Самодельные колонки с китайскими динамиками Aiyima⁠⁠

Уже давно хотел акустику для дома. Время от времени поглядывал на полки магазинов, но ничего подходящего не находил — то цена не та, то звук, то формат. Решил собрать сам, делюсь результатом и, немного, процессом. Дальше будет много текста и картинок.

В процессе фотографировал далеко не всё, так что на гайд по изготовлению пост не претендует.

В качестве отправной точки выбрал вот такие китайские широкополосные динамики. Судя по отзывам и обзорам на Ютубе, они вполне неплохо звучат. Симпатичные на вид, при этом недорогие. За пару штук вышло 4000 р. Мощность по 15 Вт, в пике до 30 Вт.

Динамикам нужно акустическое оформление, или корпус. Если кто не знает, зачем, то вот:

От корпуса колонки сильно зависит звучание, особенно в области низких частот. И чтобы получить приемлемый уровень низов из довольно маленького динамика, нужно правильно выбрать вариант оформления. Я решил сделать четверть-волновой резонатор (ЧВ). По сути это труба определённой длины и сечения, в которую динамик бубнит тыльной стороной.

Длина трубы определяется тем, насколько низкую частоту система должна воспроизводить, и обычно она настолько длинная, что приходится сворачивать её улиткой. Такое оформление более громоздкое и сложное по сравнению с привычным фазоинверторным, но обещает более широкий диапазон воспроизводимых частот и чёткий, собранный бас.
Расчёт корпуса оставлю за кадром, сразу покажу построенную 3D-модель:

Колонки будут висеть на стене по сторонам от телевизора. Благодаря этому выход резонатора можно расположить на нижней грани корпуса и немного упростить конструкцию.
Вторая неотъемлемая часть акустики — усилитель. И его тоже пришлось делать самому. В моём телевизоре отвратительного качества выход на колонки, но есть оптический цифровой выход Toslink. Хотелось бы задействовать именно его. И вот засада, этот интерфейс не предусматривает регулировки громкости. Опять что-то придумывать.
Напряг пару извилин, подобрал компоненты.
Динамики будет качать модуль усилителя на основе довольно популярной микросхемы TDA3733. Она хороша собой, полна защит и имеет приятную стоимость. Вот этот модуль обошёлся мне в 400 р. Микросхема имеет режим stand-by, в котором она потребляет символические 150 мкА. В режим stand-by и обратно она переходит без щелчков. Приятное. Производитель модуля не предусмотрел использование stand-by, поэтому модуль придётся минимально подколхозить.

У того же продавца нашёл подходящий блок питания за 650 р. Напряжение 12 В, сила тока 5 А. На вид неказист и дёшев, но работает без нареканий.
Теперь сигнальный тракт. На алиэкспрессе был куплен вот такой цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Просит 5 В питания, на выходе хороший аналоговый звук. Покупал давно, сейчас такой стоит 350 р.

Ну и самое интересное, модуль регулировки громкости. Никогда бы не подумал, но в XXI веке проще приделать двигатель к переменному резистору, чем найти подходящее кремниевое решение. На просторах алиэкспресса нашлась вот такая образина:

Кусок металла на плате — это моторизованный потенциометр от ALPS. Довольно качественный, рассчитанный именно на работу в стерео тракте. На плате расположена управляющая электроника, в комплекте есть ИК-пульт. Помимо управления громкостью плата может выдавать дополнительный сигнал на включение и выключение усилителя или блока питания, и я этим воспользовался для управления режимом stand-by усилителя. Ещё с платы можно взять стабилизированные 5 вольт для питания ЦАП. Это самый дорогой компонент усилителя, мне обошёлся в 1200 р.
На антресолях достал вот такой китайский алюминиевый корпус, Gainta G0473. Много лет назад я делал гитарные эффекты, и этот корпус вполне мог стать каким-нибудь Кранком или Фузз Фэктори. Теперь вместо панкухи будет играть джаз. Панкуху тоже, в общем-то.

Вооружившись штангенциркулем, построил модели всех составляющих и собрал в кучу. Оказалось, что корпуса едва хватает для размещения всех компонентов, а внутри будут ещё и толстые провода. Можно сказать, что корпус плотно натянут на компоненты. От части разъёмов пришлось отказаться, они просто не влезают. Поэтому, из корпуса будет выходить провод питания, а уже на них будет разъём. В комплекте с блоком питания уже был подходящий «хвостик». А провода к колонкам решил припаять безо всяких разъёмов.

Дополнительно смоделировал несколько элементов, которые будут напечатаны на 3D-принтере. Сделал шайбы и проставку, которые будут держать платы на расстоянии от металлического корпуса. Чтобы провода не перетирались о края отверстий, сделал кабельные вводы. Боковые стенки наклонены на 3 градуса, что плохо для установки блока регулировки громкости. Поэтому нарисовал две клиновидные шайбы.

