Как сделать портативную колонку своими руками

4 Как сделать колонку своими руками – материалы

Звукопоглощающие материалы помогают фильтровать паразитные частоты. Без шумопоглотителя плохо слышен бас, только рыпящие звуки. Поглотитель придаст звуку нужную мягкость. Используемые материалы: синтепон, войлок, вата рулонная (распушивается). Вату можно крепить на двухсторонний скотч. Для этого поверхность внутри колонки проклеивается скотчем

Он клеится также на внутренние углы, наличие в этих местах звукопоглотителя очень важно. На участках, близких к электронике, проводам, приклеивают вату «URSA» – материал не горючий

Материалы крепятся надёжно, при работе колонок, движение воздуха внутри ящика может нарушить крепление со стенкой.

Акустические системы – конструктивное устройство и принцип действия

Чтобы самостоятельно собрать акустическую систему (АС), нужно понимать ее устройство. В общем случае в конструкцию АС входят динамики, заключенные в корпус, и усилитель.

Корпус

Корпус – это первый важный элемент колонок, в который помещены остальные комплектующие. Он отвечает за воспроизведение звука на низких частотах и разделяет динамики, препятствуя их воздействию друг на друга, а также играет эстетическую роль.

Чтобы добиться звука высокого класса, нужно грамотно выбрать форму корпуса. Стандартные колонки выполнены в виде прямоугольника (куба, параллелепипеда), но такие устройства не позволяют достичь идеального звука, потому что прямые углы создают резонанс и сопутствующие отрицательные эффекты. Также АС изготавливаются в форме конструкций с острыми или тупыми углами (пирамиды, трапеции) и окружности (шара, эллипса), оптимальной для широкополосной акустики.

На заметку! Чтобы добиться наилучшего звучания от недорогих колонок, воспроизводящих основной диапазон частот, разработчики часто используют круглые формы. Передняя панель при этом выполняется ровной, а боковые стенки вместе с задней формируют изогнутую поверхность, эффективно отражающую и направляющую волны в сторону пользователя.

Сабвуферы воспроизводят низкочастотный звук, поэтому для них чаще используют кубическую форму. В сабах обычно устанавливают фазоинвертор, являющийся полой трубой, фокусирующей звуковые волны и проходящей сквозь одну из панелей.

Материал корпуса также бывает разным. Для качественного звука используют ДВП, ДСП, неплотную фанеру. Хорошо подходит дерево, но такая акустика получается тяжелой и массивной, поэтому деревянными обычно делают напольные колонки. Хороший корпус получается из специальных полимеров, но качество звука немного ухудшается. Дешевые АС выполняют из простого пластика. Такой материал плохо поглощает звук, что приводит к образованию лишних шумов. А если увеличить громкость до максимума, будут слышны гудение и гул.

Динамики

Динамики – основная составляющая часть акустической системы, так как именно они производят звуковые волны. В их конструкцию входит постоянный магнит, создающий непрерывное магнитное поле независимо от окружающих условий. Чаще всего он ферритовый. На дорогой акустике используются неодимовые магниты.

Магнитное поле окружает вторую важную составляющую динамиков – медную катушку, на которую воздействует переменный ток от розетки, батареи или USB разъема. Под воздействием тока и в окружении магнитного поля она совершает перпендикулярные колебания. Это заставляет вибрировать диффузор, что влечет колебания воздушных масс, воспринимаемые человеческими органами слуха как звуковые волны. Диффузорная мембрана изготавливается из полимеров или натуральных материалов, например, целлюлозы. На дорогой акустике используются тонкие пластинки из титана. От свойств материала зависит качество звучания.

На заметку! В зависимости от воспроизводимых частот, динамики бывают низкочастотными (сабвуферы, 20-120 Гц), среднечастотными (основной звуковой диапазон, до 5 кГц) и высокочастотными (твиттеры, от 2 до 20 кГц). Сабвуферы имеют самые большие размеры, твиттеры  — самые маленькие.

Усилитель

АС бывает активной или пассивной. В первом случае в колонки встраивается отдельный усилитель, преобразовывающий сигнал под мощность динамиков. Без этой детали звук будет очень тихим. Тогда как пассивная акустика подключается к внешнему усилителю звука специальным кабелем с клеммами. Данные аудиоусилители могут не только преобразовывать мощность сигнала, но и собирать и объединять аудиодорожки от нескольких колонок в многоканальной акустике.

На заметку! Для преобразования аудиосигнала может использоваться не только усилитель, но и ресивер.

