Приветствую читателей «Датагора»! Хочу рассказать вам о создании акустической системы с применением технологии 3D-печати. С помощью 3D-принтера мне удалось построить необычную акустическую систему в форме шара, а также решить ряд дополнительных задач, возникающих при изготовлении акустики.
Хочу заметить, что я вовсе не пропагандирую применение пластмассы в качестве основного материала для построения АС.

Ещё со студенческих времён была у меня мечта - сделать колонки в форме шаров. Но доступные в те времена для меня методы создания корпуса нестандартной формы никак не вдохновляли меня. И вот, спустя много лет, я обзавелся 3D-принтером.

Теперь привожу мой перевод статьи Троэлса (Troels Gravesen) про «худшую в мире купольную пищалку Philips AD 0160». Думаю, советские, да и многие современные пищалки ему не попадались.
Скорее всего, мало у кого найдется именно эта пищалка (tweeter, не путать с Twitter-ом), но исследования Троэлса пригодятся самодельщикам для оценки качества и правильного использования пищалок.

С уважением, Сергей

Я вам покажу на реальном примере, что можно сделать со старыми колонками, а именно с их динамиками, чтобы получить улучшенное звучание.

Высококачественные звуковые колонки для домашней звукоусилительной аппаратуры воспроизводят НЧ-сигналы с частотой 30-50 Гц, что соответствует длине звуковой волны 7-10 м. Чтобы эффективно излучать такие колебания, нужны динамические головки с большим диаметром диффузора (существуют экземпляры d 400 мм). Однако на практике чаще всего применяются «динамики» размером от 200 до 300 мм. Их собственная резонансная частота составляет 15-30 Гц.

Когда на головку подают звуковой сигнал, ее подвижная система колеблется, излучая в обе стороны одинаковые по силе, но противоположные по фазе звуковые колебания, которые имеют ненаправленный характер. Корпус «динамика» не в состоянии изолировать одну от другой области сжатия и разрежения воздуха. В результате в точке слушания звуковое давление имеет низкий уровень. Это явление известно в технике как акустическое короткое замыкание. Устраняют его, помещая акустический излучатель в закрытый ящик (рис. 1). (Символы на рисунках обозначают: а - ширину, Ь - глубину, с - высоту ящика, х - толщину материала, (1 - толщину планки). Часто в нем делают одно или даже несколько отверстий, располагая их в определенных местах корпуса (рис. 2). Такие отверстия называются фазоинвер-торами, или басрефлекторами. Их разновидность - пассивный излучатель (рис. 3), представляющий собой неподключенную динамическую головку. Расположение отверстий на передней панели корпуса звуковой колонки выбирают таким образом, чтобы обратное излучение совпадало с фронтальным, повышая тем самым низкочастотное звуковое давление.

Важное значение для акустических колонок имеют их размеры, форма и материалы, из которых они сделаны, внутренняя «начинка» и оформление лицевой панели. Тем самым корпус влияет на технические параметры установленной в нем динамической головки и прежде всего на повышение ее собственной резонансной частоты. Немаловажную роль здесь играют диаметр диффузора и «литраж» корпуса. С увеличением его объема и уменьшением размеров подвижной системы резонансная частота изменяется незначительно. Если же головку с большим диффузором установить в сравнительно небольшой ящик, резонансная частота заметно изменится - низкие частоты «срезаются», и в результате эффективный частотный диапазон колонки сужается. Иными словами, неправильно подобранный по объему корпус может ухудшить качество воспроизведения даже очень хорошей динамической головки.

Для эффективной отдачи головки на низких частотах болгарские радиолюбители рекомендуют выбирать объемы колонки, исходя из приведенных в таблице данных.

При использовании фазоинвертора также необходимо выполнять определенные требования. Отверстие под него должно быть расположено на расстоянии не менее 60-80 мм от НЧ-головки и в 40-50 мм от задней стенки корпуса. На таком же расстоянии от отверстия укладывают и звукопоглощающий материал. Лучше, если фазоинвертор расположен под НЧ-головкой.

Рекомендуемые размеры для фазоинверторов зависят от «литража» колонки и диаметра диффузора головки. Так, с головкой d 125 мм, установленной в корпусе с внутренним объемом В дм3, труба фазоинвертора имеет d 50 (46) мм и Ь=60 мм. Для громкоговорителя объемом 16 дм3, диаметр диффузора которого равен 160 мм, нужна труба d 50 мм и длиной 100 мм. Соответственно для головки d 200 мм при объеме У=30 дм3 размеры трубы составят d 75 мм, Ь = 100 мм. У громкоговорителя d 300 мм, при N4 = 60 дм3 труба должна иметь d 75 мм и Ь = = 220 мм.

