Как сделать юсб колонки своими руками

Как сделать самому классную портативную акустику?

А зачем делать самому? Все же продаётся! — Спросите Вы меня.
Во-первых, это реализация своего творческого потенциала. Сделать собственный проект это занимательно, интересно и позволяет унять желание сделать что-то своими руками.
Во-вторых, крупноблочный DIY проект это не очень сложно, но позволяет получить изделие с уникальными характеристиками и авторским дизайном.
И, наконец, DIY проект портативной акустики может стать необычным, но полезным подарком.
Я сделал более двух десятков различных типов колонок, хочу поделится своим опытом.

Содержание

Пройдемся по каждому этапу изготовления DIY портативной акустики.

Выбор концепции и дизайна акустики

Сначала надо определится с размерным классом будущего изделия. Условно разделим портативную акустику на три класса: микро, мини и макси.

Микро — портативная акустика ближнего поля, формата небольшого радиоприемника. Такую даже можно сделать моно, все равно размер не даст получить нормальный стереозвук.
Мини — типовой формат, китайские покупные колонки как раз такого размера. Там обычно пара динамиков и пассивный излучатель.
И, наконец-то, макси формат. Размер на грани портативного. Для вечеринок большой компанией. Формат аудио чаще всего 2.1 (стерео с отдельным низкочастотным каналом).

Дизайн вещь индивидуальная! Тут есть место полету фантазии. Совет: необходим эскиз/чертеж/трехмерная модель будущего изделия, что бы прикинуть компоновку узлов и не ошибиться в размерах.

Выбор типа корпуса

Пожалуй, самая видовая и занимательная часть акустики — это корпус.
Рассмотрим несколько «рецептов» изготовления корпуса для DIY портативной акустики.

• Фанера
• Готовые «доноры»
• Корпуса для РЭА
• Профили
• 3D печать и формовка

Фанера

Самый простой в обработке и легкодоступный материал — фанера. Как вариант: деревянный массив, ДСП или МДФ.

Минусы — это тяжесть и дополнительные работы по влагостойкости.

Кроме фанеры можно использовать текстолит (клеить эпоксидкой) и картон. Последний неплохо пропитать горячим лаком.

Вот мои поделки — под ретро радио из стеклотектолита и вариант корпуса из пропитанной картонной трубы:

Готовые «доноры»

Донором для портативной акустики может служить:

• Чемоданы
• Ящики для инструмента
• Канистры
• Аптечки
• Кашпо
• Кейсы от коньяка
• И экзотические варианты, например, патронный ящик от пулемёта.

Рассмотрим как реализовывали это различные авторы:

Корпуса для РЭА

Можно использовать корпуса для РЭА. Это удобно: широкий выбор размеров, доступность. Корпуса чаще всего герметичные (с резиновым уплотнением).

Корпуса для РЭА есть пластиковые (чаще), алюминиевые (дороже) и комбинированные.

Пластиковые корпуса очень легко обрабатывать «на коленке». Нужен гравер, перьевое сверло, напильник.

При приложении рук получается вполне нарядно:

С алюминием, конечно, чуть сложнее, но не забываем при обработке добавлять смазку, хотя бы банальный WD-40.

Из алюминиевых корпусов мне очень понравился такой с торцевыми пластиковыми крышками (я купил):

Профили

В строительных супермаркетах сейчас продают много различных замкнутых профилей, как пластиковых для вентиляции и канализации, так и алюминиевых. Из них коже можно сделать корпус колонки, главное придумать и обыграть как сделать герметичные торцы.

Пластиковые корпуса нужно усиливать ребрами жесткости.

Вот мой мой пример корпуса из профиля:

3D печать и формовка

Повальное распространение 3D принтеров, печатающих пластиком, серьезно упростило жизнь самодельщикам. Теперь небольшие корпуса или элементы конструктива можно печатать из пластика. Без проблем можно реализовать сложные формы, вроде, лабиринтов.

Формовка — подразумевает собой классический приём: каркас, стеклоткань и эпоксидная смола. На финише шпатлёвка, шлифовка и окраска. Таким образом можно получить корпус весьма замысловатой формы.