Общий принцип работы

Схематически принцип действия АС выглядит следующим образом. Источник звука отправляет аудиосигнал на усилитель. Последний его обрабатывает и посылает на динамики в виде электрических импульсов. Ток поступает на катушку и вместе с магнитным полем воздействует на нее. В результате этого катушка движется вверх и вниз с различной амплитудой. От этого с такой же синхронностью движется диффузор, создавая звуковые волны различной громкости.

Что вам нужно от акустики?

Приятно, когда звук, воспроизводимый от персонального компьютера, звучит во всем слышимом диапазоне (начиная от 20 Герц и до 20 кГц). Для подчеркивания каких-то определенных частот вам нужно использовать специальные фильтры. Большая часть дешевых колонок, которые можно встретить в продаже, воспроизводят звуки в диапазоне от 50-100 Герц и до 15 кГц. От этого звучание кажется неполным, некрасивым. Поэтому акустические колонки, своими руками сделанные, должны иметь более высокие характеристики, чтобы удовлетворить ваши потребности.

Сразу определитесь, какие частоты вы планируете подчеркнуть, будет ли в вашем усилителе возможность ручной корректировки. Но если решите пойти по легкому пути, то достаточно окажется отфильтровать низкие и высокие, чтобы устройства, воспроизводящие этот спектр, работали параллельно с основными динамиками. Наверное, вы слышали такие слова, как «пищалки» (небольшие динамики, фильтрующие высокие частоты) и «сабвуфер» (большой деревянный ящик, в котором расположен динамик для воспроизведения низов). Вот их-то вам и придется сделать самостоятельно.

8 Как сделать колонку своими руками – расстановка

Правильно расставленная акустика даст возможность воспользоваться всем спектром звука, его объемом и качеством. Для динамиков с высокой частотой лучшим вариантом будет размещение на уровне ушей и вдали от стены. Расстояние от стены не меньше, чем 15 см, чтобы звук не встречал на своем пути никаких препятствий. Передние динамики должны быть размещены перед слушателем, под углом в 30°. Задние динамики под углом в 90° от передних. Свободному ходу звуковой волны препятствует открытая дверь на балкон, громко включенный телевизор, так как уменьшается общая детализация.

Нужно сосредоточить свой выбор на том, какие будут собираться колонки: пассивные или активные. В условиях небольшого пространства, выделенного на размещение акустической системы подойдут пассивные колонки, так как идут отдельно колонки и усилитель. Активный вариант предполагает встроенную акустику с усилителем, что требует больше места для расположения, затрат и влияет на сложность во время ремонта. Удобнее, если отдельно имеется сабвуфер, тогда собирается только пассивная акустика, чтобы решить проблему со звуком.

Модели для компьютеров

Колонки для компьютеров часто делают на один динамик. Для сборки модели подбираются листы шпона небольшой толщины. На передней панели вырезается отверстие для динамика. Фазоинвертор должен располагаться в задней части корпуса. Если рассматривать модели небольшой мощности, то усилитель можно использовать без резистора.

С целью регулировки громкости колонок применяются специальные кроссоверы. Данные элементы разрешается устанавливать на фазоинверторе. Если рассматривать устройства с мощностью более 100 Вт, то усилители можно брать только с резисторами. Некоторые для модели подбирают импульсные диффузоры. В конце работы всегда устанавливается клеммник.

Как сделать основные колонки своими руками

Для изготовления корпуса вам можно использовать как дерево, так и пластик. Предпочтение лучше отдать первому, так как при его применении в акустике улучшается качество звучания. Если лень заниматься выпиливанием древесины, то вы можете облагородить колонки от старой магнитолы либо использовать их без переделки. Усилитель и блок питания у вас будут собраны в коробе сабвуфера, поэтому остается только подключить динамики к нужным разъемам. Поэтому при наличии двух колонок от музыкального центра можно смело воспользоваться ими.

Если же решили сделать все в лучшем виде, то по аналогии с коробом сабвуфера изготавливаете и два корпуса для основных колонок. При желании их тоже можно оклеить привлекательным материалом. Оклейка тонким войлоком, например, улучшает качество звучания акустической системы. В этих колонках разумнее всего установить по два динамика – для средних и высоких частот. Это и сэкономит провода для подключения, и обеспечит более привлекательный внешний вид всей системы.

Запертый в ящике

С ростом мощности и улучшением параметров усилителей сверхвысокая чувствительность акустики перестала быть главным камнем преткновения, а вот проблемы неравномерности АЧХ, и в особенности правильного воспроизведения басов, стали еще более актуальными.

