在這個(gè)教程中,我將指導(dǎo)您完成從頭開始制作便攜式(藍(lán)牙)揚(yáng)聲器的步驟。對于初學(xué)者來說,這聽起來像是一個(gè)艱巨的項(xiàng)目,所以我的目標(biāo)是通過盡可能簡單地解釋事情來幫助任何想要嘗試這個(gè)的人,而不會錯(cuò)過任何重要的步驟。
我認(rèn)為制作揚(yáng)聲器所需的最基本工具是鉆頭和拼圖,以及適當(dāng)?shù)牡镀@頭(我也建議使用階梯鉆頭)和測量工具。是的,您可以使用一些直木片作為側(cè)導(dǎo)板,用拼圖進(jìn)行直線切割;顯然,如果您想升級您的設(shè)備,臺鋸和路由器將是您最好的朋友(盡管我仍然不擁有)。你還需要一個(gè)烙鐵和一些錫來焊接所有的電線。
您需要的其他用品包括:銅線(紅色和黑色揚(yáng)聲器線都可以,黑色和紅色有助于輕松區(qū)分正負(fù)極)、螺絲(取決于材料的木頭或金屬螺絲)、木膠(用于木制揚(yáng)聲器)、膠槍和硅膠(用于連接和密封東西),(可選)熱風(fēng)槍(以防你想要張開和彎曲用作低音反射端口的pvc管),一個(gè)開關(guān),一個(gè)2.1x5.5(或首選)尺寸)桶形千斤頂(取決于充電系統(tǒng)),某種保護(hù)腳(我使用橡膠腳),手柄,如果需要,可以使用一些LED。
第1步:預(yù)算調(diào)整
你應(yīng)該從確定你想在項(xiàng)目上投資多少錢開始,因?yàn)楸3诸A(yù)算需要一些平衡(你不能把90%的預(yù)算單獨(dú)花在揚(yáng)聲器上,因?yàn)槭O碌腻X你就沒有了)。
如果您的預(yù)算非常緊張,我的建議是重復(fù)使用您已有的東西:舊揚(yáng)聲器或微型高保真系統(tǒng)的整個(gè)揚(yáng)聲器盒、回收的電池(更多關(guān)于電池部分的內(nèi)容)、剩余的木材。
第2步:材料和制作盒子
您基本上可以選擇任何材料作為揚(yáng)聲器箱的材料,但由于各種原因,顯然并非所有材料都足夠。
我的建議是使用膠合板:選擇在剛度和重量之間有良好折衷的品種,因?yàn)閮烧咴诒銛y式設(shè)計(jì)中同樣重要。你可以用底漆、沙子涂漆,然后噴漆以獲得你想要的顏色,或者簡單地使用木漆來保持木質(zhì)外觀。
另一種廣泛使用的材料是MDF,這是一個(gè)很好的折衷方案。它必須用密封劑處理,不要按原樣使用,因?yàn)闈駳鈺茐乃?。至于厚度,我會說和上面一樣:不要因?yàn)橹亓刻瘢灰?,因?yàn)槊姘鍟駝?。我傾向于使用厚度在10到20毫米之間的膠合板。
萬一你發(fā)現(xiàn)你選擇的材料有點(diǎn)振動,你總是可以通過做內(nèi)部支架來加固它。
一般的材料:金屬(易于使用,但如果薄會振動,對于彈藥箱揚(yáng)聲器,我建議構(gòu)建一個(gè)內(nèi)部木箱),刨花板(不會故意購買,但如果你可以使用它已經(jīng)有了),塑料(有點(diǎn)像金屬,加上所有商業(yè)產(chǎn)品都是塑料的,為什么不做點(diǎn)不同的東西?;))
我附上了一些涂漆膠合板(由我的木工表弟制作)、經(jīng)過處理的膠合板和一個(gè)金屬盒的照片以供參考。
按照您喜歡的方式構(gòu)建您的盒子,確保用膠水和釘子或螺絲固定所有東西。
第3步:揚(yáng)聲器類型
這是一個(gè)微不足道的部分:我應(yīng)該使用什么樣的揚(yáng)聲器?如果我對揚(yáng)聲器的構(gòu)建不太了解怎么辦?
