Как сделать портативную колонку своими руками в домашних условиях

Содержание

Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей . Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT .

Подборка Bluetooth и усилителей на сайте
https://alexgyver.ru/sound/
Bluetooth модуль https://ali.ski/Q7tWS
Усилитель из видео (TDA7297) https://ali.ski/906ys
Усилок + приёмник https://ali.ski/ji80L1
Модуль питания 3.3V – 5 ШТУК (как в видео) https://ali.ski/M88B-
Индикатор заряда (3S 12.6V) https://ali.ski/m0Ve6j
Преобразователь с изол. землёй

https://www.chipdip.ru/product/b1205s-1wr2 (чип дип, 1 штука)
Aliexpress

https://www.chipdip.ru/product0/41486 (чип дип, 1 штука)
https://ali.ski/1IiOn

Требования к колонке

Когда стали набирать популярность колонки компании JBL, то сын попросил купить такую колонку. Так как мы с ним активно занимались электроникой, то сразу же возникла идея сделать себе колонку самостоятельно, и конечно по качеству не хуже JBL Boombox.

Какие же характристики должна была иметь колонка:

мощный звук (как минимум 40 Вт)
небольшой вес (2-3кг)
цветомузыка
Hi-Fi звук
bluetooth apt-X
встроенная sd карта и mp3 плейер — вся коллекция музыки с собой
долгое время работы от аккумулятора
FM радио

Также было придумано еще много мелких функций, которые обязательно должны были быть. Их описывать не буду.

Подбираем усилитель звука

Я стал изучать компоненты из которых можно собрать колонку. И конечно же начал с усилителя звука. Изучив, то что есть на рынке и активно используется во всех поделках, я понял — все это не то, и обратил свое внимание на новейшие разработки в области звука. На сайте компании Texas Industries и было найдено сердце будущей колонки — TAS5782M — усилитель звука Hi-Fi уровня . Посмотрите его характеристики:

30Вт стерео (итого 60Вт)
Цифровой звук
Встроенный DSP процессор с кучей настроек
Неубиваемость — различные защиты чипа
Работа без радиатора
THD — 0.02%

Выбор типа корпуса

Пожалуй, самая видовая и занимательная часть акустики — это корпус.
Рассмотрим несколько «рецептов» изготовления корпуса для DIY портативной акустики.

Беспроводная колонка своими руками

Фанера
Готовые «доноры»
Корпуса для РЭА
Профили
3D печать и формовка

Фанера

Самый простой в обработке и легкодоступный материал — фанера. Как вариант: деревянный массив, ДСП или МДФ.

Минусы — это тяжесть и дополнительные работы по влагостойкости.

Кроме фанеры можно использовать текстолит (клеить эпоксидкой) и картон. Последний неплохо пропитать горячим лаком.

Вот мои поделки — под ретро радио из стеклотектолита и вариант корпуса из пропитанной картонной трубы:

Готовые «доноры»

Донором для портативной акустики может служить:

Чемоданы
Ящики для инструмента
Канистры
Аптечки
Кашпо
Кейсы от коньяка
И экзотические варианты, например, патронный ящик от пулемёта.

Рассмотрим как реализовывали это различные авторы:

Корпуса для РЭА

Можно использовать корпуса для РЭА. Это удобно: широкий выбор размеров, доступность. Корпуса чаще всего герметичные (с резиновым уплотнением).

Корпуса для РЭА есть пластиковые (чаще), алюминиевые (дороже) и комбинированные.

Пластиковые корпуса очень легко обрабатывать «на коленке». Нужен гравер, перьевое сверло, напильник.

При приложении рук получается вполне нарядно:

С алюминием, конечно, чуть сложнее, но не забываем при обработке добавлять смазку, хотя бы банальный WD-40.

Из алюминиевых корпусов мне очень понравился такой с торцевыми пластиковыми крышками (я купил):

Профили

В строительных супермаркетах сейчас продают много различных замкнутых профилей, как пластиковых для вентиляции и канализации, так и алюминиевых. Из них коже можно сделать корпус колонки, главное придумать и обыграть как сделать герметичные торцы.

Пластиковые корпуса нужно усиливать ребрами жесткости.

Вот мой мой пример корпуса из профиля:

3D печать и формовка

Повальное распространение 3D принтеров, печатающих пластиком, серьезно упростило жизнь самодельщикам. Теперь небольшие корпуса или элементы конструктива можно печатать из пластика. Без проблем можно реализовать сложные формы, вроде, лабиринтов.

Формовка — подразумевает собой классический приём: каркас, стеклоткань и эпоксидная смола. На финише шпатлёвка, шлифовка и окраска. Таким образом можно получить корпус весьма замысловатой формы.