Гигантский шаг к прогрессу в данном направлении сделал в 1954 году американский инженер Эдгар Вильчур. Он запатентовал акустическую систему закрытого типа, и это был отнюдь не трюк в стиле нынешних патентных троллей.

Патентная заявка Эдгара Вильчура на АС в закрытом оформлении

К тому моменту уже был изобретен фазоинвертор и, понятное дело, к ящику с дном динамик тоже примеряли неоднократно, только вот ничего хорошего из этого не получалось. Из-за упругости замкнутого объема воздуха приходилось или терять существенную часть энергии диффузора, или делать корпус непомерно большим, чтобы снизить градиент давления. Вильчур же решил обратить зло во благо. Он сильно понизил упругость подвеса, переложив таким образом контроль за движением диффузора на объем воздуха — пружину куда более линейную и стабильную, чем гофр или резиновое кольцо.

В закрытом ящике движения диффузора контролируются воздухом — в отличие от бумаги или резины он не стареет и не изнашивается

Так удалось не только полностью избавиться от акустического короткого замыкания и поднять отдачу на низких частотах, но и ощутимо сгладить АЧХ на всем ее протяжении. Однако обнаружился и минорный момент. Выяснилось, что демпфирование замкнутым объемом воздуха приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы и резкому ухудшению воспроизведения частот ниже данного порога. Для борьбы с такой неприятностью пришлось увеличивать массу диффузора, что логичным образом привело к снижению чувствительности. Плюс поглощение внутри «черного ящика» чуть ли не половины акустической энергии, не могло не внести вклада в снижение звукового давления. Одним словом, новому типу колонок потребовались усилители довольно серьезной мощности. К счастью, на тот момент они уже существовали.

Сабвуфер SVS SB13-Ultra с закрытым акустическим оформлением

Сегодня закрытое оформление применяется по большей части в сабвуферах, особенно в тех, что претендуют на серьезное музыкальное исполнительство. Дело в том, что для домашних кинотеатров энергичная отработка самых низких басов часто оказывается важнее динамической и фазовой точности на всем протяжении НЧ-диапазона. А вот объединив относительно компактный закрытый саб с приличными сателлитами, можно добиться куда более правильного звука — пускай и не наполненного сверхглубокими басами, зато крайне быстрого, собранного и четкого. Всё вышесказанное можно отнести и на счет полнодиапазонных колонок, «закрытые» модели которых изредка появляются на рынке.

Закрытый ящик

Плюсы: Образцовая скорость атаки и разрешение в низкочастотном диапазоне. Относительная компактность конструкции.

Минусы: Требуется достаточно мощный усилитель. Сверхглубоких басов на грани инфразвука добиться весьма затруднительно.

Звуковая плата для компьютерных колонок

При поиске звуковой карты в компьютер для будущих колонок первоначально выбор пал на звуковуху X-Fi Xtreme Audio от Creative, покупать дороже в тот момент смысла не было, но так только казалось.

Забегая вперед надо отметить, что качество этой звуковой карты оставляло желать лучшего, не помогло и ковыряние в настройках — дефолтные установки оказались оптимальными.

Забегая еще дальше надо отметить, что карта при попытках выжать из неё максимум и идеал — сгорела, поэтому пришлось купить новую. В этот раз была куплена звуковуха подороже — ESI Juli@, с максимальной частотой ЦАП / АЦП — 192 кГц / 192 кГц и динамическим диапазоном ЦАП/АЦП 112 дБ / 114 дБ.

Сказать, что более дорогая карта сотворила чудо — нельзя, эффект от неё был не намного лучше, чем от более дешевого Creative, мало того, обе эти PCI-карты работали практически также, как интегрированная в материнскую плату звуковуха. Это подтвердило и тестирование двух внешних карт и встроенной с помощью программы RMAA — существенного превосходства этих звуковых плат над «звуком», интегрированным в материнку не было.

Так что не торопитесь покупать отдельную звуковую карточку, если планируете собирать DIY колонки для вашего компьютера, интегрированного в материнскую плату «звука» может оказаться вполне достаточно, чтобы получить отличное звучание.

Изготовление печатной платы для усилителей и выпрямителя

Пожалуй, не менее трудоемкий процесс, который отнимет немало времени. Если схема, выбранная вами, достаточно простая, то нанести рисунок на фольгированный материал можно при помощи перманентного маркера. Предварительно только обработайте фольгу электролитом для автомобильных аккумуляторов либо соляной кислотой. Это позволит обезжирить поверхность и улучшит процесс травления. Если рисунок печатной платы сложный, то лучше воспользоваться лазерно-утюжной технологией и софтом для рисования дорожек. Вот как сделать колонку своими руками, а именно печатную плату для нее.

