Mayeuski

После изготовления переносной колонки, по которой я выкладывал посты ранее, у меня осталось нереализованное желание: сделать стереопару в гостиную для прослушивания музыки для души и постараться по характеристикам хотя бы подобраться к HiFi. В этом посте попытаюсь описать свой тернистый путь.

Предыдущий опыт показал, что без нормальных измерительных приборов, на одной интуиции, можно сделать неплохо, но невозможно сделать так, как нужно. Поэтому пришлось выцарапать из бюджета 100 долларов на покупку измерительного микрофона Behringer ECM-8000 и звуковой карты с фантомным питанием для него Behringer UM2. И для меня открылся мир аудио измерений.

Техзадание на колонки было следующим:

1. Стереопара, одна колонка активная, вторая пассивная, чтобы активную, если что, можно было использовать как переносную блютуз колонку.

2. Диапазон воспроизводимых частот поближе к 25-20000Гц (знаю, что почти весь HiFi нижней границей пользует 35-40Гц, но мне очень хотелось 20-25)

Сначала я занялся поиском доступных мне динамиков. Самые сладкие варианты были у Асалаба на сайте, но, почему-то, заказать у них динамики оказалось целым приключением: месяцами ждать пока обработается заказ, чтобы получить счет на оплату, и потом еще ждать изготовления и пересыла я не смог. Сориентировался в итоге на польские динамики Koda, которые можно заказать у нас в Минске. Когда дождался динамики, измерил праметры Тиля-Смолла, и начал просчитывать ящик в программе JBL SpeakerShop. В итоге получил вот такую картинку предполагаемой АЧХ:

Объем есть, теперь время рисовать в Corel ящики в поисках того самого внешнего вида, который будет радовать сердце и глаз в ближайшие десятилетия. В итоге остановился на таком вот варианте:

Ну а дальше покупка листа МДФ и в работу:

Напилил листы на стенки и ребра жесткости из фанеры, и прорезал посадочные отверстия для динамиков:

Дальше сборка:

В качестве демпфирующего материала по стенкам ящика пошло старое ватное одеяло:

После сборки покраска:

Так как в мастерской холодно - сохнут на кухне :)

Следующий важный этап – расчет и изготовление разделительных фильтров. Их задача разделить звук на низко- средне- и высокочастотные составляющие и направить эти потоки на соответствующие динамики. Фильтр второго порядка считал в том же спикершопе:

Маленькая схемка в десяток элементов в итоге еле разместилась на плате размером А4, ибо емкости пришлось набирать несколькими конденсаторами (К75-10 и К73-18):

Для намотки катушек индуктивности таки задушил жабу и приобрел RLC измеритель. Забегая вперед, скажу, что реально измеренная индуктивность с рассчитанной онлайн-калькуляторами сошлась в пределах 10 процентов, так что эти 50 долларов можно было и не тратить, но штука таки полезная :).

Ну и пришло время собирать все в кучу. После сборки – снятие АЧХ для оценки. К сожалению забыл сделать скриншот, целью было понять, как согласуются по чувствительности динамики. Оказалось, что СЧ нужно придавить на 3 Дб, ВЧ – на 6 Дб. Резистивные делители рассчитал в том же спикершопе.

Нужные сопротивления намотал нихромовой проволокой и напаял прямо на динамиках, чтобы не демонтировать платы фильтров. И вот вчера вечером был произведен итоговый замер получившихся колонок:

Да, у меня получилось! И получилось лучше, чем я даже надеялся!

Колонки очень уверенно играют примерно от 23 Гц и до 20 кГц. Прямо настолько уверенно, что они просто не напрягаются. Никаких присвистов, бубнежа и прочего, они просто играют все, что я могу слышать, и при этом не создается ощущения, что они сейчас развалятся. Игры с измерительным микрофоном показали, что я не слышу ниже 30Гц(все что ниже воспринимаю только как вибрацию тела а не как звук) и выше 18 000(да и 18 000 слышу только поворачивая голову туда-сюда по смене фазы), так что эти колонки играют с запасом в пол октавы по отношению к моему слуху. И да, подавляющее большинство музыки, которую я считал всегда супербассовой, как например DJ Aphrodite, не опускается по частотам ниже 35Гц, видимо отсюда и выбор нижней границы частот для современной акустики.

