Все своими руками колонки для компьютера

Как сделать колонки для компьютера своими руками: устройство акустических систем

Опубликовано kachlife в 29.10.2020 29.10.2020

Инструменты и материалы

Расходные материалы, которые необходимы для колонок, собираемых своими руками.

• Фанера, ДСП или ДВП. Если есть возможность, используйте натуральную доску. Например, одной из досок может быть загрязнённая разделочная доска на кухне, которую давно уже пора заменить. Грязные, но ещё достаточно свежие доски необходимо зачистить – колонка должна иметь свежий вид.
• Эпоксидный клей или уголки для мебели. Второй вариант более предпочтителен: уголки для мебели помогут в случае неполадок разобрать колонку и заменить неисправный функциональный узел или радиоэлемент. Чего не скажешь о клее: попытки вскрыть требуют распиливания с помощью болгарки, которой при неосторожном движении легко повредить один из функциональных узлов при разборке.

Необходимы определенные радиоэлементы.

• Блок питания. Позволяет колонку сделать активной: у неё своё электропитание.
• Усилитель. «Раскачивает» мощность в 0,3-2 Вт, идущую от предусилителя звуковой карты ПК, телевизора или магнитолы, до требуемого количества Вт.
• Сам динамик. Применяется один широкополосный или несколько узкополосных.
• Регулятор громкости. Во всех устройствах есть своя, электронная регулировка. Но удобнее пользоваться отдельной.

Усилитель, динамики и блок питания выбирают самостоятельно. Может потребоваться изготовление дополнительных выходных каскадов на мощных низкочастотных транзисторах, выдающих десятки Вт, если динамик достаточно мощный. В этом случае заказываются соответствующие радиодетали, а также готовится подложка в качестве основы для печатной платы.

Следует запастись необходимыми инструментами.

• Ручные слесарные – молоток, пассатижи, бокорезы, плоская и фигурная отвёртки. Может использоваться набор разных отвёрток – производители электроники переходят на болты с многогранными шлицами.
• Болгарка с отрезным диском по дереву, электролобзик.
• Ручная или электрическая дрель. Для ускорения сборки потребуется и шуруповёрт с набором бит.

Подготовив инструменты, запчасти и расходники, приступите к изготовлению устройства.

Способы изготовления

Компьютерные колонки, являясь малогабаритными, не требуют мощных динамиков, усилитель которых питается от 12 и более вольт питающего напряжения. Таким колонкам достаточно лишь пяти вольт, поступающих с USB-порта или зарядки для смартфона.

Более мощные – для подключения телевизора, кинопроектора, магнитолы – потребуют отдельный блок питания. Потребуется 10 и более ампер тока с напряжением 12 В, как от автомобильного аккумулятора, выдающего до сотен ампер.

Несмотря на использование пластика в качестве материала корпуса многими производителями, «самодельщики» выполняют «коробку» из дерева или пиломатериалов на его основе. Все грани корпуса покрываются водостойким лаком.

Если речь идёт о ДСП, нанесите шпатлёвку перед покраской или оклеиванием декоративной плёнкой.

Конструкция современных колонок использует не пустое пространство внутри ящика, заполненное воздухом и оснащённое низкочастотным фазоинвертором для улучшения передачи низких частот, а заполнение демпфирующим материалом. Характеристики современных фирменных динамиков улучшились настолько, что их свободно можно «запереть» внутри.

Для точной подстройки амплитудно-частотной характеристики предусмотрите эквалайзер – несколько регуляторов, управляющих отдельными полосами звуковых частот. Если в магнитоле или музыкальном центре нет такой подстройки, схема усилителя немного усложняется. Микросхема, на базе которой собран усилитель, обладает такой функцией. Для ПК или ноутбука такая необходимость резко отпадает – система Windows предусматривает графический виртуальный эквалайзер, например, в настройках WM Player. Планшеты на базе Android позволяют настроить АЧХ на любом из сторонних приложений.

