Tiny* High-Fidelity Desktop Speakers (3D Printed): 11 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

ბევრ დროს ვატარებ ჩემს მაგიდასთან. ეს იმას ნიშნავდა, რომ მე დიდ დროს ვატარებდი ჩემი მუსიკის მოსმენაში, ჩემი კომპიუტერის მონიტორებში ჩამონტაჟებული საშინელი კაშკაშა დინამიკების საშუალებით. მიუღებელია! მე მინდოდა ნამდვილი, მაღალი ხარისხის სტერეო ხმა მიმზიდველ პაკეტში, რომელიც მოთავსდებოდა მონიტორების ქვეშ ჩემს პატარა მაგიდაზე. ტიპიური "კომპიუტერის დინამიკები" ყოველთვის დამამცირებელია, ამიტომ მე გამოვიყენე დინამიკების დიზაინისა და ინჟინერიის ძირითადი პრინციპები, რათა შევქმნა არაკომპრომისული (კარგი, უფრო დაბალი კომპრომისული) დინამიკები, რომლებიც მათი ზომის მიხედვით შთაბეჭდილება მოახდინოს ნებისმიერ აუდიოფილზე.

წარმოგიდგენთ უახლეს დამატებას ჩემს HiFi ოჯახში, "Kitten" Nano-HiFi Desktop Speakers. (ახლა ვიღებ წარდგენებს უკეთესი სახელებისთვის)

ამ დინამიკების ზომაა დაახლოებით 4.25 დიუმი (10.8 სმ) სიმაღლე, 2.75 ინ (7 სმ) სიგანე და დაახლოებით 4.5 ინჩი (11.4 სმ) სიღრმე, მათ შორის სავალდებულო სვეტები, და შექმნილია პატარა პაკეტში დიდი ხმისთვის. ისინი დამზადებულია ტიპიური ექსტრუზიის 3D პრინტერის გამოყენებით, PLA ძაფის გამოყენებით. შევეშვათ მას!

მარაგები

ნაწილები და მასალები:

• 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1 "სპიკერის დრაივერი
• 2x 0.2 mH კროსვორდის ინდუქტორები
• 2x 2.4 Ohm "აუდიო კლასის" რეზისტორები
• "პლასტმასის ხე" ან მსგავსი ხის შემავსებელი
• "სრულყოფილი პლასტმასის ბოთლი" ან მსგავსი შემავსებელი
• სპრეი პრაიმერი და საღებავი
• სუპერ წებო
• RTV სილიკონის გამაძლიერებელი ან მსგავსი
• 4x მავთულის ტერმინალები / სავალდებულო შეტყობინება
• დაახლოებით 3-4 ფუტი 18-20 გა იზოლირებული მავთული
• ყვავის მდედრობითი კონექტორები
• 4x M2x12 მანქანების ხრახნები
• 4x M2 თხილი
• 4x M2 საყელურები
• ორი პატარა ნაჭერი 1/8 " - 1/4" სისქის პლაივუდი ან მსგავსი მყარი დაფა

ინსტრუმენტები:

• 3D პრინტერი და ძაფის არჩევანი
• Soldering რკინის და solder
• ქვიშის ქაღალდი და/ან ფრჩხილის ფაილები, სხვადასხვა ხრეში 200-1000-დან
• მავთულის სტრიპტიზატორები/საჭრელები, xacto დანა და რამდენიმე სხვა ძირითადი ინსტრუმენტი სასარგებლო იქნება

ნაბიჯი 1: მიზნები და შეზღუდვები

ვიცი თუ არა, როდესაც რაღაცას ვაშენებ, ვიწყებ, ფუნდამენტურად, ორი რამით. მიზნები და შეზღუდვები. ასე რომ, ისინი აქ არიან.