Ну а теперь можно подвести итоги:

1. Если бы я нижний предел выбрал не 25Гц, а 35 – я бы ничего не потерял, ибо ниже все равно не слышу, а корпуса получились бы в 2 раза меньше :). (Я безумно рад тому, что получилось и не жалею что сделал все так как сделал, просто объективно должен это признать)

2. Дешево сделать HiFi стереопару не получится, подсчеты будут дальше

3. Колонки получились весом 50кг каждая, поэтому делать их активными нет никакого смысла – носить я их точно никуда не буду :)

4. Изготовление акустики чертовски захватывающая штука )))

И попробую подбиться по стоимости проекта. (цены из моей местности, в вашей могут отличаться)

Электроника:

Усилитель D класса с блоком питания - 1500р.

Детали для фильтров – 3000р.

Терминалы – 300р.

Динамики – 12 000р.

Корпуса:

МДФ – 4000р.

Клей/шурупы и пр. – 300р.

Шпаклевка/грунт/краска/растворители и тд – 1800р.

Ножки – 300р.

Итого: 23 200р.

Хороших красивых винтов для крепления динамиков я не нашел, и в своих краях не знаю где искать. Пока что все прикручено шурупами по гипсокартону (черными). Когда найду что-то красивее – заменю. Ну и в стоимость не закладывал 150 долларов на измерительные приборы :), это дело такое – всегда приятно, когда у тебя появляются хорошие инструменты :). В итоге я потратил что-то около 450 долларов на создание стереопары. Мог бы я за эти деньги купить стереопару с наклейкой «HiFi»? Отвечаю уверенно – смог бы! Вот только если бы я поставил условие, что нижняя граница частот должна быть не выше 35Гц – то уже цена была бы дороже в разы, и дальше-больше. Так что я более, чем доволен, и с удовольствием хвастаюсь :)

Третий мой пост специально для Пикабу, и, думаю, последний про создание аудиоколонок :).

Прошлый мой пост про изготовление колонки для мастерской/улицы был несколько сумбурным, как и ее изготовление. Там поторопился, там недодумал, там предположил, да не угадал... В принципе, откровенно говоря, меня все устраивало, но я прочитал все комментарии под тем постом от корки до корки, и зазудело в том самом месте: раз уж взялся что-то делать - сделай это нормально :). Результату этих телодвижений и будет посвящен этот пост. Сразу оговорюсь, будет довольно много технических подробностей и отсылок для тех, кто хочет разобраться в теме, и будут чертежи и раскладки для тех, кто просто хочет, не задумываясь особо, повторить мою колонку без прогулок по всем моим граблям. Итак, первоначально сформулированное техзадание для колонки в прошлом посте:

• недорого

• эффективно

• по максимуму несложно

В принципе, тогда все удалось. Но, как обычно бывает, опыт эксплуатации корректирует хотелки. Во-первых захотелось чуть поменьше габариты, ибо тягать ту колонку было неудобно. Во-вторых, в комментариях много людей высказалось, что врезать рядом ВЧ динамики не стОило из-за возникающей между ними интерференции. В-третьих, немало конструктивной критики вызвал выбор четвертьволнового резонатора, как акустического оформления. Наконец, в-четвертых, я не был уверен, что ЧВР у меня настроен на нужную частоту, ибо точность настройки частоты ЧВР или ФИ должна вписываться примерно в 5%, иначе звучание только станет хуже. Вот я и не знал, что у меня там творится. Поэтому были сформированы дополнительные пункты техзадания:

4. габариты в районе ДО 800х250х250 (По этому пункту отваливается оформление ЧВР)

5. Разнести подальше ВЧ динамики для избежания интерференции

6. Разобраться и правильно настроить колонку (по возможности ровная АЧХ, точная настройка порта фазоинвертора).

Ну, как говорится, помолясь, приступим к многобукав.

Перед тем, как описывать свои телодвижения, сразу оговорюсь, что я обалдел от количества программного и программно-аппаратного обеспечения, которое позволяет очень сильно упростить и помочь абсолютно на всех этапах проектирования и настройки колонки. По мере повествования, для тех, кто хочет разобраться поподробнее, буду давать ссылки на статьи, которые курил сам.