讓我們從汽車音響揚(yáng)聲器(同軸,2路,不是低音炮)開始。這些對于不想花太多時(shí)間進(jìn)行分頻器、計(jì)算盒子大小等的人來說非常有吸引力。這樣做的問題是你根本無法預(yù)測揚(yáng)聲器的聲音,因?yàn)榇蠖鄶?shù)時(shí)候除了靈敏度、功率和(大部分無用的)頻率響應(yīng)圖之外,沒有關(guān)于它們的信息。我的建議是:如果您的預(yù)算有限并且有一些剩余,請使用它們。不要試圖制作一個(gè)移植的盒子,因?yàn)榇蠖鄶?shù)時(shí)候它聽起來很糟糕!制作一個(gè)大小合適的封閉盒子,它們會玩得很好。只是不要期望他們有太多的低音。有關(guān)您需要多少音量的粗略估計(jì),請查看此網(wǎng)站(它是德語,
為了獲得可能的最佳效果,您應(yīng)該購買具有記錄規(guī)格(稱為Thiele-Small參數(shù))、頻率響應(yīng)和阻抗圖表的高保真(非汽車音響)揚(yáng)聲器驅(qū)動器。對于那些對分頻器和盒子設(shè)計(jì)不太了解的人,我的建議是尋找已經(jīng)完成的項(xiàng)目(免費(fèi)或付費(fèi)構(gòu)建計(jì)劃),因?yàn)榻:驮O(shè)計(jì)分頻器和盒子尺寸/類型的大部分已經(jīng)完成并經(jīng)過測試證明是好的。否則,一個(gè)簡單的起點(diǎn)是“全范圍“揚(yáng)聲器,通常為3-4英寸大?。核鼈兏采w了大部分頻譜,因此不需要分頻器(*),其中一些在放置在足夠的外殼中時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)不錯(cuò)的低音。你可以根據(jù)驅(qū)動程序Thiele-Small參數(shù)設(shè)計(jì)外殼,方法是將這些參數(shù)放入WinISD或VituixCAD2等盒子建模軟件(或在線的SpeakerBoxLite)。
我可以給你一些關(guān)于YouTube頻道教學(xué)盒建模和分頻器制作的建議是Toid的DIY音頻、Impulse音頻、DIY音頻專家。對于已經(jīng)做的項(xiàng)目,有很多網(wǎng)站可以查看;其中之一是PaulCarmody的網(wǎng)站。
如果您想隨身攜帶揚(yáng)聲器,我建議您使用揚(yáng)聲器格柵,因?yàn)檫@將保護(hù)驅(qū)動程序免受與外部物體的意外接觸,這可能會損壞它們。
如果您打算重復(fù)使用已經(jīng)制造的揚(yáng)聲器,可以跳過以上所有內(nèi)容,您只需打開盒子將電子設(shè)備放入其中。通常這只需要擰下并移除盒子中較大的揚(yáng)聲器。
*通??偸切枰撤N交叉來補(bǔ)償幾個(gè)與衍射相關(guān)的問題,但對于初學(xué)者項(xiàng)目,這些可以暫時(shí)擱置一旁,因?yàn)樗鼈冃枰恍┙徊嬷谱髦R。
第4步:靈敏度、功率、阻抗
我們需要了解這些事情,因?yàn)樗鼈儗τ诖_定揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)中的基線/目標(biāo)至關(guān)重要。
靈敏度,以分貝為單位,表示揚(yáng)聲器播放的音量,在距離麥克風(fēng)1米處測量,當(dāng)給定1W的功率(或2.83V的電壓,這并不總是1W,但取決于揚(yáng)聲器阻抗;公式是power=電壓^2/阻抗)。如果您的靈敏度為90dB,這意味著向揚(yáng)聲器發(fā)送1瓦的功率將產(chǎn)生90dB的聲壓級(SPL)?,F(xiàn)在,如果將輸入功率加倍,則SPL增加3dB(2瓦時(shí)為93dB),再次加倍,然后再增加3(4瓦時(shí)為96dB),再次(8瓦時(shí)為99dB),以此類推。
