Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
AM TechnologiesAM Technologies
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Miniaturowe głośniki do komputera

Fimek 23 Lip 2020 00:22 2886 9
  • Miniaturowe głośniki do komputera

    Cześć,

    Chciałem Wam przedstawić coś z trochę innej beczki. Są to miniaturowe głośniki do komputera, teoretycznie jakich wiele, ale nie do końca :)

    Zaczęło się od tego, że chciałem zrobić sobie miniaturowe głośniki do laptopa charakteryzujące się możliwie jak najlepszym przenoszeniem basu i ogólnie dobrym brzmieniem. Oczywiście, jako że posiadam drukarkę 3D, to założyłem że za jej pomocą wydrukuję obudowę i po którejś tam iteracji będę zadowolony z brzmienia. Otóż, okazało się, że sprawa nie jest tak prosta. Mamę oszukasz, tatę oszukasz, ale fizyki nie oszukasz. No ale po kolei.

    Najpierw zaczerpnąłem w Internecie łyk teorii oraz poszukałem udanych implementacji miniaturowych głośniczków TL. Z tym pierwszym poszło tak sobie, a z tym drugim w ogóle słabo - projekty dużych imponujących kolumn oczywiście są, z pewnością na Elektrodzie też były, ale miniaturowych brak.

    Dowiedziałem się, że linia transmisyjna powinna mieć długość równą 1/4 długości fali odpowiadającej częstotliwości trochę poniżej częstotliwości rezonansowej F_s głośnika. Linia wykazuje rezonanse "podbijające" na częstotliwościach, gdzie występuje nieparzysta wielokrotność ćwiartki długości fali, oraz osłabiające dla wielokrotności połówki fali. Logiczne - na razie. Żeby osłabić trochę wpływ rezonansów, linię należy wytłumić, mając świadomość, że tłumienie powoduje pewne obniżenie częstotliwości rezonansowej linii. Problem się pojawił, kiedy szukałem informacji na temat przekroju takiego tunelu. Jedni mówią, że przekrój linii powinien wynosić tyle, ile wynosi powierzchnia aktywna głośnika, gdzie indziej mówią, że może być trochę mniej. Ja pomyślałem sobie, że można zasugerować się średnicą otworu bass-reflex, ale to był karygodny BŁĄD. Jeżeli sięgnąć do teorii, to wyjdzie, że zasady są takie, jak w RF - trzeba zachować dopasowanie impedancji linii do głośnika, w przeciwnym razie będą odbicia i straty.

    Osobny temat to dobór odpowiednio małego głośnika o możliwie najniższym F_s. Wybrałem Visaton BF45 o średnicy 45 mm i częstotliwości rezonansowej około 150 Hz. Ćwiartka długości fali dla powiedzmy 120 Hz (czyli trochę poniżej F_s) to około 70 cm. Samo to, wraz z polem powierzchni aktywnej głośnika głośnika (około 12.5 cm^2) daje objętość 0.9 l. Do tego dochodzą ścianki wewnętrzne i zewnętrzne labiryntu - wszystko razem to ponad litr objętości. 10x10x10 cm - to nie jest mało.

    Zrobiłem taki głośnik, ale z linią o mniejszym przekroju, żeby zachować te małe wymiary. Efekt - nie wart wzmiankowania :) Ewentualnie mogę powiedzieć tyle, że linia coś tam daje, bo słychać różnicę między zatkanym a otwartym wylotem. Mogę przyznać, że poniosłem porażkę. Zakładam, że robiąc tunel o właściwym przekroju, miałbym stosowne podbicie basu, ale rozmiar już nie ten.

    Temat odłożyłem na półkę na parę miesięcy, po czym zdecydowałem się na drugie podejście.

    Tym razem wpadł mi w oko głośnik Visaton BF37. Średnica zewnętrzna 37 mm, F_s rzędu 155 Hz. Rozmiar mniejszy niż poprzednika...częstotliwość rezonansowa dość niska... może warto spróbować? Ale tym razem postawiłem na bass-reflex. Wrzuciłem parametry T-S do WinISD, a program wypluł mi takie coś:
    Miniaturowe głośniki do komputera
    Parametry dość imponujące, rozmiar skrzynki mały (0.4 l) - nic, tylko zaprojektować obudowę i drukować.

