Портативная Bluetooth колонка своими руками.
Всем привет, на дворе лето, и часто отдыхая на природе хочется послушать музыку. Посмотрел цены в магазинах на более-менее нормальные портативные колонки и честно сказать удивился, это же надо отдать целую зарплату за именитый бренд, а пластиковые бубнилки я даже не стал рассматривать.
Но что в них такого и можно ли сделать что-то подобное своими руками за меньшие деньги, давайте разбираться. Я скачал и изучил схемы на некоторые известные портативки, проанализировал данные и собрал самые важные параметры в единой таблице. В ней можно увидеть честную мощность и энергоемкость аккумулятора:
1. Батарея. Многие производители ставят в свои аппараты низковольтные батареи, обычно 7,4в, затем с помощью DC-DC преобразователя поднимают напряжение до необходимого значения. Я же пошел другим путем, соединил 6 аккумуляторов по 3,7в , установил контроллер заряда и тем самым легко получил необходимые 24в. Я приобрёл дешёвые повербанки, в них чаще всего стоят один, два или несколько аккумуляторов 3,7в 10000мАч. Для 24в нужно 3 повербанка по 20000ма/ч. Нужно учитывать при покупке, что повербанк ёмкостью 20А/ч весит около 400 грамм, а толщина каждой батареи 12мм.
Разборка особого труда не составила, я достал аккумуляторы, соединил их последовательно и подключил плату защиты согласно схемы.
Ссылка на плату регулировки напряжения и тока.
Выводы легко паяются обычным 25 ваттным паяльником. Мощный аккумулятор напряжением 24в и ёмкостью 10А/ч готов, посчитаем энергоемкость (3,7вx6штx10А/ч), получается 222Wh.
Теперь посмотрите в таблицу 1, наша колонка по энергоемкости в 3 раза мощнее JBL Partybox 310, это значит, что ее хватит на все выходные, даже с запасом. Самодельный аккумулятор обошёлся мне в 3100р (3 повербанка и плата заряда).
2. Динамики. В нашей таблице самая мощная колонка Jbl Partybox 310 имеет 2 низкочастотных динамика по 6,5 дюймов. На Авито я приобрёл доступные динамические головки Alphard(Machete) lw65-a4. Они имеют внушительную магнитную систему, 80вт RMS мощности, литую корзину и весят по 2,3кг каждый.
Некоторые их ставят в двери автомобиля, но они годятся только для фазоинверторного оформления из-за низкой добротности. Итак, динамики + решетки + Авито доставка вышли 3000р.
В качестве высокочастотных динамиков я использовал Senon PT25Z, которые лежали на полке несколько лет, тоже включим их в смету.
Средняя цена пусть будет 1500р.
2. Усилитель + Bluetooth.
Здесь меня выручил AliExpress, я нашел плату на микросхемах TPA3116. Для 24 лучше использовать сдвоенные микросхемы, т.е. по одной на канал. Соединение PBTL — означает параллельное соединение двух каналов одной микросхемы, это позволяет подключать более низкоомную нагрузку, таким образом не будет срабатывать токовая зашита на высокой громкости. По даташиту при 24 в мы получим по 60 честных ватт на канал при искажениях 1%. Плата заряда на микросхеме, позволяет выставить нужное напряжение и ток заряда аккумулятора. Важно: плату блютуз модуля лучше питать от отдельного источника питания, для этого можно использовать изолированный DC-DC конвертер B2405s либо же взять старый аккумулятор от телефона, в них уже встроен контроллер заряда-разряда, также нужен обычный зарядник для телефонов. Делается это для того, чтобы не было шума и свиста в динамиках в паузах на высокой громкости.
Итого : усилитель + Bluetooth 5.0 модуль= 850р.
3. Измерения и расчет.
Измеренные параметры динамика Lw65a4: Fs=52,9, Qts=0,47, Vas=10,1L. Я рассчитал необходимый объем акустического оформления, и частоту настройки пассивного излучателя, получилось 36л/45Гц.
Для частотного раздела двухполосной системы рассчитал фильтры второго порядка. Чувствительность высокочастотного динамика оказалась заметно выше чем у НЧ, пришлось добавлять резистивный делитель. Окончательную настройку фильтров делал с помощью микрофона и программы Arta, ее бесплатного функционала вполне достаточно.