Танец начинается от печки, а проектирование колонки - с выбора динамиков. В моем случае выбора, как такового, нет, ибо у меня есть все те же многострадальные Урал АС М165 Молот и пара польских ВЧ KODA TW-25-15-6-MS-AC-00/00. Для проектирования корпуса ВЧ нас не интересуют, так что сосредоточимся на НЧ. Несмотря на то, что все динамики друг на друга в принципе похожи и функционально устроены одинаково, все они друг от друга отличаются с точки зрения своих параметров просто кардинально. Мягкость/жесткость подвеса, ширина и диаметр катушки, магнитная сила в зазоре, сопротивление, чувствительность, вес подвижной системы, площадь диффузора, форма и размеры колпачка и так далее - все это создает уравнение с таким количеством неизвестных, что двух одинаковых динамиков от разных производителей на рынке не существует и, не будучи экспертом в этой области, осознать и понять все это практически невозможно. Поэтому умные инженеры вывели некую усредненную систему параметров, математически и физически описывающих характеристики громкоговорителей. Эти параметры называются параметрами Тиля-Смолла (TSP). Раньше я их снимал вручную, но это от недостатка ума. Оказывается, написана программа, где все это снимается легко и непринужденно, все, что нужно - это спаять схемку из двух штекеров 3.5мм, пары проводов, одного резистора 10 Ом и пары крокодилов. Программа и описание процесса по ссылке: Как измерить параметры Тиля-Смолла динамиков с помощью ПК и выбрать для них правильный корпус (mysku.ru)

Пока что нас больше всего интересует резонансная частота динамика (Fs). Это частота собственно динамика, на которой он входит в резонанс. На частоте ниже резонансной громкость воспроизведения динамика падает на 6Дб (в два раза) на каждую октаву, т.е. по сути, это и есть нижняя частота воспроизведения динамика, все, что ниже - уже нужно использовать фазоинвертор. Грубо прикинуть частоту настройки фазоинвертора можно, умножив резонансную частоту динамика на 0.66. В моем случае это 85Гц (Fs) * 0.66 = 56 Гц.

Дальше начинаем рисовать себе колонку. Я набросал несколько вариантов, после чего выбрал наиболее понравившийся:

Трубки портов фазоинверторов у меня будут из картонной втулки от рулона бумаги к плоттеру, с внутренним диаметром 50 мм.

Параметры порта считал в мобильном приложении BassPort. Изначально получилось что-то около 68 мм длиной, делаем 75, потом, если что, укоротим.

Первоначальная подготовка завершена, дальше в мастерскую.

Итак, если собираетесь просто повторять за мной, то покупаем МДФ толщиной 18мм и динамики Урал АС М165 Молот. Нам нужно напилить детали следующих размеров:

фронтальная и задняя детали: 750х214 (2шт)

левая и правая стенки 750х250 (2шт)

верхняя и нижняя крышки 214х214 (2 шт)

разделитель объемов ломаный из 3 деталей: 2 шт по 214х115 и 1 шт 214х70.

Напиливаем детали:

размечаем и вырезаем отверстия под динамики и порты:

дальше идет разметка и насверливание отверстий под саморезы:

Вооружаемся хорошим клеем по дереву (Момент столяр, супер ПВА, полиуретановые) и начинаем собирать все в кучу. Порты пока что не вклеиваем, просто вставляем в отверстия, если надо, намотав на них малярный скотч, чтобы плотно сидели.

После того, как корпус собран в кучу, вставляем динамики, глушим порты фазоинвертора (важно на период проведения нижеследующих промеров) и подключаем к НЧ динамику наше приспособление для снятия параметров тиля-смолла. Дело в том, что в корпусе резонансная частота динамика изменится, и нам надо точно знать насколько, чтобы настроить порты. В моем случае первый замер показал 98 Гц. Это так-то многовато. Чтобы понизить резонансную частоту нужно увеличивать объем ящика, либо же наполнять его вибропоглощающим материалом - синтепоном или ватой. Причем помогает это лишь до определенного предела. Закидываем синтепон по 50г, пока резонансная частота не перестанет существенно снижаться. В моем случае получилось по 250г. синтепона в каждый объем, в этом случае резонансная частота понизилась до 92Гц. Теперь можно уже точно посчитать необходимую длину портов. У меня получиласьчастота настройки портов 92*0,63=58Гц и необходимая длина портов 66мм. Обрезаем до нужного размера и вклеиваем порты, и облагораживаем внешний вид колонки(шпаклюем, грунтуем, красим).

