Tiny * Boxe de înaltă fidelitate pentru desktop (imprimate 3D): 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Îmi petrec mult timp la biroul meu. Acest lucru însemna că am petrecut mult timp ascultându-mi muzica prin difuzoarele îngrozitoare care erau încorporate în monitoarele computerului meu. Inacceptabil! Am vrut un sunet stereo real, de înaltă calitate, într-un pachet atractiv, care să se potrivească sub monitoarele de pe micul meu birou. „Difuzoarele de computer” tipice sunt întotdeauna dezamăgite, așa că mi-am propus să aplic câteva principii de bază de proiectare și difuzare a difuzoarelor pentru a construi o pereche de difuzoare fără compromisuri impresionează orice audiofil.

Vă prezentăm cea mai nouă adăugare a familiei mele HiFi, boxele Nano-HiFi "Kitten" Nano-HiFi. (Acum acceptăm trimiteri pentru nume mai bune)

Aceste difuzoare măsoară aproximativ 10,8 cm înălțime, 7 cm lățime și 11,4 cm adâncime, inclusiv posturile de legare și sunt proiectate pentru un sunet excelent într-un pachet mic. Sunt realizate folosind o imprimantă 3D tipică de extrudare, folosind filament PLA. Hai să intrăm în asta!

Provizii

Piese și materiale:

• 4x drivere difuzoare Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1"
• 2x inductoare crossover de 0,2 mH
• 2x rezistențe "audio grade" de 2,4 Ohm
• „Lemn din plastic” sau material de umplutură similar
• „Perfect Plastic Putty” sau umplutură similară
• Pulverizați grundul și vopsiți
• super-lipici
• Etanșant siliconic RTV sau similar
• 4x Terminale de sârmă / stâlpi de legare
• Aproximativ. 3-4 picioare de sârmă izolată de 18-20 ga
• Conectori pică de sex feminin
• 4x șuruburi M2x12
• 4x piulițe M2
• 4x șaibe M2
• Două bucăți mici de placaj gros de 1/8 "- 1/4" sau o placă robustă similară

Instrumente:

• Imprimantă 3D și filament la alegere
• Fier de lipit și lipit
• Hârtie de nisip și / sau pile de unghii, diverse granulețe de la 200 la 1000
• Îndepărtarea / tăierea firelor, cuțitul xacto și câteva alte instrumente de bază vor fi utile

Pasul 1: Obiective și constrângeri

Indiferent dacă știu sau nu, când construiesc ceva încep, fundamental, cu două lucruri. Obiective și constrângeri. Iată-i deci.

Obiective:

• Extensie bas cât mai redusă. Sperăm că 90 - 100 Hz înainte ca basul să înceapă să se liniștească.
• Volum de ascultare acceptabil. Există deja o mulțime de difuzoare mici care sună excelent la toate frecvențele; Acestea se numesc căști. Problema este că trebuie să le lipiți de cap. Evident, nu asta sunt ceea ce urmăresc și a-i face să fie ascultați la distanță este puțin mai dificil de realizat.
• Răspunsul în frecvență plană. Încercați să eliminați rezonanțele mari, vârfurile și văile de care suferă majoritatea difuzoarelor mici.

Constrângeri:

• Mărimea. Difuzoarele trebuie să se potrivească sub monitoarele computerului meu, deci nu pot fi mai mari de aproximativ 4 inci înălțime și 5 inci adâncime. Am stabilit că un volum intern de aproximativ 500 ml este o țintă bună. În plus, deoarece am folosit o imprimantă 3D la universitatea mea, am fost limitat la aproximativ 250 de grame de material de imprimare.
• Cost. Nu am de cheltuit un milion de dolari pe aceste difuzoare, deci nu există materiale, instrumente sau piese exotice.
• Complexitate. Acest lucru se aliniază oarecum la cost, dar și la nivelul și abilitatea mea de timp. Acest lucru mă limitează probabil la un design „fullrange”, deoarece este mult mai simplu decât un design cu 2 sau 3 căi și nu necesită componente crossover scumpe.
• Design plăcut din punct de vedere estetic. Pentru că trebuie să mă uit la aceste lucruri toată ziua.

Pasul 2: Selectarea șoferului

Având în vedere obiectivele și constrângerile, este timpul să … a merge la cumparaturi?