Подбор динамиков и акустического оформления

Помните про размерный класс? Так вот, и динамики можно соотнести так же.

Микро — размер
Мини — размер самый ходовой от 2″ до 3″
Макси — >3″ Там уже может быть использованы и две полосы, а так же сабвуферный басовый канал.

Для размера «мини» и «макси» желательно измерить параметры Тиля — Смолла для точного расчета объема и выбора акустического оформления. Я использую ПО bassbox 6 pro. Это позволит получить максимальную отдачу динамика на низких частотах.

Основные акустические оформления для портативной акустики:

Закрытый ящик. Самый простой вариант, меньше риск ошибиться.
Фазоинвертор. Тяжело настраивать без параметров динамика. В маленьких корпусах тяжело реализуем.
Пассивный излучатель. Самый распространенный в портативных решениях вариант. Площадь излучателя должна быть больше или примерно равна площади динамика, а настройку рабочей частоты можно подкорректировать добавочной массой.

Но все это тема сложная и требующая отдельной статьи. Для портативной акустики можно опираться на данные производителя и от них выбирать объем оформления. А тип оформления рекомендую использовать пассивный излучатель, на нем сейчас 99% такой акустики и сделано.

Пожелания к динамикам для портативной акустики:

Желательно неодимовый магнит (мощнее, компактнее, эффективнее)
Желательно диффузор с защитой от влажности (пластик, полимер)
Резиновый широкий подвес (прочнее, долговечнее, больше ход динамика, глубже бас)
Лучше брать динамики 4 Ом, чем 8, так как усилитель выдаст на такую нагрузку больше мощности

Для защиты от внешних воздействий рекомендуется использовать защитные сетки (грили). Продаются они на Алиэкспресс любых размеров, состоят из пластикового фланца и мелкоячеистой металлической сетки.

Подборка предпочтительных моделей динамиков приведена в конце статьи.

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.

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 резистор. 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 аккумулятора мощность немного упадет, но незначительно.

Фото получившейся колонки:

Спасибо за внимание, оставляйте комментарии.

Стоимость всех расходов на сборку

TDA7492P 2x50w 10$
Преобразователь USB 0.8$
Блютус приёмник 2$
5S Литий-Ионный аккумулятор 2.5$
МДФ 10 мм прибл. 1 $
Динамики 3″ ШП 36$
Динамики 1.5″ ВЧ 12$
АКБ 18650 упаковка Panasonic 3400 мАч 5х4$
Плюс провода, переключатели, конденсаторы: итого 70 долларов

Микросхема TDA7492 является усилителем класса D, схема работает в диапазоне 8-25 В, так что 21 В ещё не предел – можно поставить и 6 банок. По спецификации на м/с при THD 10%, суммарно получается почти 100 ватт мощности.

Инструменты и материалы

Хотя самодельную колонку можно сделать и из автомагнитолы, и из канализационной трубы, мы рассмотрим три способа изготовления переносной колонки своими руками: из ПВХ-трубы, из старых проводных компьютерных колонок и собранную полностью с нуля. Для каждого способа нам понадобятся разные запчасти:

сломанный Wi-Fi роутер или корпус от него;
угол вентиляционной трубы, диаметр которого не менее 100 миллиметров;
2 динамика;
светодиод;
резистор на 100 Ом;
аккумулятор (подойдет как новый, так и оставшийся от старого телефона);
mp3 speaker с Aliexpress;
5-вольтовый усилитель, который тоже можно приобрести на китайском рынке;
модуль заряда для аккумуляторов;
различные провода;
выключатели;
старые колонки;
контроллер заряда со встроенной защитой;
усилитель класса D;
Bluetooth модуль;
12 саморезов 2,3 х 12 мм;
плотный двусторонний скотч (лучше на пенной основе);
фанера;
баллончик с лаком для защиты корпуса.

Для всех способов понадобятся одни и те же инструменты:

крестовая отвертка;
дрель;
сверло Форстнера;
электролобзик и строительный нож;
клеевой пистолет и клей ПВА;
паяльник;
наждачная бумага.

Способы изготовления

У каждого способа свой алгоритм сборки, поэтому разберем их отдельно.

