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.
Динамики
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 ~1000 рублей:
https://market.yandex.ru/catalog/54835/list?hid=308016&g...
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.
Корпус колонки
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.
Усилитель
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.
В следующей части практика.