Форма корпуса, как внутренняя, так и наружная, также влияет на частотную характеристику громкоговорителя. Наиболее приемлема - сферическая, а самая неподходящая - куб, когда динамическая головка расположена в геометрическом центре одной из его сторон. В цилиндрическом корпусе наиболее благоприятное расположение головки - поперечное (рис. 4а), а не продольное (рис 46), хотя крепить ее в последнем случае намного про це.

Если корпус имеет наиболее распространенную форму параллелепипеда, низкочастотный «динамик» лучше всего установить несимметрично относительно сторон отражательной доски (рис. 1).

Разновидность колонки в форме параллелепипеда показана на рисунке 5.

Хорошие акустические данные у громкоговорителя с корпусом в виде треугольной призмы (рис. 6) или усеченной пирамиды (рис 7, 8).

Для объема 5-10 дм3 и мощности «динамика» 6-10 Вт достаточна толщина стенок ящика 8-10 мм, а для V =» 40-60 дм3 и мощности 40-100 Вт - остальные - из фанеры или ДСП. Однако при больших габаритах корпуса и значительной мощности динамической головки в нем все же могут возникать нежелательные вибрации. Чтобы их избежать, стенки колонки стягивают деревянными рейками сечением 40 X40 мм или металлическими прутками d 6- 10 мм (рис. 10).

Фазоинверторы изготавливают из пластмассовых или металлических (например, дюралюминиевых) труб с толщиной стенок не менее 2 мм.

Минералы также применяют в качестве материала для постройки колонок. На первом месте стоит мрамор. Благодаря слоистой структуре он хорошо гасит звук, и поэтому в нем не возникают резонансные колебания. Мрамор легко обрабатывается, но как недостаток следует отметить, что он тяжел и хрупок.

Стенки корпуса соединяют между собой одним из способов, показанных на рисунке 11. Легче изготовить ящик со съемными передней и задней панелями.

Сначала вырезают боковые стенки. Перед сборкой к ним необходимо приклеить и затем прибить мелкими гвоздями ограничительные монтажные рейки размером 15X15 или 20X20 мм и длиной, указанной на рисунке 12.

Стенки корпуса склеивают клеем «Универсал» или С-200 и через каждые 15-20 мм вбивают тонкие гвозди для большей надежности крепления. Ящик будет еще крепче, если по его углам вклеить дополнительные бруски (рис. 13). Свободные места заливают эпоксидкой. По собранной таким образом обтяжке определяют размеры лицевой и задней панелей. Их изготавливают из дерева хвойных пород. Исходя из имеющихся динамических головок, намечают расположение отверстий под них (рис. 14).

Колонки часто украшают декоративными рамками из деревянных реек сечением 15×15 мм. Радиоткань натягивают на отражательную доску и закрепляют кнопками или мебельными гвоздями.

Внутренний объем колонки заполняют каким-нибудь звукопоглощающим материалом, например стекловатой. Количество ее определяют путем измерения резонансной частоты. Наполнение корпуса считается нормальным, если она снизилась на 10-12%. Опытным путем установлено, что для этого потребуется 30-40 г стекловаты или 10-15 г полиэстероновой ваты (ямболена) на 1 дм3. Можно использовать и ветошь. Звукопоглощающий материал помещают в чехол из плотной ткани.

Если размеры корпуса правильно выбраны и он тщательно уплотнен, то при аккуратном нажатии на диффузор низкочастотной головки ее подвижная система плавно возвращается в первоначальное положение. Отсутствие такого явления свидетельствует о наличии акустических потерь, снижающих звуковое давление на низких частотах на 1-2 дБ.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

Изучите конструкцию акустической системы. Хотя основная технология особо не менялась с 1924 года, все это время аудио техники совершенствовали дизайн, электронику и звук акустических систем. Тем не менее, все акустические системы состоят из нескольких основных компонентов:

Приобретите набор для сборки акустической системы. Конечно, можно приобрести все компоненты отдельно, но очень трудно построить хорошую акустическую систему, если вы годами не изучали принципы звука и электричества. Однако, у начинающего энтузиаста в создании самодельных акустических систем есть другой вариант – приобрести предварительно спроектированный набор для сборки акустических систем с динамиками, разделительными фильтрами и корпусами. При поиске хорошего набора для создания акустической системы учтите следующее:

Спаяйте детали разделительного фильтра согласно предоставленной схеме. Вам потребуется паяльник, клей для горячего склеивания и схема, чтобы убедиться, что разделительный фильтр работает корректно. Все комплекты для самостоятельной сборки акустической системы включают в себя иллюстрации со схемой подключения всех компонентов, а если вы создаете систему с нуля, то примеры можно легко найти с помощью поиска в интернете. Это предотвратит короткое замыкание или перегорание вашей акустической системы.

Прежде чем продолжить, убедитесь, что вы полностью понимаете, как читать электронные схемы.
Как только детали будут спаяны, закрепите их с помощью клеевого пистолета или кабельных стяжек на небольшой панели.
Закончите сборку подключением проводов разделительного фильтра к динамикам с помощью акустического кабеля.