Для пустотелых колонок внутри применяется звуковой лабиринт – конструкция из внутренних стенок, расположенных под разными углами (внутренний акустический расчёт). Это улучшенный вариант, выдающий наиболее эффективную АЧХ, – без перепрограммирования устройства, выполняющего роль звукового процессора. По сравнению с фазоинвертором он позволяет избежать бьющего в одно место потока воздуха при существенной громкости, направлен не вперёд, а назад. На задней и верхней частях корпуса располагается окошко.

Чтобы убрать паразитные модуляции, заметные на слух, внутренняя сторона «коробки» обивается демпфером. Такое решение – альтернатива заполнению всего пространства.

Технологический процесс изготовления заключается в следующем. Убедитесь, что у вас всё уже заготовлено.

• Разметьте и распилите фанеру или доску ДСП (либо из натурального дерева) на фрагменты, ориентируясь по чертежу.

• Разметьте отверстия под динамик и регулятор. Высверлите их по кругу. Аккуратно выбейте удаляемые круги и сгладьте края при помощи напильника, зубила или точильного камня. Примерьте, подходят ли динамик и регулятор громкости в пропиленные зазоры. Если есть застревания при попытке вставить их туда, подточите мешающие выступы.

• Разметьте переднюю грань под саморезы или болты, удерживающие устройства за их штатные «ушки». Смонтируйте блок питания и усилитель на нижней или задней стенке будущей колонки. Обклейте слоем демпфера нужные грани, если конструкция это предусматривает.

• Приступите к сборке. Соедините верхнюю, нижнюю, переднюю и заднюю грани. Лучше всего это делать при помощи наружных уголков. Некоторые грани (кроме одной из боковин) допускается скрепить уголками и изнутри: разборной снаружи является лишь одна из боковин, позволяющая получить доступ к снятию других граней при ремонте колонки. Соедините все функциональные узлы между собой по структурной схеме. Проверьте правильность произведённого монтажа.

• Выполните первое испытание, включив питание и подав выход от источника звука. Убедитесь, что усилитель и динамик работают исправно. Проверьте регулятор, ненадолго сделав звук предельно громким. Динамик не должен давать слышимых искажений (свист, гудение, хрип и т. д.).

• Для всестороннего тестирования используйте домашний компьютер, ноутбук, планшет или смартфон, на котором установлен генератор частот, прослушайте колонку на отсутствие резонанса, издаваемого плохо закреплёнными динамиком, заводского брака в нём самом и в усилительной плате. Убедившись, что колонка работает штатно, установите вторую боковину, закрыв этим внутренности колонки окончательно. Повторите тестирование.

Поставьте колонку в нужный угол комнаты или возле любой из стен. Включите музыку и пройдитесь по комнате, вслушиваясь в звук. Переместите колонку в тот угол или место, откуда она лучше всего звучит. Это называется акустическим расчётом комнаты. Если колонок две, расположите их в зоне отдыха комнаты так, чтобы 3D-стереозвучание показало себя «во всей красе».

Завершив сборку и пусконаладку, смонтируйте на передней грани колонки защиту динамика. Это может быть мелкоячеистая металлическая сетка, пластиковая решётка с натянутой поверх неё тонкой продуваемой и звукопроницаемой тканью и т. д.

Рекомендации

Расположите колонки в месте, где они звучат наилучшим образом.

Не эксплуатируйте колонки и ПК в сыром, грязном помещении, рядом с источником кислотных паров. Это вызовет их преждевременную порчу.

Если колонка питается от USB-порта, перегрузка модуля, выдающего 5 В, из-за «просадки» напряжения может привести к выходу его из строя. Не перегружайте ноутбук. Это же относится к смартфонным и планшетным зарядкам.

Позаботьтесь об отдельном питании колонки. Старайтесь не «запитывать» её от ПК, через OTG-переходник от смартфона или планшета.

Мастер-класс по изготовлению колонок смотрите далее.

