Tiny* Altoparlantë të Desktopit me Besnikëri të Lartë (të printuar në 3D): 11 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:16

Kaloj shumë kohë në tryezën time. Kjo do të thoshte se kam kaluar shumë kohë duke dëgjuar muzikën time përmes altoparlantëve të tmerrshëm të hollë të integruar në monitorët e kompjuterit tim. E papranueshme! Doja tingull stereo të vërtetë, me cilësi të lartë në një paketë tërheqëse që do të përshtatet nën monitorët në tryezën time të vogël. "Folësit kompjuterikë" tipikë janë gjithmonë të zhgënjyer, kështu që unë vendosa të zbatoj disa parime themelore të projektimit dhe inxhinierisë së altoparlantëve për të ndërtuar një palë altoparlantësh pa kompromis (në rregull, më shumë si me kompromis të ulët) që, për madhësinë e tyre, do të të bëjë përshtypje çdo audiofil.

Prezantimi i shtesës më të re në familjen time HiFi, Altoparlantët e desktopit "Kitten" Nano-HiFi. (Tani pranoni parashtresat për emra më të mirë)

Këta altoparlantë kanë një madhësi afërsisht 4.25 inç (10.8 cm), 2.75 in (7 cm) të gjerë dhe rreth 4.5 inç (11.4 cm) të thellë, duke përfshirë shtyllat lidhëse, dhe janë krijuar për tingull të shkëlqyeshëm në një paketë të vogël. Ato janë bërë duke përdorur një printer tipik të nxjerrjes 3D, duke përdorur fije PLA. Le të futemi në të!

Furnizimet

Pjesët dhe materialet:

• Drejtuesit e altoparlantëve 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1"
• 2x induktorë kryqëzues 0.2 mH
• Rezistenca 2x 2.4 Ohm "të shkallës audio"
• 'Dru Plastik' ose mbushës druri të ngjashëm
• "Stuko plastike e përsosur" ose mbushës i ngjashëm
• Abetare me spërkatje dhe bojë
• super ngjites
• Ngjitës silikoni RTV ose i ngjashëm
• 4x terminalet e telave / postimet lidhëse
• Afërsisht 3-4 metra tela të izoluar 18-20 ga
• Lidhëset me lopatë femra
• 4x vida makine M2x12
• 4x arra M2
• 4x Rondele M2
• Dy pjesë të vogla të kompensatës 1/8 " - 1/4" të trasha ose dërrasë të ngjashme të fortë

Mjetet:

• Printer 3D dhe filament i zgjedhur
• Saldim dhe saldim
• Letër rëre dhe/ose skedarë gozhdë, zhavorr të ndryshëm nga 200-1000
• Nxjerrësit/prerësit e telave, thika xacto dhe disa mjete të tjera themelore do të jenë të dobishme

Hapi 1: Qëllimet dhe Kufizimet

Pavarësisht nëse e di apo jo, kur ndërtoj diçka filloj, në thelb, me dy gjëra. Qëllimet dhe Kufizimet. Pra ja ku janë.

Qëllimet:

• Zgjatja e basit sa më e ulët të jetë e mundur. Shpresojmë, 90 - 100 Hz para se basi të fillojë të bëhet shumë i qetë.
• Volumi i pranueshëm i dëgjimit. Tashmë ka shumë altoparlantë të vegjël që tingëllojnë shkëlqyeshëm në të gjitha frekuencat; Këto quhen kufje. Problemi është, ju duhet t'i ngjisni ato në kokën tuaj. Kjo padyshim nuk është ajo për të cilën unë jam duke kërkuar, dhe t'i bësh ata të dëgjojnë në distancë është pak më e vështirë për t'u tërhequr.
• Përgjigja e frekuencës së sheshtë. Mundohuni të eliminoni rezonancat, majat dhe luginat e mëdha nga të cilat vuajnë shumica e folësve të vegjël.