一般規(guī)則是:功率翻倍,聲壓級增加3dB(10倍功率增加聲壓級10dB);將音盆面積增加一倍也會使SPL增加3dB;將揚(yáng)聲器數(shù)量加倍結(jié)合了上述兩者,因此SPL增加了6dB(并且功耗加倍)。
這些計(jì)算對于確定“目標(biāo)最大聲壓級”和確定您真正需要多少功率很有用,因?yàn)楦嗟墓β室馕吨俚碾姵貕勖?,或者需要更大更昂貴的電池。例如:如果我想從一對90dB揚(yáng)聲器達(dá)到106dBSPL,我只需要2x10瓦的功率(90dB+10將功率從1到10W;如果有兩個(gè)揚(yáng)聲器,我們用2x10W從100到106dB功耗);如果揚(yáng)聲器的靈敏度為87dB,我需要2x20W,如果它們是84dB,我需要2x40W,依此類推。
我需要多少最大聲壓級?這取決于您將使用揚(yáng)聲器做什么。戶外派對?在緊湊的設(shè)計(jì)中拍攝100-105dB,在更大的揚(yáng)聲器中拍攝更多。室內(nèi)收聽?您可能不需要超過90-95dB,因此靈敏度較低的揚(yáng)聲器是好的。
關(guān)于阻抗:這是與放大器一起考慮的參數(shù),因?yàn)樗鼘Q定放大器可以輸出多少功率。我不會超過8歐姆,因?yàn)檫@會使電池系統(tǒng)復(fù)雜化(需要更高的電壓)。無論如何,大多數(shù)揚(yáng)聲器都在4到8歐姆之間。
第5步:放大器
功放是便攜式音箱的心臟和大腦,因此必須根據(jù)其余所有組件進(jìn)行選擇。
由于這是一個(gè)電池供電的系統(tǒng),因此選擇D類放大器是很自然的,因?yàn)樗鼈兊男时绕渌糯笃鞲?,因此電池運(yùn)行時(shí)間會更長,產(chǎn)生的熱量也會更少。
有很多板已經(jīng)包含藍(lán)牙,因此對于簡單的設(shè)計(jì),您可以使用它們,否則您需要一個(gè)帶有穩(wěn)壓器的單獨(dú)藍(lán)牙模塊(因?yàn)樗鼈兺ǔT?伏電壓下運(yùn)行)。
確定您需要多少功率后,您可以選擇一個(gè)可以提供它的放大器。
對于便攜式設(shè)計(jì),我的首選是TPA3116/TPA3118,可以在有或沒有藍(lán)牙的中國放大器板上找到便宜的產(chǎn)品;它可以為4歐姆揚(yáng)聲器提供超過50瓦的功率,為8歐姆揚(yáng)聲器提供超過30瓦的功率。但是,這些放大器的最大功率取決于輸入電壓(參見數(shù)據(jù)表,轉(zhuǎn)到名為“輸出功率與電源電壓”的圖表,這是您的電池電壓或來自(例如)升壓調(diào)節(jié)器的電壓。例如,在14V時(shí),tpa3116在4ohm揚(yáng)聲器中可以輸出大約20W(1%thd,所以失真不大,忽略10%thd曲線),但在8ohm揚(yáng)聲器中只能輸出10W。如果您需要更多功率,則需要為放大器提供更高的電壓(顯然在該芯片的范圍內(nèi))。因此,選擇一個(gè)芯片,從這些曲線中,您可以確定進(jìn)入放大器的電壓,從而確定您將如何制作電池系統(tǒng)。
還有關(guān)于阻抗:所有這些芯片在數(shù)據(jù)表中都有指定的最小阻抗。例如,您不能將2歐姆揚(yáng)聲器連接到普通的立體聲tpa3116(稱為BTL模式),但您可以在單聲道tpa3116中執(zhí)行此操作(稱為PBTL模式)。例如,2.1放大器將子通道置于PBTL模式,因此它們支持低至2歐姆的阻抗,而立體聲通道限制為4歐姆。另一個(gè)例子,tpa3110在使用4歐姆揚(yáng)聲器時(shí)只能工作到16V(由于功率限制),這是您可以從功率與電壓曲線中看到的另一件事。所以總是先檢查數(shù)據(jù)表!