Подбор динамиков и акустического оформления

Помните про размерный класс? Так вот, и динамики можно соотнести так же.

• Микро — размер 3″ Там уже может быть использованы и две полосы, а так же сабвуферный басовый канал.

Для размера «мини» и «макси» желательно измерить параметры Тиля — Смолла для точного расчета объема и выбора акустического оформления. Я использую ПО bassbox 6 pro. Это позволит получить максимальную отдачу динамика на низких частотах.

Основные акустические оформления для портативной акустики:

1. Закрытый ящик. Самый простой вариант, меньше риск ошибиться.
2. Фазоинвертор. Тяжело настраивать без параметров динамика. В маленьких корпусах тяжело реализуем.
3. Пассивный излучатель. Самый распространенный в портативных решениях вариант. Площадь излучателя должна быть больше или примерно равна площади динамика, а настройку рабочей частоты можно подкорректировать добавочной массой.

Но все это тема сложная и требующая отдельной статьи. Для портативной акустики можно опираться на данные производителя и от них выбирать объем оформления. А тип оформления рекомендую использовать пассивный излучатель, на нем сейчас 99% такой акустики и сделано.

Пожелания к динамикам для портативной акустики:

• Желательно неодимовый магнит (мощнее, компактнее, эффективнее)
• Желательно диффузор с защитой от влажности (пластик, полимер)
• Резиновый широкий подвес (прочнее, долговечнее, больше ход динамика, глубже бас)
• Лучше брать динамики 4 Ом, чем 8, так как усилитель выдаст на такую нагрузку больше мощности

Для защиты от внешних воздействий рекомендуется использовать защитные сетки (грили). Продаются они на Алиэкспресс любых размеров, состоят из пластикового фланца и мелкоячеистой металлической сетки.

Подборка предпочтительных моделей динамиков приведена в конце статьи.

Подбор усилителя

Основные пожелания к усилителю мощности в портативную акустику:

• Высокий КПД, малое потребление от батареи (а это class D)
• Компактный размер
• Однополярное питание под аккумуляторы
• Запас по искажениям и мощности
• Способность работать в замкнутом пространстве без массивных радиаторов

Не малое значение в выборе имеет напряжение аккумулятора модели, от него и смотрим усилитель с максимальной эффективностью. В компактном устройстве надо стремится к максимальной отдаче и энергоэффективности.

Соответственно для размерных классов напряжения для питания усилителя:

Подборка предпочтительных моделей плат усилителей приведена в конце статьи.

Подбор источника сигнала

Тут нужно отталкиваться от своих предпочтений и что будет наиболее востребовано.

Просто линейный вход на усилитель, если нужно проводное подключение. Если источником будет только смартфон/планшет по Bluetooth или WiFi, то плата приемника беспроводного сигнала.

Если нужна универсальность (Bluetooth/FM радио/USB/карта SD и пульт ДУ) — то лучше выбрать mp3-модуль с нужным функционалом и подходящего размера.

Есть еще интересный современный вариант источника от Arylic — Up2Stream Mini V3 плата с поддержкой стриминговых сервисов и интернет радио. Входы: WiFi, Bluetooth 5.0 и линейный вход. Питание 5 В, размеры 55х45х12 мм. Управляется с мобильного приложения.

Рекомендую для крупных проектов использовать толковый MP3/FLAC-модуль TDM 157. Я делал на него подробный обзор.

Подборка остальных предпочтительных mp3-модулей приведена в конце статьи.

Выбор аккумулятора

Для носимой техники предпочтительнее литиевые аккумуляторы, чаще всего в форм-факторе цилиндров или плоских пакетов.

У многих есть в использовании аккумуляторы популярного формата 18650, можно их и применить.

Помимо аккумуляторов нужна плата зарядки, защиты и балансировки и желательно кейс (холдер) или рамки для набора нужной батареи.

Для крупных колонок зарядное устройство можно разместить внутри, а для зарядки использовать сетевой кабель.

Для морозостойкого исполнения бумбокса можно применить аккумуляторы формата LiFePO4.