Следующий этап - изготовление фильтров, отсекающих низкие частоты от высокочастотного динамика, и высокие - от низкочастотного. Для расчета устанавливаем на смартфон программу «Фильтры для АС». Я себе купил измерительный микрофон, и промерил АЧХ и «Молотов», и своих высокочастотников. С 4 кГц у молотов начинается грязная АЧХ, поэтому решил резать на 3.7кГц. Вбиваем в программу частоту среза, сопротивление динамика и получаем значения индуктивности для фильтра НЧ (170мГн) и емкости для ВЧ (7мкФ для моего 6 Ом высокочастотника. Если у вашего другое сопротивление - емкость будет другая). Для того, чтобы намотать катушку индуктивности, воспользуемся программой для смартфона Electromen. Эти индуктивность и емкость нужно будет включить последовательно с нашими динамиками НЧ и ВЧ соответственно. Можно на плате, а можно и соплями - у кого на что хватит усидчивости. Я собрал на плате:

Собираем все в кучу, и наслаждаемся.

Ну и в конце, конечно, собственные впечатления:

По сравнению с первой колонкой этот вариант сильно меньше и легче. В звуке пропал некий эффект реверберации, подозреваю, возникающий в не оклеенном звукопоглощающим материалом лабиринте (но это на грани восприятия, не могу сказать, что меня парило). Баса было больше, но какого-то размытого, как гудение, теперь его несколько меньше, но он четче и собранней. То, как теперь, нравится больше, слушать приятнее. По поводу ВЧ - разнеся динамики разницы не услышал. Можно было делать как и было :)

Вроде бы как и все, этот проект я для себя закрыл. Очень трудно охватить все, подозреваю, у интересующихся возникнут вопросы, ибо недостаточно подробно многое рассказал, если что задавайте вопросы - отвечу в комментариях. С уважением, второй пост для Пикабу :)

В посте Ответ на пост «Крик души (Быть мужчиной)» я оставил комментарий вида "я тот самый дурачок, который все берется делать сам" и в качестве примера своих поделок оставил фото блютуз колонки:

Сегодня под моим комментарием появился комментарий "Ты пост тогда запили, как колонку делал. Интересно же.", а у меня осталась пара-тройка фотографий "в процессе", так что, помолясь, попробую сваять свой первый пост на Пикабу.

Преамбула: я недавно построил дом. Ну как построил, мы в нем живем уже с 2016 года, но заезжали в дом с внутренней отделкой посреди голого поля, а все работы по благоустройству участка и наружной отделке дома ведутся до сих пор (и еще хватит на несколько лет с горочкой). Так вот, хотелось работать с музыкой, и иногда подпевать, поэтому озаботились с супругой приобретением блютуз колонки, чтобы можно было и домой, и в мастерскую, и на улицу. С сожалению, перебор вариантов показал, что то, чего я хочу, стоит слишком дорого, а за деньги, которые я готов потратить, можно купить только полное шило. И во мне засвербело то самое "что я, жопорукий что ли, колонку не сделаю?"

Первым делом, конечно же, полез в интернет копать информацию об акустическом оформлении громкоговорителей. Я раньше интересовался данной темой, но нужно было освежить знания. Вкратце о том, что такое акустическое оформление: это исполнение колонки, которое улучшает и корректирует звучание непосредственно динамика. Вариантов множество, у каждого свои достоинства и недостатки, в итоге я остановился  на ЧВР (четвертьволновой резонатор). Данный вариант, как и фазоинвертор, позволяет почти на октаву расширить диапазон воспроизводимых динамиком частот, и по сравнению с фазоинвертором имеет в полтора раза бОльшую отдачу на низах. Самый главный недостаток ЧВР, большие габариты ящика, меня не очень парил, так как места у меня более, чем хватает.

Дальше начал подбирать элементную базу. Усилитель выбрал D класса в Китае на Алиэкспресс. Его достоинства: малые размеры, очень высокий, порядка 85% КПД, ОЧЕНЬ хорошая линейность АЧХ и низкий коэффициент искажений. При всей этой прелести он имеет на борту блютуз, считыватель карт памяти и почти не греется. Прямую ссылку давать не буду во избежание, просто вбивайте "стереоусилитель блютуз" на али и ищите эту картинку:

цена вопроса около 1000р.

Следующий шаг - выбор динамиков. Так как колонка предполагалась недорогой, я решил по отзывам в интернет магазине подобрать комплект трехполосной коаксиальной автомобильной акустики. Выбор пал на Pioneer RS-1750 за 3500р (спойлер: разочарование года). Производитель заявил в характеристиках диапазон частот 36-21000Гц. Я человек очень доверчивый, но даже при этом я понимал, что это наглое вранье. Для себя решил, что при легкости диффузора и довольно жестких подвесах дай бог, если резонансная частота будет в районе 90 Гц, и исходя из этого начал считать корпус с настройкой ЧВР на 60Гц, что позволило бы акустике играть примерно от 45-50Гц.

