Klein* High-Fidelity-tafelrekenaars (3D-gedruk): 11 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Ek spandeer baie tyd by my lessenaar. Dit het vroeër beteken dat ek baie tyd spandeer het om na my musiek te luister deur die ontsaglike klein sprekers wat in my rekenaarmonitors ingebou is. Onaanvaarbaar! Ek wou regte stereoklank van hoë gehalte hê in 'n aantreklike pakket wat onder die monitors op my klein lessenaar pas. Tipiese 'rekenaarluidsprekers' is altyd 'n teleurstelling, daarom het ek 'n paar basiese ontwerp- en ingenieursbeginsels vir luidsprekers toegepas om 'n paar luidspreker (oké, meer soos 'n lae-kompromis) te bou wat volgens hul grootte beïndruk enige oudiofiele.

Ons stel die nuutste toevoeging tot my HiFi-familie bekend, die "Kitten" Nano-HiFi desktop luidsprekers. (Aanvaar nou voorleggings vir beter name)

Hierdie luidsprekers is ongeveer 10,8 cm lank, 7 cm breed en 11,4 cm diep, insluitend die bindpale, en is ontwerp vir uitstekende klank in 'n klein pakkie. Hulle word gemaak met 'n tipiese extrusie -3D -drukker, met behulp van PLA -filament. Kom ons gaan daarin!

Voorrade

Onderdele en materiale:

• 4x Aura "Cougar" NSW1-205-8A 1 "luidsprekerbestuurders
• 2x 0,2 mH crossover induktors
• 2x 2,4 Ohm "klankgraad" weerstande
• 'Plastic Wood' of soortgelyke houtvuller
• 'Perfect Plastic Putty' of soortgelyke vulsel
• Spuit primer en verf
• wondergom
• RTV silikoon seëlaar of soortgelyke
• 4x Draadterminale / bindpale
• Ongeveer. 3-4 voet 18-20 ga geïsoleerde draad
• Vroulike graafverbindings
• 4x M2x12 masjienskroewe
• 4x M2 neute
• 4x M2 wassers
• Twee klein stukkies laaghout van 1/8 " - 1/4" dik of soortgelyke stewige bord

Gereedskap:

• 3D -drukker en filament van keuse
• Soldeerbout en soldeer
• Skuurpapier en/of spykerlêers, verskillende korrels van 200-1000
• Draadstroppers/snyers, xacto -mes en 'n paar ander basiese gereedskap sal nuttig wees

Stap 1: Doelwitte en beperkings

Of ek dit weet of nie, as ek iets bou, begin ek basies met twee dinge. Doelwitte en beperkings. So hier is hulle.

Doelwitte:

• Basverlenging so laag as moontlik. Hopelik, 90 - 100 Hz voordat die bas te stil raak.
• Aanvaarbare luistervolume. Daar is reeds baie klein luidsprekers wat op alle frekwensies wonderlik klink; Dit word koptelefoon genoem. Die probleem is dat u dit teen u kop moet plak. Dit is duidelik nie waarna ek soek nie, en dit is 'n bietjie moeiliker om dit op 'n afstand te laat luister.
• Plat frekwensie reaksie. Probeer om groot resonansies, pieke en dale uit te skakel waaraan die meeste klein sprekers ly.

Beperkings:

• Grootte. Die luidsprekers moet onder my rekenaarmonitors pas, so dit kan nie meer as ongeveer 4 sentimeter lank en 5 sentimeter diep wees nie. Ek het vasgestel dat 'n interne volume van ongeveer 500 ml 'n goeie doelwit is. Omdat ek 'n 3D -drukker aan my universiteit gebruik het, was ek beperk tot ongeveer 250 gram drukmateriaal.
• Koste. Ek het nie 'n miljoen dollar om aan hierdie luidsprekers te bestee nie, dus geen eksotiese materiaal, gereedskap of onderdele nie.
• Kompleksiteit. Dit stem effens ooreen met die koste, maar ook my vaardigheidsvlak en tyd. Dit beperk my waarskynlik tot 'n 'volledige reeks' ontwerp, want dit is baie eenvoudiger as 'n tweerigting- of 3-rigting-ontwerp en vereis nie duur kruisingsonderdele nie.
• Esteties aangename ontwerp. Omdat ek die hele dag na hierdie dinge moet kyk.

Stap 2: Bestuurderkeuse

Met doelwitte en beperkings in gedagte, is dit tyd om te … gaan inkopies doen?

Dit is reg. Omdat bestuurders die hart van enige spreker is, het ek eers 'n bestuurder gekies en die res van die luidspreker daaromheen ontwerp. Omdat ek van plan was om hieroor na te dink, het ek nie net die bestuurders nodig gehad nie, maar ook goeie spesifikasies en afmetings van die vervaardiger. Ek sal eers in 'n minuut verduidelik waarom dit belangrik is, maar sonder dit word my luidsprekerontwerp basies 'n volledige raaiskoot.

