Loa máy tính để bàn siêu nhỏ * Độ trung thực cao (in 3D): 11 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Tôi dành nhiều thời gian ở bàn làm việc. Điều này từng có nghĩa là tôi đã dành rất nhiều thời gian để nghe nhạc của mình qua những chiếc loa nhỏ bé khủng khiếp được tích hợp trong màn hình máy tính của tôi. Không thể chấp nhận được! Tôi muốn âm thanh nổi chất lượng cao thực sự trong một gói hấp dẫn có thể đặt vừa bên dưới màn hình trên bàn làm việc nhỏ của tôi. "Loa máy tính" điển hình luôn là thứ không phù hợp, vì vậy tôi bắt đầu áp dụng một số nguyên tắc kỹ thuật và thiết kế loa cơ bản để tạo ra một cặp loa không thỏa hiệp (được, giống như độ thỏa hiệp thấp), đối với kích thước của chúng, sẽ gây ấn tượng với bất kỳ audiophile nào.

Giới thiệu phần bổ sung mới nhất cho gia đình HiFi của tôi, Loa để bàn Nano-HiFi "Kitten". (Hiện đang chấp nhận các bài gửi cho những cái tên hay hơn)

Những chiếc loa này có chiều cao xấp xỉ 4,25 in (10,8 cm), rộng 2,75 in (7 cm) và sâu khoảng 4,5 in (11,4 cm) bao gồm cả các trụ ràng buộc và được thiết kế cho âm thanh tuyệt vời trong một gói nhỏ. Chúng được tạo ra bằng cách sử dụng Máy in 3D đùn điển hình, sử dụng dây tóc PLA. Hãy vào đó!

Quân nhu

Bộ phận và Vật liệu:

• Trình điều khiển loa 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1"
• 2x 0,2 mH cuộn cảm chéo
• Điện trở 2x 2,4 Ohm "cấp âm thanh"
• 'Gỗ nhựa' hoặc chất độn gỗ tương tự
• 'Bột trét nhựa hoàn hảo' hoặc chất độn tương tự
• Phun sơn lót và sơn
• keo siêu dính
• Keo silicone RTV hoặc tương tự
• 4x Thiết bị đầu cuối dây / trụ ràng buộc
• Khoảng 3-4 chân của dây cách điện 18-20 ga
• Đầu nối thuổng nữ
• Vít máy 4x M2x12
• 4x M2 hạt
• Vòng đệm 4x M2
• Hai miếng gỗ dán dày 1/8 "- 1/4" hoặc ván cứng tương tự

Công cụ:

• Máy in 3D và dây tóc của sự lựa chọn
• Hàn sắt và thuốc hàn
• Giấy nhám và / hoặc giũa móng tay, các loại mài khác nhau từ 200-1000
• Dụng cụ tuốt / cắt dây, dao xacto và một số dụng cụ cơ bản khác sẽ rất hữu ích

Bước 1: Mục tiêu và Ràng buộc

Cho dù tôi biết hay không, khi tôi xây dựng một cái gì đó, về cơ bản, tôi bắt đầu với hai thứ. Mục tiêu và Ràng buộc. Vì vậy, chúng đây.

Bàn thắng:

• Mở rộng âm trầm càng thấp càng tốt. Hy vọng rằng 90 - 100 Hz trước khi âm trầm bắt đầu quá yên tĩnh.
• Âm lượng nghe ở mức chấp nhận được. Đã có rất nhiều loa nhỏ có âm thanh tuyệt vời ở mọi tần số; Chúng được gọi là tai nghe. Vấn đề là, bạn phải gắn chúng vào đầu của bạn. Đó rõ ràng không phải là điều tôi đang theo đuổi, và việc khiến họ có thể lắng nghe ở khoảng cách xa sẽ khó hơn một chút.
• Đáp ứng tần số phẳng. Cố gắng loại bỏ các cộng hưởng lớn, đỉnh và vùng lõm mà hầu hết các loa nhỏ mắc phải.

