Shoebox-Größe Subwoofer mit 5
Die meisten Menschen wissen Subwoofer, und die meisten Menschen vorstellen, riesige Kisten mit riesigen Lautsprechern und / oder exotische Schlauch von ihnen vorsteht, wenn der Begriff ‚Subwoofer‘ genannt wird. Es ist eine Tatsache, die wirklich tiefe Basstöne zu reproduzieren, eine große Konstruktion die einfachste Lösung ist. Dies wird in „Hoffmans ehernen Gesetz“ formuliert. was in etwa Staaten gesprochen, die Sie nie mehr als zwei von diesen drei Eigenschaften für eine Lautsprecherbox wählen: 1. hohe Leistungsfähigkeit, 2. tiefe Basswiedergabe, 3. klein. Mit anderen Worten, der einzige Weg, wirklich tiefe Bässe aus einem wirklich kleinen Lautsprechern zu bekommen, ist lächerlich große Mengen an Energie in sie zu pumpen. Jeder Lautsprecher Bauer denkt, dass sie dieses Gesetz irgendwann umgehen können und sie versuchen und scheitern. Ich glaube nicht, dass ich das Gesetz umgehen konnte ich es einfach akzeptiert und baute einen lächerlich kleinen Schrank, der eine sehr zufriedenstellende Menge an Bass erzeugt, mit einem unvermeidlichen, aber nicht unerschwinglich geringer Effizienz.
Acoustic Design
Es gibt viele möglichen Entwürfe für Lautsprecherboxen, so dass die erste wichtige Entscheidung ist, welche Art von sogenannter Ausrichtung zu verwenden. Das Ziel ist die tiefste mögliche Bass für die kleinstmögliche Größe zu bekommen, ohne unmöglich Mengen an Energie zu erfordern, mit preiswerten Komponenten. Thiele - Kleine hat Formeln abgeleitete Verhalten tieffrequenten für auf geschlossene und portierte Boxen basierten Designs zu beschreiben, in dem die tatsächliche Form der Box meist irrelevant ist. Mit anderen Design wie Hornlautsprecher, ist die Form der Box sehr wichtig, aber die Modellierung solcher Konstruktionen ist viel schwieriger. Sie sind auch in der Regel ziemlich groß, daher beschränken ich meine Suche nach einem geeigneten Entwurf zu dem folgenden ‚Klassiker‘:
Mit anderen Worten, war die Wahl bis zu entweder einem zweiten oder vierten Ordnung Design. Ich hatte schon eine ziemlich erfolgreiche Miniatur Subwoofer auf vierter Ordnung Entwurf basiert gemacht. Es war ein Experiment, und ich hatte noch nicht einmal richtig etwas davon berechnet, vor allem aufgrund der Tatsache, dass es ein Teil eines ‚Boombox‘ vollständig aufgebaut aus Abfallmaterialien, einschließlich der Lautsprecher war, für die ich keine T-S-Parameter hatte. Doch nach einigen ‚nassen Fingern‘ Tuning es überraschend gut ab, die gab mir condifence, dass ich etwas noch besser und kleiner mit dem richtigen Modellierung machen könnte. Dieses Experiment hat mir eine leichte Präferenz für ein vierte Ordnung Design.
Die einzige Art von Lautsprecher, der mit allen anderen Komponenten im Inneren etwas so klein wie ein Schuhkarton passen zusammen wäre ein 80mm-Treiber, das Format oft in PC ‚Multimedia‘ Lautsprecher verwendet würden. So sammelte ich die Parameter für geeignete im Handel erhältliche 80 mm Lautsprecher, die preiswert sind. Die höchste Belastbarkeit in dieser Kategorie zu finden ist etwa 30 W RMS, die für einen kleinen Subwoofer für kleine Räume in Ordnung ist. Ich wünschte, es wäre wirklich mächtiger Lautsprecher in diesem Formfaktor. Ich bin mir ziemlich sicher einige Hersteller solche Lautsprecher machen, aber nur, um sie in kommerziellen proprietären Miniatur Subwoofer einzuarbeiten, nicht für den separaten Verkauf.