მიზნები:

• ბასის გაფართოება რაც შეიძლება დაბალია. იმედია, 90 - 100 Hz სანამ ბასი დაიწყებს ძალიან ჩუმად.
• მისაღები მოსმენის მოცულობა. უკვე არსებობს უამრავი პატარა დინამიკი, რომელიც მშვენივრად ჟღერს ყველა სიხშირეზე; მათ ყურსასმენები ეწოდება. პრობლემა ის არის, რომ თქვენ უნდა მიამაგროთ ისინი თქვენს თავზე. ეს აშკარად არ არის ის, რასაც მე ვეძებ და მათი დაშორება ცოტათი უფრო ძნელია.
• ბრტყელი სიხშირის პასუხი. შეეცადეთ აღმოფხვრათ დიდი რეზონანსი, მწვერვალები და ხეობები, რომელთაგანაც განიცდიან მცირე ზომის მომხსენებლები.

შეზღუდვები:

• ზომა დინამიკები უნდა მოთავსდეს ჩემი კომპიუტერის მონიტორების ქვეშ, ასე რომ არ შეიძლება იყოს 4 ინჩზე მეტი სიმაღლე და 5 ინჩი სიღრმე. მე დავადგინე, რომ შიდა მოცულობა დაახლოებით 500 მლ არის კარგი სამიზნე. გარდა ამისა, იმის გამო, რომ მე ვიყენებდი 3D პრინტერს ჩემს უნივერსიტეტში, მე შემოვიფარგლე დაახლოებით 250 გრამი საბეჭდი მასალით.
• ღირებულება მე არ მაქვს მილიონი დოლარი ამ დინამიკებზე დახარჯვისთვის, ამიტომ არც ეგზოტიკური მასალები, არც ინსტრუმენტები და არც ნაწილები.
• სირთულე. ეს გარკვეულწილად შეესაბამება ღირებულებას, არამედ ჩემს უნარებს და დროს. ეს ალბათ მე ზღუდავს "სრულმასშტაბიან" დიზაინში, რადგან ის ბევრად უფრო მარტივია, ვიდრე 2 ან 3 გზის დიზაინი და არ საჭიროებს ძვირადღირებულ კროსვორდის კომპონენტებს.
• ესთეტიურად სასიამოვნო დიზაინი. იმიტომ, რომ მთელი დღეები უნდა ვუყურო ამ ნივთებს.

ნაბიჯი 2: მძღოლის შერჩევა

მიზნებისა და შეზღუდვების გათვალისწინებით, დროა…. საყიდლებზე წასვლა?

Სწორია. რადგან მძღოლები ნებისმიერი სპიკერის გულს წარმოადგენენ, მე ჯერ მძღოლი ავირჩიე და მის გარშემო დანარჩენი სპიკერი დავაპროექტე. იმის გამო, რომ მე ვგეგმავდი ამ საკითხის განხილვას, მე არა მხოლოდ მჭირდებოდა დრაივერები, არამედ მწარმოებლის მიერ მოწოდებული ღირსეული სპეციფიკაციები და გაზომვები. მე შევეცდები რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი ერთ წუთში, მაგრამ მათ გარეშე ჩემი დინამიკის დიზაინი ხდება თითქმის სრული ვარაუდი.

ასე რომ, მე შევიძინე ჩემი საყვარელი საიტი დინამიკების კომპონენტების, ნაწილების ექსპრესის შესაძენად და ვეძებდი "სრულმასშტაბიან" დრაივერებს 1 " - 2" დიაპაზონში. მე აღმოვაჩინე ეს, AuraSound "Cougar" (ეს არის ადგილი, სადაც მე მივიღე "Kitten" ჩემი დინამიკების სახელიდან. მიხვდი?), რომლებსაც აქვთ რამდენიმე კარგი თვისება.

• Მცირე ზომის. რაც უფრო პატარაა მით უკეთესი.
• იაფი. თითოეული მხოლოდ $ 10.50.
• შესანიშნავი საშუალო დონის და სამმაგი შესრულება და საოცრად დაბალი ბასის რეაქცია ასეთი პატარა მძღოლისთვის.
• კარგი ძალაუფლების დამუშავება, ასე რომ მე შემიძლია ვიმედოვნებ, რომ მათ ოდნავ შევაწუხებ უპრობლემოდ.

ამ დრაივერების გათვალისწინებით, დრო იყო გადმოწეროთ მონაცემთა ფურცელი და მიიღოთ სიმულაცია.

