Drobné* Vysoce věrné stolní reproduktory (3D tisk): 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Trávím hodně času u svého stolu. To dřív znamenalo, že jsem trávil hodně času posloucháním své hudby přes hrozné plechové reproduktory zabudované v mých počítačových monitorech. Nepřijatelný! Chtěl jsem skutečný, vysoce kvalitní stereofonní zvuk v atraktivním balení, které by se vešlo pod monitory na můj malý stůl. Typické „počítačové reproduktory“jsou vždy zklamáním, a tak jsem se rozhodl použít některé základní principy konstrukce reproduktorů a technické principy k vytvoření dvojice nekompromisních (dobře, spíše jako nízko kompromisních) reproduktorů, které vzhledem ke své velikosti budou zapůsobit na každého audiofila.

Představujeme nejnovější přírůstek do mé rodiny HiFi, stolní reproduktory „Kitten“Nano-HiFi. (Nyní přijímám podání pro lepší jména)

Tyto reproduktory měří přibližně 10,8 cm na výšku, 7 cm na šířku a 11,4 cm do hloubky včetně vázacích sloupků a jsou navrženy pro skvělý zvuk v malém balení. Jsou vyráběny pomocí typické vytlačovací 3D tiskárny s použitím PLA filamentu. Pojďme do toho!

Zásoby

Díly a materiály:

• 4x ovladače reproduktorů Aura „Cougar“NSW1-205-8A 1"
• 2x 0,2 mH crossover induktory
• 2x 2,4 ohmové odpory „audio grade“
• „Plastové dřevo“nebo podobná dřevěná výplň
• „Dokonalý plastový tmel“nebo podobné plnivo
• Nastříkejte základní nátěr a barvu
• super lepidlo
• Silikonový tmel RTV nebo podobný
• 4x Drátové terminály / vázací sloupky
• Cca. 3-4 stopy izolovaného drátu 18-20 ga
• Ženské rýčové konektory
• 4x strojní šrouby M2x12
• 4x matice M2
• 4x podložky M2
• Dva malé kousky překližky o tloušťce 1/8 " - 1/4" nebo podobné pevné desky

Nástroje:

• 3D tiskárna a filament dle výběru
• Páječka a pájka
• Brusný papír a/nebo pilníky na nehty, různé zrnitosti od 200 do 1000
• Pomohou odizolovače/řezačky drátu, nůž xacto a několik dalších základních nástrojů

Krok 1: Cíle a omezení

Ať už to vím nebo ne, když něco stavím, začnu zásadně dvěma věcmi. Cíle a omezení. Takže tady jsou.

Cíle:

• Rozšíření basů co nejníže. Doufejme, že 90 - 100 Hz, než basy začnou být příliš tiché.
• Přijatelná hlasitost poslechu. Existuje již spousta malých reproduktorů, které skvěle zní na všech frekvencích; Říká se jim sluchátka. Problém je, že si je musíte přilepit na hlavu. O to mi očividně nejde, a donutit je poslouchat na dálku je trochu obtížnější.
• Plochá frekvenční odezva. Pokuste se eliminovat velké rezonance, vrcholy a údolí, kterými trpí většina malých reproduktorů.

Omezení:

• Velikost. Reproduktory se musí vejít pod mé počítačové monitory, takže nesmí být větší než asi 4 palce vysoký a 5 palců hluboký. Zjistil jsem, že vnitřní objem asi 500 ml je dobrý cíl. Navíc, protože jsem na své univerzitě používal 3D tiskárnu, omezil jsem se na asi 250 gramů tiskového materiálu.
• Náklady. Nemám milion dolarů, které bych za tyto reproduktory utratil, takže žádné exotické materiály, nástroje ani díly.
• Složitost. To je do určité míry v souladu s náklady, ale také s úrovní mých dovedností a časem. To mě pravděpodobně omezuje na 'fullrange' design, protože je to mnohem jednodušší než 2- nebo 3-way design a nevyžaduje drahé crossover komponenty.
• Esteticky příjemný design. Protože se na tyhle věci musím dívat celý den.

Krok 2: Výběr ovladače

S ohledem na cíle a omezení je čas…. jít nakupovat?

To je správně. Protože ovladače jsou srdcem každého reproduktoru, vybral jsem nejprve ovladač a zbytek reproduktoru jsem navrhl kolem něj. Vzhledem k tomu, že jsem plánoval nad nimi trochu přemýšlet, potřeboval jsem nejen ovladače, které se budou hodit, ale také mít slušné specifikace a měření poskytnuté výrobcem. Za minutu se dostanu k tomu, proč jsou důležité, ale bez nich se můj design reproduktorů stává v podstatě úplným odhadem.