Вырежьте, покрасьте и соберите корпус в соответствии с вашим проектом. Если в комплекте не было корпуса, вам нужно приобрести дерево и вырезать его таким образом, чтобы получившейся корпус подошел для ваших динамиков. Большинство корпусов имеют прямоугольную форму, но для получения лучшего звука талантливые плотники могут поиграться с разными формами, от многоугольников до сфер. Хотя все корпуса разные, есть несколько основных принципов для их конструирования:

Установите динамики и разделительные фильтры. Если вы правильно следовали чертежам, динамики должны плотно зайти в отверстия, которые вы вырезали в передней части корпуса. Прикрепите плату разделительного фильтра таким образом, чтобы кабель до динамиков не был натянут.

Обычно динамики прикручивают к пластиковому молдингу на наружной части корпуса.
Используйте клей для дерева или другой клеевой материал для надежного закрепления разделительного фильтра на корпусе.

Изготовить акустические колонки на основе фирменных динамиков может показаться на первый взгляд достаточно простой работой. Однако в действительности самостоятельно сделать колонки не так-то просто, как-то может показаться на первый взгляд.

Акустика своими руками с нуля

В этой статье на нашем мы расскажем вам, как правильно изготовить акустику своими руками на основе фирменных динамиков. Кросовер выполнен на металоплёночных
конденсаторах и резисторах от Jantzen Audio.

Катушки индуктивности, металлопленочные конденсаторы и резисторы располагаются на печатной плате. Для изготовления акустических ящиков мы использовали фанеру с толщиной в 18 миллиметров. Общий объем ящика для акустики составил 13 литров, а вес изготовленной колонки – 6 килограмм.

Расчёт объема и габаритов колонок осуществлялся при помощи программы BassBox 6 Pro. А расчёт кроссоверов выполнялся при помощи плагина Х over 3 Pro. Рекомендуем использовать клей Titebond Original Wood Glue. Трубку фазоинвертора использовали Intertechnik BR SL 45. Обшивка акустики осуществлялась специальной тканью Audiomania 101-14 черного цвета.

Схема кроссовера

Изготовление акустического корпуса

Все необходимые размеры были получены с помощью специальной утилиты. Выполнять распил по чертежу фанеры можно как самостоятельно, так и доверить данную работу опытным профессионалам. В последнем случае вы получите максимально качественную работу, что и обеспечит эффектный внешний вид конструкции.

Стенки приклеиваются поэтапно при помощи специального клея по дереву. Для повышения прочности конструкции можно применять оконные штапики, которые в данном случае фактически являются ребрами жесткости. Необходимо изнутри обклеить фанеру ватином, который заранее подрезан по исходным размерам. Тем самым вы улучшите акустические показатели корпуса устройства.

В том случае, если раскрой вы делали самостоятельно, необходимо пройтись по стыкам фрезеровальной машинкой и тщательно отшлифовать стыки, закругляя грани. После того как ящик будет готов его можно обклеить декоративной пленкой, которая имитирует структуру дерева или же применять черную акустическую ткань. В данном случае выбор исключительно за вами.

Монтируем кроссовер

Как правило, тестирование кроссовера для акустики занимает порядка нескольких недель. Во время тестов вам необходимо подобрать оптимальное звучание, после чего можно приступать к завершающим монтажным работам. Платы для кроссовера обклеиваются силиконовым герметиком или клеем на основе силикона.

После застывания герметика можно приступать к припаиванию радиоэлементов. При выполнении данной работы не следует жалеть припоя. Работа должна выполняться как можно качественнее. Собрав кроссоверы, закрепляем их в корпусе колонки. Вам лишь останется подсоединить специальным акустическим кабелем динамики с кроссовером.

Закрепляем динамики саморезами в корпусе и тщательно герметизируем место стыка, что обеспечить максимально возможную герметичность внутренней емкости колонки. Качество звучания изготовленных самостоятельно колонок на основе динамиков Visaton находится на высочайшем уровне. По показателям качества они не уступают готовым фирменным колонкам от известных брендов и при этом стоимость их изготовления куда ниже.

