Избегайте использования бутылок из закаленного стекла — они не подлежат переработке и при разрушении превращаются в мелкие кубические осколки с острыми краями.
Создание полочной акустики своими руками
Однажды у меня возникло желание сконструировать качественную аудиоколонку для усиления звука в небольшой комнате, а также для использования в качестве монитора ближнего поля во время работы за компьютером (это мое хобби). Основное требование — адекватное звучание по сравнению с источником. Не для того, чтобы «делать сильные басы» или «ударять по тарелкам», а для обеспечения достаточного естественного звучания. Поэтому давайте создадим высококачественные акустические системы.
В идеале, совершенная звуковая система представляет собой одноканальный комплекс. Однако, как и любая другая бесконечно надежная система, такая не существует в реальной жизни. В то же время, некоторые бренды, такие как «Vizaton», предлагают высококачественные полнодиапазонные динамики. Несмотря на это, большинство известных производителей предпочитают изготавливать двухполосные системы для рэков. Что касается напольных колонок, наличие трехполосных решений также становится довольно распространенным. Но нас интересует классическая двухполосная конструкция, состоящая из низкочастотных и высокочастотных динамиков.
Выбор динамиков
Основное требование к акустическим системам — это оптимальное соотношение цены и качества. Поэтому не стоит рассматривать ни слишком дешевую модель за 500 000 евро, ни впечатляющую высококлассную версию за 1000 долларов. Кроме того, я не спешу с покупкой. Идея создания собственных мини-колонов появилась достаточно давно, когда я начал общение с хорошим другом, увлеченным аудиотехникой, с которым у нас сложились длительные и продуктивные отношения.
Представлен первый твиттер — кольцевой излучатель Vifa XT19SD-00/04. Это высококлассные 4-омные «жевательные резинки», которые пользуются большой популярностью у аудиофилов. Изначально они планировались для комплектации, но по неизвестным причинам их не включили, и они стали частью моего набора.
На втором этапе были установлены низкочастотные динамики. Это отличные мидбасовые колонки из комплекта Soundstream Exact 5.3, о котором можно узнать больше здесь. Высокочастотные динамики сгорели во время установки, а оставшиеся НЧ-динамики оказались излишними. В итоге я сразу же купил 5,5-дюймовый четырехомный мидбас в литой алюминиевой корзине.
Теперь, когда колонки установлены, можно переходить к их сборке.
Активные или пассивные?
Каждый из этих вариантов обладает своими достоинствами и недостатками. Во-первых, важно учитывать компактные размеры самих колонок и относительную сложность установки в ограниченных пространствах. Также нет смысла устанавливать их на улице. Во-вторых, отдельные блоки могут функционировать как автономные компоненты, что упрощает их ремонт в случае необходимости. В-третьих, активные колонки могут быть довольно дорогими. Если вы захотите создать качественный усилитель (который присутствует в каждой активной колонке), его стоимость может превысить цену самих колонок. Кроме того, у меня уже имеется усилитель. В конечном итоге, я предпочитаю систему пассивных колонок с усилителем, так как она предлагает больше возможностей для настройки.
Мы уже определились с выбором динамиков, теперь необходимо определить, какой корпус будет наиболее подходящим для них. Размеры корпуса зависят от акустических характеристик низкочастотного динамика. На сайте производителя отсутствуют какие-либо рекомендации, так как данная колонка была создана прежде всего для применения в автомобиле. Нет смысла выделять специальное оборудование, если оно не является необходимым для вашей деятельности. Вот почему наличие умного инженера с испытательным стендом становится настоящим спасением. В ходе лабораторных испытаний были установлены размеры 310 x 210 x 270 мм. Параллельно мы также рассчитали параметры фазоинвертора.
Кстати: Многие производители размещают рекомендуемые размеры корпусов для своих колонок на своих веб-сайтах. Если такая информация доступна, ее стоит учитывать, однако в данном случае мне не удалось найти подобных данных, что вынудило проводить исследования в лаборатории.
Из чего можно сделать?