Zvedl jsem tedy svůj oblíbený web, abych koupil komponenty reproduktorů, Parts Express, a hledal jsem ovladače „plného rozsahu“v rozmezí 1 “- 2“. Našel jsem tyto, "Cougar" AuraSound (odtud jsem odvozil "Kotě" pro jméno mých reproduktorů. Chápete to?), Které mají několik dobrých vlastností.

• Malá velikost. Čím menší, tím lepší.
• Levný. Každý jen asi 10,50 $.
• Vynikající výkon středních a vysokých výšek a úžasně nízká odezva basů u tak malého měniče.
• Dobrá manipulace s výkonem, takže je snad můžu bez obav trochu rozjet.

S ohledem na tyto ovladače bylo načase stáhnout si datový list a simulovat.

Krok 3: Simulace reproduktorů

Když byl vybrán potenciální kandidát na řidiče, potřeboval jsem pár kusů softwaru, abych mohl spouštět simulace a posuzovat účinnost výběru reproduktorů a designu skříně. Postupoval jsem tedy podle několika kroků k vytvoření simulace jednoho ovladače v základním krytu.

První program, který jsem použil, se jmenuje SplTrace. Jeho verze je zde k dispozici zdarma. Jedná se o velmi jednoduchý malý program. Abych to mohl použít, nejprve jsem importoval obrázek grafů frekvenční odezvy a impedanční odezvy mého zvoleného ovladače. Poté, když jsem kurzorem sledoval grafy, dokázal jsem převést obrázky z plotů do souborů, které může simulační software použít.

Dále jsem použil program s názvem Boxsim. Nejnovější anglická verze je k dispozici zde. Vytvořil jsem nový projekt a následoval jsem spolu s počátečním nastavením. Poté jsem s odkazem na datový list, který jsem stáhl pro svůj ovladač, vyplnil všechna požadovaná data ovladače. Ve spodní části je možnost zadat data o frekvenční a impedanční odezvě. Zde jsem načetl soubory, které jsem vytvořil pomocí SplTrace. Poté jsem klikl na záložky a přidal počáteční odhady pro typ skříně, rozměry a frekvenci ladění, protože jsem se rozhodl použít portovanou skříň. Větraná skříň mi poskytla dvě výhody. Za prvé, možnost naladit port na nízkou frekvenci, doufejme, že trochu rozšíří basovou odezvu. Za druhé, umožňuje řidiči volnější pohyb a měl by být o něco efektivnější ve srovnání s uzavřeným krytem. Vzhledem k tomu, že průduch bude precizně navržen a vytištěn jako nedílná součást krytu, není to nic složitého.

Se všemi požadovanými informacemi zadanými do Boxsimu správně jsem připojil jeden ovladač k zesilovači v nabídce „Zesilovač 1“a když jsem stiskl „Ok“, byl mi předložen zajímavý graf, který vypadá podobně jako zde zobrazený. Úspěch! Nyní jsem měl základní simulaci frekvenční odezvy, se kterou jsem se začal pohrávat.

Krok 4: Vývoj designu reproduktoru

Když byla moje první simulace hotová, bylo načase porozumět tomu, jak by tyto informace mohly vést mé návrhové volby.

Zobrazuje se typický diagram frekvenční odezvy s SPL (hlasitost v dB) na ose y a frekvencí na ose x. Dokonalý reproduktor by měl v tomto grafu přímku od 20 Hz do 20 000 Hz. Mým cílem tedy nyní bylo vyladit všechny parametry, které bych mohl, aby se můj reproduktor co nejvíce přiblížil tomuto imaginárnímu ideálnímu reproduktoru.

S tím se hned objevily dva problémy.

Prvním byl výrazný náraz v grafu nad asi 1000 Hz. S nějakou ekvalizací a/nebo několika analogovými filtry by to mohl být jednoduchý problém k řešení … Nebýt mého druhého problému.