Isobar Set-up
Der nächste Schritt war eine endlose Reihe von Simulationen. Die Formeln zur Vorhersage optimale Gehäusevolumen für bestimmte Spezifikationen bewiesen nutzlos. oft Negatives, große oder unglaublich kleine Volumina. Es war offensichtlich, dass ich brauchen würde, um mehr Welligkeit im Durchlaßbereich als üblich zu erlauben jede Menge Bass würdig für einen Subwoofer zu bekommen. Deshalb wechselte ich nur für Frequenzgänge simulierte in üblichen Größe Gehäuse in verschiedenen Ausführungen mit den wenigen geeigneten Kandidaten Lautsprechern in isobar Konfiguration.
Ich entschied mich schließlich für eine vierte Ordnung Design mit einem geschlossenen Volumen von 1,5 Litern und einem portierten Volumen von 1,1 l. um 72 Hz abgestimmt. Mit zwei Visaton SC 8 N Treiber in isobaren Konfiguration erzeugt dies die niedrigste Bass-Roll-off und ‚flachsten‘ Bandpaß-Antwort, wenn auch mit einer unvermeidbaren ziemlich starken Resonanzspitze rund 60 Hz. Es ist alles eine große Kompromiss, ich hätte eine flachere Antwort bekommen, aber es wäre sehr viel weniger effizient sein. Ich habe mich für diese Kurve wegen dem folgenden Grund. In der Zwischenzeit hatte ich die richtigen Parameter für meinen ersten experimentellen Prototyp gefunden, so berechnet ich seinen Frequenzgang. Es erwies sich auch eine viel größere Resonanz bei 60 Hz haben, eigentlich die ganze Reaktion bei 60 Hz nur ein Peak um es ohne Plattform war (die Grafik sehen). Doch es klang ziemlich gut, wahrscheinlich, weil es passiert ist den Bass-Roll-off des anderen Sprechers in der ‚Boombox‘ zu ergänzen. Da das neue Design sehr viel näher an einer flachen Antwort war, sollte es klingen noch besser. Denken Sie daran, das Hauptziel ist backpackable guten Bass bei Filmen zu bekommen, nicht perfekt Hallo-Fi Wiedergabe.
Ein enger Anwärter war ein zweite Ordnung Design mit einem Volumen von 4 l, der ohne die Resonanz in etwa die gleiche Niederfrequenzgrenze hat, und ist insgesamt tatsächlich effizienter. Allerdings habe ich die vierte Ordnung, weil:
- Der Niederfrequenz-Roll-Off ist weniger schnell, es bedeutet tiefe Bässe etwas mehr sein wird,
- Vierte Ordnung hat Hochpaßfilterung auf seinem eigenen, die Design-Anforderungen für die elektronischen Filter erleichtern,
- Die vierte Ordnung Design ist eine vollständig geschlossene Box nur mit dem Schlauch-Anschluss mit der Außenwelt verbunden, so dass es viel mehr transportierbar als isobar zweiter Ordnung Feld, in dem einer der Redner auf der Außenseite ungeschickt angebracht wäre, einen zusätzlichen Schutz erfordern.
- Die zweite Ordnung Design ist größer, vor allem mit dem zusätzlichen Aufbau der Außenlautsprecher zu schützen.
Ernsthafter Plumbing
Der einzige große Nachteil des vierten Ordnung Design erwies sich die Abmessungen des Hafens zu sein. Für die minimal akzeptablen Durchmesser von 28 mm PVC-Schlauch zu hohen Turbulenz zu vermeiden, muss die Port etwa 30 cm sein. Das ist länger als jede der Abmessungen des gesamten Endproduktes, was bedeutet, dass das Rohr in irgendeiner Weise gefaltet werden muss. Es hat mir eine Menge von 3D-Puzzle-Arbeit mit einem Design zu entwickeln, die die beiden Lautsprecher, zwei Fächer, und 30 cm PVC-Schlauch untergebracht ist, aber am Ende kam ich an etwas mit zwei Kurven.
Donuts und Golfball Dimples
Im endgültigen Entwurf, der Mund des Rohres und ‚Donut‘ weiter geglättet.
Elektronik
Nach dem Quetschen von relativ großen Gegenständen in kleinen geschlossenen Räumen kam das Quetschen der kleinen Elektronik auf kleinen Leiterplatten. Ich wollte diese ganze Sache so kompakt wie möglich, mit alle in die Box gebaut folgenden:
Der HD-Audio Rausch an der Seite montiert.