Kufizimet:

• Madhësia. Altoparlantët duhet të vendosen nën monitorët e kompjuterit tim, kështu që nuk mund të jenë më shumë se 4 inç të gjatë dhe 5 inç të thellë. Përcaktova se një vëllim i brendshëm prej rreth 500 ml është një objektiv i mirë. Për më tepër, për shkak se kam përdorur një printer 3D në universitetin tim, u kufizova në rreth 250 gramë material printimi.
• Kosto. Unë nuk kam një milion dollarë për të shpenzuar në këto altoparlantë, kështu që nuk ka materiale, mjete ose pjesë ekzotike.
• Kompleksiteti. Kjo përputhet disi me koston, por edhe nivelin dhe kohën time të aftësive. Kjo ndoshta më kufizon në një dizajn 'të plotë' sepse është shumë më i thjeshtë se një dizajn 2 ose 3 drejtimesh dhe nuk kërkon përbërës të shtrenjtë të kryqëzimit.
• Dizajn estetikisht i këndshëm. Sepse unë duhet t'i shikoj këto gjëra gjatë gjithë ditës.

Hapi 2: Zgjedhja e shoferit

Me qëllimet dhe kufizimet në mendje, është koha që…. shkoni për pazar?

Kjo është e drejtë. Për shkak se drejtuesit janë zemra e çdo altoparlanti, unë zgjodha një shofer së pari dhe projektova pjesën tjetër të altoparlantit rreth tij. Për shkak se kam planifikuar të mendoj pak për këto, unë jo vetëm që kisha nevojë për drejtues të përshtatshëm, por gjithashtu kisha specifikime dhe matje të mira të ofruara nga prodhuesi. Do të kuptoj pse këto janë të rëndësishme në një minutë, por pa to modeli im i altoparlantit bëhet në thelb një supozim i plotë.

Kështu që unë ngrita faqen time të preferuar për të blerë përbërës të altoparlantëve, Parts Express dhe kërkova drejtues "të plotë" në rangun 1 " - 2". Unë i gjeta këto, AuraSound "Cougar" (këtu e kam prejardhjen "Kitten" për emrin e folësve të mi. Merre?) Të cilat kanë disa cilësi të mira.

• Madhësi e vogël. Sa më i vogël aq më mirë.
• I lirë. Vetëm rreth 10,50 dollarë secila.
• Performancë e shkëlqyer e mesme dhe e trefishtë, dhe përgjigje jashtëzakonisht e ulët e basit për një shofer kaq të vogël.
• Trajtim i mirë i fuqisë, kështu që me shpresë mund t'i rrëmbej pak pa u shqetësuar.

Me këta drejtues në mendje, ishte koha për të shkarkuar fletën e të dhënave dhe për t'u simuluar.

Hapi 3: Simulimi i Kryetarit

Me një kandidat të mundshëm për shofer të përzgjedhur, më duheshin disa pjesë softuerësh për të ekzekutuar simulimet dhe për të gjykuar efektivitetin e zgjedhjes së altoparlantit dhe modelit të rrethimit. Kështu që ndoqa disa hapa për të krijuar një simulim të një drejtuesi të vetëm në një rrethim bazë.

Programi i parë që kam përdorur quhet SplTrace. Një version i tij është në dispozicion këtu falas. Ky është një program shumë i thjeshtë i vogël. Për ta përdorur atë, unë së pari importova një imazh të grafikëve të përgjigjes së frekuencës dhe përgjigjes së rezistencës së drejtuesit tim të zgjedhur. Pastaj, duke gjurmuar komplotet me kursorin tim, unë kam qenë në gjendje të konvertoj imazhet e komploteve në skedarë që softueri imitues mund të përdorë.