В домашних условиях можно создать корпус колонок из самых разных материалов. Вот некоторые из них:
- корпус от неработающей автомагнитолы;
- основа от светящегося кубика, у которого вышла из строя подсветка;
- колонка в форме яйца, сделанная из бумаги, свернутой в несколько слоев и пропитанной клеем (например, эпоксидным);
- остатки ламината или паркета после замены напольного покрытия;
- материалы ДСП, МДФ, ДВП, а также натуральное дерево;
- для портативных колонок подойдет труба из ПВХ (или полипропилена) максимального диаметра, аналогичная той, что используется для межэтажных сливных систем;
- фанера – будьте осторожны при ее распиливании: она может легко откалываться, трескаться и со временем деформироваться.
После того как вы выбрали материал для корпуса, стоит задуматься о прочих компонентах и расходных материалах.
Что потребуется для создания?
Помимо материла для корпуса, колонка с питанием должна иметь и другие показатели:
- один широкополосный динамик или 2-3 узкополосных;
- готовый или самостоятельно изготовленный блок питания;
- усилитель мощности звуковых частот, готовый или самодельный;
- обычный провод или кабель;
- обмоточный провод;
- пластиковая труба нужного диаметра;
- канифоль, припой и паяльный флюс;
- клей-герметик;
- эпоксидный клей или мебельные уголки.
Кроме того, вам понадобятся следующие инструменты:
- пассатижи;
- бокорезы;
- плоские и фигурные отвертки (наиболее удобным вариантом станет набор отверток);
- ножовка по дереву;
- напильник или зубило;
- ручная дрель и комплект сверл.
Для повышения эффективности работы рекомендуется применять электроинструменты: электродрель, шуруповерт, фрезер (для обработки дерева понадобятся как резательные, так и шлифовальные диски), а также электролобзик.
Шуруповерт функционирует аналогично дрели, даже при высоких оборотах.
Этапы строительства
Для того чтобы самостоятельно изготовить колонку прямоугольной или кубической формы, важно грамотно создать корпус (коробку), в которой будет размещаться электроника. Чтобы сконструировать коробку, используйте чертежи.
- Разметьте и распилите доску (можно использовать пиломатериалы) на детали для сборки корпуса.
- На передней панели для установки динамиков (а также для фазоинвертора, если конструкция это допускает) высверлите отверстия по окружности. Удалите центральную часть из просверленной панели, а края обработайте с помощью напильника или болгарки. Установите динамики (и фрагмент трубы для фазоинвертора), чтобы проверить, насколько точно они будут размещены.
- Закрепите динамики за их монтажные крепления на передней панели. Установите трубку вместо фазоинвертора. Заполните все щели герметиком или клеем «Момент-1» для обеспечения плотности.
- Соберите основные элементы корпуса: соедините верхнюю и нижнюю части, а также боковые и заднюю стенки с помощью эпоксидного клея или металлических уголков. Если вы выбрали использование уголков, рекомендуется заделать щели герметиком или пластилином. В некоторых случаях герметизацию производят с использованием клея «Момент-1» или эпоксидного клея, что сделает конструкцию значительно более прочной.
- Повторите шаги 1-4 для создания второй колонки. Это будет удобнее и быстрее, если вы изготовите оба корпуса в один и тот же день.
- Когда основной каркас будет собран, необходимо вырезать седьмой элемент – внутреннюю стенку, которая отделяет блок питания и усилитель от акустического (звукового) отсека. Это связано с тем, что звук, отражаясь от множества острых краев деталей, негативно влияет на работу колонки на низких частотах. Для конструкции второй колонки перегородка не нужна – она является пассивной и не требует блока питания. Есть также вариант, когда вместо одного стереоусилителя в каждой колонке используется отдельный монофонический усилитель. Решение о том, размещать общий (мощный) блок питания в одном из устройств или использовать для каждой колонки свой (менее мощный), остается за вами.
Сборка корпуса завершена. Чтобы установить электронные компоненты, выполните следующие шаги.