Расчет корпуса происходит следующим образом: принципиально ЧВР представляет собой трубу длиной в четверть длины волны, на которую он настроен, и площадью поперечного сечения в полторы площади диффузора динамика. С одной стороны этой трубы находится динамик, с другой просто дыра - порт. Эта труба сворачивается и укладывается в корпусе :). Конструктивно это выполнено в виде лабиринта из перегородок. Процесс же происходит следующим образом: берется бумага, линейка, карандаш - и рисуешь, меряешь, меняешь, прикидываешь внешний вид, снова меняешь, и так до тех пор, пока не получишь вариант, который тебя устраивает :). Вот мой листик с конечным вариантом (как ни странно, не затерялся еще)

Вверху - отсек под электронику (усилитель, блок питания и в итоге еще фильтры нч/вч первого порядка). Ну а далее - приобретение листа фанеры 15мм за 1000р, раскрой, и сборка ящика. Пара фото колонки на этом этапе, со вставленными полюбоваться динамиками :)

Клеил на полиуретановый клей, для надежности стягивал шурупами. Ну а потом - кропотливая работа по шпаклевке, шлифовке, грунтовке, покраске и сборке. К сожалению, фотографий собранной колонки с этими динамиками не осталось, но в связи с последующим это и не важно.

А теперь подходим к разочарованию: моя ошибка, что я предположил частоту резонанса динамиков, и исходя из него сделал корпус. Тут у меня одно оправдание: производитель тщательно спрятал эту информацию, ее нет НИГДЕ в интернете, динамики у меня появились уже когда работа по корпусу была в процессе, и изменить я уже ничего не мог. Я собрал все в кучу, включил - и блин: баса нет, совсем нет, средние бубнящие и забиваются резкими верхами из пьезоэлектрических пищалок. Вы не представляете, как много я ожидал от этой колонки, а тут... Решил измерить динамик, спаял схему для снятия TLS параметров, прицеплю полученный график:

На графике, нарисованном ручкой, зависимость напряжения на динамике от частоты. Нижняя линия это промер от 25 до 100 герц (тут я охренел, что резонанс не в первой сотне), верхняя - от 110 до 185. Короче резонанс на 165 Гц, а это значит, что ниже, чем с 90 Гц этот динамик в принципе неспособен играть ни в каком акустическом оформлении. А я-то корпус рассчитал на 60!!!!

В общем, подбор динамиков начался заново. На замену им были выбраны вполовину более дешевые широкополосники Урал AS-M165 Molot за 2000р, частота резонанса которых 85Гц, и которые идеально подошли к ящику. Звучание колонки просто расцвело: появился бас, панч, шикарная середина и неплохие верха. Объективно колонка заиграла в диапазоне 50-12000Гц, это уже было приятно слушать, сердце радовалось и первоначальные мои ожидания оправдались, но я решил таки добавить пищалки, чтобы расширить диапазон ВЧ. Подобрал хорошие шелковые пищалки от польской фирмы Koda, рассчитал фильтры первого порядка, разделив НЧ и ВЧ на частоте 8000Гц, и у меня теперь вполне себе классная блютуз колонка для мастерской, участка и немножко дома:

Бюджет получился следующий:

фанера 1000р

усилитель 1000р

блок питания 750р

динамики 2000р

шпаклевка, грунтовка, краска, растворители ~1000р

Итого за все про все(плюс клей, шурупы и тд) ~ 6000р

UPD: Перечитал еще раз пост, понял что забыл в бюджет добавить ВЧ динамики - +1800р, итог 7800 :)

Чувствительность колонки порядка 95 Дб, усилитель 50+50 ватт раскачивает ее прям шикарно, жена с подружками-соседками уже пару раз закатывали во дворе вечеринки, более чем довольна. Ну а мне в мастерскую и работать на участке тем более хватает, слушаю от силы на трети громкости :)

Но аппетит приходит во время еды, и теперь я решил замахнуться на HiFi. Колонки уже готовы, жду HiFi динамики, которые  должны приехать во второй половине ноября - тогда, если будет интерес, запилю второй свой пост :)

Всем бобра, специально для Пикабу ;)