Tiny* augstas precizitātes darbvirsmas skaļruņi (3D drukāts): 11 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Es daudz laika pavadu pie sava galda. Agrāk tas nozīmēja, ka es pavadīju daudz laika, klausoties savu mūziku caur šausmīgajiem, smalkajiem skaļruņiem, kas iebūvēti datora monitoros. Nepieņemami! Es gribēju īstu, augstas kvalitātes stereo skaņu pievilcīgā iepakojumā, kas iederētos zem mana mazā rakstāmgalda monitoriem. Tipiski "datora skaļruņi" vienmēr ir pievīlēti, tāpēc es nolēmu piemērot dažus skaļruņu dizaina un inženiertehnikas pamatprincipus, lai izveidotu pāris bezkompromisa (labi, vairāk kā zema kompromisa) skaļruņu, kas pēc sava izmēra atstāt iespaidu uz jebkuru audiofilu.

Iepazīstinu ar jaunāko papildinājumu manai HiFi ģimenei-"Kitten" Nano-HiFi galddatoru skaļruņus. (Tagad pieņemu iesniegumus, lai iegūtu labākus vārdus)

Šo skaļruņu izmērs ir aptuveni 10,8 cm (4,25 collas), platums - 7 cm (2,75 collas) un dziļums - aptuveni 4,5 collas (11,4 cm), ieskaitot iesiešanas stabus, un tie ir paredzēti lieliskai skaņai nelielā iepakojumā. Tie ir izgatavoti, izmantojot tipisku ekstrūzijas 3D printeri, izmantojot PLA kvēldiegu. Iedziļināsimies tajā!

Piegādes

Detaļas un materiāli:

• 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1 "skaļruņu draiveri
• 2x 0,2 mH krustojuma induktori
• 2x 2,4 omi "audio klases" rezistori
• “Plastmasas koks” vai līdzīga koka pildviela
• "Perfekta plastmasas tepe" vai līdzīga pildviela
• Izsmidziniet grunti un krāsu
• Super līme
• RTV silikona hermētiķis vai tamlīdzīgi
• 4x vadu spailes / sasiešanas stabi
• Aptuveni 3-4 pēdas no 18-20 ga izolēta stieples
• Sieviešu lāpstas savienotāji
• 4x M2x12 mašīnas skrūves
• 4x M2 uzgriežņi
• 4x M2 mazgātāji
• Divi mazi 1/8 " - 1/4" bieza saplākšņa gabali vai līdzīga izturīga plātne

Rīki:

• 3D printeris un kvēldiegs pēc izvēles
• Lodāmurs un lodēt
• Smilšpapīrs un/vai nagu vīles, dažādi graudi no 200-1000
• Stiepļu noņēmēji/griezēji, xacto nazis un daži citi pamata rīki būs noderīgi

1. darbība. Mērķi un ierobežojumi

Neatkarīgi no tā, vai es to zinu vai nē, kad es būvēju kaut ko, es sāku, būtībā, ar divām lietām. Mērķi un ierobežojumi. Tātad, šeit viņi ir.

Mērķi:

• Bass pagarinājums pēc iespējas zemāks. Cerams, ka 90 - 100 Hz, pirms bass sāk kļūt pārāk kluss.
• Pieņemams klausīšanās skaļums. Jau tagad ir daudz mazu skaļruņu, kas lieliski skan visās frekvencēs; Tos sauc par austiņām. Problēma ir tā, ka tie ir jāpielīmē pie galvas. Acīmredzot tas nav tas, par ko es tiecos, un padarīt viņus klausāmus no attāluma ir nedaudz grūtāk izvilkt.
• Plakanā frekvences reakcija. Mēģiniet novērst lielas rezonanses, virsotnes un ielejas, no kurām cieš lielākā daļa mazo skaļruņu.

Ierobežojumi:

• Izmērs. Skaļruņiem ir jāatrodas zem datora monitoriem, tāpēc to garums nedrīkst pārsniegt 4 collas un dziļums 5 collas. Es noteicu, ka iekšējais tilpums aptuveni 500 ml ir labs mērķis. Turklāt, tā kā es savā universitātē izmantoju 3D printeri, es drīkstēju izmantot tikai aptuveni 250 gramus drukas materiāla.
• Izmaksas. Man nav miljonu dolāru, ko tērēt šiem skaļruņiem, tāpēc nav eksotisku materiālu, instrumentu vai detaļu.
• Sarežģītība. Tas nedaudz atbilst izmaksām, bet arī manam prasmju līmenim un laikam. Tas, iespējams, aprobežojas ar “pilna diapazona” dizainu, jo tas ir ievērojami vienkāršāks nekā divvirzienu vai trīsvirzienu dizains un neprasa dārgas krustojuma sastāvdaļas.
• Estētiski patīkams dizains. Jo man šīs lietas ir jāskatās visu dienu.

2. darbība: draivera izvēle

Paturot prātā mērķus un ierobežojumus, ir pienācis laiks…. iet iepirkties?