    Pełny opis i pliki STL do druku 3D znajduje się tutaj:
    https://www.thingiverse.com/thing:4371857

    Jako wzmacniacz głośnikowy wykorzystałem moduł 2x3 W, z potencjometrem, na bazie PAM8403, ukryty w prawej skrzynce. Wzmacniacz zasilany jest z micro USB - tutaj wykorzystuję najbardziej podstawowy moduł ładowarki TP4056, jednak z rzeczonego modułu przydaje mi się tylko samo gniazdo i PCB. Można oczywiście użyć reszty ładowarki i jakiś akumulator, wówczas głośnik staje się przenośny, ale ja to odpuściłem. Do laptopa mi to nie potrzebne, a w razie potrzeby użycia z komórką gdzieś w plenerze, głośnik można zasilić z powerbanka. Można też użyć modułu bluetooth, ale jak pisałem - do laptopa tego nie potrzebuję.

    Od razu napiszę mały spoiler: moduł wzmacniacza wymaga dolutowania kondensatora elektrolitycznego rzędu 1000 uF na linii zasilania. Bez tego wzmacniacz łatwo osiąga przesterowanie przy głośniejszym graniu, w szczególności przy większym udziale basu. Przysiadanie napięcia zasilania w takt basu da się zauważyć na oscyloskopie.

    Pora na efekty:
    głośniczek gra zadziwiająco dobrze. Naprawdę - tym razem coś na kształt sukcesu, aczkolwiek skrzyneczki nie są aż takie małe. Brzmienia można posłuchać tutaj:
    https://www.youtube.com/watch?v=MFXrRalvIiA&t=39s

    Piosenki, jakie wykorzystałem, to nie są znane hity, ponieważ nie chciałem naruszać praw autorskich, ale jakiś tam obraz dają. W nagraniu nie ma żadnej manipulacji equalizerem, dlatego w dobrych słuchawkach można z grubsza usłyszeć jak to naprawdę brzmi. Jest dość głośno, jest sympatyczny środek - przesterowania gitara brzmi, że tak powiem, masywnie. Głośnik ma dość ostre odcięcie od dołu, dlatego zdarzają się takie piosenki, gdzie "stopy" prawie nie słychać, ale przy Daft Punk, Łąki Łan, Muse, Comie albo jazzowych oszczędnych utworach jest przyjemne zejście. Oczywiście jak na tak małe kolumienki :) Głośnik podłączony na sucho, bez skrzynek, gra praktycznie samym środkiem, dlatego obawiałem się również o przenoszenie góry. W skrzynce jest jednak zdecydowanie lepiej, środek się tak nie rozlewa, talerze słychać... jest OK. W razie czego można brzmienie dokorygować equalizerem.

    Skrzynki wypełnione są watą poliestrową. Można ją wsunąć od strony głośnika, jak i od tylnej strony. Tunel bas refleks ma średnicę 1.4 cm (jeśli dobrze pamiętam. edit: jednak 1.2 cm, ale to bez znaczenia, model jest OK) i długość 10 cm. Model na thingiverse zawiera dłuższą tubkę (12 cm), którą można dociąć "na ucho", albo zaufać WinISD i dociąć na 10 cm, tudzież, dla oszczędności czasu, zakończyć drukowanie na odpowiedniej wysokości.

    Co do kosztów:
    - głośniki BF37 w wersji 4-omowej: 2 x 40...50 zł,
    - wzmacniacz to jakieś 4.5 zł,
    - moduł ładowarki - 2.5 zł
    - kabel jack-jack, który trzeba rozpołowić (jedna połówka transmituje sygnał z line-in komputera do wzmacniacza w głośniku aktywnym, a druga służy do podłączenia pasywnego głośnika): jakieś 10 zł,
    - gniazdo jack - 3 zł
    - 21 śrubek M2.5 z łbem stożkowym i jedna nakrętka ~ 3 zł.
    - druk... kilka złotych, wiadomo :)

    Jeśli ktoś sobie życzy, to może wprost powielić mój "projekt", a jeśli chce i czuje się na siłach - może zrobić skrzynki w jakimś innym kształcie, albo w ogóle z innego materiału, np. z drewna. W każdym razie te małe i niepozorne Visatony naprawdę miło mnie zaskoczyły.