Daarom het ek my gunsteling werf opgetel om luidsprekerkomponente, Parts Express, te koop en op soek na 'fullrange' bestuurders in die reeks 1 " - 2". Ek het dit gevind, die AuraSound "Cougar" (dit is waar ek "Kitten" vandaan kom vir die naam van my luidsprekers. Kry dit?) Wat 'n paar goeie eienskappe het.

• Klein grootte. Hoe kleiner hoe beter.
• Goedkoop. Slegs ongeveer $ 10,50 elk.
• Uitstekende midrange- en diskantprestasie, en ongelooflike lae basrespons vir so 'n klein bestuurder.
• Goeie kraghantering, so ek kan hulle hopelik 'n bietjie opskakel sonder om bekommerd te wees.

Met hierdie bestuurders in gedagte, was dit tyd om die datablad af te laai en te simuleer.

Stap 3: Spreker -simulasie

Met die keuse van 'n moontlike bestuurderskandidaat, het ek 'n paar stukke sagteware nodig om simulasies uit te voer en die doeltreffendheid van my luidsprekerkeuse en omhulselontwerp te beoordeel. Ek het dus 'n paar stappe gevolg om 'n simulasie van 'n enkele bestuurder in 'n basiese omhulsel te skep.

Die eerste program wat ek gebruik het, word SplTrace genoem. 'N Weergawe daarvan is gratis hier beskikbaar. Dit is 'n baie eenvoudige klein program. Om dit te gebruik, het ek eers 'n beeld van die frekwensierespons- en impedensie -responsgrafieke van my gekose bestuurder ingevoer. Deur die erwe met my wyser op te spoor, kon ek beelde van die erwe omskakel in lêers wat die simulasiesagteware kan gebruik.

Daarna gebruik ek 'n program genaamd Boxsim. Die nuutste Engelse weergawe is hier beskikbaar. Ek het 'n nuwe projek geskep en gevolg met die aanvanklike opstelling. Met die verwysing na die gegewensblad wat ek vir my bestuurder afgelaai het, het ek al die vereiste bestuurdersdata ingevul. Onderaan is daar die opsie om frekwensie- en impedensie -reaksiedata in te voer. Dit is waar ek die lêers wat ek met SplTrace geskep het, gelaai het. Toe het ek deur die oortjies gekliek en aanvanklike ramings vir die tipe omhulsel, afmetings en afstemfrekwensie bygevoeg, aangesien ek besluit het om 'n oorgedraaide omhulsel te gebruik. 'N Geventileerde omhulsel het vir my twee voordele gebied. Eerstens die vermoë om die poort vir 'n lae frekwensie af te stem, en hopelik die basrespons 'n bietjie uit te brei. Tweedens stel dit die bestuurder in staat om vryer te beweeg en behoort dit effens meer doeltreffend te wees in vergelyking met 'n verseëlde omhulsel. Aangesien die ontluchting presies ontwerp en gedruk sal word as 'n integrale deel van die omhulsel, is dit 'n goeie idee.

Met al die vereiste inligting wat korrek in Boxsim ingevoer is, het ek die enkele bestuurder met die versterker verbind onder die 'Versterker 1' -spyskaart en toe ek op' Ok 'klik, kry ek 'n interessante grafiek wat lyk soos die wat hier getoon word. Sukses! Ek het nou 'n basiese frekwensie -responssimulasie gehad om mee te begin peuter.

Stap 4: Ontwikkel die luidsprekerontwerp

Met my eerste simulasie, was dit tyd om te verstaan hoe hierdie inligting my ontwerpkeuses kan lei.

Ek kry 'n tipiese frekwensieresponsgrafiek, met SPL (luidheid, in dB) op die y-as en frekwensie op die x-as. 'N Perfekte luidspreker het 'n reguit lyn oor hierdie grafiek, van 20 Hz tot 20 000 Hz. My doel was dus om die parameters wat ek kon, aan te pas om my spreker so na as moontlik aan hierdie denkbeeldige ideale spreker te maak.

Daarmee het twee probleme onmiddellik voorgekom.

Eerstens was die beduidende stamp in die grafiek hierbo ongeveer 1000 Hz. Met 'n bietjie gelykmaking en/of 'n paar analoog filters, kan dit 'n eenvoudige probleem wees om op te los … As dit nie my tweede probleem was nie.