Tieši tā. Tā kā draiveri ir jebkura skaļruņa sirds, es vispirms izvēlējos draiveri un ap to izveidoju pārējo skaļruni. Tā kā es plānoju šajās lietās nedaudz pārdomāt, man vajadzēja ne tikai piemērotus draiverus, bet arī ražotāja sniegtās pienācīgas specifikācijas un mērījumus. Minūtes laikā es iedziļināšos, kāpēc tie ir svarīgi, bet bez tiem mans skaļruņu dizains būtībā kļūst par pilnīgu minējumu.

Tāpēc es izvilku savu iecienītāko vietni, lai iegādātos skaļruņu komponentus, Parts Express, un meklēju "pilna diapazona" draiverus diapazonā no 1 līdz 2. Es atradu šos, AuraSound "Cougar" (no kurienes es atvasināju "Kitten", lai nosauktu savus runātājus. Vai sapratāt?), Kuriem ir dažas labas īpašības.

• Mazs izmērs. Jo mazāks, jo labāk.
• Lēts. Tikai aptuveni 10,50 USD par katru.
• Lieliska vidējās un augstās frekvences veiktspēja un pārsteidzoši zema basa reakcija tik mazam vadītājam.
• Laba jaudas vadāmība, tāpēc es, cerams, varu tos mazliet satraukt bez raizēm.

Paturot prātā šos draiverus, bija pienācis laiks lejupielādēt datu lapu un veikt simulāciju.

3. darbība: skaļruņu simulācija

Kad tika izvēlēts potenciālais autovadītāja kandidāts, man vajadzēja pāris programmatūras, lai veiktu simulācijas un spriestu par skaļruņu izvēles un korpusa dizaina efektivitāti. Tāpēc es izpildīju dažus soļus, lai pamata kamerā izveidotu viena draivera simulāciju.

Pirmā programma, ko izmantoju, saucas SplTrace. Tās versija šeit ir pieejama bez maksas. Šī ir ļoti vienkārša maza programma. Lai to izmantotu, vispirms importēju sava izvēlētā draivera frekvences reakcijas un pretestības reakcijas grafiku attēlu. Tad, izsekojot grafikus ar kursoru, es varēju pārvērst grafiku attēlus failos, kurus var izmantot simulācijas programmatūra.

Tālāk es izmantoju programmu ar nosaukumu Boxsim. Jaunākā versija angļu valodā ir pieejama šeit. Es izveidoju jaunu projektu un sekoju sākotnējai iestatīšanai. Pēc tam, atsaucoties uz datu lapu, ko lejupielādēju savam vadītājam, es aizpildīju visus nepieciešamos draivera datus. Apakšā ir iespēja ievadīt reakcijas frekvences un pretestības datus. Šeit es ielādēju failus, kurus izveidoju, izmantojot SplTrace. Pēc tam es noklikšķināju uz cilnēm un pievienoju sākotnējos aplēses par korpusa veidu, izmēriem un regulēšanas biežumu, jo es nolēmu izmantot pārnesto korpusu. Ventilēts korpuss man sniedza divas priekšrocības. Pirmkārt, spēja noregulēt portu zemai frekvencei, cerams, nedaudz pagarinot basa reakciju. Otrkārt, tas ļauj vadītājam brīvi pārvietoties, un tam vajadzētu būt nedaudz efektīvākam salīdzinājumā ar noslēgtu korpusu. Ņemot vērā, ka ventilācijas atvere tiks precīzi izstrādāta un izdrukāta kā korpusa neatņemama sastāvdaļa, tas nav nekas sarežģīts.

Kad Boxsim bija pareizi ievadīta visa nepieciešamā informācija, izvēlnē 'Amplifier 1' es pievienoju vienu draiveri pastiprinātājam, un, noklikšķinot uz "Ok", man tika parādīts interesants grafiks, kas izskatās apmēram tāpat kā šeit parādītais. Veiksmi! Tagad man bija sākotnējā frekvences reakcijas simulācija, ar kuru sākt ķerties pie lietas.

4. solis: skaļruņa dizaina izstrāde

Kad mana pirmā simulācija bija pabeigta, bija pienācis laiks saprast, kā šī informācija varētu vadīt manu dizaina izvēli.

Man tiek parādīts tipisks frekvences reakcijas grafiks ar SPL (skaļums, dB) uz y ass un frekvenci uz x ass. Ideālam skaļrunim šajā diagrammā būtu taisna līnija no 20 Hz līdz 20 000 Hz. Tādējādi mans mērķis tagad bija pielāgot visus iespējamos parametrus, lai mans runātājs būtu pēc iespējas tuvāk šim iedomātajam ideālajam runātājam.

Līdz ar to uzreiz parādījās divas problēmas.

Pirmais bija ievērojamais trieciens grafikā virs aptuveni 1000 Hz. Ar nelielu izlīdzināšanu un/vai dažiem analogiem filtriem tā varētu būt vienkārša atrisināma problēma … Ja nebūtu manas otrās problēmas.