    Słowo końcowe: w 90 Hz dolnej częstotliwości granicznej tak za bardzo nie wierzę :) Mam po temu przesłanki choćby takie, że po tym, jak postanowiłem samemu pomierzyć parametry T-S głośnika, okazało się, że F_s wynosi nie 155 Hz, a raczej 180.

    Metodę pomiaru parametrów T-S głośnika można znaleźć np. tutaj:
    http://audiojudgement.com/measuring-thiele-small-parameters-part1/
    Przy okazji - jako obciążnik do wykorzystałem monetę 1-groszową. Może gdzieś popełniłem błąd?... no ale akurat F_s mierzy się łatwo bez żadnych dodatkowych akcesoriów.

    Zdaję sobie sprawę, że moim nieprofesjonalnym opisem i podejściem kalam sztukę tworzenia kolumn głośnikowych, wybaczcie mi. Te głośniki to takie zabawki, które czynią dźwięk z laptopa znośnym i nie zajmują dużo miejsca na biurku.

    Może komuś udało się okiełznać linię transmisyjną tak, by rozmiar skrzynki był malutki? A może trzeba robić tak, jak to obecnie robią wszyscy producenci głośników bluetooth - pasywna membrana? Zapraszam do dyskusji i pozdrawiam :)

    Fimek

    Miniaturowe głośniki do komputera Miniaturowe głośniki do komputera Miniaturowe głośniki do komputera Miniaturowe głośniki do komputera Miniaturowe głośniki do komputera

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Fimek
    Poziom 13  
    Offline 
    Fimek napisał 103 postów o ocenie 200, pomógł 0 razy. Jest z nami od 2003 roku.
  • AM TechnologiesAM Technologies
  • #2
    398216 Usunięty
    Poziom 43  
    Fimek napisał:
    chciałem zrobić sobie miniaturowe głośniki do laptopa charakteryzujące się możliwie jak najlepszym przenoszeniem basu
    Fimek napisał:
    Brzmienia można posłuchać tutaj

    Jeśli miałbym oceniać po udostępnionym filmiku brzmienie, to Ci się nie udało uzyskać dobrego przenoszenia basu. Ot brzmienie jak wielu tanich komputerowych pukadełek.
    Bez dodatkowego wspomagacza w postaci kolumny basowej - nie da się tego słuchać z przyjemnością.
    Dźwięk jako taki na pewno lepszy co do jakości od większości laptopów, ale do doskonałości (nawet zaniżonej do realnych wymagań) daleko.
    Ogólnie - plus za nietypową obudowę (kształt nawet ciekawy) i wkład pracy w przygotowanie wydruków.
    Jakościowo - nie udało się (na razie - dopóki nie będzie suba) uzyskać założeń.
  • #3
    Fimek
    Poziom 13  
    Hej,

    Zupełnie się nie zgadzam, ale również w żadnym razie nie uważam, żeby to był 8 cud świata. Komputerowe "pukadełka" też mam i jeśli chodzi o brzmienie, to nie ma kompletnie porównania - z dwóch powodów:
    Po pierwsze, bo te niskie tony w jakimś stopniu istnieją i je po prostu słychać. Nie pojawiły sie tam przypadkiem, jakimiś obliczeniami były jednak poparte.
    Po drugie, bo same przetworniki po prostu grają przyjemnie. Mają magnes neodymowy i producent chwali się dość szerokim zakresem liniowego odchylenia membrany. Na moje ucho to słychać. Jak na tak małe przetworniki, to one nie są tanie i może to po prostu związek z ich trochę lepszym dopracowaniem.

    Ale przypominam, jedna skrzyneczka ma troche ponad 0.4 l objętości i dopiero mając to na uwadze, trzeba oceniać te głośniki. Przy 3 W i 75 dB skuteczności nie ma opcji, żeby masowały śledzionę. Wieczorem nagram film, gdzie będzie porównanie brzmienia do małych pukadełek i do kolumn, monitorów, które posiadam.