此類別中可用的其他芯片是tpa3110(功率較低,但與3116非常相似,背景噪聲較小)、tda7492、tda7492p、tda7498/7498p(用于更高功率)
我測試的一些好板子:這個(gè)簡單的tpa3118立體聲藍(lán)牙,這個(gè)tpa3116還有一個(gè)低音炮通道,音調(diào)調(diào)節(jié)和左右聲道的高通(如果你想制作一個(gè)2.1系統(tǒng)),這些基于tpa3116的各種板
PS:如果制造彈藥箱揚(yáng)聲器,請考慮將外部天線焊接到現(xiàn)有天線上,因?yàn)榻饘儆米鞣ɡ诨\,從而減少藍(lán)牙范圍。我使用的是舊的2.4GHzWi-Fi調(diào)制解調(diào)器中的一個(gè),它工作正常,因?yàn)樗{(lán)牙也是2.4GHz(射頻專家請不要生我的氣)。
第6步:電池
您需要設(shè)計(jì)的最后一件事是電池系統(tǒng)。
我的選擇是使用鋰離子電池:與鉛酸電池相比,它們更輕,不需要一直充電(鉛酸電池在放電時(shí)會退化),與鎳相比,它們需要更少的電池來獲得一定的電壓-MH,同時(shí)也比Ni-CAD的能量密度更高,并且具有零記憶效應(yīng)。
由于我們正在使用鋰電池,因此需要快速免責(zé)聲明:切勿將鋰離子電池短路,將它們浸入水中,加熱它們,通常對其進(jìn)行虐待:它們真的不喜歡被虐待并且可能會爆炸。
最普遍的鋰離子電池形式是18650電池,用于電子煙、筆記本電腦電池和其他電子產(chǎn)品。它們附帶有用的數(shù)據(jù)表,指示它們的電流額定值(連續(xù)和峰值),我們將使用這些數(shù)據(jù)表來選擇最合適的電池。
關(guān)于串聯(lián)/并聯(lián)連接的一點(diǎn)說明。在串聯(lián)連接中,您將電池的正極連接到另一個(gè)電池的負(fù)極;在未連接的正極和負(fù)極之間測量的電壓是電池電壓的兩倍。在并聯(lián)連接中,您將正極連接在一起,將負(fù)極連接在一起,并且您測量的電壓與單個(gè)電池相同。電池組可以用“xSyP”代碼表示:x是串聯(lián)模塊的數(shù)量,y是構(gòu)成每個(gè)模塊的并聯(lián)電池的數(shù)量。一個(gè)4s1p電池有4個(gè)模組串聯(lián),每個(gè)模組由1個(gè)電芯組成(共4個(gè)電芯)。一個(gè)5s2p電池有5個(gè)模組串聯(lián),每個(gè)模組由2個(gè)電芯并聯(lián)組成(共10個(gè)電芯)。
一旦你確定了你的放大器將輸出多少功率以及你需要給它多少電壓,你必須確定你必須串聯(lián)多少個(gè)電池才能達(dá)到這個(gè)電壓:給定你的目標(biāo)電壓,你只需將它除以3.7您將獲得所需的大致數(shù)量的串聯(lián)電池(或模塊)。例如,如果我的目標(biāo)是14V左右,我需要串聯(lián)4個(gè)電池。請注意,最大電壓會更高,因?yàn)殡姵卦诔錆M電時(shí)會達(dá)到4.2V,因此請確保放大器能夠承受更高的電壓。
為了確定電池的電流額定值并為了安全起見,確定當(dāng)電池全部充電時(shí)放大器的總功率(每個(gè)電池為4.2V:串聯(lián)4個(gè)電池為16.8V)并將其除以電壓。對于tpa3116,在16.8V時(shí),您將2x30W轉(zhuǎn)換為4歐姆,因此總共60W。60/16.8提供3.57A電流?,F(xiàn)在放大器的效率不是100%,因此您可以從數(shù)據(jù)表中獲得效率,或者估計(jì)D類的保守效率為80-85%。將電流除以效率,即可得到實(shí)際最大電流,在我們的示例中為4.5A。所以理論上任何放電率高于4.5A的電池都可以工作。在實(shí)踐中,超大尺寸很重要因?yàn)殡姵乜偸怯幸粋€(gè)電壓降,在接近其最大電流能力時(shí)會很高,并且會導(dǎo)致失真。對于帶有立體聲tpa3116和4s電池的項(xiàng)目,我會選擇放電電流超過6-7A的電池。對于更高功率的項(xiàng)目,獲得更高電流的電池,或者制作多電池模塊,然后將它們串聯(lián)起來。
您現(xiàn)在可以計(jì)算電池有多少瓦時(shí):只需將單個(gè)電池的標(biāo)稱電壓乘以其容量(與當(dāng)前容量不同,以mAh表示)乘以電池總數(shù)。如果我們有4節(jié)電池串聯(lián),每節(jié)電池容量為3500mAh,我們將有3.7V*3.5Ah*4=51.8Wh。
我的電池能用多久?考慮到您從不經(jīng)常使用全功率(請參閱音樂峰值因數(shù)),您可以假設(shè)平均功耗為放大器最大功率的10%/15%。因此,要獲得運(yùn)行時(shí)間,您將電池的瓦特小時(shí)除以總輸出功率的15%,因此在我們的例子中,考慮到51.8Wh電池和50W總輸出功率,我們應(yīng)該得到大約51.8/(60*0.15)=5小時(shí)45分鐘(5.75)全音量。您可以使用這些計(jì)算來大致確定電池需要多少Ah。
組裝電池組時(shí),請務(wù)必始終使用相同型號的電池,切勿錯(cuò)配!