Устройство акустических систем

Нет шансов сделать акустическую систему самостоятельно без понимания теории. Любителям музыки следует знать, что биологический вид Homo Sapiens слышит внутренним ухом звуковые колебания частот 16-20000 Гц. Когда дело касается классических шедевров, то разброс высок. Нижний край – 40 Гц, верхний – 20 000 Гц (20 кГц). Физический смысл этого факта заключается в том, что не все динамики способны воспроизвести сразу полный спектр. Относительно медленные частоты лучше удаются массивным сабвуферам, а пищание на нижней границе воспроизводят менее габаритные громкоговорители. Понятно, что для большинства людей это ничего не значит. И даже если часть сигнала пропадет, не будет воспроизведена, никто этого и не заметит.

Устройство акустической системы

Полагаем, что те, кто поставил целью самостоятельное изготовление акустической системы, должны критично оценивать звук. Полезно будет знать, что годная колонка имеет два и более динамиков, чтобы иметь возможность отразить звучание обширной полосы из слышимого спектра. А вот сабвуфер даже в сложных системах один. Это связано с тем, что низкие частоты заставляют вибрировать окружение, проникая даже сквозь стены. Становится непонятным, откуда именно несутся басы. Следовательно, и колонка НЧ одна – сабвуфер. А вот что касается прочего, то человек уверенно скажет, с какого направления пришел тот или иной спецэффект (луч ультразвука блокируется ладонью).

В связи со сказанным проведем делением акустических систем:

• Звук в формате Моно непопулярен, поэтому избегаем касаться исторических экскурсов.
• Звучание Стерео обеспечивается двумя каналами. Оба содержат низкие и высокие частоты. Лучше подойдут равноценные колонки, снабженные парой динамиков (басы и писк).
• Звук Вокруг отличается наличием большего числа каналов, создающих эффект объемного звучания. Избегаем увлекаться тонкостями, традиционно 5 колонок плюс сабвуфер доносят гамму меломанам. Конструкция многообразна. Поныне ведутся исследования, ставящими целью улучшить качество передачи акустики. Расстановка традиционная такова: по четырем углам комнаты (грубо говоря) по колонке, сабвуфер стоит на полу слева или в центре, под телевизором помещается фронтальная колонка. Последняя в любом случае снабжается двумя динамиками и более.

Важно создать правильный корпус для каждой колонки. Низкие частоты потребуют наличия деревянного резонатора, для верхней границы диапазона – не важно. В первом случае бока ящика служат дополнительными излучателями. Найдете видео, демонстрирующее габаритные размеры, соответствующие длинам волн низких частот по науке, практически остается копировать готовые конструкции, дельной литературы тематика лишена.

Круг задач очерчен, читатели понимают – самодельная акустическая система строится следующими элементами:

• набор динамиков частот сообразно числу каналов;
• фанера, шпон, доски корпуса;
• декоративные элементы, краска, лак, морилка.

Колонки для компьютера своими руками

Для того, чтобы собрать акустическую систему для ПК понадобится:

• Динамик 3Вт (от 2 шт.).
• Разъём mini-Jack 3,5мм (он стандартный для подключения колонок или наушников и весьма распространён).
• Аудиоусилитель. Рекомендуется использовать цифровой РАМ 8403.

СПРАВКА. Вместо цифрового усилителя можно использовать и аналоговый на транзисторах, но тогда придётся задействовать ЦАП, а подбор необходимого цифро-аналогового преобразователя, довольно долгая вещь, требующая специальных расчётов. По своей сути РАМ 8403 является усилителем с АЦП, который облегчает сборку самодельных колонок.

• Тумблер для питания системы.
• Соединительные провода.
• USB провод для питания.
• Трубки термоусадочные для изоляции.
• USB штекер.
• Материал для сборки корпуса (фанера, клей, саморезы и т. д.).