    Pozdrawiam,
    Fimek
  • AM TechnologiesAM Technologies
  • #4
    Granat :)
    Poziom 34  
    Mógłbyś zbudować nieznacznie większe kolumny o o wiele lepszej efektywności i brzmieniu. Jakbyś myślał nad następnym projektem to podsyłam ciekawy i niedrogi głośnik do takiej kosntrukcji:
    http://www.lavocespeakers.com/single-product/?id=50
    Mam je, grają zadziwiająco głośno jak na skrzynkę wielkości 1L.
    Najbardziej w Twojej konstrukcji podoba mi się pomysł z wydrukowaniem obudowy. Sam się nad tym zastanawiam.
  • #5
    398216 Usunięty
    Poziom 43  
    Fimek napisał:
    te niskie tony w jakimś stopniu istnieją i je po prostu słychać.
    Sam pisałeś o wynikach pomiarów fr głośnika... Gdzie tu można mówić o dole pasma? Co najwyżej t.zw. "górnym dole", bo ten prawdziwy zaczyna się poniżej 100Hz.
    A takiej częstotliwości nie ma prawa wyemitować głośnik średnicy 3". Oczywiście zachowując zadowalającą skuteczność.
    Dlatego też napisałem o konieczności dołożenia dodatkowego basu; wtedy całość jako taka mogłaby zagrać znacznie lepiej.
    Co do porównań - na pewno będzie lepiej- zwłaszcza w wypadku naprawdę budżetowych konstrukcji fabrycznych. Tam nie dość że brak basu, że charakterystyka poszarpana to na dodatek efektywność głośników poniżej wszelkiej przyzwoitości.
    No i na koniec - ZAWSZE własny ukończony projekt budzi zachwyt u twórcy.
    Po to jest jednak między innymi ten dział, żeby wysłuchać krytyki, uwag, sugestii i wziąć je pod uwagę na przyszłość. Nikt tu na Ciebie nie naskakuje ale chce pomóc, poprawić, uzyskać lepsze efekty. Czy Ty z tego skorzystasz, to już tylko od Ciebie zależy.
  • #6
    andrzejlisek
    Poziom 28  
    Jakieś 15 lat temu wybebeszyłem głośniki i elektronikę z plastikowych obudów, to były takie sobie pukadełka w białych plastikowych obudowach o wymiarach zbliżonych do paczki 1kg cukru, popularne w okolicach roku 2000 i z tamtego czasu miałem te głośniki. Ich brzmienie było takie sztuczne.

    Miniaturowe głośniki do komputera Miniaturowe głośniki do komputera

    W tym biurku miałem podstawę pod monitor i w niej postanowiłem zabudować głośniki. Podczas pracy panela "na powietrzu" prawie w ogóle nie ma basów, ale po wstawieniu pod podstawę do monitora basy się ujawniają i brzmienie jest lepsze niż w oryginalnych plastikowych obudowach. Podstawa z tyłu jest otwarta, sam długo nie rozumiałem, jak to jest że samo wstawienie do obudowy polepsza brzmienie. W tamtym czasie w ogóle nie miałem pojęcia, że obudowy do głośników dobiera się do samych głośników. Nie zmienia to faktu, że to biurko i głośniki służą do dzisiaj, brzmienie jest zadowalające. Nie jest może najlepsze, ale zdecydowanie lepsze niż głośników w laptopach i w plastikowych obudowach.

    Co do projektu, to wyszło całkiem dobrze, jednak wydaje się, że drewniana obudowa (niekoniecznie lite drewno, może być pyta wiórowa, sklejka, a nawet płyta pilśniowa, czy HDF, która z drewnem ma niewiele wspólnego poza tym, że wykonuje się ją z drzewa) tej samej wielkości będzie lepsza niż plastikowa.

    398216 Usunięty napisał:
    No i na koniec - ZAWSZE własny ukończony projekt budzi zachwyt u twórcy.
    Po to jest jednak między innymi ten dział, żeby wysłuchać krytyki, uwag, sugestii i wziąć je pod uwagę na przyszłość. Nikt tu na Ciebie nie naskakuje ale chce pomóc, poprawić, uzyskać lepsze efekty. Czy Ty z tego skorzystasz, to już tylko od Ciebie zależy.