- Закрепите усилитель и блок питания на внутренней перегородке.
- Соедините блок питания с усилителем – питание будет подано на вход усилителя.
- Подключите динамик (если он один) к одному из выходов усилителя. Для второго (пассивного) динамика просверлите отверстие для аудиоразъёма и соедините его со вторым каналом стереоусилителя.
- Просверлите отверстие для входного аудиоразъёма на задней панели, подключите вставленный кор в него разъём ко входу усилителя.
- Выпилите в задней части отверстие для подключения к сети 220 вольт и установите туда соответствующий разъём. Подключите сетевой шнур к блоку питания.
- Заделайте все паяные соединения с помощью герметика, термоклея, скотча или изоленты.
- Если используется несколько динамиков, то понадобятся катушки для разделительного фильтра и дополнительные конденсаторы, которые образуют с первыми колебательные контуры. Трехполосные акустические системы с помощью фильтра эффективно распределяют высокие, средние и низкие частоты между разными динамиками.
Чтобы изготовить кроссоверный фильтр, выполните следующие шаги:
- Отпилите от пластикового трубопровода необходимого диаметра несколько отрезков. Не стоит использовать металлопластиковую трубу, так как это сделает катушку источником электромагнитного поля; кроме того, потребуется перерасчет и дополнительные измерения индуктивности при помощи специального мультиметра.
- Вырежьте и обработайте боковые грани для катушек.
- «Зашкурьте» участки трубы в местах соединения. Склейте каркас катушек с помощью термоклея, клея «Момент-1» или эпоксидного клея. Дождитесь полного высыхания и затвердевания клея.
- На основе схемы колонки выполните намотку необходимого количества витков изEmal-провода с соответствующим диаметром.
- Установите катушки на перегородке или задней стороне колонки. Они могут крепиться как при помощи клея, так и с использованием саморезов с шайбами (каждая катушка должна быть зафиксирована в трёх точках за одну из сторон). Также возможно центральное крепление с помощью самореза или болта, используя пластиковые или металлические шайбы, которые по размеру больше внешнего диаметра трубы. Эти шайбы часто применяются для установки бытовой техники и шкафов на стенах при помощи сквозных шпилек.
- Соедините катушки с конденсаторами в соответствии со схемой, приведённой в описании. В результате вы получите полноценный полосовой фильтр.
↑ Выбор динамиков
Отбор докладчиков был основан на различных факторах. У меня было множество примеров разных типов ораторов, что позволило сравнить их особенности и выбрать лучших для оценки различий между ними.
Колонки достаточно стары, но по-прежнему доступны и недороги. Некоторые из них продолжают выпускаться и сегодня, однако я не могу дать информацию о новых моделях. У меня есть несколько различных ВЧ и СВЧ динамиков, но по разным причинам я решил остановиться на трех экземплярах ГДШ2-8 (2ГД-40).
Выбор твитеров оказался довольно ограниченным. Самая бюджетная модель — 2GD-36, которая могла встречаться на любом телевизоре. Использование 10GD-35 и подобных колонок в данной ситуации было бы нецелесообразным, так как большое количество клонов ухудшает качество воспроизведения из-за небольших отличий между ними. Модель 3GD-31 требует значительных доработок.
НЧ-динамик 25GDH3-4 (15GD-14) практически единственный, который можно использовать для колонок MAC. Оптимальным вариантом был бы 15GDD-17, однако этот динамик довольно редок. В то же время, 25GDN3-4 встречается в моделях 15AC-109 и многих их аналогах, что делает его более доступным. Выбор НЧ-динамика также объясняется тем, что он демонстрирует достойное качество звука в 15AC-109.
Возможно, вам подойдёт установка модели 10GD-34, но она имеет менее мощный магнит и значительно худшие характеристики. Другие советские динамики, такие как 10ГД-30, также не подходят для MAS, поскольку требуют значительно большего объёма корпуса. При наличии ящика объёмом около 20 литров вы могли бы установить ещё один буфер.