Asta e corect. Deoarece driverele sunt inima oricărui difuzor, am ales mai întâi un driver și am proiectat restul difuzorului din jurul acestuia. Deoarece am planificat să mă gândesc la acestea, nu numai că aveam nevoie de drivere care să se potrivească, ci și de specificații și măsurători decente furnizate de producător. Voi afla de ce acestea sunt importante într-un minut, dar fără ele designul difuzorului meu devine practic o presupunere completă.

Așa că am tras site-ul meu preferat pentru a cumpăra componente pentru difuzoare, Parts Express și am căutat drivere „fullrange” din gama 1 „- 2”. Am găsit acestea, AuraSound „Cougar” (de aici am derivat „Kitten” pentru numele vorbitorilor mei. Primiți-l?) Care au câteva calități bune.

• Mărime mică. Cu cât este mai mic, cu atât mai bine.
• Ieftin. Doar aproximativ 10,50 USD fiecare.
• Performanțe medii și înalte excelente și un răspuns de bas uimitor de scăzut pentru un driver atât de mic.
• Manevrabilitate bună, așa că, sperăm, să le fac un pic fără griji.

Având în vedere aceste drivere, era timpul să descărcați fișa tehnică și să simulați.

Pasul 3: Simulare difuzoare

Cu un potențial candidat la șofer selectat, aveam nevoie de câteva software pentru a rula simulări și a evalua eficacitatea alegerii difuzoarelor și a designului incintei. Așa că am urmat câțiva pași pentru a crea o simulare a unui singur driver într-o incintă de bază.

Primul program pe care l-am folosit se numește SplTrace. O versiune a acestuia este disponibilă aici gratuit. Acesta este un mic program foarte simplu. Pentru ao folosi, am importat mai întâi o imagine a graficelor de răspuns de frecvență și de impedanță ale driverului ales. Apoi, urmărind graficele cu cursorul meu, am putut converti imaginile graficelor în fișiere pe care software-ul de simulare le poate folosi.

Apoi, am folosit un program numit Boxsim. Cea mai recentă versiune în limba engleză este disponibilă aici. Am creat un proiect nou și am urmat împreună cu configurarea inițială. Apoi, făcând referire la foaia de date pe care am descărcat-o pentru șoferul meu, am completat toate datele necesare despre șofer. În partea de jos, există opțiunea de a introduce date de răspuns de frecvență și impedanță. Aici am încărcat fișierele pe care le-am creat folosind SplTrace. Apoi am făcut clic prin file și am adăugat estimări inițiale pentru tipul de incintă, dimensiunile și frecvența de reglare, deoarece am decis să folosesc o incintă portată. O incintă ventilată mi-a oferit două avantaje. În primul rând, capacitatea de a regla portul pentru o frecvență joasă, sperând să extindem puțin răspunsul la bas. În al doilea rând, permite șoferului să se deplaseze mai liber și ar trebui să fie puțin mai eficient în comparație cu o carcasă sigilată. Având în vedere că orificiul de aerisire va fi proiectat și imprimat cu precizie ca parte integrantă a carcasei, este o problemă.

Cu toate informațiile necesare introduse corect în Boxsim, am conectat singurul driver la amplificator sub meniul „Amplificator 1” și când am apăsat „Ok” mi s-a prezentat un grafic interesant care arată ceva asemănător celui prezentat aici. Succes! Acum am avut o simulare de răspuns în frecvență de bază cu care am început să fac jocuri.

Pasul 4: Dezvoltarea designului difuzoarelor

Odată cu prima mea simulare realizată, a venit timpul să înțeleg cum aceste informații ar putea ghida alegerile mele de proiectare.

Mi se prezintă un grafic tipic de răspuns în frecvență, cu SPL (loudness, în dB) pe axa y și frecvența pe axa x. Un difuzor perfect ar avea o linie dreaptă în acest grafic, de la 20 Hz la 20 000 000 Hz. Astfel, obiectivul meu acum era să modific orice parametri puteam pentru ca vorbitorul meu să fie cât mai aproape de acest vorbitor ideal imaginar.

Cu aceasta, s-au prezentat imediat două probleme.

Mai întâi a fost creșterea semnificativă din graficul de mai sus de aproximativ 1000 Hz. Cu o anumită egalizare și / sau câteva filtre analogice, aceasta ar putea fi o problemă simplă de rezolvat … Dacă nu ar fi a doua mea problemă.