    Zgadzam się z tym w 100%, bo to autor będzie słuchać tych głośników, a więc to jego mają zadowalać. Oczywiście warto dyskutować, co można poprawić, zmienić, zrobić inaczej.
  • #7
    398216 Usunięty
    Poziom 43  
    andrzejlisek napisał:
    Podczas pracy panela "na powietrzu" prawie w ogóle nie ma basów, ale po wstawieniu pod podstawę do monitora basy się ujawniają i brzmienie jest lepsze niż w oryginalnych plastikowych obudowach. Podstawa z tyłu jest otwarta, sam długo nie rozumiałem, jak to jest że samo wstawienie do obudowy polepsza brzmienie.
    Stworzyłeś nic innego jak odgrodę akustyczną. Chodzi o to, że bez niej występuje "zwarcie akustyczne" fali wypromieniowanej przez przednią stronę membrany z fal emitowaną przez tylną stronę membrany. Obudowa wydłuża drogę jaką fale muszą pokonać zanim się spotkają.
    Idealną odgrodą akustyczną jest nieskończenie wielka płyta do której jest przykręcony głośnik - odległość jaką pokonać by musiały fale w takim wypadku jest na tyle duża (bo nieskończenie wielka), ze do zwarcia nie dochodzi.
    andrzejlisek napisał:
    brzmienie jest zadowalające. Nie jest może najlepsze, ale zdecydowanie lepsze niż głośników w laptopach i w plastikowych obudowach.
    Swego czasu miałem okazję przekonać się jak grają głośniki z kolumny ALTUS 140 tyle że w innej obudowie - obudowie precyzyjnie obliczonej na podstawie zmierzonych parametrów głośników. Różnica była na tyle duża, że co niektórzy słuchając tej kolumny zaczęli się pytać skąd wtedy (przełom lat 70/80) wziąłem takie dobre głośniki...
  • #8
    Fimek
    Poziom 13  
    Cześć,

    Trochę mi się zeszło, bo musiałem się nauczyć podstawowej edycji wideo, ale oto krótki klip gdzie można porównać
    1) głośniki wbudowane w laptopa (aczkolwiek są trochę takie lepsze, sygnowane logo JBL),
    2) tanie głośniczki chińskie (gwoli ścisłości one też mają drukowane obudowy, ale "na pałę", nieco większe niż oryginalne),
    3) niniejsze głośniczki na bazie Visaton BF37,
    4) głośniki Usher S520 pędzone z mini-wieży Denon.

    Equalizer jest na płasko dla wszystkich typów głośników.

    Nagrywane telefonem LG, który ogólnie nieźle daje sobie radę z nagrywaniem muzyki, no ale nie jest to jednak profesjonalny mikrofon.

    Piosenka, jaką wykorzystałem to kawałek Blendersów "Trują nas". Wybrałem ją, bo jest fajnie zmiksowana i stopa jest akurat z tych, którą na tych wydrukowanych głośniczkach słychać.

    Link do video tutaj:
    https://youtu.be/rZHXzI1NZIs

    Pozdrawiam,
    Fimek
  • #9
    398216 Usunięty
    Poziom 43  
    Szczerze mówiąc - są co prawda różnice, ale nie wziąłeś pod uwagę, że zmiana pomieszczenia, czy nawet ustawienia mikrofonu/telefonu wpływa na dźwięk. Poza tym - moim skromnym zdaniem NAWET biorąc pod uwagę fakt, że takie nagrania nie są miarodajne to i tak każdej parze coś można zarzucić w brzmieniu.
  • #10
    Fimek
    Poziom 13  
    Dziękuję za wszystkie porady i opinie.

    Dla ustalenia uwagi: ja nie jestem bezkrytyczny i zasłuchany w tych kolumienkach. Jestem natomiast po prostu dość pozytywnie zaskoczony brzmieniem mając na uwadze, co podkreślam, ich rozmiar.