↑ Модификация динамиков
К сожалению, со временем параметры динамиков начинают деградировать, особенно это касается НЧ-динамиков, так как их мембраны подвержены максимальным амплитудам колебаний. Резинок или других покрытий может возникнуть трещина, а проводники могут повреждаться.
Для восстановления звукового качества потребуется произвести ремонт динамиков, уделяя особое внимание подвесу. Возможный вариант такого ремонта описан в статье «Ремонт компактных колонок 15АС-109 и аналогичных».
Необходимо также внести изменения в среднечастотные динамики. Пропитайте сильфон жидким гелевым раствором (пропитывать весь конус не следует). Эта методика подробно изложена Шоровым и его последователями. Однако этого оказалось недостаточно. При прослушивании собранных и откалиброванных колонок звук оказался несколько резким. Это произошло из-за высоких характеристик колонок. В итоге мне пришлось использовать PAS, что дало удивительно положительный эффект.
Попытки модифицировать динамики 2GD-36 с помощью метода улучшения 3GD-31 не принесли ожидаемых результатов.
↑ Разделительный фильтр акустической системы
Меня заинтересовал опыт работы с необычными серийными фильтрами, и я решил попробовать их в действии. Впечатления от использования оказались смешанными. Я могу с уверенностью сказать, что такие фильтры не являются универсальным решением. Для их эффективного применения необходимы громкоговорители с ровной частотной характеристикой в пределах рабочей зоны и без значительных отклонений даже за границами этого диапазона.
Мне не удалось достичь равномерного смешивания среднечастотных динамиков с высокочастотными в области около 5 кГц; настройка была возможна лишь на 8…9 кГц, что создало определенные сложности. Частотный диапазон низкочастотного динамика ограничен значением 500 Гц.
В отличие от параллельных фильтров, где каждый элемент может быть настроен отдельно и независимым образом, здесь присутствует нежелательная взаимозависимость, что усложняет процесс настройки. В результате получается такой фильтр.
По мнению автора данного решения, структура имеет наиболее плавные соединения, так как все, что фильтры низких и высоких частот отсекают, направляется на среднечастотный динамик. Идея интересная, и могла бы быть привлекательной, если бы вместо динамиков использовались резисторы. Однако, как я уже подчеркивал ранее, акустические системы, будучи электромеханическими устройствами, имеют свои особенности, и итог может не соответствовать ожиданиям.
Схема кроссоверов акустических систем
Кроссоверы были созданы на основе измерений, вот схема.
Соберите все необходимые элементы — звукоизоляционные материалы, кроссоверы, кабели и прочее. Установите прокладки для динамиков, кнопок и гермовводов для кабелей. Зафиксируйте динамики с помощью шестигранных болтов и гаек.
BR туннели (басовые отражатели) из ПВХ труб с закругленными выходами, чтобы избежать гудения, необходимо покрасить в черный цвет с помощью аэрозольной краски. Затем вдавите черную маску (оптимально с порошковым покрытием) в предусмотренные пазы, приклейте черные войлочные полоски к креплениям маски, чтобы минимизировать шум. После этого сборка завершена.
Полученные акустические системы звучат превосходно. Они успешно прошли испытание на свадьбе, и все гости высоко оценили их качество звука и функциональные возможности. Никто не мог поверить, что эти колонки были сделаны самостоятельно!
НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ ОТКРЫТЬ КОММЕНТАРИИ
Этапы работ по созданию
Для того чтобы изготовить колонку прямоугольной или кубической формы своими руками, важно правильно создать корпус (коробку), в котором будет размещена электроника. Чтобы сделать коробку, следуйте чертежу.
- Разметьте и распилите доску (можно использовать пиломатериалы) на составные грани, из которых будет собираться корпус.
- На передней стенке, предназначенной для установки динамиков (а также фазоинвертора, если предусмотрено конструкцией), выполните сверление отверстий по заранее размеченным кругам. Удалите фрагты из просверленных отверстий с помощью фрезы или болгарки, обработав края при необходимости. Установите динамики (и элемент трубы фазоинвертора) для проверки их правильного размещения.