Hạn chế:

• Kích thước. Loa phải vừa với màn hình máy tính của tôi, vì vậy không được cao quá 4 inch và sâu 5 inch. Tôi xác định rằng thể tích bên trong khoảng 500 mL là mục tiêu tốt. Ngoài ra, vì tôi sử dụng máy in 3D ở trường đại học của mình, tôi bị giới hạn khoảng 250 gam vật liệu in.
• Trị giá. Tôi không có một triệu đô la để chi cho những chiếc loa này, vì vậy không có vật liệu, công cụ hoặc bộ phận kỳ lạ nào.
• Tính phức tạp. Điều này phần nào phù hợp với chi phí, nhưng cũng là trình độ kỹ năng và thời gian của tôi. Điều này có thể giới hạn tôi với thiết kế 'fullrange' vì nó đơn giản hơn rất nhiều so với thiết kế 2 hoặc 3 chiều và không yêu cầu các thành phần phân tần đắt tiền.
• Thiết kế thẩm mỹ. Bởi vì tôi phải nhìn những thứ này cả ngày.

Bước 2: Lựa chọn trình điều khiển

Với những mục tiêu và những ràng buộc trong đầu, đã đến lúc…. đi mua sắm?

Đúng rồi. Bởi vì trình điều khiển là trái tim của bất kỳ loa nào, trước tiên tôi đã chọn một trình điều khiển và thiết kế phần còn lại của loa xung quanh nó. Bởi vì tôi đã lên kế hoạch suy nghĩ về những điều này, tôi không chỉ cần trình điều khiển phù hợp mà còn phải có thông số kỹ thuật và phép đo phù hợp do nhà sản xuất cung cấp. Tôi sẽ tìm hiểu lý do tại sao những điều này lại quan trọng trong một phút nữa, nhưng nếu không có chúng, thiết kế loa của tôi về cơ bản trở thành một dự đoán hoàn chỉnh.

Vì vậy, tôi đã truy cập trang web yêu thích của mình để mua các thành phần loa, Parts Express và tìm kiếm các trình điều khiển "fullrange" trong phạm vi 1 "- 2". Tôi đã tìm thấy những thứ này, AuraSound "Cougar" (đây là nơi tôi lấy từ "Kitten" để đặt tên cho những người nói của tôi. Hiểu chưa?) Có một vài phẩm chất tốt.

• Kích thước nhỏ. Càng nhỏ càng tốt.
• Rẻ. Chỉ khoảng $ 10,50 mỗi cái.
• Hiệu suất âm trung và âm bổng tuyệt vời, và phản hồi âm trầm thấp đáng kinh ngạc cho một trình điều khiển nhỏ như vậy.
• Khả năng xử lý điện năng tốt, vì vậy tôi hy vọng có thể nâng cấp chúng lên một chút mà không cần lo lắng.

Với những trình điều khiển này, đã đến lúc tải xuống bảng dữ liệu và bắt đầu mô phỏng.

Bước 3: Mô phỏng loa

Với một ứng cử viên trình điều khiển tiềm năng được chọn, tôi cần một vài phần mềm để chạy mô phỏng và đánh giá hiệu quả của việc lựa chọn loa và thiết kế thùng loa của tôi. Vì vậy, tôi đã làm theo một vài bước để tạo mô phỏng của một trình điều khiển duy nhất trong một vỏ bọc cơ bản.

Chương trình đầu tiên tôi sử dụng có tên là SplTrace. Một phiên bản của nó có sẵn ở đây miễn phí. Đây là một chương trình nhỏ rất đơn giản. Để sử dụng nó, trước tiên tôi đã nhập một hình ảnh của đồ thị đáp ứng tần số và phản hồi trở kháng của trình điều khiển đã chọn của tôi. Sau đó, bằng cách theo dõi các ô bằng con trỏ của mình, tôi có thể chuyển đổi hình ảnh của các ô thành các tệp mà phần mềm mô phỏng có thể sử dụng.