Kliknutím na Max. Karta SPL Viděl jsem podobně vypadající graf frekvenční odezvy. Na rozdíl od druhého však tento graf ukazuje nejhlučnější, jaký může reproduktor na dané frekvenci hrát, a to buď před překročením svého maximálního limitu výkonu, nebo maximálního limitu vychýlení. Takže i kdybych použil nějakou ekvalizaci (finnicky a 'nepřilnul' k reproduktorům, pokud jsou přesunuty) nebo analogovou filtraci (drahou, komplikovanou a objemnou), aby se středy ztrojnásobily více v souladu s basy Absolutně nejhlučnější bych mohl svoji hudbu přehrát pouze na přibližně 80 dB. Zatímco 80 dB je ve skutečnosti poměrně hlasité (přemýšlejte o vysavači nebo likvidaci odpadu), mějte na paměti, že by to bylo na samé hranici schopností reproduktorů, což není dobré místo. Aby reproduktory nezničily nebo nezněly jako zkreslené harampádí, chtěl jsem slušný prostor, než překročí své limity. Jediným způsobem, jak se tam dostat, bylo buď vybrat jiného (téměř jistě většího) řidiče, nebo zdvojnásobit.

Krok 5: Dokončení návrhu reproduktoru

Takže, jak jste si jistě všimli na začátku tohoto Instructable, rozhodl jsem se zdvojnásobit. Ve srovnání s dostupnými 2 ovladači na Parts Express by dva z nich měly poskytovat stejný nebo větší výkon za cenu. A abych byl upřímný, vzhled dvou skládaných ovladačů se mi líbil. Na estetice také záleží:)

Přidání duplicitního ovladače do Boxsimu bylo docela snadné. Vytvořil jsem nový projekt v Boxsimu, zkopíroval jsem ovladač při počátečním nastavení a pomocí nastavení „společné vnější pouzdro“definoval ozvučnici a ozvučnici. Když to bylo hotové, výsledky vypadaly mnohem slibněji. Nyní jsem měl o 5-10 dB další světlou výšku a celkově hladší křivku. Popletl jsem se s objemem skříně, ladicí frekvencí a nádivkou, dokud jsem nenašel kombinaci, která se mi opravdu líbila při 0,45 litru, 125 Hz a „lehce nacpané“.

Zatímco jsem je navrhoval, dozvěděl jsem se o jevu zvaném baffle step, aka difrakční ztráta, která je zjevně hlavním hlediskem pro většinu vysoce kvalitních reproduktorů. V podstatě, když zvukové vlny přicházejí z reproduktoru, pokoušejí se vyzařovat všemi směry. Včetně za reproduktorem. Protože vysokofrekvenční zvuky mají velmi krátkou vlnovou délku, odrážejí se od předního povrchu reproduktorové skříně a jsou stříleny zpět na posluchače. Zvuky nižších frekvencí se svými mnohem delšími vlnovými délkami se však snadno ohnou kolem krytu reproduktoru. Vysokofrekvenční zvuky se tedy posluchači zdají být o něco hlasitější. Naštěstí je to snadno vyřešitelné pouze jedním odporem a induktorem. Tato online kalkulačka vám řekne potřebné hodnoty dané několika vstupy. Odtamtud jsem mohl přidat svůj korekční obvod ozvučnice v crossover sekci mého simulovaného zesilovače a vidět nové výsledky. Trochu jsem si pohrával s kalkulačkou, dokud jsem nedostal odpověď, která se mi líbila, s hodnotami komponent, které byly k dispozici od Parts Express.

V tomto okamžiku je důležité, abych přišel čistý a řekl, že jsem trochu podváděl.: (Ale takhle jsem podváděl a proč je to v tomto případě v pořádku.

Díky vlastní konstrukci jsem přesně věděl, kde a jak budou použity. To mi poskytlo trochu znalostí, které jsem mohl využít ve svůj prospěch. Oba reproduktory budou na mém stole, opřené přímo proti velké zdi a pod dvěma velkými plochými počítačovými monitory. Možná uvidíte, kam to směřuje. Tyto ploché povrchy budou působit jako velká ozvučnice, která zvýrazní basy způsobem, o kterém Boxsim neví. Řekl jsem tedy Boxsimovi malou bílou lež a předstíral, že moje přepážky jsou ve skutečnosti 100 cm vysoké a široké. Promiň ne promiň, Boxsime. Myslím, že spíš umění než věda:)

Protože jsem to udělal, bylo důležité mít na paměti, že skutečné výsledky budou pravděpodobně skutečně ležet někde mezi simulacemi „malé přepážky“a „obrovské přepážky“.

Krok 6: Návrh skříně a sestavy (CAD)

První cena v soutěži autorů poprvé