Dând clic pe butonul Max. Fila SPL Am văzut un grafic similar de răspuns în frecvență. Cu toate acestea, spre deosebire de celălalt, acest grafic arată cel mai puternic difuzor pe care îl poate reda la o anumită frecvență înainte de a depăși limita maximă de putere sau limita maximă de excursie. Astfel, chiar dacă am folosit o oarecare egalizare (finnicky și nu „rămân cu” difuzoarele dacă sunt mutate) sau filtrare analogică (scumpă, complicată și voluminoasă) pentru a obține mediul înalte mai în concordanță cu basul, Aș putea să-mi pot reda muzica doar la aproximativ 80 dB la cel mai tare sunet. Deși 80 dB sunt de fapt destul de puternici (gândiți-vă la aspirator sau la eliminarea gunoiului), rețineți că acest lucru ar fi chiar la limita capacității difuzoarelor, ceea ce nu este un loc bun pentru a fi. Pentru a împiedica difuzoarele să se autodistrugă sau să sune ca nedorite distorsionate, am vrut o cantitate decentă de spațiu pentru cap înainte ca acestea să-și atingă limitele. Singura modalitate de a ajunge acolo a fost fie alegerea unui șofer diferit (aproape sigur mai mare), fie dublarea.

Pasul 5: Finalizarea proiectării difuzoarelor

Deci, după cum ați observat cu siguranță la începutul acestui instructabil, am ales să mă dublez. În comparație cu driverele disponibile de 2 de pe Parts Express, două dintre acestea ar trebui să ofere la fel de mult sau mai multă performanță pentru preț. Și, pentru a fi sincer, mi-a plăcut aspectul a doi drivere stivuite. Și estetica contează:)

Adăugarea unui driver duplicat în Boxsim a fost destul de ușoară. Am făcut un proiect nou în Boxsim, am copiat driverul la configurarea inițială și am folosit setările „carcasei exterioare comune” pentru a defini carcasa și deflectorul. După ce a făcut acest lucru, rezultatele au arătat mult mai promițătoare. Acum aveam 5-10 dB de spațiu suplimentar și o curbă generală mai lină. Am păcălit cu volumul carcasei, frecvența de reglare și umplutura până când am găsit o combinație care îmi plăcea foarte mult la 0,45 litri, 125 Hz și „ușor umplută”.

În timpul procesului de proiectare a acestora, am aflat despre un fenomen numit paffle step, a.k.a. pierderea difracției, care aparent este un aspect major pentru majoritatea difuzoarelor de înaltă calitate. În esență, când undele sonore provin de la un difuzor, acestea încearcă să radieze în toate direcțiile. Inclusiv în spatele difuzorului. Deoarece sunetele de înaltă frecvență au o lungime de undă foarte scurtă, ele ricoșează de pe suprafața frontală a boxei difuzoarelor și sunt împușcate înapoi către ascultător. Dar sunetele cu frecvență mai mică, cu lungimi de undă mult mai lungi, se vor îndoi cu ușurință în jurul carcasei difuzoarelor. Astfel, sunetele de înaltă frecvență par a fi un pic mai puternice pentru ascultător. Din fericire, acest lucru este ușor de remediat cu un singur rezistor și inductor. Acest calculator online vă va spune valorile de care aveți nevoie, cu câteva intrări. De acolo, aș putea adăuga circuitul meu de corecție pas deflector în secțiunea încrucișată a amplificatorului meu simulat și a vedea noile rezultate. M-am lăudat puțin cu calculatorul până când am primit un răspuns care mi-a plăcut cu valorile componentelor disponibile de la Parts Express.

În acest moment este important să vin curat și să spun că, bine, am înșelat puțin.: (Dar iată cum am înșelat și de ce, în acest caz, este ok.

Datorită construirii acestora, am știut exact unde și cum vor fi folosite. Acest lucru mi-a oferit puține cunoștințe pe care le puteam folosi în avantajul meu. Ambele difuzoare vor fi pe biroul meu, sprijinite pe un perete mare și sub două monitoare mari, plate. S-ar putea să vedeți încotro merge acest lucru. Aceste suprafețe plane vor acționa oarecum ca un mare deflector, sporind basul în moduri pe care Boxsim nu le poate cunoaște. Așa că i-am spus lui Boxsim o mică minciună albă și m-am prefăcut că deflectoarele mele au de fapt 100 cm înălțime și lățime. Scuze, nu scuze, Boxsim. Mai mult decât o artă decât o știință, presupun:)

Cu toate acestea, din moment ce am făcut acest lucru, a fost important să reținem că rezultatele din viața reală ar sta probabil undeva între simulările „deflector mic” și „deflector imens”.

Pasul 6: Proiectarea incintei și a ansamblului (CAD)

Premiul I la primul concurs de autor