- Закрепите динамики за установочные петли на передней панели. Установите трубу вместо фазоинвертора. Заполните все образовавшиеся щели герметиком или с использованием универсального клея «Момент-1».
- Составьте основную конструкцию ящика: соедините верхнюю, нижнюю, боковые и заднюю панели с помощью эпоксидного клея или металлических уголков. Если вы используете уголки, рекомендуется заделать щели герметиком или пластилином. Некоторые предпочитают использовать «Момент-1» или эпоксидный клей для герметизации – в этом случае колонка станет практически неразрушимой.
- Повторите шаги 1-4 для сборки второй колонки. Изготавливать оба корпуса в один и тот же день будет более удобно и быстро.
- После завершения сборки основного корпуса необходимо удалить седьмой фрагмент – внутреннюю перегородку, которая отделяет блок питания и усилитель от акустического отсека. Это связано с тем, что отражение звука от большого количества острых углов деталей отрицательно сказывается на работе колонки на низких частотах. Для второго корпуса перегородка не нужна, так как она является пассивной и не нуждается в блоке питания. Также возможно использование индивидуальных монофонических усилителей вместо одного стереоусилителя для каждой из колонок. Решение о том, размещать общий (мощный) блок питания в одной из колонок или использовать менее мощные блоки для каждой колонки, остается за вами.
Завершено строительство корпуса устройства. Для установки электронных компонентов выполните следующие шаги.
- Закрепите усилитель и блок питания на внутренней перегородке.
- Соедините блок питания с усилителем – питание будет подано на вход усилителя.
- Подключите динамик (если он один) к одному из выходов усилителя. Для второй (пассивной) колонки просверлите отверстие под аудиоразъём и подключите его ко второму каналу стереоусилителя.
- Сделайте отверстие для входного аудиоразъёма на задней стенке и подключите вставленный разъём к входу усилителя.
- Выемите отверстие в задней стенке для разъёма питания 220 вольт и установите его. Подсоедините сетевой разъём к входу блока питания.
- Заизолируйте все паяные соединения с использованием герметика, термоклея, скотча или изоляционной ленты.
- Если у вас несколько динамиков, то вам понадобятся катушки разделительного фильтра и дополнительные конденсаторы, которые в сочетании с первыми образуют колебательные контуры. Трехполосные акустические системы с использованием фильтров позволяют четко разделять высокие, средние и низкие частоты между разными динамиками.
Полезные рекомендации
- Перед тем как завершить сборку колонок, обязательно протестируйте их работу, а именно — качество звука. Оно должно соответствовать расчетным параметрам. Также выполните акустический расчет помещения.
- Производите пайку и сборку электроники только при отключенном питании: это поможет избежать выхода устройства из строя при случайном соприкосновении паяльника с двумя или более близко расположенными выводами.
- Для улучшения качества звука можно вместо фазоинвертора использовать звуковой лабиринт. Обратите внимание на конструкции, которые уже включают данный элемент. Он изготавливается из кусочков кабельного короба или дополнительных перегородок внутри корпуса.
- Специалисты рекомендуют уделить внимание и применять более качественные материалы и компоненты для создания звуковых систем. Неважно, являетесь ли вы аудиофилом или нет, высокое качество звука за разумную цену (в 10 раз меньшую) обязательно оправдает себя. Такие колонки будут служить вам не один десяток лет.
- Выбирайте динамики от известных брендов и остерегайтесь подделок.
- Усилитель, в отличие от качественного сабвуфера, обойдется вам в десятки раз дешевле. За последние 20-25 лет цены на микросхемы усилителей значительно снизились. Выбирайте усилитель в соответствии с мощностью динамика — они должны быть согласованы друг с другом.
- Обязательно установите массивный радиатор на микросхему мощного усилителя. В противном случае, после 40 секунд или одной минуты работы, усилитель автоматически отключится, ожидая, пока микросхема не охладится до комнатной температуры.