    Słowo komentarza: głośnik 3-calowy jednak jest znacznie większy od półtoracalowego. Dla mnie kompletnie nie stanowi problemu zrobienie kolumienek większych, ponieważ to będzie mnie kosztować jedynie trochę więcej czasu w oczekiwaniu na zakończenie wydruku. Po prostu bardziej kłopotliwe staje się wrzucenie takich kolumienek do torby na laptopa, stąd moje założenie o małym ich rozmiarze. Ponadto mikra efektywność głośników dla mnie nie gra roli w warunkach normalnego odsłuchu, żeby umilić sobie życie muzyką, czy obejrzeć film na laptopie. Na domówkę się nie nadadzą, ale zupełnie nie do tego służą.

    Pisze to, żeby obronić moje założenia, a nie efekty. Efekty - no cóż, dla mnie jest OK, choć oczywiście chciałbym żeby było lepiej, w szczególności, że jak napisałem, w niektórych utworach nie słychać stopy i zrzucam to na ostro ciętą charakterystykę Czebyszewa i oczywiście wysoką częstotliwość rezonansową przetworników. I tutaj rozumiem, że może to być dla wielu osób zbyt duży kompromis. Poza tym brzmienie może się zwyczajnie nie podobać.

    Jeśli chodzi o kształt kolumn, to napiszę tylko, że taki trójkątny przekrój sprawdza się na biurku, aczkolwiek mozna by go ubogacić jakimś kontrastowym elementem i wyoblić krawędzie. Do tego błyszczący PETg wygląda tak sobie. Kupiłem kiedyś takie brązowe PLA serii Eco-line, które nie spełniło moich założeń w jednym wydruku, bo jest trochę zbyt przeźroczyste, ale tutaj nieco zmieniający się trakcie wydruku kolor oraz przyjemna faktura powodują, że kolumienki wyglądałyby chyba lepiej. Myślałem też o nadaniu im bardziej futurystycznego kształtu w stylu Apple (to jest chyba art-deco), gdzie front byłby bardziej zaokrąglony i obły. Tyle że wówczas do zaprojektowania obudowy dużo bardziej nadałby się Blender (na którego obsłudze się nie znam) niż CAD. Myslałem też, żeby część obudowy była schowana pod laptopem, wręcz służyła za podstawkę i była w pewnym sensie niewidoczna - po bokach laptopa wystawałyby tylko przetworniki, ustawione pod kątem, płasko przy powierzchni biurka.

    Osobiście poszedłbym w obudowy na głośnikach maksymalnie 2-calowych, o niskiej efektywności, ale na rzecz przesunięcia częstotliwości rezonansowej w dół. Może takie są gdzieś na świecie :) Znaczy... wiem że są, ale przydałoby się znać rzetelnie zmierzone parametry T-S przed zakupem.

    Myslę, że teraz mógłbym przeprojektować skrzynki biorąc pod uwage parametry T-S zmierzone przeze mnie i zobaczyć, jak to wpłynie na brzmienie. Ewentualnie można dobrać długość tubki bass reflex. Nie chciałbym iść w membranę pasywną, bo strasznie mi sie nie podoba takie charakterystyczne brzęczące przenoszenie basu przez głośniki bluetooth, gdzie taka membrana w większości jest.

    Podsumowując: jeśli ktoś chciałby zasugerować sposób poprawy brzmienia, ale bez znaczącego zwiększenia wymiarów kolumienek (taka zabawa z fizyką), to będę wdzięczny, a i może przyda się to innym. Zawsze można zrobić kolumny większe, zawsze można je ładniej wykończyć (o to nie trudno, wiem), można też podbić brzmienie equalizerem (albo korekcją w samych głosnikach), ale nie o to mi tutaj chodziło.

    Jeżeli tego nie było słychać na filmiku, to napiszę, że głośniki laptopowe, jak na laptopowe grają dobrze, głośniki "chińskie" grają górą i takim pukającym płytkim basem (a raczej już dołem pasma średniego) a Ushery, to Ushery - mi się ich brzmienie podoba, aczkolwiek ich ustawienie jest w tym momencie niekorzystne i to słychać.

    Pozdrawiam,
    Fimek