Блютуз колонка

Место действия буровая, Западная Сибирь

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 ;)