Корпус колонок решил делать из ламинированного ДСП. Обычно этот материал считается не лучшим выбором для изготовления акустики, но:
— при таких пропорциях корпус можно делать хоть из песочных коржей;
— ЛДСП всегда в наличии в известном строительном магазине;
— из такого ЛДСП я уже собрал тумбу под ТВ, будет в цвет.

Из 3D-модели получил размеры деталей корпуса, теперь надо разметить и нарезать. План был такой: сначала фрезером с фрезой диаметром 6 мм делаю канавки на треть толщины, потом распиливаю по канавке электролобзиком, а затем прохожусь по краю заготовки фрезой с подшипником. Замысел в том, чтобы получить ровные края без сколов и уменьшить количество опилок в квартире.

Мне за эту разработку такую премию дадут!

На деле всё пилилось буквально на табуретке. Приходилось принимать позы орангутана, который тянется за фруктом на соседнем дереве. Параллельный упор пару раз подвёл, в деталях появились некрасивые запилы. Шпатлёвка спасла положение, а в остальном детали получились ровные и одинаковые.
Сделал прорези под провод, он будет выходить в нижней части корпуса. Вырезал углубления под мебельные подвесы.

Теперь отверстия под шканты. Сверлю одну деталь, вставляю керны и прижимаю к ответной детали. В ней появляются вот такие углубления, в которых отлично центруется сверло по дереву. Теперь сверлю ответную деталь, вставляю шканты и соединяю детали. Чётенько!

Постепенно собираю детали в кучу, корпус приобретает очертания.

Чтобы сформировать правильный поворот канала, нужны вот такие уголки. Пилить пришлось вручную.

Фрезерованные кромки деталей оклеил кромочной лентой. Утюг, нож, брусок с наждачкой и 15 минут времени — готово.

Изнутри 2/3 длины канала нужно оклеить поролоном. Я выбрал поролон для шумоизоляции авто. Получается вот так:

Теперь склеиваю детали корпуса. Прокидываю и закрепляю провод, промазываю стыки клеем, стягиваю корпус скотчем и кладу сверху груз. Клей использую самый обычный для монтажа декора. Замечательная жижа, клеит всё, что не движется. А то, что движется, обездвиживает и склеивает. Отлично пристаёт к поверхности ЛДСП, не размачивает торцы, относительно быстро сохнет. И в хозяйстве удобен, рекомендую.

После склеивания закрепляю мебельные подвесы и клею войлочные пятачки на углы, которые будут прилегать к стене. Они нужны чтобы не повредить обои острыми углами.

Далее, нужно припаять провода к выводам динамика. У динамика есть выводы, обозначенные «+» и «–». Нужно сделать так, чтобы одноимённые выводы динамиков были соединены с одноимёнными выходами усилителя. Условился паять белые провода к «–», а провода с синей полосой к «+».

Наконец, можно установить динамики на место. Купил симпатичные саморезы, из нержавейки, ⌀4Х19 мм. Под саморезы засверливаю отверстия диаметром 3 мм. После этого колонки можно считать готовыми.

Теперь сборка усилителя.
Из модели получил шаблон, который можно распечатать на принтере и наклеить на заготовку корпуса. По этому шаблону выполняются все отверстия.

Во время сборки усилителя фото не делал, было очень несподручно. А после сборки сразу же подключил колонки и установил всё на место, очень уж хотелось послушать)
Поэтому вот он, результат:

Колонки звучат ярко и интересно. В них нет явного акцента на басы и провала на средних частотах, как в большинстве современных потребительских колонок. Но и студийным оборудованием их назвать нельзя, окрас звука явно присутствует. Бас глубокий, но какой-то интеллигентный. Он никогда не вылезает на передний план, но слышны такие низкие частоты, которых не ожидаешь от динамиков размером с рулон скотча. А если прибавить громкость воздух в комнате реально начинает двигаться, а разборчивость в звуке сохраняется. Считаю, что это колдунство четвертьволнового резонатора.
Переслушал часть своей фонотеки. Slayer звучит борзо и люто, Death Grips просто люто. Little Big задорно и ритмично гоняют по комнате воздух. Классно звучат Вивальди и Apocalyptica. У Pink Floyd в Wish You Were Here гитара и голос в начале песни звучат так, будто Гилмор сидит перед тобой на табуретке, играет и поёт.
Усилитель отлично раскачивает динамики. Мощности вполне хватает для получения статуса соседа-полудурка, но я этой возможностью пользоваться не буду. Ручка громкости прикольно крутится по кнопкам пульта, включение и выключение происходит без каких либо хлопков и призвуков. А вот что поразило больше всего, так это отсутствие какого-либо фонового шума. Полная тишина даже на максимальной громкости! Можно услышать едва заметное шипение, если в полной тишине приложиться ухом к динамику.
Насчёт щелка при выключении и выключении я слукавил, он есть. Но кнопки пульта щёлкают громче.

Если кому интересно, могу поделиться файлом Excel, при помощи которого можно рассчитать параметры четверть-волнового резонатора. Там я учёл изменение скорости звука при заполнении канала поролоном, использовал для этого результаты измерений зарубежного энтузиаста.