Tiếp theo, tôi sử dụng một chương trình tên là Boxsim. Phiên bản tiếng Anh mới nhất hiện có tại đây. Tôi đã tạo một dự án mới và thực hiện theo quá trình thiết lập ban đầu. Sau đó, tham khảo bảng dữ liệu tôi đã tải xuống cho trình điều khiển của mình, tôi đã điền vào tất cả dữ liệu trình điều khiển được yêu cầu. Ở dưới cùng, có tùy chọn để nhập dữ liệu tần số và trở kháng phản hồi. Đây là nơi tôi đã tải các tệp mà tôi đã tạo bằng SplTrace. Sau đó, tôi nhấp qua các tab và thêm các ước tính ban đầu cho loại bao vây, kích thước và tần số điều chỉnh, vì tôi đã quyết định sử dụng bao vây được chuyển. Một bao vây thông hơi cung cấp hai lợi ích cho tôi. Đầu tiên, khả năng điều chỉnh cổng cho tần số thấp, hy vọng sẽ mở rộng phản ứng âm trầm một chút. Thứ hai, nó cho phép người lái xe di chuyển tự do hơn và sẽ hiệu quả hơn một chút so với một thùng kín. Cho rằng lỗ thông hơi sẽ được thiết kế và in chính xác như một phần không thể thiếu của vỏ, đó là điều không có gì phải bàn cãi.

Với tất cả thông tin cần thiết được nhập vào Boxsim một cách chính xác, tôi đã kết nối trình điều khiển duy nhất với bộ khuếch đại trong menu 'Bộ khuếch đại 1' và khi tôi nhấn "Ok", tôi được hiển thị với một biểu đồ thú vị trông giống như biểu đồ được hiển thị ở đây. Sự thành công! Bây giờ tôi đã có một mô phỏng đáp ứng tần số cơ sở để bắt đầu mày mò.

Bước 4: Phát triển thiết kế loa

Với mô phỏng đầu tiên của tôi được thực hiện, đã đến lúc hiểu thông tin này có thể hướng dẫn các lựa chọn thiết kế của tôi như thế nào.

Tôi được trình bày với biểu đồ đáp ứng tần số điển hình, với SPL (độ lớn, tính bằng dB) trên trục y và tần số trên trục x. Một chiếc loa hoàn hảo sẽ có một đường thẳng trên đồ thị này, tất cả các cách từ 20 Hz đến 20, 000 Hz. Vì vậy, mục tiêu của tôi bây giờ là điều chỉnh bất kỳ thông số nào tôi có thể để làm cho loa của tôi gần với chiếc loa lý tưởng trong tưởng tượng này nhất có thể.

Cùng với đó, hai vấn đề ngay lập tức được trình bày.

Đầu tiên là mức tăng đáng kể trong biểu đồ trên khoảng 1000 Hz. Với một số cân bằng và / hoặc một vài bộ lọc tương tự, đây có thể là một vấn đề đơn giản để giải quyết… Nếu không phải vấn đề thứ hai của tôi.

Nhấp vào giá thầu CPA Tab SPL Tôi đã thấy một biểu đồ tần suất phản hồi tương tự. Tuy nhiên, không giống như biểu đồ khác, biểu đồ này cho thấy loa lớn nhất có thể phát ở một tần số nhất định trước khi vượt quá giới hạn công suất tối đa hoặc giới hạn du ngoạn tối đa. Do đó, ngay cả khi tôi đã sử dụng một số cân bằng (phức tạp và không 'dính' với loa nếu chúng di chuyển xung quanh) hoặc lọc tương tự (đắt tiền, phức tạp và cồng kềnh) để có được âm bổng trung phù hợp hơn với âm trầm., Tôi chỉ có thể phát nhạc của mình ở mức âm thanh lớn nhất khoảng 80 dB. Mặc dù 80 dB thực sự là khá lớn (nghĩ rằng máy hút bụi hoặc xử lý rác), hãy nhớ rằng điều này sẽ ở mức rất hạn chế khả năng của loa, đây không phải là một nơi tốt. Để giữ cho loa không tự hủy hoặc phát ra âm thanh như rác bị bóp méo, tôi muốn có một khoảng không gian rộng rãi trước khi chúng đạt đến giới hạn của mình. Cách duy nhất để đến đó là chọn một trình điều khiển khác (gần như chắc chắn lớn hơn) hoặc giảm gấp đôi.

