3d打印制作同轴蓝牙音箱兼述箱体设计元件选择及一些小知识
近日得到一对的三寸同轴小喇叭,是号称与天朗和KEF并称三大同轴品牌的国产索威出品(呸,呵呵……)。如今连二房KEF同轴都无人问津了,天朗也就那几个系列有人买,也是小众市场了。不过家境贫寒,有这么对不装箱那又浪费了,不符合我勤俭持家的优良品质。既然是小喇叭单元,音质总体是单薄的,我想还是做个小蓝牙音箱吧。分享一下整个过程和一些个人的想法选择。请大神们轻拍。
看了一下喇叭的官方参数,额定4Ω/4Ω,额定功率10w/4w(前面是低音后面是高音)。额定功率(RMS)就是额定最大正弦功率,是输入单一频率的连续正弦信号,连续工作一小时,在此功率下音圈振动不产生打底声,没有过热和机械损伤的最大功率。所以,为了推好喇叭,有更好动态,往往功放功率会大于这个功率。但是也不是越大越好,因为还要考虑短期功率和长期功率(高端喇叭往往会标注),短期也称为峰值功率,指输入规定的噪声信号,在极短时间内承受此功率工作过程中不会引起永久性机械损伤。长期功率也称为扬声器最大承载功率,是输入规定的噪声信号,承受此功率在1分钟内不会引起永久性机械损伤时候最大功率,每两分钟时间间隔重复试验10次。那一般功放都是会选额定功率1.5-2.0倍左右。
灵敏度83±3db,这算是较低的灵敏度了,要知道每差3db获得相同响度要增加一倍电功率输入,所以这个喇叭不太好推。
低频F0只有98±5hz,垃圾嘛,F0是喇叭单元的共振频率,也是喇叭单元还原音频的频响下线,喇叭频响范围都有一个起点(低频点),和一个终点(高频点);这个起点通常而言也就是共振频率点(Resonance frequency),决定了频响低频下沿,也就是说在满足声音不失真的前提下,F0越低越好,低频下潜就越好,能更好地重放低音。
再看看官方频响曲线,这样的曲线看看就好了,特别那低频部分信你个鬼,一个F0在100hz的喇叭……
画个图
要增加低音下潜和量最好迷宫式,用fusion360,简单画了下,额……箱子体积超过了我3d打印机的最大打印尺寸。倒相式肯定也是超了,只能用低音辐射盆了。
由于音箱尺寸较小,两个喇叭的距离太近,所以前面板适当做了一个角度设计,增加左右声道的分离度。
背面预留了开关、DC电源接口、电池电量显示、音量调节、蓝牙天线和音频输入接口。顶部还留了两个螺丝孔用于安装提把。
打个壳
用的是闪铸的梦想家(双打印头真的没必要,双色打印只是为了新鲜感)。统筹考虑重量、刚性,箱体10mm厚度50%填充率。我最烦打印时间长,所以用了0.3的层高,至于层纹我觉得就当装饰。安装用螺丝?不可能!嫌麻烦!热熔胶解忧愁,还能确保音箱的密封性。
背面那就丑一点吧,反正看不见。
装个机
选了下功放板,综合考虑了功率(太小推不开,太大浪费也容易烧单元)、成本、体积(太大了箱子放不下)、供电需求(用锂电池供电),这些就基本限定了要选择D类功放芯片,A类或者AB类由于放大效率原因导致供电系统太庞大和复杂,绝大多数需要交流电甚至双电压,而且发热巨大在密封塑料箱里能把边上的锂电池烤炸。结合功率我最终选择了TA2021芯片,虽然功率略显低了点,T类功放(特指Tripath公司的D类功放芯片,为了区别於用脉宽调制原理设计的D类功率放大器,Tripath把这种音频功率放大器称作T类功率放大器,它的诀窍是使用一个50兆赫兹的采样系统来驱动放大器,2007年被Cirrus Logic 凌云逻辑收购,也就是苹果公司音频主要供货商的那个思睿),功率够,效率高,散热好(无需夸张的散热器,节约空间),12伏供电(便于使用锂电池)。
其实德州仪器的TPA32XX系列的芯片(比31XX系列好一些)是我最喜欢的,之前做过好几个3221和3250的箱子,这次是觉得这几款功率过剩而且也想换换口味(最重要是省钱)。另外英飞凌的ma12070也不错,是多级开关技术的全集成 IC,支持 4-26V 电源电压范围,价钱不贵,高动态范围,低失真,低噪音,不容易出恶声,是拓品和双木三林最喜欢的芯片。