始終從可靠的賣家那里購買電池,因?yàn)榧匐姵嘏c他們的說法不符并且可能很危險(xiǎn)。
如果您想重復(fù)使用舊的筆記本電腦/電鉆電池,請嘗試獲取有關(guān)它們的信息(它們通常在電池上印有型號),并使用liitokalalii-500或opusbt-c3100(單個(gè)電池充電器和測試儀)。盡量匹配好,不要使用容量差異大的電池,尤其是并聯(lián)的時(shí)候(避免用舊的不匹配的電池這樣做)
我如何將電池放在一起并連接它們?我喜歡使用帶彈簧端子的電池盒,否則你要么焊接電池(不推薦),要么點(diǎn)焊它們。
在選擇所需的電池?cái)?shù)量后,您將需要一個(gè)稱為BMS的保護(hù)電路:這可以避免過度充電、過度放電和短路;我個(gè)人總是購買平衡充電的BMS電路,因?yàn)樗闺姵卦诔潆姇r(shí)始終保持相同的電壓(它們是“平衡的”),就像這個(gè)一樣?!皒S”表示您有多少個(gè)系列“模塊”:如果您有四個(gè)串聯(lián)電池,那么您的電池組是4S1P電池組,因此您需要一個(gè)4SBMS。如果您有5個(gè)串聯(lián)電池,那么它就是5S,您需要一個(gè)5SBMS。經(jīng)常檢查BMS是否有正確的電壓,過壓保護(hù)(通常每個(gè)電池4.3V,不多)。獲得可以支持您之前確定的最大電流的BMS。
最后,你需要一個(gè)合適的充電器。尋找一個(gè)可以做“cc-cv”的充電器(不是電源適配器),它是為鋰離子電池設(shè)計(jì)的,適合你的包(如果你有5s包,買一個(gè)5s充電器等等)。根據(jù)您的電池的最大充電電流選擇其最大充電電流:較低或相等是好的,不建議使用較高的。我個(gè)人將其用于4s1p電池;還有一些帶有C型連接器的充電器。
第7步:接線
現(xiàn)在一切準(zhǔn)備就緒,您可以連接電氣系統(tǒng)。我已經(jīng)附上了完整系統(tǒng)的方案,帶有一個(gè)開/關(guān)開關(guān)和一個(gè)用于連接外部充電器的筒形插孔(我通常使用2.1x5.5筒形插孔;內(nèi)部尖端是正的,外環(huán)是負(fù)的;請確保用萬用表檢查極性,因?yàn)槟承┏潆娖骺赡軙嵉梗?。我還附上了一個(gè)連接到BMS的4s電池的方案。您可以發(fā)揮創(chuàng)意并添加您想要的。
第8步:組裝一切
在制作電氣系統(tǒng)時(shí),把所有東西都放在你的音箱里。如果您的揚(yáng)聲器與您的電氣系統(tǒng)共享相同的空間,請用硅膠或熱膠密封所有可能的漏氣,因?yàn)檫@對于避免密封或端口系統(tǒng)中的噪音和性能損失很重要。
第9步:完成
如果你通過了我所有的指導(dǎo)并制作了自己的便攜式揚(yáng)聲器,那么恭喜你,你成功了!
現(xiàn)在,無論您走到哪里,您最喜愛的音樂都會跟隨您,并且您可以自豪地回答“我做到了”的人,因?yàn)槟歇?dú)特的揚(yáng)聲器。
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