Также понадобятся инструменты:

• Паяльник.
• Клей (для склейки проводов).
• Нож (для чистки проводов).
• Лобзик (для работы с корпусом).
• Дрель (для работы с корпусом).
• Инструменты для измерения и разметки (карандаш, линейка, циркуль и т. д.).
• Кусачки (для проводов).
• Наждачная бумага (для обработки корпуса).

Делаем «булку»

Для того, чтобы обеспечить наиболее качественный звук необходимо сделать просторный и закрытый корпус, чтобы в нем циркулировал воздух. Это сделает звучание глубже и насыщеннее.

Изготавливаем корпус

Для корпуса пойдёт ДСП, ДВП или фанера. Также можно использовать текстолит или OSB. Не стоит выбирать слишком толстые пластины, так как это сделает конструкцию слишком тяжёлой.

Для того, чтобы динамики подошли по размеру, нужно правильно замерить диаметр и окружность, а затем вырезать отверстия на передней панели.

ВНИМАНИЕ. Следует обратить внимание на фиксацию, так как корпус колонок часто подвергается влиянию вибраций. Помимо клея лучше использовать уголки на саморезах. Так конструкция получится надёжнее и прослужит дольше, а также появится возможность разборки устройства и последующего сбора.

На задней панели следует врезать места для проведения кабеля питания, кабеля подключения и отдельный разъём для тумблера включения питания.

Позаботимся о хорошем БП

Существует несколько основных вариантов создания блока питания в схеме. Если усилитель представляет собой комплексное устройство с АЦП и переходником (как, например, РАМ 8403), то его можно питать от простого USB. Это облегчает взаимодействие и работу с ПК. В случае есть блок питания отдельный, то следует внимательно озаботиться выбором комплектующих, согласно потреблению и выходной мощности.

ВНИМАНИЕ. Все провода и кабели нужно выбрать оптимальной длины, так как слишком длинные провода могут мешаться и доставлять неудобства. При этом кабели должны без проблем доставать до всех необходимых разъёмов. Оптимальная протяжённость проводов mini Jack и USB колеблется от 1 до 5 метров.

Усилитель и блок питания

Для сборки домашней акустической системы служит соединение громкоговорителей (динамиков) с усилителем и разъёмом. Штекер mini — Jack имеет три канала (левый, правый и общий). Они разделены чёрными полосами на самом разъёме и располагаются зеркально от середины.

На самой плате располагаются разъёмы для провода(L-Левый G-Центральный R-Правый). Соблюдая порядок, следует соединить проводами разъём mini – Jack с платой усилителя.

Затем соблюдая полярность, к усилителю следует подключить динамики. Места для динамиков на устройстве обозначаются как Rout и Lout.

ВАЖНО. При подключении динамиков следует помнить про полярность

Питание данного устройства будет осуществляться через USB, так как для усилителя достаточно 5 вольт. При припаивании кабеля питания, также следует помнить про полярность. Также важно не забыть вывести через один из проводов тумблер от питания колонки, иначе устройство будет питаться при каждом подключении через USB.

После того как все детали собраны, следует воспользоваться термоусадкой в местах сгибов, а именно на mini Jack, тумблере питания и проводах, которые подключаются к динамикам.

Основные колонки

После того как основное устройство собрано его следует поместить в корпус собранный ранее. Собирать колонки следует осторожно, так как есть риск повредить провода или разъём.

ВНИМАНИЕ. На РАМ 8403 есть ручка регулировки усиления. Её следует вывести на переднюю или боковую панель устройства.

Иногда, для улучшения качества звука, переднюю панель (куда выходят динамики) обтягивают тканью.

Проектирование акустики

Изначально выбираем количество колонок, тип, местоположение. Очевидно, изготавливать в большем числе, нежели имеет каналов домашний кинотеатр, неразумный тактический ход. Кассетному магнитофону хватит двух колонок. К домашнему кинотеатру выйдет уже не менее шести корпусов (динамиков будет больше). Согласно потребностям аксессуары встраиваются в мебель, качество воспроизведения низких частот хромает. Теперь вопрос выбора динамиков: в издании авторства Найденко, Карпова приведена номенклатура:

Трехполосная акустическая система

• Низкие частоты – головка CA21RE (H397) посадкой на 8 дюймов.
• Средний диапазон – головка MP14RCY/P (H522) на 5 дюймов.
• Верхние частоты – головка 27TDC (H1149) на 27 мм.