Më tej, kam përdorur një program të quajtur Boxsim. Versioni më i fundit në anglisht është i disponueshëm këtu. Krijova një projekt të ri dhe ndoqa së bashku me konfigurimin fillestar. Pastaj, duke iu referuar fletës së të dhënave që shkarkova për shoferin tim, plotësova të gjitha të dhënat e kërkuara të shoferit. Në pjesën e poshtme, ekziston mundësia për të futur të dhënat e përgjigjes së frekuencës dhe rezistencës. Këtu ngarkova skedarët që krijova duke përdorur SplTrace. Pastaj klikova në skedat dhe shtova vlerësimet fillestare për llojin e mbylljes, dimensionet dhe frekuencën e akordimit, pasi vendosa të përdor një rrethim të portuar. Një rrethim i ventiluar më siguroi dy përfitime. Së pari, aftësia për të akorduar portin për një frekuencë të ulët, me shpresë se do të zgjasë pak përgjigjen e basit. Së dyti, lejon shoferin të lëvizë më lirshëm dhe duhet të jetë pak më efikas në krahasim me një rrethim të mbyllur. Duke pasur parasysh që ndenja do të jetë e dizajnuar dhe shtypur saktësisht si pjesë përbërëse e rrethimit, nuk është më e lehtë.

Me të gjitha informacionet e kërkuara të futura në Boxsim në mënyrë korrekte, unë lidha shoferin e vetëm me amplifikatorin nën menunë 'Amplifier 1' dhe kur godita "Ok" më paraqitet një grafik interesant që duket diçka si ai i treguar këtu. Sukses! Tani kisha një simulim bazë të përgjigjes së frekuencës për të filluar të punoja me të.

Hapi 4: Zhvillimi i Dizajnit të Altoparlantëve

Me simulimin tim të parë të bërë, ishte koha për të kuptuar se si ky informacion mund të udhëhiqte zgjedhjet e mia të projektimit.

Më paraqitet një komplot tipik i përgjigjes së frekuencës, me SPL (zhurmë, në dB) në boshtin y dhe frekuencë në boshtin x. Një folës i përsosur do të kishte një vijë të drejtë përgjatë këtij grafiku, nga 20 Hz në 20, 000 Hz. Kështu, qëllimi im tani ishte të ndryshoja çdo parametër që mund të bëja që altoparlanti im të ishte sa më afër këtij folësi ideal imagjinar.

Me këtë, dy probleme u shfaqën menjëherë.

Së pari ishte përplasja e rëndësishme në grafikun mbi 1000 Hz. Me disa barazime dhe/ose disa filtra analogë, ky mund të jetë një problem i thjeshtë për t’u zgjidhur … Po të mos ishte problemi im i dytë.

Klikimi tek Max. Skeda SPL pashë një komplot të ngjashëm të përgjigjes së frekuencës. Sidoqoftë, ndryshe nga ai tjetër, ky komplot tregon më së shumti që altoparlanti mund të luajë në një frekuencë të caktuar para se të tejkalojë kufirin e tij maksimal të fuqisë ose kufirin maksimal të ekskursionit. Kështu, edhe nëse kam përdorur njëfarë barazimi (i hollë dhe nuk 'ngjitet' me altoparlantët nëse lëvizin përreth) ose filtrim analog (i shtrenjtë, i komplikuar dhe i rëndë) për t'i bërë mesataret të trefishohen më shumë në përputhje me basin, Unë do të mund të luaja vetëm muzikën time në rreth 80 dB në apsolutin më të lartë. Ndërsa 80 dB është në të vërtetë mjaft e zhurmshme (mendoni për fshesë me korrent ose hedhjen e mbeturinave), mbani në mend se kjo do të ishte në kufirin e aftësisë së altoparlantëve, gjë që nuk është një vend i mirë për të qenë. Për t'i mbajtur folësit të mos shkatërrohen ose të tingëllojnë si mbeturina të shtrembëruara, doja një hapësirë të mjaftueshme për kokën para se të arrinin kufijtë e tyre. Mënyra e vetme për të arritur atje ishte ose të zgjidhni një shofer tjetër (pothuajse me siguri më të madh) ose të dyfishoni.