ნაბიჯი 3: სპიკერის სიმულაცია

მძღოლის პოტენციური კანდიდატის შერჩევით, მე მჭირდებოდა რამოდენიმე პროგრამული უზრუნველყოფა სიმულაციების გასაშვებად და ჩემი დინამიკის არჩევანისა და დანართის დიზაინის ეფექტურობის განსასაზღვრად. ასე რომ, მე გავყევი რამდენიმე ნაბიჯს ძირითადი მძღოლის სიმულაციის შესაქმნელად.

პირველ პროგრამას, რომელსაც ვიყენებ, ჰქვია SplTrace. მისი ვერსია აქ არის უფასოდ. ეს არის ძალიან მარტივი პატარა პროგრამა. მისი გამოსაყენებლად, მე პირველად შემოვიღე ჩემი არჩეული დრაივერის სიხშირის პასუხის და წინაღობის რეაგირების გრაფიკები. შემდეგ, ნაკვეთების თვალყურის დევნებით ჩემი კურსორით, მე შევძელი ნაკვეთების სურათების გადაყვანა ფაილებად, რომელთა გამოყენებაც სიმულაციური პროგრამული უზრუნველყოფის საშუალებით არის შესაძლებელი.

შემდეგ მე გამოვიყენე პროგრამა სახელწოდებით Boxsim. უახლესი ინგლისური ვერსია ხელმისაწვდომია აქ. შევქმენი ახალი პროექტი და გავყევი საწყის კონფიგურაციასთან ერთად. შემდეგ, ჩემი მძღოლისთვის გადმოწერილი მონაცემთა ფურცლის მითითებით, შეავსე მძღოლის ყველა საჭირო მონაცემი. ბოლოში არის შესაძლებლობა შეიყვანოთ სიხშირისა და წინაღობის რეაგირების მონაცემები. ეს არის ის ადგილი, სადაც ჩავტვირთე ფაილები, რომლებიც შევქმენი SplTrace– ის გამოყენებით. შემდეგ დავათვალიერე ჩანართები და დავამატე საწყისი შეფასებები დანართის ტიპზე, ზომებზე და დარეგულირების სიხშირეზე, რადგან გადავწყვიტე პორტირებული დანართის გამოყენება. გამწოვი დანართი ჩემთვის ორი სარგებლის მომტანი იყო. პირველი, პორტის დაბალ სიხშირეზე მორგების უნარი, იმედია ცოტათი გახანგრძლივებს ბასის პასუხს. მეორე, ის მძღოლს საშუალებას აძლევს უფრო თავისუფლად იმოძრაოს და დალუქულ გარსთან შედარებით ცოტა უფრო ეფექტური უნდა იყოს. იმის გათვალისწინებით, რომ გამწოვი ზუსტად იქნება შემუშავებული და დაბეჭდილი, როგორც შიგთავსის განუყოფელი ნაწილი, ეს არ არის გასაგები.

Boxsim– ში ყველა საჭირო ინფორმაციის სწორად შეყვანისას, მე დავამატე ერთი დრაივერი გამაძლიერებელთან "გამაძლიერებელი 1" მენიუში და როდესაც "Ok" - ზე მოხვდა, მომცეს საინტერესო გრაფიკი, რომელიც ჰგავს აქ ნაჩვენებს. წარმატებები! მე ახლა მქონდა სიხშირის რეაგირების საწყისი სიმულაცია, რომლითაც დავიწყებ მუშაობას.

ნაბიჯი 4: დინამიკების დიზაინის შემუშავება

ჩემი პირველი სიმულაციის შემდეგ, დროა გავიგოთ, თუ როგორ შეიძლება ამ ინფორმაციას მიჰყვეს ჩემი დიზაინის არჩევანი.