Приводили базовые принципы конструирования акустических систем, предлагали электрическую схему фильтра, рассекающего поток на две части (выше дан перечень трех поддиапазонов), приводили название покупных динамиков, решающих задачу создания двух колонок стерео. Избегаем повторяться, читатели могут взять труд полистать раздел, найти конкретные названия.

Следующим вопросом будет фильтр. Полагаем, фирма National Semiconductor не обидится, если отскриним чертеж усилителя перевода Ридико. Рисунок показывает активный фильтр с питанием +15, -15 вольт, 5 однотипных микросхем (операционных усилителей), граничная частота поддиапазонов вычисляется формулой, приведенной на изображении (дублируем текстом):

П – число Пи, известное школьникам (3,14); R, C – номиналы резистора, емкости. На рисунке R = 24 кОм, С – замалчивается.

Активный фильтр, питаемый электрическим током

Учитывая возможности выбранных динамиков, читатель сможет подобрать параметр. Берутся характеристики полосы воспроизведения колонки, находится стык перекрытия между ними, туда выносится граничная частота. Благодаря формуле, вычисляем величину емкости. Номинал сопротивления избегайте трогать, причина: может (спорный факт) задавать рабочую точку усилителя, коэффициент передачи. На частотной характеристике, приведенной в переводе, которую опускаем, граница составляет 1 кГц. Давайте посчитаем емкость указанного случая:

С = 1 / 2П Rf = 1 / 2 х 3,14 х 24000 х 1000 = 6,6 пФ.

Не ахти какая большая емкость, выбирается из условия максимально допустимого напряжения. В схеме с источниками +15 и -15 В вряд ли стоит номинал, превышающий суммарный уровень (30 вольт), возьмите пробивное напряжение (справочник поможет) не менее 50 вольт. Не пытайтесь поставить электролитические конденсаторы постоянного тока, схема обретает шансы взлететь на воздух. Отсутствует смысл разыскивать исходную схему чипа LM833 по причине Сизифова труда. Некоторые читатели найдут замену микросхеме, отличающуюся… надеемся на понимание.

Насчет сравнительно небольшой емкости конденсаторов (рознично и суммарной) описание фильтра говорит: благодаря низкому импедансу головок без активных компонентов номиналы пришлось бы увеличить. Закономерно вызывая появление искажений, обусловленных наличием электролитических конденсаторов, катушек с ферромагнитным сердечником. Не стесняйтесь двигать границу деления диапазонов, общая пропускная способность остается прежней.

Пассивные фильтры акустической системы

Пассивные фильтры соберет своими руками каждый обученный пайке, курс школьной физики. В крайнем случае заручитесь помощью Гоноровского, лучше некуда расписаны тонкости прохождения сигналов через радиоэлектронные линии, обладающие нелинейными свойствами. Приведенный материал заинтересовал авторов фильтрами низкой и высокой частоты. Желающие поделить сигнал на три части должны зачитываться трудами, раскрывающими базис полосовых фильтров. Максимально допустимое (или пробивное) напряжение выйдет мизерным, номинал станет значительным. Под стать упомянутым электролитическим конденсаторам емкости номиналом десятки микрофарад (три порядка выше используемых активным фильтром).

Новичков тревожит вопрос получения напряжения +15, -15 В питания акустических систем. Намотайте трансформатор (пример приводился, программа ПК Trans50Hz), снабдите двухполупериодным выпрямителем (диодный мост), профильтруйте, наслаждайтесь. Наконец, активный или пассивный фильтр прикупите. Называется указанная вещица кроссовером, внимательно подбирайте динамики, диапазоны точнее соотносите с параметрами фильтра.

Источник