Hapi 5: Përfundimi i Dizajnit të Altoparlantit

Pra, siç e keni vënë re me siguri në fillim të këtij Udhëzuesi, unë zgjodha të dyfishohem. Në krahasim me drejtuesit 2 të disponueshëm në Parts Express, dy prej tyre duhet të ofrojnë sa më shumë ose më shumë performancë për çmimin. Dhe, për të qenë i sinqertë, më pëlqeu pamja e dy drejtuesve të grumbulluar. Estetika ka rëndësi gjithashtu:)

Shtimi i një drejtuesi të kopjuar në Boxsim ishte mjaft i lehtë. Bëra një projekt të ri në Boxsim, kopjova shoferin gjatë konfigurimit fillestar dhe përdorja cilësimet e "strehimit të përbashkët të jashtëm" për të përcaktuar rrethimin dhe ngatërrimin. Me këtë, rezultatet dukeshin shumë më premtuese. Tani kisha 5-10 dB hapësirë shtesë për kokën dhe një kurbë më të qetë të përgjithshme. Unë u mashtrova me vëllimin e rrethimit, frekuencën e akordimit dhe mbushjen derisa gjeta një kombinim që më pëlqeu shumë në 0.45 litra, 125 Hz dhe "i mbushur lehtë".

Ndërsa në procesin e dizajnimit të këtyre, mësova për një fenomen të quajtur hap i çoroditur, a.k.a. humbja e difraksionit, e cila me sa duket është një konsideratë kryesore për shumicën e folësve me cilësi të lartë. Në thelb, kur valët e zërit vijnë nga një folës, ata përpiqen të rrezatojnë në të gjitha drejtimet. Përfshirë prapa altoparlantit. Meqenëse tingujt me frekuencë të lartë kanë një gjatësi vale shumë të shkurtër, ato kërcejnë nga sipërfaqja e përparme e kutisë së altoparlantëve dhe goditen përsëri te dëgjuesi. Por tingujt me frekuencë më të ulët, me gjatësinë e valës shumë më të gjatë, do të përkulen lehtësisht rreth mbylljes së altoparlantit. Kështu, tingujt me frekuencë të lartë duket të jenë pak më të fortë për dëgjuesin. Për fat të mirë, kjo rregullohet lehtësisht me vetëm një rezistencë dhe induktor. Ky llogaritës online do t'ju tregojë vlerat që ju nevojiten duke pasur parasysh disa hyrje. Nga atje, unë mund të shtoj qarkun tim të korrigjimit të hapit të gabuar në pjesën e kryqëzimit të amplifikatorit tim të simuluar dhe të shoh rezultatet e reja. U futa pak me kalkulatorin derisa mora një përgjigje që më pëlqente me vlerat e komponentëve që ishin në dispozicion nga Parts Express.

Në këtë pikë është e rëndësishme që të dal i pastër dhe të them që, mirë, unë mashtrova pak.: (Por ja se si mashtrova dhe pse, në këtë rast, është në rregull.

Falë ndërtimit të këtyre vetë, unë e dija saktësisht se ku dhe si do të përdoren. Kjo më dha një njohuri të vogël që mund t'i përdor në avantazhin tim. Të dy altoparlantët do të jenë në tryezën time, të mbështetur drejt një muri të madh dhe nën dy monitorë të mëdhenj të kompjuterit. Ju mund të shihni se ku po shkon kjo. Këto sipërfaqe të sheshta do të veprojnë disi si një ngatërresë e madhe, duke rritur basin në mënyra për të cilat Boxsim nuk është në gjendje të dijë. Kështu që unë i thashë Boxsim -it një gënjeshtër të vogël të bardhë dhe pretendova se shufrat e mia janë në të vërtetë 100 cm të larta dhe të gjera. Na vjen keq, jo keq, Boxsim. Unë mendoj se është më shumë një art sesa një shkencë:)

Sidoqoftë, meqenëse e bëra këtë, ishte e rëndësishme të mbani në mend se rezultatet e jetës reale ndoshta do të ishin në të vërtetë diku midis simulimeve të "ngatërresës së vogël" dhe "ngatërresës së madhe".

Hapi 6: Dizajni i rrethimit dhe montimit (CAD)

Çmimi i parë në konkursin e autorit për herë të parë