Pisikesed* kõrgekvaliteedilised töölauakõlarid (3D-trükitud): 11 sammu (koos piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Veedan palju aega oma laua taga. Varem tähendas see seda, et veetsin palju aega oma muusikat kuulates arvutimonitoridesse ehitatud kohutavate kõverate kõlarite kaudu. Vastuvõetamatu! Tahtsin tõelist ja kvaliteetset stereoheli atraktiivses pakendis, mis mahuks minu väikese laua monitoride alla. Tüüpilised "arvutikõlarid" on alati pettumus, seega otsustasin rakendada mõningaid valjuhääldite projekteerimise ja projekteerimise põhiprintsiipe, et luua paar kompromissitu (okei, pigem madala kompromissiga) kõlarit, mis oma suuruse tõttu avaldada muljet igale audiofiilile.

Tutvustan oma HiFi perekonna uusimat lisandit "Kitten" Nano-HiFi töölauakõlarid. (Võtan nüüd vastu paremaid nimesid)

Kõlarid on umbes 10,8 cm (4,25 tolli) pikad, 7 cm (2,75 tolli) ja umbes 4,5 tolli (11,4 cm) sügavad koos köitepostidega ning need on loodud suurepärase heli tagamiseks pisikeses pakendis. Nende valmistamiseks kasutatakse tüüpilist ekstrusiooni 3D -printerit, kasutades PLA -hõõgniiti. Asume asja kallale!

Tarvikud

Osad ja materjalid:

• 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1 "kõlarite draiverid
• 2x 0,2 mH ristandinduktorid
• 2x 2,4 oomi "helikvaliteediga" takistid
• 'Plastic Wood' vms puidutäidis
• Täiuslik plastikitt või sarnane täiteaine
• Pihustage praimer ja värv
• Super liim
• RTV silikoontihend või muu sarnane
• 4x juhtmeklemmid / sidumispostid
• Ligikaudu 3-4 jalga 18-20 ga isoleeritud traati
• Naiste labidaühendused
• 4x M2x12 masinakruvid
• 4x M2 pähklid
• 4x M2 seibid
• Kaks väikest tükki 1/8 " - 1/4" paksusest vineerist või sarnasest vastupidavast plaadist

Tööriistad:

• 3D -printer ja valitud hõõgniit
• Jootekolb ja jootekolb
• Liivapaber ja/või küüneviilid, erinevad terad vahemikus 200-1000
• Abiks on traadi eemaldajad/lõikurid, xacto nuga ja mõned muud põhilised tööriistad

Samm: eesmärgid ja piirangud

Kas ma tean seda või mitte, alustan midagi ehitades põhimõtteliselt kahe asjaga. Eesmärgid ja piirangud. Nii et siin nad on.

Eesmärgid:

• Bassipikendus nii madal kui võimalik. Loodetavasti 90–100 Hz, enne kui bass liiga vaikseks hakkab muutuma.
• Vastuvõetav helitugevus. Juba praegu on palju pisikesi kõlareid, mis kõlavad suurepäraselt kõigil sagedustel; Neid nimetatakse kõrvaklappideks. Probleem on selles, et peate need oma pea külge kleepima. Seda ma ilmselgelt ei otsi ja nende eemalt kuulamiseks muutmine on pisut keerulisem.
• Tasase sagedusega reaktsioon. Püüdke kõrvaldada suured resonantsid, tipud ja orud, mida enamik väikseid kõlareid kannatab.

Piirangud:

• Suurus. Kõlarid peavad mahtuma minu arvutimonitoride alla, seega ei tohi need olla üle 4 tolli pikad ja 5 tolli sügavad. Ma otsustasin, et umbes 500 ml sisemine maht on hea sihtmärk. Lisaks, kuna kasutasin ülikoolis 3D -printerit, piirdusin umbes 250 grammi trükimaterjaliga.
• Maksumus. Mul ei ole nende kõlarite jaoks miljon dollarit kulutada, seega ei mingeid eksootilisi materjale, tööriistu ega osi.
• Keerukus. See vastab mõnevõrra kuludele, aga ka minu oskuste tasemele ja ajale. Tõenäoliselt piirdub see minu jaoks täismahus disainiga, sest see on tunduvalt lihtsam kui 2- või 3-suunaline disain ega nõua kalleid ristmikukomponente.
• Esteetiliselt meeldiv disain. Sest ma pean neid asju terve päeva vaatama.

2. samm: draiveri valimine

Eesmärke ja piiranguid silmas pidades on aeg…. poodi minna?