- Заполните пустующие участки внутренней стороны каждой стенки колонки демпфирующим материалом – это поможет устранить резонансы. Демпфер следует использовать исключительно в колонках без фазоинверторов.
- В необычных колонках (например, сделанных из бутылок, автомобильных шин или круглых коробок) небольшой прирост уровня низких частот может обеспечить пассивный излучатель – динамик с двумя диффузорами.
- Если у вас есть финансовая возможность, рассмотрите использование рупорных динамиков: они обеспечивают эффект присутствия, создавая атмосферу зала, а не просто передают звук высокого качества. В их конструкции применяется составная акустическая система с общим низкочастотным сабвуфером, к которому подключаются многоканальные сателлиты через различные высокочастотные выходы.
- После завершения сборки колонки займитесь её внешним оформлением – это позволит ей гармонично вписаться в интерьер комнаты.
Ниже приведены инструкции по самостоятельному созданию акустической системы.
Выбор источника сигнала
При выборе источника сигнала нужно исходить из личных предпочтений и основных требований.
Необходим только линейный вход для усилителя, если предполагается проводное соединение. Если источник звука представляет собой смартфон или планшет с подключением через Bluetooth или Wi-Fi, потребуется беспроводной приемник.
Если вам важна универсальность (Bluetooth/FM-радио/USB/SD-карта и дистанционное управление), то лучше выбрать MP3-устройство, обладающее необходимыми функциями и компактными размерами.
Существует также интересный современный источник от Arylic — модуль Up2Stream Mini V3, который поддерживает стриминговые сервисы и интернет-радио. У него имеются входы: WiFi, Bluetooth 5.0 и линейный вход. Питание осуществляется от 5 В, а размеры составляют 55x45x12 мм. Управление происходит через мобильное приложение.
Для крупных проектов я рекомендую устройство TDM 157 MP3/FLAC Smart Unit. Я написал о нем подробный обзор.
Список других предпочитаемых MP3-форматов вы сможете найти в конце статьи.
Выбор батареи
Для портативных устройств лучше использовать литиевые аккумуляторы, которые чаще всего имеют цилиндрическую или плоскую форму.
Многие выбирают аккумуляторные батареи формата 18650, которые также являются хорошим вариантом.
Помимо самих батарей, вам потребуется плата для зарядки, системы защиты и балансировки, а также желательно наличие корпуса или рамы для установки подходящей батареи.
Если речь идет о больших колонках, зарядное устройство можно встраивать внутрь, подключив к нему сетевой кабель для зарядки.
Для морозоустойчивой модификации магнитофона рекомендуется использовать аккумуляторы LiFePO4.
Сборка устройства
Рекомендации по окончательной сборке портативной колонки:
- Корпус акустического устройства должен быть герметичным, отсутствуют щели и лишние отверстия.
- В просторном корпусе целесообразно отделить левый канал от правого с помощью перегородки.
- Динамики следует устанавливать на максимально возможном расстоянии друг от друга.
- Разборная конструкция более практична, чем склеенная.
- Наличие ручки или петли для переноски значительно повысит удобство использования.
- Пайка проводов оказывается предпочтительнее скрутки, а разъемы более удобны в эксплуатации.
Еще один ключевой аспект: чтобы избежать замыкания заземления (фона) при использовании одного источника питания для сигнала и усилителя, следует подключить источник сигнала через преобразователь B1212. Этот маленький 12-вольтовый DC-DC преобразователь с гальванической развязкой осуществляет выходную мощность в 1 Вт. Это обеспечивает полное отсутствие побочных шумов.
Вы можете добавить к устройству элементы «эстетики»:
- Часы
- Кнопку с подсветкой
- Кольцевую RGB-подсветку
- Светодиодный фонарик
- Стрелочный или цифровой индикатор уровня
Рекомендую установить индикатор заряда батареи для наглядности и контроля состояния батареи:
Если не получается интегрировать устройство в основную установку, всегда можно добавить дополнительные элементы в отдельном корпусе с внешней стороной конструкции:
