Tiny* Yüksek Kaliteli Masaüstü Hoparlörler (3D Basılı): 11 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Masamda çok zaman geçiriyorum. Bu, bilgisayar monitörlerime yerleştirilmiş korkunç teneke hoparlörler aracılığıyla müziğimi dinlemek için çok zaman harcadığım anlamına geliyordu. Kabul edilemez! Küçük masamdaki monitörlerin altına sığacak çekici bir pakette gerçek, yüksek kaliteli stereo ses istedim. Tipik "bilgisayar hoparlörleri" her zaman bir hayal kırıklığıdır, bu yüzden boyutlarına göre bir çift ödün vermeyen (tamam, daha çok düşük ödün vermeyen) hoparlör oluşturmak için bazı temel hoparlör tasarımı ve mühendislik ilkelerini uygulamaya koyuldum. herhangi bir odyofili etkileyin.

HiFi ailemin en yeni üyesi "Kitten" Nano-HiFi Masaüstü Hoparlörleri ile tanışın. (Artık daha iyi isimler için başvurular kabul ediliyor)

Bu hoparlörler, ciltleme direkleri dahil yaklaşık 4,25 inç (10,8 cm) yüksekliğinde, 2,75 inç (7 cm) genişliğinde ve yaklaşık 4,5 inç (11.4 cm) derinliğindedir ve küçük bir pakette harika ses için tasarlanmıştır. PLA filamenti kullanılarak tipik bir ekstrüzyon 3D Yazıcı kullanılarak yapılırlar. Hadi içeri girelim!

Gereçler

Parçalar ve Malzemeler:

• 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1" hoparlör sürücüleri
• 2x 0.2 mH çapraz indüktörler
• 2x 2.4 Ohm "ses sınıfı" dirençler
• 'Plastik Ahşap' veya benzeri ahşap dolgu
• 'Mükemmel Plastik Macun' veya benzeri dolgu maddesi
• Sprey astar ve boya
• Süper yapıştırıcı
• RTV silikon dolgu macunu veya benzeri
• 4x Kablo terminalleri / bağlama direkleri
• Yaklaşık. 3-4 fit 18-20 ga izoleli tel
• Dişi maça konektörleri
• 4x M2x12 makine vidası
• 4x M2 fındık
• 4x M2 Pullar
• 1/8" - 1/4" kalınlığında kontrplak veya benzeri sağlam tahtadan iki küçük parça

Aletler:

• 3D yazıcı ve tercih edilen filament
• Havya ve lehim
• Zımpara kağıdı ve/veya tırnak törpüsü, 200-1000 arası çeşitli irmik
• Tel sıyırıcılar/kesiciler, xacto bıçağı ve diğer birkaç temel araç yardımcı olacaktır.

Adım 1: Hedefler ve Kısıtlamalar

Bilsem de bilmesem de, bir şey inşa ettiğimde temel olarak iki şeyle başlarım. Hedefler ve Kısıtlamalar. İşte buradalar.

Hedefler:

• Bas uzantısı mümkün olduğunca düşük. İnşallah 90 - 100 Hz öncesi bas çok sessizleşmeye başlar.
• Kabul edilebilir dinleme hacmi. Zaten tüm frekanslarda harika ses veren çok sayıda küçük hoparlör var; Bunlara kulaklık denir. Sorun şu ki, onları kafanıza yapıştırmanız gerekiyor. Açıkçası peşinde olduğum şey bu değil ve onları uzaktan dinlenebilir hale getirmek biraz daha zor.
• Düz frekans yanıtı. Çoğu küçük konuşmacının muzdarip olduğu büyük rezonansları, zirveleri ve vadileri ortadan kaldırmaya çalışın.

kısıtlamalar:

• Boy. Hoparlörler bilgisayar monitörlerimin altına sığmalıdır, bu nedenle yaklaşık 4 inç yüksekliğinde ve 5 inç derinliğinde olamaz. Yaklaşık 500 mL'lik bir iç hacmin iyi bir hedef olduğunu belirledim. Ayrıca üniversitemde 3D yazıcı kullandığım için yaklaşık 250 gram baskı malzemesiyle sınırlı kaldım.
• Maliyet. Bu hoparlörlere harcayacak bir milyon dolarım yok, bu yüzden egzotik malzemeler, aletler veya parçalar da yok.
• Karmaşıklık. Bu biraz maliyetle, aynı zamanda beceri seviyem ve zamanla aynı hizada. Bu muhtemelen beni 'tam kapsamlı' bir tasarımla sınırlıyor çünkü 2 veya 3 yollu bir tasarımdan çok daha basit ve pahalı geçiş bileşenleri gerektirmiyor.
• Estetik olarak hoş tasarım. Çünkü bütün gün bunlara bakmak zorundayım.

2. Adım: Sürücü Seçimi

Hedefler ve kısıtlamalar göz önünde bulundurularak, şimdi…. alışverişe gitmek?

Doğru. Sürücüler herhangi bir konuşmacının kalbi olduğundan, önce bir sürücü seçtim ve hoparlörün geri kalanını onun etrafında tasarladım. Bunları biraz düşünmeyi planladığım için, yalnızca uygun sürücülere değil, aynı zamanda üretici tarafından sağlanan uygun teknik özelliklere ve ölçümlere de ihtiyacım vardı. Bunların neden önemli olduğuna birazdan değineceğim, ancak bunlar olmadan hoparlör tasarımım temelde tam bir tahmin haline geliyor.

Bu yüzden hoparlör bileşenleri, Parts Express satın almak için en sevdiğim siteyi açtım ve 1" - 2" aralığında "tam aralık" sürücüleri aradım. Bunları buldum, birkaç iyi özelliği olan AuraSound "Cougar" (hoparlörlerimin adı için "Kitten" kelimesini buradan türettim. Anladın mı?)

• Küçük boyutlu. Ne kadar küçükse o kadar iyi.
• Ucuz. Her biri sadece yaklaşık 10.50 dolar.
• Bu kadar küçük bir sürücü için mükemmel orta kademe ve tiz performansı ve şaşırtıcı derecede düşük bas tepkisi.
• İyi güç kullanımı, umarım endişelenmeden onları biraz çalıştırabilirim.

Bu sürücüleri göz önünde bulundurarak, veri sayfasını indirme ve simülasyon yapma zamanı gelmişti.

Adım 3: Hoparlör Simülasyonu

Potansiyel bir sürücü adayı seçildiğinde, simülasyonları çalıştırmak ve hoparlör seçimimin ve muhafaza tasarımımın etkinliğini değerlendirmek için birkaç yazılıma ihtiyacım vardı. Bu yüzden, temel bir muhafazada tek bir sürücünün simülasyonunu oluşturmak için birkaç adım izledim.

Kullandığım ilk programın adı SplTrace. Bunun bir sürümü burada ücretsiz olarak mevcuttur. Bu çok basit küçük bir programdır. Bunu kullanmak için önce seçtiğim sürücünün frekans yanıtı ve empedans yanıtı grafiklerinin bir görüntüsünü içe aktardım. Ardından, imlecimle çizimleri izleyerek, çizimlerin görüntülerini simülasyon yazılımının kullanabileceği dosyalara dönüştürebildim.

Daha sonra Boxsim adlı bir program kullandım. En son İngilizce sürüm burada mevcuttur. Yeni bir proje oluşturdum ve ilk kurulumla birlikte takip ettim. Ardından, sürücüm için indirdiğim veri sayfasına başvurarak gerekli tüm sürücü verilerini doldurdum. Altta, frekans ve empedans yanıt verilerini girme seçeneği vardır. SplTrace kullanarak oluşturduğum dosyaları buraya yükledim. Ardından, portlu bir muhafaza kullanmaya karar verdiğimden, sekmelere tıkladım ve muhafaza tipi, boyutları ve ayar sıklığı için ilk tahminleri ekledim. Havalandırmalı bir muhafaza benim için iki fayda sağladı. İlk olarak, bağlantı noktasını düşük bir frekansa ayarlama yeteneği, umarım bas tepkisini biraz genişletir. İkincisi, sürücünün daha özgürce hareket etmesine izin verir ve sızdırmaz bir muhafazaya kıyasla biraz daha verimli olması gerekir. Havalandırmanın, muhafazanın ayrılmaz bir parçası olarak hassas bir şekilde tasarlanacağı ve basılacağı göz önüne alındığında, bu hiç de akıllıca değil.

Boxsim'e gerekli tüm bilgileri doğru bir şekilde girdikten sonra, tek sürücüyü 'Amplifikatör 1' menüsü altındaki amplifikatöre bağladım ve "Tamam" a bastığımda burada gösterilene benzeyen ilginç bir grafikle karşılaştım. Başarı! Artık kurcalamaya başlamak için temel bir frekans tepkisi simülasyonum vardı.

Adım 4: Hoparlör Tasarımını Geliştirme

İlk simülasyonum yapıldığında, bu bilgilerin tasarım seçimlerime nasıl rehberlik edebileceğini anlamanın zamanı gelmişti.

Y ekseninde SPL (dB cinsinden ses yüksekliği) ve x ekseninde frekans ile tipik bir frekans yanıtı grafiğiyle karşılaşıyorum. Mükemmel bir konuşmacı, bu grafik boyunca 20 Hz'den 20.000 Hz'e kadar düz bir çizgiye sahip olacaktır. Bu nedenle, şimdi amacım, konuşmacımı bu hayali ideal konuşmacıya mümkün olduğunca yakın hale getirmek için yapabileceğim her türlü parametreyi değiştirmekti.

Bununla birlikte, hemen iki sorun ortaya çıktı.

İlki, yaklaşık 1000 Hz'in üzerindeki grafikteki önemli tümsekti. Biraz denkleştirme ve/veya birkaç analog filtre ile bu, çözülmesi basit bir problem olabilir… İkinci problemim olmasaydı.

Max'e tıklayarak. SPL sekmesi Benzer görünen bir frekans yanıtı grafiği gördüm. Bununla birlikte, diğerinden farklı olarak, bu çizim, hoparlörün maksimum güç sınırını veya maksimum gezi sınırını aşmadan önce belirli bir frekansta çalabileceği en yüksek sesi gösterir. Bu nedenle, orta sesleri bas ile daha uyumlu hale getirmek için bir miktar eşitleme (hiç ve hareket ettirilirlerse hoparlörlere 'yapışmayan') veya analog filtrasyon (pahalı, karmaşık ve hacimli) kullanmış olsam bile, müziğimi yalnızca mutlak en yüksek sesle yaklaşık 80 dB'de çalabilirim. 80 dB aslında oldukça yüksek olsa da (elektrikli süpürge veya çöp imhasını düşünün), bunun hoparlörlerin kapasitesinin en sınırında olacağını ve bunun iyi bir yer olmadığını unutmayın. Hoparlörlerin kendi kendini yok etmelerini veya bozuk ıvır zıvır gibi ses çıkarmasını önlemek için, sınırlarına ulaşmadan önce yeterli miktarda boşluk payı istedim. Oraya ulaşmanın tek yolu, farklı (neredeyse kesinlikle daha büyük) bir sürücü seçmek ya da ikiye katlamaktı.

Adım 5: Hoparlör Tasarımını Sonlandırma

Bu yüzden, bu Eğitilebilir Yazının başında kesinlikle fark ettiğiniz gibi, ikiye katlamayı seçtim. Parts Express'teki mevcut 2 sürücülerle karşılaştırıldığında, bunlardan ikisi fiyat için aynı veya daha fazla performans sağlamalı. Ve dürüst olmak gerekirse, iki istiflenmiş sürücünün görünümünü beğendim. Estetik de önemlidir:)

Boxsim'e yinelenen bir sürücü eklemek oldukça kolaydı. Boxsim'de yeni bir proje yaptım, ilk kurulumda sürücüyü kopyaladım ve muhafazayı ve bölmeyi tanımlamak için "ortak dış muhafaza" ayarlarını kullandım. Bu yapıldığında, sonuçlar çok daha umut verici görünüyordu. Artık 5-10 dB ek boşluk payına ve daha yumuşak bir genel eğriye sahiptim. 0,45 litre, 125 Hz ve 'hafif doldurulmuş' gerçekten sevdiğim bir kombinasyon bulana kadar kasa hacmi, ayar frekansı ve doldurma ile uğraştım.

Bunları tasarlama sürecinde, çoğu yüksek kaliteli hoparlör için önemli bir husus olan ve görünüşe göre kırınım kaybı olarak adlandırılan bölme adımı adı verilen bir fenomeni öğrendim. Esasen, ses dalgaları bir hoparlörden geldiğinde, her yöne yayılmaya çalışırlar. Hoparlörün arkası dahil. Yüksek frekanslı sesler çok kısa bir dalga boyuna sahip olduklarından, hoparlör kutusunun ön yüzeyinden yansırlar ve dinleyiciye geri çekilirler. Ancak çok daha uzun dalga boylarına sahip daha düşük frekanslı sesler, hoparlör muhafazasının etrafında kolayca bükülecektir. Böylece, yüksek frekanslı sesler dinleyiciye biraz daha yüksek geliyormuş gibi görünür. Neyse ki, bu sadece bir direnç ve indüktör ile kolayca sabitlenir. Bu çevrimiçi hesap makinesi, birkaç girdi verildiğinde ihtiyacınız olan değerleri size söyleyecektir. Oradan, simüle edilmiş amplifikatörümün çaprazlama bölümüne bölme adım düzeltme devremi ekleyebilir ve yeni sonuçları görebilirim. Parts Express'te bulunan bileşen değerleriyle ilgili hoşuma giden bir yanıt alana kadar hesap makinesiyle biraz uğraştım.

Bu noktada temize çıkmam ve biraz hile yaptığımı söylemem önemli.:(Ama işte nasıl aldattım ve neden, bu durumda sorun değil.

Bunları kendim yaptığım için tam olarak nerede ve nasıl kullanılacağını biliyordum. Bu bana avantajım için kullanabileceğim biraz bilgi verdi. Her iki hoparlör de masamda, büyük bir duvara yaslanmış ve iki büyük, düz bilgisayar monitörünün altında olacak. Bunun nereye gittiğini görebilirsiniz. Bu düz yüzeyler, Boxsim'in bilmediği şekillerde bası güçlendirerek, büyük bir bölme gibi davranacak. Bu yüzden Boxsim'e küçük bir beyaz yalan söyledim ve perdelerimin aslında 100 cm boyunda ve genişliğinde olduğunu varsaydım. Üzgünüm, üzgün değilim, Boxsim. Sanırım bir bilimden çok bir sanat:)

Ancak, bunu yaptığım için, gerçek hayattaki sonuçların muhtemelen "minik bölme" ve "devasa bölme" simülasyonları arasında bir yerde yatacağını akılda tutmak önemliydi.

Adım 6: Muhafaza ve Montaj Tasarımı (CAD)

İlk Kez Yazar Yarışmasında Birincilik Ödülü