Wie für den Subwoofer-Verstärker, die einzige echte Option 2 x 30W RMS erhält mit guter Effizienz in einer kleinen Größe ist ein Klasse-D-Design. Nach einer langen Suche nach dem idealen Chip amp fand ich die TPA3122D2 von TI. Es ist eines der wenigen Klasse D-Chips in einem klassischen PDIP Paket. Meine SMD-Löten Fähigkeiten haben in letzter Zeit verbessert, aber ich scheuen immer noch weg von großen ICs mit winzigen Füße, vor allem Dinge mit zusätzlichen Kühlkörper-Pads wie die meisten der Klasse D-ICs. Darüber hinaus kann PDIP in einem Sockel montiert werden, daher leicht ersetzt, die als wertvoll erwiesen, wenn ich beiden ICs explodierte während dumm, etwas zu tun, während des Board zu testen. Wenn sorgfältig die TPA3122D2 Datenblatt untersuchen, werden Sie feststellen, dass es zur Ausgabe von 30 W RMS an 8Ω nur theoretisch in der Lage ist. In der Praxis löst die begrenzte Verlustleistung des PDIP Pakets, um den Überhitzungsschutz, wenn der IC mit einer hohen Belastung für eine lange Zeit ausgesetzt wird. Um diese so weit wie möglich zu vermeiden, montierte I Kühlkörper auf die Chips.
Ein riesiger 3D-Puzzle
Der Aufbau die Sache nicht einfach war, aber im Vergleich zu ihm der Gestaltung war es ein Kinderspiel. alle Komponenten wirklich Montage ist eine Art Puzzle, weil es bestimmte Teile unmöglich wird, zu montieren, wenn sie vor anderen Teile nicht montiert sind. Für Subwoofer im Allgemeinen und vor allem ganz kleinen wie diese, ist die Luftdichtigkeit von entscheidenden Bedeutung. Leaks verursacht Lärm, die sehr auffällig sein können, wie ich von meinen ersten experimentellen Mini-Subwoofer herausgefunden. Um eine luftdichte Dichtung zu erhalten, während immer noch die Möglichkeit, hält das Innere des Unter der Bedienung, benutzen ich mein klassisches folien Fett-und-Silicon-Verfahren, was bedeutet, I Aluminiumfolie auf den Deckel kleben, wo es mit dem Kasten verbindet, Fett auf die Folie, und dann alles mit Silikon Kit abdichten. Das Schmierfett verhindert das Silikon an der Folie haften bleibt, die ohne Zerstörung der Dichtung es möglich, erneut die Box zu öffnen macht.
Jetzt funktioniert es?
Ja! Es funktioniert und wirkt so ziemlich genau so, wie durch die Formeln vorhergesagt, es ist erstaunlich, dass die T-S Formeln noch so verrückt Design anwenden, um zu sehen ist. Allerdings wird das Ganze zwangsläufig wärmer, wenn im Einsatz für eine Weile, und dies verändert die Eigenschaften. Zum Glück, es ändert sie zum Besseren. Ich kann nicht erklären, warum, aber wenn es vollständig aufgewärmt ist, so scheint es, dass die gesamte Antwort bekommt glatte und tiefer. Deshalb lasse ich die ganze Sache ‚aufwärmen‘, wann immer möglich.
Ob Sie es glauben oder nicht, noch der Sprecher Art arbeitete von in diesem Zustand.
Wie zu erwarten, gibt es einige Windgeräusche, aber es ist nur hörbar, wenn es nichts anderes als reiner Bass in dem Film-Soundtrack bei etwa 60 Hz, die Resonanzspitze in der Antwort ist. Dies geschieht selten und der Lärm wird meist durch andere Töne verdeckt werden. Ich könnte wahrscheinlich das Rauschen reduzieren, indem die Resonanz durch zusätzliche Verarbeitung eliminiert, aber es ist kaum die Mühe wert. Ich habe tatsächlich einen zusätzlichen Header auf der Unterplatte steckt in einem Filter vorgesehen, aber ich bezweifle, dass ich es jemals implementieren. Doch neben der Resonanz Entfernen würde es den Vorteil haben, um die Last auf die Lautsprecher etwas verringern, aber dies würde auch einige der ‚Pep‘ reduzieren. Vielleicht werde ich mit ihr experimentieren, wenn ich jemals genug Zeit finden.