მე მაქვს ტიპიური სიხშირის საპასუხო ნაკვეთი, SPL (ხმამაღლა, dB) y ღერძზე და სიხშირე x ღერძზე. სრულყოფილ დინამიკს ექნება სწორი ხაზი ამ გრაფის გასწვრივ, 20 ჰც -დან 20,000 ჰერცამდე. ამრიგად, ჩემი მიზანი ახლა იყო შეცვალო ნებისმიერი პარამეტრი, რაც შემეძლო, რათა ჩემი სპიკერი მაქსიმალურად ახლოს ყოფილიყო ამ წარმოსახვით იდეალურ დინამიკთან.

ამასთან, მაშინვე წარმოიშვა ორი პრობლემა.

პირველი იყო მნიშვნელოვანი დარტყმა გრაფიკზე ზემოთ დაახლოებით 1000 ჰც. გათანაბრებით და/ან რამდენიმე ანალოგური ფილტრით, ეს შეიძლება იყოს მარტივი პრობლემა … რომ არა ჩემი მეორე პრობლემა.

დააწკაპუნეთ მაქსზე. SPL ჩანართი მე ვნახე მსგავსი გარეგნობის სიხშირის საპასუხო ნაკვეთი. თუმცა, მეორისგან განსხვავებით, ეს ნაკვეთი აჩვენებს ყველაზე ხმამაღლა, რომელსაც შეუძლია სპიკერი დაკრავდეს მოცემულ სიხშირეზე, სანამ არ გადააჭარბებს მის მაქსიმალურ ლიმიტს ან ექსკურსიის ლიმიტს. ამრიგად, მაშინაც კი, თუ მე გამოვიყენე რაღაც გათანაბრება (ფინიკიური და არ „მიმაგრებულია“დინამიკებში, თუ ისინი გადაადგილდებიან) ან ანალოგური ფილტრაცია (ძვირადღირებული, რთული და მოცულობითი), რათა შუალედი უფრო მეტად გაორმაგდეს ბასთან მე შემიძლია მხოლოდ ჩემი მუსიკის დაკვრა დაახლოებით 80 დბ -ზე აბსოლუტურად ყველაზე ხმამაღლა. მიუხედავად იმისა, რომ 80 დბ რეალურად საკმაოდ ხმამაღალია (იფიქრეთ მტვერსასრუტზე ან ნაგვის გატანაზე), გახსოვდეთ, რომ ეს იქნება დინამიკების შესაძლებლობების ზღვარზე, რაც არ არის კარგი ადგილი. იმისათვის, რომ მომხსენებლებმა არ გაანადგურონ თავი ან ჟღერდნენ დამახინჯებული ნაგავი, მე მინდოდა თავშესაფრის საკმარისი ადგილი, სანამ ისინი მიაღწევდნენ თავიანთ ზღვარს. იქამდე მისასვლელი ერთადერთი გზა იყო აირჩიო სხვა (თითქმის რა თქმა უნდა, უფრო დიდი) მძღოლი, ან გაორმაგებულიყო.

ნაბიჯი 5: დინამიკების დიზაინის დასრულება

ასე რომ, როგორც თქვენ აუცილებლად შენიშნეთ ამ ინსტრუქციის დასაწყისში, მე ავირჩიე გაორმაგება. ნაწილების ექსპრესზე არსებული 2 დრაივერთან შედარებით, მათგან ორმა უნდა უზრუნველყოს იმდენივე ან მეტი შესრულება ფასისთვის. და, სიმართლე გითხრათ, მომეწონა ორი დაწყობილი მძღოლის გარეგნობა. ესთეტიკასაც აქვს მნიშვნელობა:)

Boxsim– ში დუბლიკატი დრაივერის დამატება საკმაოდ ადვილი იყო. მე შევიმუშავე ახალი პროექტი Boxsim– ში, გადავაკოპირე დრაივერი პირველადი დაყენებისთანავე და გამოვიყენე „საერთო გარე საცხოვრებლის“პარამეტრები, რათა განვსაზღვროთ გარსი და დაბრკოლება. ამის გაკეთებით, შედეგები ბევრად უფრო პერსპექტიული ჩანდა. ახლა მე მქონდა 5-10 დბ დამატებითი თავსაბურავი და უფრო გლუვი მრუდი. მოვიტყუე შიგთავსის მოცულობით, დარეგულირების სიხშირით და შიგთავსით, სანამ არ აღმოვაჩინე კომბინაცია, რომელიც მე ნამდვილად მომეწონა 0.45 ლიტრზე, 125 ჰერცზე და "მსუბუქად შევსებული".