Сборка изделия

Советы для финальной сборки портативной акустики:

• Корпус акустики должен быть герметичен, щелей и лишних отверстий быть не должно.
• В большом корпусе лучше разделить левый канал от правого перегородкой.
• Динамики нужно стараться поставить дальше друг от друга.
• Разборная конструкция практичнее склеенной.
• Ручка или петелька для переноски добавят удобства использования.
• Пайка проводов лучше чем скрутка, разъемы практичнее.

И еще важный момент, для развязки земляной петли (фона) при питании от одного аккумулятора и источника и усилителя, нужно запитать источник сигнала через преобразователь B1212. Это компактный DC-DC преобразователь 12 В, с гальванической развязкой и выходной мощностью 1 Вт. Фона гарантированно не будет.

Можно добавить «красоты» изделию:

• Часы
• Кнопку с подсветкой
• Кольцевую RGB подсветку
• Светодиодный фонарик
• Стрелочный или цифровой индикатор уровня

Для наглядности и контроля батареи рекомендую поставить индикатор заряда аккумуляторов:

Если что-то не вместилось при компоновке, всегда можно навесить доп. оборудование в отдельном кейсе снаружи конструкции:

Заключение

Нельзя объять необъятное ©

В комментариях предлагайте свои идеи и делитесь своими конструкциями портативных колонок.

Спасибо за внимание. Творческих успехов и удачных конструкций!

Источник

Изготавливаем портативную акустическую систему своими руками. Часть 1 и самая нудная — краткая теория.

Итак, согласно предыдущего поста начинаю цикл статей по изготовлению своей портативной акустики. Считаю что необходимо не только рассказать рецепт, но и рассказать немного о теоретической и практической части акустико строения. Теория будет изложена очень кратко. Более подробно можно почитать в интернете. HiFi систему и тем более HiEnd с этим знаниями вряд ли получишь, но качества можно добиться очень приемлемого и даже лучшего чем многие массовые системы. Для изготовления так же будут использованы распространенные материалы, которые преимущественно можно купить в близлежащем магазине. Настоящую систему необходимо рассчитывать более профессионально, погружаясь в талмуды и опыты, однако на первый раз ограничимся относительно простой но надежной конструкцией. Спешу успокоить — более половины (боюсь даже более 70%) всей массовой акустики вообще никак не просчитывается — сделали корпус как попало или как красиво, вставили динамик и используют усилитель по принципу чтобы не сгорело.

Изготовление акустики начнем с теории динамика. Динамик это устройство, которое превращает электрический сигнал непосредственно в звуковую волну. По устройству динамик от наушника мало чем отличается от динамика в автоколонке или обычной любой другой. Бывают конечно и динамики другого устройства, но самые распространенные построены по принципу — магнит, катушка и диффузор. Для нас в данный момент интересны 4 момента: Мощность, диапазон частот и сопротивление катушки.

Обычно динамики бывают нескольких видов по диапазону : широкополосные (ШП), высокочастотные (ВЧ), средне частотные (СЧ) и низкочастотные (НЧ). Обычно для портативных применяются широкополосные — один динамик который производит максимальный спектр частот. В идеал это 20 Гц — 20 Кгц однако даже в HiEnd системах таких динамиков не встречается. Будем работать с тем что есть на рынке в большом количестве, к примеру для первого раза вполне подойдут широкополосные автомобильные динамики 10 см. Не в коем случае не пиарю марки динамиков, но по опыту вполне приличные можно купить уже за

В принципе подойдут любые 10 см, с сопротивлением 4 ом и номинальной мощностью выше 20 (беру с запасом).

Экспериментируя с ними, опытным путем, понял что мощность произведения звука, без существенных искажений у всех 4» ограниченна 10 вт. Для посиделок/дискотеки у костра в количестве около 10 человек вполне достаточно.

После подаваемых 10W они начинают некорректно производить низкие частоты (бум бум) и характерно хрипят. 13 см уже производят 15W, 16 см — 20W и так далее. Связанно это с физикой. Поэтому нормальные сабвуферы (НЧ. тыц тыц) в авто занимают половину багажника и требуют соответствующий объем помещения для динамика.