Klik op die maks. SPL -oortjie Ek het 'n soortgelyke plot met 'n frekwensierespons gesien. Anders as die ander, toon hierdie plot egter die sterkste wat die spreker op 'n gegewe frekwensie kan speel voordat dit sy maksimum kraglimiet of maksimum uitstapplimiet oorskry. Selfs as ek wel 'n mate van gelykmaking gebruik (fyn en nie by die luidsprekers hou nie) of analoog filtreer (duur, ingewikkeld en omvangryk) om die middelste diskant meer in lyn te bring met die bas, Sou ek my musiek slegs teen ongeveer 80 dB op die hardste kon speel. Alhoewel 80 dB eintlik redelik hard is (dink aan stofsuier of vullisverwydering), moet u in gedagte hou dat dit die limiet van die luidsprekers is, wat nie 'n goeie plek is nie. Om te verhoed dat die luidsprekers selfvernietigend of soos verwronge rommel klink, wou ek 'n behoorlike hoeveelheid kopruimte hê voordat hulle hul perke bereik. Die enigste manier om daar te kom, was om óf 'n ander (byna seker groter) bestuurder te kies, óf om te verdubbel.

Stap 5: Voltooiing van die luidsprekerontwerp

Dus, soos u sekerlik opgemerk het aan die begin van hierdie Instructable, het ek besluit om te verdubbel. In vergelyking met die beskikbare 2 -bestuurders op Parts Express, behoort twee hiervan soveel of meer prestasie vir die prys te bied. En om eerlik te wees, hou ek van die voorkoms van twee gestapelde bestuurders. Estetika maak ook saak:)

Dit was redelik maklik om 'n duplikaatbestuurder in Boxsim by te voeg. Ek het 'n nuwe projek in Boxsim gemaak, die bestuurder gekopieer by die eerste opstelling en die instellings vir 'gemeenskaplike buitebehuizing' gebruik om die omhulsel en die baffle te definieer. Met dit klaar, het die resultate baie belowender gelyk. Ek het nou 5-10 dB bykomende hoofruimte en 'n gladder algehele kromme. Ek het met die volume van die omhulsel, die afstemfrekwensie en die vulsel rondgekuip totdat ek 'n kombinasie gevind het waarvan ek regtig hou, met 0,45 liter, 125 Hz en 'liggies gevul'.

Terwyl ek besig was met die ontwerp daarvan, het ek geleer oor 'n verskynsel genaamd baffle step, ook bekend as diffraksieverlies, wat blykbaar 'n belangrike oorweging is vir die meeste sprekers van hoë gehalte. As klankgolwe van 'n luidspreker af kom, probeer hulle in alle rigtings uitstraal. Insluitend agter die spreker. Omdat hoëfrekwensiegeluide 'n baie kort golflengte het, bons dit van die voorkant van die luidsprekerkas af en word dit teruggeskiet op die luisteraar. Maar geluide met 'n laer frekwensie, met hul veel langer golflengtes, buig maklik om die luidsprekeromhulsel. Dit blyk dus dat hoëfrekwensiegeluide vir die luisteraar 'n bietjie harder is. Gelukkig word dit maklik reggestel met slegs een weerstand en induktor. Hierdie aanlyn sakrekenaar vertel u die waardes wat u benodig, gegewe 'n paar insette. Van daar af kon ek my baffle step -regstellingskring in die kruisgedeelte van my gesimuleerde versterker byvoeg en die nuwe resultate sien. Ek het 'n bietjie met die sakrekenaar gesukkel totdat ek 'n antwoord gekry het waarvan ek hou, met komponentwaardes wat by Parts Express beskikbaar was.

Op hierdie stadium is dit belangrik dat ek skoon kom en sê dat ek wel 'n bietjie bedrieg het.: (Maar hier is hoe ek bedrieg het en waarom dit in hierdie geval ok is.

Danksy die bou daarvan, het ek presies geweet waar en hoe dit gebruik gaan word. Dit het my 'n bietjie kennis gegee wat ek tot my voordeel kon gebruik. Beide luidsprekers sal op my lessenaar wees, teen 'n groot muur en onder twee groot, plat rekenaarmonitors. U kan sien waarheen dit op pad is. Hierdie plat oppervlaktes sal ietwat soos 'n groot baffle optree, wat die bas verhoog op 'n manier waarop Boxsim nie weet nie. Daarom vertel ek 'n klein wit leuen aan Boxsim en maak asof my skote eintlik 100 cm lank en breed is. Jammer, nie jammer nie, Boxsim. Ek veronderstel meer 'n kuns as 'n wetenskap:)

Aangesien ek dit gedoen het, was dit egter belangrik om in gedagte te hou dat die werklike resultate waarskynlik êrens tussen die 'klein baffle' en 'enorme baffle' simulasies sou lê.

Stap 6: Omhulsel en monteerontwerp (CAD)

Eerste prys in die eerste keer skrywerwedstryd