Soundbar DIY z wbudowanym procesorem DSP: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Budowanie nowocześnie wyglądającego soundbara ze sklejki giętej o grubości 1/2 cala. Soundbar ma 2 kanały (stereo), 2 wzmacniacze, 2 głośniki wysokotonowe, 2 głośniki niskotonowe i 4 pasywne radiatory, które pomagają wzmocnić niskie częstotliwości w tej małej obudowie. wzmacniacze mają wbudowany programowalny cyfrowy procesor sygnałowy (DSP), którego używam do tworzenia zwrotnic dwudrożnych, niestandardowych korektorów i dodawania dynamicznego podbicia basu. Wzmacniacz DSP wykorzystuje procesor ADAU1701, który jest konfigurowalny za pomocą Analog Devices SigmaStudio (darmowe oprogramowanie) Do wgrania programu SigmaStudio na procesor potrzebny jest osobny programator USBi. Oczywiście oferuje mniej genialny program za 20 USD, w przeciwnym razie można użyć droższej wersji firmy Analog Devices.

Lista głównych części:

• Głośniki niskotonowe (x2): Dayton Audio ND91-4
• Głośniki wysokotonowe (x2): Dayton Audio ND20FB-4
• Radiatory pasywne (x4): Dayton Audio ND90-PR
• Wzmacniacz 1 (zasilanie głośników wysokotonowych): Dayton Audio Kab-215
• Wzmacniacz 2 (zasilanie głośników niskotonowych): Sure Electronics Jab3-250
• Obudowa: sklejka o grubości 1/2" (Home Depot)
• Przegroda przednia: MDF o grubości 1/2" (Home Depot)

Krok 1: Zginanie obudowy przez szczelinę

Chciałem wyjątkowej obudowy, która nie wyglądałaby „pudełkowato”, więc zdecydowałem się użyć techniki gięcia szczeliny, aby uzyskać gładką, gładką krawędź wokół obudowy. Wykonałem kilka nacięć z cienką szczeliną (9 na zagięcie), które kończą się około ~2 mm od powierzchni arkusza sklejki. Dało to zaokrągloną krawędź o promieniu gięcia około 1 . Usunięcie materiału z jednej strony drewna pozwala na łatwe gięcie sklejki. Należy jednak zachować ostrożność, ponieważ to zgięcie jest dość delikatne. Gięcie szczeliny wymaga znajomości grubości (rzaz) ostrza, grubość materiału i żądany promień. Znając te parametry, możesz obliczyć ilość usuniętego materiału (liczbę cięć), długość łuku zewnętrznego i wewnętrznego (rozstaw cięć). Aby to ułatwić, kalkulatory gięcia szczelinowego istnieją, ale mają konserwatywne ograniczenie promienia gięcia. Jeden przykład można znaleźć tutaj:

Krok 2: sklejanie razem

Stworzyłem mieszankę ~1:1 trocin i kleju do drewna i użyłem jej do wypełnienia nacięć w każdym zakręcie. Próbowałem obficie nakładać mieszankę kleju, ponieważ w tych zagięciach nie zostało dużo materiału, a zagięcie jest kruche. Jednak po wyschnięciu mieszanki kleju zagięcie jest dość mocne (przynajmniej wystarczająco mocne dla głośnika). Stworzyłem również połączenie na zakładkę, które służy do łączenia górnego elementu z dolnym. Teoretycznie można by mieć jeden długi, bezszwowy element, który miałby blisko 90 cali długości i był trudny w obsłudze. Ponieważ spód nie jest widoczny, zdecydowałem się podzielić obudowę na dwie części, a złącza były na dole.

Krok 3: Wykonanie przedniej przegrody MDF

Użyłem frezarki wgłębnej i przyrządu do wycinania okręgów, aby wyciąć otwory na każdy głośnik niskotonowy i pasywny radiator. Użyłem dużego wiertła forstnera i wiertarki do otworów głośnika wysokotonowego. Użyłem również zaokrąglonego wiertła, aby wygładzić krawędzie każdego otworu, a także zewnętrzną krawędź przegrody. Zamontowałem głośniki wysokotonowe jak najdalej od siebie, aby uzyskać lepsze obrazowanie, ale nie jestem pewien, jak duży to ma wpływ.

Krok 4: Montaż głośników i owinięcia tkaniny

Aby zakończyć przegrodę, zamontowałem z tyłu wszystkie głośniki niskotonowe, pasywne radiatory i głośniki wysokotonowe za pomocą wkrętów do drewna 1/2 . Przetworniki były dostarczane z uszczelkami piankowymi (dostarczanymi luzem), które tworzyły ładne uszczelnienie podczas montażu z tyłu. Wykorzystałem również otwór wzór na każdej uszczelce, aby wywiercić otwory na śruby pilota - eliminując zgadywanie. Pokryłem przód przegrody tkaniną (przymocowaną zszywkami) i użyłem paska pianki z klejem, aby utworzyć uszczelnienie między przednią przegrodą a obudową.