See on õige. Kuna draiverid on iga kõlari süda, valisin kõigepealt draiveri ja kujundasin ülejäänud kõlari selle ümber. Kuna ma kavatsesin nende üle veidi mõelda, vajasin ma mitte ainult sobivaid draivereid, vaid ka tootja esitatud korralikke spetsifikatsioone ja mõõtmeid. Ma loen minuti pärast, miks need on olulised, kuid ilma nendeta muutub minu kõlarite disain põhimõtteliselt täielikuks oletuseks.

Nii et ma võtsin üles oma lemmiksaidi, et osta kõlarite komponente, Parts Expressi, ja otsisin "täisruumi" draivereid vahemikus 1 " - 2". Leidsin need, AuraSoundi "Cougar" (siit ma tuletasin oma kõnelejate nime jaoks "Kitten". Kas saate aru?), Millel on mõned head omadused.

• Väike suurus. Mida väiksem, seda parem.
• Odav. Igaüks ainult umbes 10,50 dollarit.
• Suurepärane keskklassi ja kõrgete toonide jõudlus ning hämmastavalt madal bassivastus nii väikese juhi jaoks.
• Hea võimsusjuhtimine, nii et loodetavasti saan neid muretult veidi vändata.

Neid draivereid silmas pidades oli aeg andmeleht alla laadida ja simuleerida.

3. samm: kõlarite simulatsioon

Võimaliku juhikandidaadi valimisel vajasin simulatsioonide läbiviimiseks ja kõlarivaliku ja korpuse disaini tõhususe hindamiseks paar tarkvara. Nii et ma järgisin mõningaid samme, et luua põhijuhtumis ühe draiveri simulatsioon.

Esimene programm, mida kasutasin, kannab nime SplTrace. Selle versioon on siin tasuta saadaval. See on väga lihtne väike programm. Selle kasutamiseks importisin esmalt pildi valitud draiveri sagedus- ja takistusreaktsioonigraafikutest. Seejärel suutsin kursoriga graafikuid jälgides kruntide pilte teisendada failideks, mida simulatsioonitarkvara saab kasutada.

Järgmisena kasutasin programmi nimega Boxsim. Viimane ingliskeelne versioon on saadaval siin. Lõin uue projekti ja järgisin esialgset seadistust. Seejärel viitasin oma draiveri jaoks alla laaditud andmelehele, täites kõik vajalikud draiveriandmed. Allosas on võimalus sisestada sageduse ja takistusreaktsiooni andmed. Siia laadisin SplTrace'i abil loodud failid. Seejärel klõpsasin vahelehti ja lisasin esialgsed hinnangud korpuse tüübi, mõõtmete ja häälestamissageduse kohta, kuna otsustasin kasutada teisaldatud korpust. Ventileeritud korpus andis mulle kaks kasu. Esiteks võimalus häälestada pordi madala sagedusega, loodetavasti pikendades bassi. Teiseks võimaldab see juhil vabamalt liikuda ja peaks olema suletud korpusega võrreldes pisut tõhusam. Arvestades, et ventilatsiooniava on täpselt projekteeritud ja trükitud korpuse lahutamatuks osaks, pole see lihtne.

Kui kogu nõutav teave oli Boxsimisse õigesti sisestatud, ühendasin ühe draiveri võimendiga menüü „Võimendi 1” all ja kui vajutasin nuppu „Ok”, esitati mulle huvitav graafik, mis näeb välja umbes selline, nagu siin näidatud. Edu! Mul oli nüüd algtaseme sagedusreaktsiooni simulatsioon, millega hakkasin nokitsema.

4. samm: valjuhääldi kujunduse väljatöötamine

Kui olin oma esimese simulatsiooni teinud, oli aeg mõista, kuidas see teave võiks minu kujundusvalikuid suunata.

Mulle esitatakse tüüpiline sagedusreaktsiooni graafik, SPL (valjus, dB) y-teljel ja sagedus x-teljel. Ideaalsel kõlaril oleks sellel graafikul sirgjoon, vahemikus 20 Hz kuni 20 000 Hz. Seega oli minu eesmärk nüüd muuta kõiki võimalikke parameetreid, et mu kõneleja oleks sellele kujuteldavale ideaalsele kõlarile võimalikult lähedal.

Sellega esinesid kohe kaks probleemi.

Esiteks oli graafiku märkimisväärne löök umbes 1000 Hz kohal. Mõningate võrdsustuste ja/või mõne analoogfiltri korral võib see olla lihtne probleem … Kui poleks minu teist probleemi.