В программе намечаете расположение элементов, рисуете дорожки, после чего распечатываете получившееся изображение на лазерном принтере с максимальной насыщенностью черного цвета. Бумагу лучше использовать глянцевую. Затем укладываете рисунок лицевой стороной на поверхность фольги текстолита, крепите бумагу и заворачиваете в чистую ветошь. Нагретым утюгом теперь нужно водить по ветоши, чтобы рисунок отпечатался максимально точно. Эта процедура проводится в течение 10-15 минут. После ее завершения смачиваете бумагу в воде, все лишнее уйдет, а на фольге останется только тонер. При необходимости корректировки нужно дорисовать недостающие элементы перманентным маркером.

Процесс сборки DIY колонок для компьютера

Материалом для корпуса домашних колонок выбрана 16 мм ДСП, МДФ стоит в 4 раза дороже, а разницы никакой не будет, а если нет разницы, то зачем платить больше? Если использовать более толстый лист ДСП, то вес корпуса будет слишком большим, колонки станут неподъемными из-за своей тяжести.

Лучше сразу начертить схему распила листа ДСП, чтобы распилить его прямо у продавца, и не заниматься этим дома, избежав лишнего шума и пыли, буквально.

В данном случае была выбрана форма башни, чтобы поднять динамики повыше над полом.

Внутри корпуса колонок установлены распорки для увеличения жесткости конструкции (внутри распорки стянуты саморезами и зафиксированы «жидкими гвоздями»).

Корпус можно либо покрасить, либо обклеить самоклеющейся пленкой, типа Oracal — в данном случае решено было выбрать пленку! Перед оклейкой необходимо все зазоры, щели, отверстия от саморезов и необработанные края ДСП покрыть слоем шпатлевки, дать ей высохнуть, и только после этого приступать к оклейке (или к покраске, если решите красить корпус).

К стенкам корпуса необходимо приклеить синтепон или специальный демпфирующий материал для самодельных колонок, но качество для домашнего использования колонок от этого наполнителя не сильно улучшиться.

В корпусе каждой колонки установлен собственный усилитель, а также в каждой собственный блок питания, то есть они полностью независимые и могут подключаться к компьютеру как парой, так и по одиночке. Разъемы питания использованы как у блока питания компьютерного системника, что довольно удобно, когда необходимо подключить чужой системник, принесенный к вас «в гости» — вы просто вынимаете провод питания из одной колонки и подключаете её.

Регуляторы громкости можно разместить в отсеке 3,5 дюймового дисковода

Для «подключения звука» в колонках использован разъем «аудио Jack 6,5 mm», из плюсов — можно подключить к колонке напрямую электрогитару. Была надежда, что Jack 6,5 mm надежнее чем Jack 3,5 mm, но нет, толстые разъемы ломаются также как и тонкие…

Вот что получилось в итоге

1 Как сделать колонку своими руками – конструкция

Главные параметры колонки – прочность, герметичность, хороший внешний вид. Вместо саморезов используют евровинты, стенки коробки скрепляют изнутри деревянными рейками квадратного, треугольного, секторального сечения. Садят рейки на клей, предназначенный для скрепления деревянных поверхностей.

Небольшие щели между стенками заделывают, так как колонка должна быть герметичной. В качестве материала для герметизации используется пакля, намоченная клеем. Её следует засунуть в щели. Если будет планироваться открывающаяся задняя крышка, приобретают оконный герметик и проклеивают на стыках так, чтобы крышка в закрытом положении не давала щелей.

Как сделать блок питания

Как упоминалось выше, не стоит брать для конструкции микросхемы с двухполярным питанием. Причина – сложность блока питания, непросто получить необходимый для работы ток. Поэтому лучше всего делать конструкции, которые можно подключить к однополярному источнику питания с напряжением 12-24 В. А впоследствии ремонт колонок своими руками будет проводиться намного проще, если, конечно, случится какая-нибудь поломка. Мощность трансформатора должна быть немного больше, чем мощность потребителей – всех микросхем усилителей.

Оптимальный вариант – это изготовление одного блока питания для всех устройств. Для эффективного расположения всех узлов акустики стоит разместить и блок питания, и ФНЧ с усилителем для сабвуфера, и УНЧ для основных колонок и «пищалок» в одном корпусе. Это позволит эргономично использовать аппаратуру, а количество проводов становится минимальным. На задней стенке сабвуфера нужно установить разъемы для подключения основных колонок и «пищалок». Но учтите, что сабвуфер – это источник вибрации, поэтому пайку необходимо выполнять качественно, а крепление к корпусу производить при помощи резиновых шайб.