Krok 5: Tylna przegroda + elektronika

Tylna przegroda ma ukośną krawędź, która służy do stworzenia szczelnego, hermetycznego uszczelnienia z obudową. Użyłem wiertła do fazowania i stołu do frezowania, aby utworzyć fazowanie pod kątem 45 stopni i użyłem tego samego paska pianki do wykonania uszczelnienia. Elektronika (2 wzmacniacze, gniazdo wejściowe zasilania DC, gniazdo wejściowe stereo i 2 diody LED) są zamontowane w tylnej ściance. Elektronika jest zamontowana w szczelnej wnęce na środku obudowy, która oddziela lewy i prawy kanał.

Krok 6: Programowanie/strojenie DSP

Cyfrowe procesory sygnałowe (DSP) są szeroko stosowane w większości nowoczesnych konsumenckich soundbarów. Ich największą zaletą jest to, że akceptują wejście cyfrowe i mogą być używane do wielokanałowego dźwięku przestrzennego. W tym projekcie użyłem wejść analogowych, ponieważ łatwiej je zaprojektować. Wzmacniacz Sure Electronics Jab3-250 jest wyposażony w procesor ADAU1701, który ma 2 wejściowe przetworniki cyfrowo-analogowe (przetworniki analogowo-cyfrowe) i 4 wyjściowe przetworniki cyfrowo-analogowe (przetworniki cyfrowo-analogowe). Użyłem dwóch wyjściowych przetworników cyfrowo-analogowych do zasilania każdego głośnika wysokotonowego i dwóch przetworników cyfrowo-analogowych do zasilania każdego głośnika niskotonowego. Obraz mojego programu graficznego SigmaStudio jest załączony, a niektóre z ważnych użytych bloków są opisane poniżej:

Regulacja poziomu wejściowego: służy do zmniejszania głośności wejściowej dla każdego kanału. Odkryłem, że jest to krytyczny krok, który jest wymagany do działania funkcji Dynamic Bass Boost (opisanej później).

Korektor parametryczny: Użyłem aplikacji telefonicznej o nazwie „Advanced Spectrum Analyzer”, aby zarejestrować przemiatanie częstotliwości (20 Hz - 20 kHz) i z grubsza zmierzyć charakterystykę częstotliwościową głośnika bez żadnego wyrównania. Nie jest to najdokładniejsze podejście, jednak jest szybkie i daje mi dobry punkt wyjścia bez inwestowania w dokładniejsze narzędzia, takie jak mikrofon pomiarowy i karta dźwiękowa do mojego laptopa. Planuję w przyszłości wykonać lepsze pomiary i użyć dodatkowego oprogramowania, takiego jak Room EQ Wizard (https://www.roomeqwizard.com), aby pomóc mi obliczyć właściwy EQ. Na razie stworzyłem niestandardowy korektor parametryczny, który zmniejsza głośność między 500 Hz a 4000 Hz. Moje uszy odbierały ten zakres częstotliwości głośniej niż reszta. Głośnik grał lepiej (dla mnie) przy zmniejszeniu głośności w tym zakresie. Załączone są krzywe charakterystyki częstotliwościowej przed i po. Nie są to prawdziwe pomiary odpowiedzi głośnika i prawdopodobnie są bardzo niedokładne, ale zdecydowałem się je uwzględnić, aby móc podkreślić, jak skutecznie DSP zmienia dźwięk. Na załączonych wykresach pomarańczowa linia reprezentuje zarejestrowaną odpowiedź szczytową, a biała linia reprezentuje poziom w czasie rzeczywistym (który można zignorować).

Zwrotnica: Użyłem filtra Linkwitz-Riley 4. rzędu ustawionego na 3000 Hz dla filtra dolnoprzepustowego w głośnikach niskotonowych i filtra górnoprzepustowego w głośnikach wysokotonowych. Jedną z ogromnych zalet DSP jest to, że może z łatwością tworzyć złożone filtry, takie jak ten. Stworzenie pasywnej zwrotnicy Linkwitz-Riley czwartego rzędu wymagałoby dodatkowych komponentów, które mogłyby z łatwością zwiększyć koszt DSP (35 USD).

Dynamic Bass Boost: Blok Dynamic Bass Boost zapewnia wzmocnienie, które różni się w zależności od poziomu sygnału wejściowego: niższe poziomy wymagają i odbierają więcej basów niż wyższe poziomy. Używając filtra o zmiennej Q, blok ten dynamicznie dostosowuje ilość wzmocnienia. Aby wzmocnienie zadziałało, poziom wejściowy musi zostać zmniejszony. Oznacza to, że głośnik nie jest już tak głośny, jednak uważam, że warto postawić na kompromis. Przy 50W/kanał jest mnóstwo mocy.

To mój pierwszy projekt z DSP i SigmaStudio i wciąż się uczę. Będę nadal aktualizować ten Instruktaż, dostosowując dźwięk. Mam nadzieję, że podobała Ci się ta kompilacja!