Колонка - это акустическая система весьма скромных размеров, имеющая в себе один или несколько громкоговорителей со встроенным усилителем. Звуковые колонки используются для увеличения громкости звука, а звук увеличивается с помощью динамиков. Динамики состоят из двух магнитов: обычно это керамический постоянный магнит и электрический магнит, работу которого контролирует звуковой аудиоусилитель. Благодаря этим магнитам при их взаимодействии образуется звук. Колонки делятся еще на две категории: пассивные - то есть, в которых не встроен аудиоусилитель, например, наушники; и активные - соответственно колонки, которые имеют свой встроенный аудиоусилитель. Система активных колонок имеет собственное питание. В данной статье вы увидите, как изготовить самодельную активную акустическую систему своими руками . Эту колонку можно подключать и к компьютеру, и к телефону, и в плееру и так далее. Для изготовления данной самоделки мне понадобились:

Материалы:
1) Два динамика мощностью 3 ватт каждый (они будут служить в качестве источника звука);
2) Трех с половиной миллиметровый штекер для подключения акустической колонки к разным устройствам;
3) (усилитель будет принимать звуковые сигналы с какого-нибудь устройства и передавать их к колонкам усиливая эти сигналы);
4) Переключатель для выключения питания колонки;
5) Провода для соединения контактов;
6) Изолирующая лента для изоляции проводов и прочих нужд;
7) USB штекер для подключения к питанию;
8) Термоусадочные трубки для изоляции оголенных контактов;
9) Фанера (из фанеры будет изготовлен корпус, так как это самый доступный материал);
10) Саморезы для сборки корпуса.

Инструменты:
1) Электрический паяльник для пайки проводов;
2) Клеевой пистолет и термоклей для склеивания некоторых деталей и для изоляции контактов;
3) Канцелярский нож для чистки проводов от изоляции и для прочих нужд;
4) Зажигалка для термоусадочных трубочек;
5) Ножовка для пиления фанеры;
6) Лобзик для пиления круглых и прочих отверстий на фанере;
7) Электрическая дрель для сверления отверстий;
8) Отвертка для закручивания саморезов;
9) Линейка и карандаш для черчения пометок на фанере для корпуса колонки;
10) Наждачная бумага для шлифовки корпуса;
11) Кусачки для резки проводков и лишних контактов;
12) Циркуль для черчения окружностей.

Процесс изготовления самодельной активной колонки.

Подготовим два трех ватных громкоговорителя, 3.5-миллиметровый разъем и аудиоусилитель PAM 8403 и соединяем их контакты с помощью соединительных проводов.

Характеристики динамиков записаны с обратной их стороны, а именно вот они:

Разъем на 3.5 миллиметров имеет три контакта: левый канал, правый канал и общий. Бывают еще четырех контактные штекеры: левый и правый каналы, общий и микрофон; но в этой колонке нету микрофона да и зачем, поэтому можно не использовать четырех контактный штекер. Значения контактов штекера изображены на фотографии.

Аудиоусилитель будем использовать , заказанный с АлиЭкспресс очень хорошего качества как говорилось ранее. Этот усилитель питается от напряжения пять вольт, поэтому будущую колонку можно будет подключать и к ноутбуку,и к заряднику телефона...

Так же будем использовать кнопку питания для выключения колонки.

Берем провода и зачищаем их кончики от изоляции с помощью канцелярского нажа для будущей пайки.

Припаиваем эти провода к аудио усилителю с помощью электрического паяльника, но при этом очень аккуратно, чтобы не испортить и не повредить усилитель.

В моем случае синий провод - это плюс, а коричневый провод - минус.

Лишние торчащие контакты отрезаем с помощью кусачек для того, чтобы выглядело аккуратней.

Закрепляем провода между собой с помощью изолирующей ленты.

Должно получиться вот так, как показано на фотографии.

Теперь припаиваем провод питания к усилителю с USB штекером. Да, в конце статьи провод будет белого цвета, так как я его перепаял из-за недостаточной длины, так что особо не судите.

Зачищаем провода USB провода и один из проводков припаиваем с помощью электрического паяльника к переключателю питания колонки.

Изолируем проводок с помощью термоусадки.

Теперь полученные два провода припаиваем к аудио усилителю обязательно соблюдая полярность: в моем случае коричневый - минус, синий - плюс.

Снова лишнее на плате откусываем кусачками.

Вот что у меня получилось:

Теперь к аудиоусилителю припаиваем провод с 3.5 миллиметровым штекером.

Провод должен иметь не менее трех контактов, но лучше ровно три.

Зачищаем провода и припаиваем их к 3.5 миллиметровому штекеру.

Теперь припаиваем провода к аудиоусилителю, но каждый проводок в свое место.

По цветам провода припаиваем их к плате, а именно черный провод - это левый канал, что отмечено на плате буквой L; красный проводок - это правый канал, что отмечено на усилителе латинской буквой R; а зеленый проводок - это общий канал, что отмечено на усилителе соответственно латинской буквой G.

Теперь изолируем 3.5 миллиметровый штекер термоусадкой и термоклеем.

В общем у меня получилось вот так, как на фото.

Теперь начинается более сложный процесс, а именно заготовка корпуса.

На фанере чертив прямоугольник, при разделении которого на пополам получим два одинаковых квадрата, в каждую из которых по центру квадратов с помощью циркуля чертим окружности равного диаметра для будущих посадочных мест динамиков.