Оформление пассивный радиатор очень часто встречается в малогабаритных переносных колонках, работает как фазоинвертор, но не съедает объем короба, а частота настраивается изменением массы подвижной системы пассивного излучателя.
Расскажу немного подробнее о настройке. Ставим динамики на место, плотно прикручиваем, ставим ПИ, измеряем импеданс динамиков, либо же наблюдаем за ходом активных динамиков, минимальное сопротивление и ход будет именно на частоте настройки ПИ. Для определения хода динамических головок достаточно насыпать на них риса. Для снижения частоты нужно утяжелить подвижную систему ПИ, например пластилином. Далее снимаем ПИ, взвешиваем на весах, убираем временный пластилин, и утяжеляем подвижку с помощью клея равномерно нанося его на всю площадь, финальное взвешивание делал после высыхания, пришлось немного добавлять массы.
В качестве ПИ я использовал ремкомплект для сабвуфера 10″, диффузор с Авито доставкой обошёлся мне в 800р.
Итого. Пассивные фильтры делал сам, конденсаторы и катушки вышли примерно в 300р.
4. Корпус.
Короб изготовил из МДФ листов толщиной 12мм, внутри поставил 2 распорки для жёсткости конструкции.
Короб собирал на акриловый клей, степлер использовал только для удобства сборки. После того, как клей высох, все скобы я удалил.
Самое тяжёлое — это декоративная отделка, красить у меня не получается, да и слишком пыльное это занятие, так что я решил оклеить стенки кожвинилом, использовав клей ПВА. Ручка самодельная, крепится к корпусу шпильками М6, которые вставлены насквозь.
Мдф можно найти дёшево, а иногда и бесплатно в фирмах, которые занимаются изготовлением МДФ панелей для дверей, у них остается много ровных обрезков шириной 150-300мм и длиной более 2 метров. За 500р мне отдали материала, которого хватит на 5 подобных колонок.
Итого: МДФ 200р + кожзам 300р + уголки, клей, ножки и пр. 200р =700р.
Первое включение проводил без фильтров подключив НЧ динамики напрямую к небольшому усилителю, с помощью к которого я обычно измеряю АЧХ. Первое, что сразу впечатлило — это бас, я даже не вслушивался как играет музыка, но эти мясистые и жирные низы меня удивили. Я всего лишь второй раз использую пассивный излучатель в своих конструкциях, и если не знать, что по центру стоит ПИ, то кажется что так низко играет именно 10 дюймовый сабвуфер.
Вес колонки получится значительным, целых 17кг, из которых корпус около 8кг, динамики 6кг, аккумулятор 1кг и блок питания 500гр.
Закрепил платы, аккумулятор и блоки питания для удобства установки в корпус.
На блоке питания можно сэкономить, подойдёт любой на напряжение 25-35в и током 1-2ампера, он нужен только для заряда аккумулятора. На плате LM2596 выставил напряжение 26в, и ток 2 ампера, на диоде теряется около 0,5в. Диоды нужны для предотвращения разряда аккумуляторов через нагрузочные резисторы и светодиоды, которые стоят внутри блока питания.
Всем спасибо, за внимание, думаю, что получился не плохой бумбокс, учитывая бюджет в 10850т.р.
Теперь добавим наш бубмокс для сравнения:
Я специально сделал таблицу, чтобы не было вопросов и споров по поводу мощности, я изучил не только сервисные мануалы, но и даташиты на применяемые микросхемы усилителей.
После небольшого анализа привожу простую формулу для примерного расчета выходной мощности мостового усилителя класса D при искажениях 1%. P=U²x0,84/2R, где U- напряжение питания усилителя, R — сопротивление динамической головки. В моем случае полная заряженная батарея выдает 24в, посчитаем мощность, получается 0,84×24²/2R=60вт на канал. Открываем даташит на TPA3116, смотрим график, расчеты верны.
По мере разряда акуммулятора мощность немного упадет, но незначительно.
Фото получившейся колонки:
Спасибо за внимание, оставляйте комментарии.