另外选的这块板,带有两个继电器,组成了喇叭保护和开机延时电路,做到开关机均无冲击声及保护喇叭。顺便说下喇叭保护,如果功放输出功率瞬时过大(主要是开关机时或者开机抽拔音频输入或者其他操作失误),由于正反馈产生自激放大,而且可能直流电位偏离零电平,喇叭要承受较高的驱动电压和较大的驱动电流,轻者产生固定磁场音圈恢复不到原位影响声音,重者喇叭就会被烧毁。因此需要设置相应的保护电路以防止喇叭的烧毁,其实这对挺便宜的喇叭说实话没必要,但是也间接解决了冲击音的困扰。
随手在马老板家找了一下,看着这块做工不错,尺寸也合适,就选吧。
至于蓝牙板芯片的选择。主流的5.0芯片如下。考虑到手机都是安卓系统,就选一个5125芯片,如果是苹果全家桶那就选个3003就够了,反正再多的编码也没用。
于是又在马老板家找了一块。特点是带继电器切换,可以在蓝牙和有线模拟输入之间做一个物理的隔离输入。
当然蓝牙板和功放板继电器,在夜深人静的时候,还是明显听见音频信号切换和开关机时候,继电器上电时候"咔搭"一声,就看个人取舍了,不喜欢的可以输入改成开关控制的全隔离,或者直接绕过蓝牙板到功放输入端。至于喇叭保护,还可以采用热敏、压敏电阻或者采用保护氖泡,不过也有缺点,热敏、压敏电阻启动和恢复过程都需要几秒到十几秒,而且必须在降低其输入功率一半以下,器件才会恢复正常工作状态。另外还有一个很少见的方法,就是使用可控硅。
为了保障锂电池的寿命,又选择的一块板对电源和电池供电的切换(其实一般的电池组没必要,都带控制板的),以及一块电池电量显示随时掌握电量。
电池是一个12v三串四并10000mAh的锂电池,就是要持久。
一个5寸带盆架的低音被动振膜增加低频的量感,一般被动盆选择要大于主动喇叭单元的面积,这样推动空气的体积更能营造出低音的感觉,所以两个3寸公用一个被动盆就选择4.5寸以上。当然也不要选择过大的尺寸,不然主动单元工作时候带的空气压强差,又由于被动盆质量过大导致带不动。另外空间允许,尽量选择带盆架的被动盆,盆架的约束能使盆面更加垂直运动,让低音相对更加干净和有弹性。
塞点隔音棉,增加箱子容积也减少箱体共振。
听个响
到此基本完成了音箱制作,说实话这档次也没必要作什么调音(也没条件和能力真正地调音),蓝牙音箱先天的码率的问题,再加上3d打印壳体强度,以及狭小内部空间没有做声学处理和电磁隔离,何况还有3寸小单元本身素质限制,这些都导致自己DIY的这个音箱只能是听个响。使用场景应该是80后的我拎着它去卫生间蹲坑听周华健神曲的《来也匆匆去也冲冲》……
手机不能发视频(也可能是我不会……),本来还想让大家对比下,与同是三寸中低音加一寸高音的惠威x3,以及和普瑞声纳的R65。只能贴一张图,简单描述下:在于x3对比时,即使增加了被动盆低频量感有所提升,低音下潜还是有可闻的差距;高音延展在AB对比下也略有不足。不过毕竟价钱在这样,虽然惠威向来溢价不小,但是要这都打不赢,那真的可以倒闭了。至于和普瑞声纳R65,其实是没有可比性的,无论是尺寸和价钱,其实也包括大公司的调校,导致了那肯定是一耳朵的差距,6.8平方英寸AMT气动高音单元在细节和瞬态上具有先天优势,6.5寸凯夫拉低音在下潜和力感也是小尺寸单元无法比拟的。
总结下,索威这个3寸同轴比同尺寸的国产全频单元(如莞音、曲泉、睿凡,给我感觉基本一个代工厂出来的,哪家便宜选哪家)在高音细腻和延展要稍好,整个频响曲线也相对更平顺,瞬态也略好,毕竟是增加了一个高音单元的二分频。总体来说闲鱼上70元一对左右还是很值得选择来DIY的,比某些JY产的所谓JBL、Bose、Peerless拆机喇叭还是靠谱多了。
最后一算,比买个蓝牙音箱还贵,真是败家
作者声明本文无利益相关,欢迎值友理性交流,和谐讨论~
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不如直接买个M230
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