Корпуса бывают из разных материалов. Самые простые обычно пластиковые (и, как правило, самые плохие), дсп/фанера и прочее из деревянных волокон различной обработки, чистое дерево, металл и даже стекло. В нашем случае, можно применить композитные материалы. В моём примере будет использоваться: пластик (сантехническая труба диаметром 110 мм для канализации), «шумка» (антискрип, шумоизоляция на клею), древесно-волокнистая плита (задние стенки шкафов, днища выдвижных ящиков, эти шершавые на ощупь листы и есть ДВП) и кожу/кожзаменитель для финальной внешней отделки.

Конечно для качественной акустики корпус это отдельная тема, на самом деле идеальным с точки физики считается каплевидный корпус с большим шаром, куда крепится динамик. Корпус нужно рассчитывать в соответствии с динамиком и прочее.

Для нас в данный момент важна прочность и более-менее качество. Корпус построим таким образом (изнутри — наружу): «шумка» для поглощения внутренних «паразитных» волн, пластиковая труба, 2 слоя ДВП, кожа. Между кожей и ДВП так же можно добавить слой «шумки» для мягкости конструкции. Динамики 10 см идеально вставляются вовнутрь пластиковой сантехнической трубы, а их крепления закручиваются в двойную ДВП. Сами материалы можно посадить на клей, к примеру ПВА. Для пластика ПВА конечно не подойдет но ДВП и пластик можно дополнительно стянуть стяжками 150-130 и болтами (не в коем случае не саморезами — от вибрации открутятся сами с течением времени или разболтают резьбу в пластике.)

Если есть знакомый с токарно-фрезерным станком по дереву, который сможет сделать деревянный цилиндр из дерева то задачу существенно упрощается. Просим его сделать такой корпус из полена, далее залакировать дерево и всё. Можно в конце усилить пластиком. Такой вариант развития вполне применим.

Для извлечения первоначального звука подойдет любой телефон или плеер от дядушки Али. На первый этап этого звука вполне хватит для воспроизведения.

А вот с окончательным усилителем сигнала придется повозится.

Можно купить уже готовую плату, опять таки от дядюшки Али, можно купить почти готовую плату и припаять провода, можно купить в рассыпную и спаять полностью самому. На первый раз рекомендую на всем известном сайте найти готовый и не мучатся.

С усилителями так же есть над чем подумать. Есть несколько базовых типов: А, В, С, D (за более подробной информацией опять таки можно пойти в ЯГугль)

Самый первый это А — шикарный звук, однако КПД и прочие параметры нам не подходят.

Массовый АВ — уже лучше, но греется зараза и КПД тоже низковат — порядка 60%. Хотя на нём вполне можно построить хорошую систему с минимумом деталей, используя микросхемы TDA, к примеру TDA7297. Спаять можно даже самому навесным монтажом без платы. Сначала я сделал для себя усилитель на этой схеме. Однако АКБ очень быстро садился. Буквально пара часов и стандартная ИБП батарея 12В/7Ач идет на зарядку.

Относительно новые класса D – очень экономичные. КПД достигает 90%. Начинающему в пайке достаточно сложные но помогает дядюшка Али. Готовую плату под ключ (ставил проводки, зажал и готово) можно приобрести за 200 деревянных, есть такие же платы для пайки (проводки питания и аудио надо припаять к уже готовой плате), соответственно дешевле.

Ищется по словам PAM8610. Я лично взял для пайки. По тесту скажу что качество звука вполне хорошее если не включать на полную громкость и ограничится 2/3. По времени питания на 2-3 порядка выше чем TDA, а то и в 4.

Для более качественного звука можно взять TA2024 но она и дороже в 2-3 раза. Качество кстати существенно выше. Это уже не голый D класс а Т. КПД такой же, однако за счёт цифровой обработки сигнала повышается качество. Некоторые даже сравнивают с ламповыми усилителями. Лично для меня рядом не стояло, но эту разницу не всегда можно услышать. Обычно можно уловить только с качественными колонками и в хорошем помещении.

Вообще сейчас всюду встраивают этот класс — он экономичный, позволяет добиться высоких мощностей без огромных радиаторов.

Источник