Изготовление колонки из ПВХ-трубы

Разберите корпус Wi-Fi модема. Он будет служить корпусом для будущей колонки.
В краях верхней части проделайте два отверстия под выключатели, как на фото.
При желании вы можете проделать в верхней части трубы пару отверстий и зафиксировать в них антенны от роутера. Впоследствии их можно будет использовать в качестве усилителя сигнала.
Проделайте в крышке корпуса роутера и в трубе отверстия, через которые будут проходить провода, а также 2 дополнительных для крепления трубы.
Чтобы динамики не повреждались во время работы, им понадобится защита. Ее можно как приобрести отдельно, так и сделать самостоятельно из специальной сетчатой накладки для окон автомобилей. Положите динамики на сетку и сделайте вокруг каждого из них круг с отступом от края динамика около 3-4 см.
Вырежьте их. При помощи плотной нитки и иголки стяните сетку вокруг динамика, чтобы на передней его части чувствовалось натяжение.
Крепление динамиков в трубе можно обеспечить при помощи термоклея или маленьких саморезов, если диаметр и толщина вашей трубы это позволяют.
На клеммы динамиков припаяйте звуковые провода. Они обычно склеены попарно, поэтому их легко узнать.
Что касается электронной части, то тут все проще. В передней части корпуса роутера вырезаем место под модуль mp3 и крепим его любым удобным способом.
Спаяйте вместе все электронные составляющие так, как показано на схеме.
Теперь нужно установить разъем для питания системы. Вы можете поставить его в отверстие, где был порт питания роутера, если он подходит по размерам, или вырезать новый.
Теперь пришло время для индикатора включения колонки. Для этого берем резистор и диод. Один конец диода припаиваем к резистору, а другой – к аккумулятору. Резистор присоединяем к кнопке включения. Он нужен для того, чтобы регулировать яркость свечения диода. Установите диод в специальное для него отверстие.

После того как вы все спаяли, проверьте колонку на работоспособность и соберите корпус. В результате у вас получится оригинальная колонка, собранная вашими собственными руками.

Портативные колонки для телефона

Когда хочется усилить звук своего девайса, будь то телефон, планшет. Крутим громкость на всю и батарею разряжает приложение. Но бывает что громкости не хватает. Дома, при наличии розетки применяют колонки. Вне дома с проблемой питания помогает справиться портативная колонка, но цены на них довольно высоки. Решил переделать дешевые колонки. Цена доработки невысока, а результат устроит многих.

— малогабаритные компьютерные колонки;
— li-ion аккумулятор;
— контроллер заряда на TP4056 с защитой;
— провода;
— паяльник, дрель.

Изготовление колонок для смартфона

За основу были взяты компьютерные колонки Defender SPK-165. Купил их на местном форуме за 100 рублей. Звук был мягко говоря, ужасным. Были в наличии пара динамиков на 1 ватт их и установил и работали они до данной переделки.

Разобрав мы видим простейшую комплектацию. Трансформатор и плата усилителя с регулятором громкости и кнопкой отключения питания. О кнопке будет отдельный разговор далее.

Отпаиваем сетевой трансформатор и провод питания. Откладываем в сторону, они нам больше не пригодятся.

Первоначально я рассчитывал питание от двух Литий-ионных аккумуляторов формата 18650. Но из-за того, что в колонках менялись динамики на одно ваттные (стояли по пол ватта и очень тихие), пришлось применить Литий-полимерные плоские аккумуляторы. Они у меня б/у, но общей емкости более чем достаточно.

Заряжаться наши аккумуляторы будут с помощью контроллера заряда из Китая. Контроллер оборудован защитой от глубокого разряда. На плате маркированы В-/В+, к ним подключается аккумуляторная батарея. OUT+/OUT-, к ним подключается нагрузка.

Монтируется контроллер заряда в подошву. Вырезаем окошко под разъем и подпиливаем плату, главное не повредить дорожки. Клеится плата на двухсторонний скотч, для надежности можно закрепить еще и термо клеем.

Так как у колонок сетевое питание приходило сразу на трансформатор, а с него на диодный мост, эту часть переделаем. Выпаиваем все диоды, 4 штуки.

Питание с аккумулятора, точней с платы контроллера заряда, припаивается к плюсу и минусу диодного моста. Так же плюс питания будет коммутироваться выключателем колонок.

Предварительно припаиваем нашу схему навесом на проводах и проверяем на работоспособность.

Плоские аккумуляторы закреплены нехитрой скобой из медной проволоки с надетой на нее изоляционной трубкой.

Для контроля процесса заряда аккумуляторов, в подошве проделываем отверстие напротив светодиодной индикации контроллера заряда и заливаем термоклеем. Лишний клей отрезаем. Скручиваем колонки и подключаем зарядное устройство. Заряжается от любого зарядного от смартфона, планшета и микро USB на выходе. Индикация видна отлично.

Вот так и практически без усилий, мы доработали компьютерные колонки с сетевым питанием под портативные колонки. Позже добавлю еще аккумуляторов, для увеличения емкости батареи.