Что нужно для сабвуфера?

Без качественного ящика он работать не будет. Объемное звучание создается воздухом, который движется внутри короба. Причем воздух приводит в движение диффузор динамика. Значит, вам нужно смастерить закрытый короб с одним отверстием для выхода воздуха. Так как вы делаете колонки для компьютера своими руками, то нет нужды использовать огромные динамики, которые применяются для автозвука. Идеальный вариант – это автомобильная акустика, используемая в качестве стандартной, которая устанавливается во фронтальной части. Небольшого диаметра динамики, диффузоры прорезиненные, мягкие и эластичные. Это именно то, что требуется для сабвуфера.

Конечно, давление воздуха сильное он не создаст, но для небольшого помещения его будет достаточно, чтобы подчеркнуть низкие частоты. Также вам понадобится усилитель НЧ, на радиорынках таких очень много. Если есть возможность, можно снять со старого автомобильного магнитофона его. Мощность на выходе должна быть минимум 20 Ватт, а питание микросхемы желательно однополярное. Но самое главное – это фильтр низких частот (ФНЧ), потому как сделать колонку своими руками с сабвуфером без этого узла не получится. Не стоит загромождать конструкцию сложными ФНЧ на микросхемах и операционных усилителях. Достаточно пассивного фильтра, собранного из сопротивлений и конденсаторов. В зависимости от их параметров производится отсечка частот.

Необходимые материалы и инструмент

Для самостоятельного изготовления домашней АС, которую можно использовать для компьютера, телефона, телевизора и так далее, потребуются следующие материалы:

• два 3-ваттных динамика;
• штекер mini Jack 3,5 мм для подключения к источнику звука;
• цифровой звуковой усилитель РАМ 8403 (можно купить недорого на Алиэкспресс);
• переключатель для включения акустики;
• соединительные провода для контактов;
• термоусадка, изолента;
• провод с USB штекером для подключения к ноутбуку, ПК или к зарядному устройству от телефона;
• фанера, МДФ или иной материал на основе дерева для изготовления корпуса;
• саморезы.

Важно! Mini Jack должен быть трехконтактным –левый, правый и общий каналы. Не стоит приобретать четырехконтактный, так как использование микрофонного (четвертого) контакта не предусмотрено схемой конструкции.. В качестве аудиоусилителя лучше использовать РАМ 8403, выделяющийся хорошим качеством и работой от напряжения 5 Вольт, что позволит будущей АС питаться как от USB ноутбука, так и от телефонного зарядного устройства

В качестве аудиоусилителя лучше использовать РАМ 8403, выделяющийся хорошим качеством и работой от напряжения 5 Вольт, что позволит будущей АС питаться как от USB ноутбука, так и от телефонного зарядного устройства.

Непосредственно для производства необходимы следующие инструменты:

• электропаяльник;
• клеевой пистолет, термоклей;
• канцелярский нож;
• спички или зажигалка;
• ножовка;
• лобзик;
• дрель;
• отвертка или шуруповерт;
• линейка, циркуль, карандаш;
• лист наждачной бумаги;
• кусачки.

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:

1. Звук в формате Моно непопулярен, поэтому избегаем касаться исторических экскурсов.
2. Звучание Стерео обеспечивается двумя каналами. Оба содержат низкие и высокие частоты. Лучше подойдут равноценные колонки, снабженные парой динамиков (басы и писк).
3. 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.

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.

Динамики для компьютерных колонок

Знайте, что залогом хорошего звука колонок являются в первую очередь динамики, а уже во вторую усилитель и провода. Поэтому необходимо выбрать качественные динамики для компьютерных колонок, которые вы планируете самостоятельно собрать.

В данной случае выбор упал на немецкие широкополосные динамики Visaton B200, которые отыгрывают весь диапазон от 57 до 18000 Гц (а с фильтром так и от 40 Гц). Такой выбор хорош еще и тем, что отпадает необходимость иметь несколько динамиков внутри одной колонки и использовать для их согласования кроссовер. А чем меньше деталей в любом механизме — тем он надежнее!

Широкополосные динамики Visaton B200

Данные динамики Visaton B200 обладают почти в 10 раз более высокой чувствительностью в сравнении с древними советскими колонками S90, таким образом им достаточно мощности в 3Вт, чтобы выдавать такой же саунд, который старые советские могли дать только при 30 ваттах.

Но за такое удовольствие приходится платить размером ящика колонки, в данном случае для каждого динамика придется собрать 150 литровый ящик, только в таком случае эта самодельные колонки смогут полноценно работать.