ამ დიზაინის შექმნის პროცესში შევიტყვე ფენომენის შესახებ, რომელსაც ეწოდება დამაბრკოლებელი ნაბიჯი, ანუ დიფრაქციის დაკარგვა, რაც, როგორც ჩანს, უმთავრესი განხილვაა მაღალი ხარისხის მომხსენებლებისთვის. არსებითად, როდესაც ხმის ტალღები მომდინარეობს სპიკერიდან, ისინი ცდილობენ გამოსხივებას ყველა მიმართულებით. მათ შორის სპიკერის უკან. იმის გამო, რომ მაღალი სიხშირის ბგერებს აქვთ ძალიან მოკლე ტალღის სიგრძე, ისინი იჭრებიან სპიკერის ყდის წინა ზედაპირიდან და ისვრიან უკან მსმენელს. მაგრამ დაბალი სიხშირის ხმები, მათი გაცილებით გრძელი ტალღის სიგრძით, ადვილად მოხრილია დინამიკის გარს. ამრიგად, მაღალი სიხშირის ხმები მსმენელისთვის ცოტა ხმამაღალი ჩანს. საბედნიეროდ, ეს ადვილად ფიქსირდება მხოლოდ ერთი რეზისტორით და ინდუქტორით. ეს ონლაინ კალკულატორი გეტყვით იმ მნიშვნელობებს, რომლებიც გჭირდებათ რამდენიმე შეყვანის გათვალისწინებით. იქიდან, მე შემიძლია დავამატო ჩემი დამაბრკოლებელი ნაბიჯის კორექციის სქემა ჩემი იმიტირებული გამაძლიერებლის კროსვორვერში და ვნახო ახალი შედეგები. ცოტა არ იყოს ვითამაშებდი კალკულატორს, სანამ არ მივიღებდი პასუხს, რომელიც მომეწონა კომპონენტების ღირებულებებით, რომლებიც ხელმისაწვდომი იყო ნაწილების ექსპრესში.

ამ მომენტში მნიშვნელოვანია, რომ მე სუფთა მოვიდე და ვთქვა, რომ კარგად მოვიტყუე.: (მაგრამ აი, როგორ მოვიტყუე და რატომ, ამ შემთხვევაში, ნორმალურია.

მათი შექმნის წყალობით, ზუსტად ვიცოდი სად და როგორ გამოიყენებოდა ისინი. ამან მომცა მცირედი ცოდნა, რომელიც შემეძლო გამომეყენებინა ჩემს სასარგებლოდ. ორივე დინამიკი იქნება ჩემს მაგიდაზე, გამყარებული დიდ კედელთან და ორი დიდი, ბრტყელი კომპიუტერის მონიტორის ქვეშ. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ სად მიდის ეს. ეს ბრტყელი ზედაპირები გარკვეულწილად იმოქმედებს, როგორც დიდი დამბლა და გააძლიერებს ბასს ისე, რომლის შესახებაც ბოქსიმს არ შეუძლია იცოდეს. ასე რომ, მე ვუთხარი ბოქსიმს პატარა თეთრი ტყუილი და ვითომ ჩემი ბაფთები რეალურად 100 სმ სიმაღლისა და სიგანისაა. უკაცრავად, ბოდიში, ბოქსიმ. მემგონი უფრო ხელოვნებაა ვიდრე მეცნიერება:)

თუმცა, მას შემდეგ რაც ეს გავაკეთე, მნიშვნელოვანია გავითვალისწინო, რომ რეალური ცხოვრების შედეგები ალბათ რეალურად იქნება სადღაც "პატარა ბუფელის" და "უზარმაზარი დაბრკოლების" სიმულაციებს შორის.

ნაბიჯი 6: დანართი და ასამბლეის დიზაინი (CAD)

პირველი პრიზი პირველად ავტორთა კონკურსში