Klõpsates Max. SPL sakk Nägin sarnase välimusega sagedusreaktsiooni graafikut. Kuid erinevalt teisest, näitab see graafik kõige kõvemini, mida kõlar saab teatud sagedusel mängida, enne kui on ületanud oma maksimaalse võimsuse või maksimaalse ekskursiooni piiri. Seega, isegi kui ma kasutaksin mingit ekvalaiserit (finnicky ja ei jääks kõlarite juurde, kui neid liigutatakse) või analoogfiltreerimist (kallis, keeruline ja mahukas), et saada keskmised kõrgused bassiga paremini kooskõlas, Ma saaksin oma muusikat esitada ainult umbes 80 dB juures kõige valjemal häälel. Kuigi 80 dB on tegelikult üsna vali (arvestage tolmuimejat või prügivedu), pidage meeles, et see oleks kõlarite võimete piiril, mis pole hea koht. Et kõlarid ei saaks ennast hävitada ega kõlaks nagu moonutatud rämps, tahtsin korralikku kõrgust, enne kui nad oma piire ületasid. Ainus viis sinna pääsemiseks oli kas valida mõni teine (peaaegu kindlasti suurem) autojuht või kahekordistada.

5. samm: valjuhääldi disaini viimistlemine

Niisiis, nagu te kindlasti selle juhendi alguses märkasite, otsustasin kahekordistada. Võrreldes Parts Expressi saadaolevate 2 -tolliste draiveritega peaksid kaks neist pakkuma hinna eest sama palju või rohkem jõudlust. Ja ausalt öeldes meeldis mulle kahe virnastatud draiveri välimus. Ka esteetika on oluline:)

Dubleeritud draiveri lisamine Boxsimisse oli üsna lihtne. Tegin Boxsimis uue projekti, kopeerisin draiveri esialgsel seadistamisel ja kasutasin korpuse ja vaheseina määratlemiseks "ühise väliskorpuse" seadeid. Kui see oli tehtud, nägid tulemused palju paljulubavamad. Mul oli nüüd 5-10 dB täiendavat pearuumi ja sujuvam kõver. Lollitasin korpuse helitugevuse, häälestamissageduse ja täidisega, kuni leidsin kombinatsiooni, mis mulle väga meeldis 0,45 liitri, 125 Hz ja "kergelt täidisega".

Nende kavandamise käigus sain teada nähtusest, mida nimetatakse vaheseinaks, ehk difraktsioonikaoks, mis on ilmselt enamiku kõrgekvaliteediliste kõlarite puhul oluline kaalutlus. Põhimõtteliselt, kui helilained tulevad kõlarist, püüavad nad kiirguda igas suunas. Kaasa arvatud kõlari taga. Kuna kõrgsageduslikel helidel on väga lühike lainepikkus, põrkuvad need kõlarikarbi esipinnalt maha ja tulistatakse kuulaja suunas tagasi. Kuid madalama sagedusega helid, mille lainepikkused on palju pikemad, painduvad kergesti kõlarite ümbrise ümber. Seega tunduvad kõrgsageduslikud helid kuulajale pisut valjemad. Õnneks saab seda lihtsalt ühe takisti ja induktiivpooli abil parandada. See veebikalkulaator ütleb teile mõned sisendid, mida vajate. Sealt sain lisada oma takistusastme korrigeerimisahela oma simuleeritud võimendi ristlõikes ja näha uusi tulemusi. Näppisin natuke kalkulaatoriga, kuni sain vastuse, mis mulle meeldis komponentide väärtustega, mis olid saadaval Parts Expressis.

Siinkohal on oluline, et ma tuleksin puhtaks ja ütleksin, et noh, ma natuke pettusin.: (Aga siin on see, kuidas ma pettusin ja miks on antud juhul kõik korras.

Tänu nende ise ehitamisele teadsin täpselt, kus ja kuidas neid kasutatakse. See andis mulle natuke teadmisi, mida saaksin enda huvides kasutada. Mõlemad kõlarid on minu laual, toestatud otse suure seina vastu ja kahe suure lame arvutimonitori all. Võib -olla näete, kuhu see läheb. Need tasased pinnad toimivad mõnevõrra nagu suur vahesein, võimendades bassi viisil, millest Boxsim ei tea. Nii ma rääkisin Boxsimile väikest valget valet ja teesklesin, et mu deflektorid on tegelikult 100 cm pikad ja laiad. Vabandust, vabandust, Boxsim. Ma arvan, et pigem kunst kui teadus:)

Kuid kuna ma seda tegin, oli oluline meeles pidada, et tegeliku elu tulemused jääksid tõenäoliselt kusagil "pisikeste deflektorite" ja "tohutute deflektorite" simulatsioonide vahele.

6. samm: korpuse ja kokkupaneku projekteerimine (CAD)

Esimene auhind esmakordsel autorivõistlusel