Bước 5: Hoàn thiện thiết kế loa

Vì vậy, như bạn chắc chắn đã nhận thấy ở đầu Có thể hướng dẫn này, tôi đã chọn giảm gấp đôi. So với các trình điều khiển 2 có sẵn trên Parts Express, hai trình điều khiển này sẽ cung cấp hiệu suất bằng hoặc hơn so với mức giá. Và, thành thật mà nói, tôi thích giao diện của hai trình điều khiển xếp chồng lên nhau. Vấn đề thẩm mỹ cũng vậy:)

Thêm một trình điều khiển trùng lặp trong Boxsim khá dễ dàng. Tôi đã thực hiện một dự án mới trong Boxsim, sao chép trình điều khiển khi thiết lập ban đầu và sử dụng cài đặt "vỏ ngoài chung" để xác định vỏ và vách ngăn. Khi điều đó được thực hiện, kết quả trông có vẻ hứa hẹn hơn nhiều. Bây giờ tôi đã có thêm 5-10 dB khoảng không trên đầu và một đường cong tổng thể mượt mà hơn. Tôi đã đánh lừa xung quanh với âm lượng bao vây, tần số điều chỉnh và nhồi cho đến khi tôi tìm thấy sự kết hợp mà tôi thực sự thích ở 0,45 lít, 125 Hz và 'nhồi nhẹ'.

Trong quá trình thiết kế chúng, tôi đã biết về một hiện tượng được gọi là bước vách ngăn, tức là mất nhiễu xạ mà rõ ràng là một vấn đề cần cân nhắc đối với hầu hết các loa chất lượng cao. Về cơ bản, khi sóng âm thanh phát ra từ loa, chúng sẽ cố gắng phát ra mọi hướng. Kể cả phía sau loa. Bởi vì âm thanh tần số cao có bước sóng rất ngắn, chúng bật ra khỏi bề mặt trước của thùng loa và bị bắn ngược trở lại người nghe. Nhưng những âm thanh có tần số thấp hơn, với bước sóng dài hơn nhiều, sẽ dễ dàng bị bẻ cong xung quanh vỏ loa. Do đó, âm thanh tần số cao dường như to hơn một chút đối với người nghe. May mắn thay, điều này được khắc phục dễ dàng chỉ với một điện trở và cuộn cảm. Máy tính trực tuyến này sẽ cho bạn biết các giá trị bạn cần cho một vài đầu vào. Từ đó, tôi có thể thêm mạch điều chỉnh bước có vách ngăn của mình trong phần phân tần của bộ khuếch đại mô phỏng và xem kết quả mới. Tôi loay hoay với máy tính một chút cho đến khi tôi nhận được phản hồi mà tôi thích với các giá trị thành phần có sẵn từ Parts Express.

Tại thời điểm này, điều quan trọng là tôi phải trở nên trong sạch và nói rằng, tôi đã lừa dối một chút.: (Nhưng đây là cách tôi gian lận và tại sao, trong trường hợp này, không sao cả.

Nhờ tự mình xây dựng chúng, tôi biết chính xác chúng sẽ được sử dụng ở đâu và như thế nào. Điều này cung cấp cho tôi một ít kiến thức mà tôi có thể sử dụng để làm lợi thế của mình. Cả hai loa sẽ ở trên bàn của tôi, được kê ngay vào một bức tường lớn và bên dưới hai màn hình máy tính lớn, phẳng. Bạn có thể thấy điều này sẽ đi đến đâu. Những bề mặt phẳng này sẽ hoạt động giống như một tấm vách ngăn lớn, tăng cường âm trầm theo những cách mà Boxsim không thể biết đến. Vì vậy, tôi đã nói với Boxsim một lời nói dối nhỏ và giả vờ rằng vách ngăn của tôi thực sự cao và rộng 100 cm. Xin lỗi không xin lỗi, Boxsim. Tôi cho là nghệ thuật hơn là khoa học:)

Tuy nhiên, vì tôi đã làm điều này, điều quan trọng cần lưu ý là kết quả cuộc sống thực có thể thực sự nằm ở đâu đó giữa mô phỏng "vách ngăn nhỏ" và "vách ngăn lớn".

Bước 6: Thiết kế bao vây và lắp ráp (CAD)

Giải nhất cuộc thi Tác giả lần thứ nhất