Noklikšķinot uz Maks. Cilne SPL Es redzēju līdzīga izskata frekvences reakcijas shēmu. Tomēr atšķirībā no otra šis sižets parāda visskaļāk, ko skaļrunis var atskaņot noteiktā frekvencē pirms maksimālās jaudas vai maksimālās ekskursijas robežas pārsniegšanas. Tādējādi, pat ja es izmantoju kādu izlīdzinājumu (sūdīgs un nelīp pie skaļruņiem, ja tie tiek pārvietoti apkārt) vai analogo filtrēšanu (dārgi, sarežģīti un apjomīgi), lai vidējais trīskāršais skaļums atbilstu basam., Es varētu atskaņot savu mūziku tikai ar aptuveni 80 dB maksimāli skaļajā skaļumā. Lai gan 80 dB patiesībā ir diezgan skaļš (domājiet par putekļsūcēju vai atkritumu izvešanu), paturiet prātā, ka tas būtu skaļruņu spēju robežās, kas nav laba vieta. Lai skaļruņi netiktu pašiznīcināti vai neizklausītos pēc izkropļota junk, es vēlējos pienācīgu vietu, pirms tie sasniedz savas robežas. Vienīgais veids, kā tur nokļūt, bija vai nu izvēlēties citu (gandrīz noteikti lielāku) vadītāju, vai arī dubultot.

5. darbība. Skaļruņa dizaina pabeigšana

Tātad, kā jūs noteikti pamanījāt šīs pamācības sākumā, es izvēlējos dubultot. Salīdzinot ar Parts Express pieejamajiem 2 collu draiveriem, diviem no tiem vajadzētu nodrošināt tikpat vai lielāku veiktspēju par cenu. Un, godīgi sakot, man patika divu sakrautu draiveru izskats. Arī estētikai ir nozīme:)

Draivera dublikāta pievienošana Boxsim bija diezgan vienkārša. Es izveidoju jaunu projektu Boxsim, nokopēju draiveri pēc sākotnējās iestatīšanas un izmantoju "kopējo ārējā korpusa" iestatījumus, lai definētu korpusu un deflektoru. To darot, rezultāti izskatījās daudz cerīgāki. Tagad man bija 5-10 dB papildu augstums virs galvas un vienmērīgāka kopējā līkne. Es apmānījos ar korpusa tilpumu, regulēšanas frekvenci un pildījumu, līdz atradu kombināciju, kas man ļoti patika pie 0,45 litriem, 125 Hz un “viegli pildītiem”.

Projektējot tos, es uzzināju par parādību, ko sauc par deflektora soli, jeb difrakcijas zudumu, kas acīmredzot ir galvenais apsvērums lielākajai daļai augstas kvalitātes skaļruņu. Būtībā, kad skaņas viļņi nāk no skaļruņa, tie mēģina izstarot visos virzienos. Ieskaitot aiz skaļruņa. Tā kā augstfrekvences skaņām ir ļoti īss viļņu garums, tās atlec no skaļruņu kastes priekšējās virsmas un tiek atšautas uz klausītāju. Bet zemākas frekvences skaņas ar daudz garākiem viļņu garumiem viegli saliec skaļruņu korpusu. Tādējādi augstfrekvences skaņas klausītājam šķiet mazliet skaļākas. Par laimi, to var viegli novērst tikai ar vienu rezistoru un induktoru. Šis tiešsaistes kalkulators jums pateiks nepieciešamās vērtības, ņemot vērā dažas ievades. No turienes es varētu pievienot savu deflektora soļu korekcijas ķēdi sava simulētā pastiprinātāja krustošanās sadaļā un redzēt jaunos rezultātus. Es mazliet papļāpāju ar kalkulatoru, līdz saņēmu atbildi, kas man patika ar komponentu vērtībām, kas bija pieejamas Parts Express.

Šajā brīdī ir svarīgi, lai es atnāktu tīrs un pateiktu, ka, labi, es mazliet apkrāpu.: (Bet lūk, kā es krāpu un kāpēc šajā gadījumā viss ir kārtībā.

Pateicoties to izgatavošanai, es zināju, kur un kā tie tiks izmantoti. Tas man deva nelielas zināšanas, kuras es varētu izmantot savā labā. Abi skaļruņi atradīsies uz mana galda, atbalstīti tieši pret lielu sienu, un zem diviem lieliem, plakaniem datoru monitoriem. Jūs varētu redzēt, kur tas notiek. Šīs plakanās virsmas nedaudz darbosies kā liels deflektors, pastiprinot basu tādā veidā, par kādu Boxsim nevar zināt. Tāpēc es pateicu Boxsim nedaudz baltus melus un izlikos, ka manas deflekcijas patiesībā ir 100 cm garas un platas. Piedod, ne žēl, Boxsim. Es domāju, ka vairāk māksla, nevis zinātne:)

Tomēr, tā kā es to izdarīju, bija svarīgi paturēt prātā, ka reālās dzīves rezultāti, iespējams, patiesībā atradīsies kaut kur pa vidu starp "sīkajiem deflektora" un "milzīgajiem deflektora" simulācijām.

6. darbība: korpusa un montāžas dizains (CAD)

Pirmā balva pirmo reizi autoru konkursā