Саундбар своими руками со встроенным DSP: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Создание современной звуковой панели из гнутой фанеры толщиной 1/2 дюйма. Звуковая панель имеет 2 канала (стерео), 2 усилителя, 2 высокочастотных динамика, 2 низкочастотных динамика и 4 пассивных излучателя для усиления низких частот в этом небольшом корпусе. Один из усилители имеют встроенный программируемый цифровой сигнальный процессор (DSP), который я использую для создания двухполосных кроссоверов, настраиваемых эквалайзеров и добавления динамического усиления низких частот. В усилителе DSP используется процессор ADAU1701, который настраивается с помощью Analog Devices SigmaStudio (бесплатное программное обеспечение Для загрузки программы SigmaStudio на процессор необходим отдельный USBi-программатор. Уверен, предлагает не столь звездную программу за 20 долларов, иначе можно использовать более дорогую версию от Analog Devices.

Список основных частей:

• НЧ динамики (x2): Dayton Audio ND91-4
• Высокочастотные динамики (x2): Dayton Audio ND20FB-4
• Пассивные излучатели (x4): Dayton Audio ND90-PR
• Усилитель 1 (питание твитеров): Dayton Audio Kab-215
• Усилитель 2 (питание низкочастотных динамиков): Sure Electronics Jab3-250
• Корпус: фанера толщиной 1/2 дюйма (Home Depot)
• Передняя перегородка: МДФ толщиной 1/2 дюйма (Home Depot)

Шаг 1: пропиливание изгиба корпуса

Мне нужен был уникальный корпус, который не выглядел бы «квадратным», поэтому я решил использовать технику изгиба пропила, чтобы добиться бесшовных гладких краев по всему корпусу. Я сделал несколько (9 на каждый изгиб) тонких пропилов без сквозных прорезей, которые заканчиваются примерно на 2 мм от поверхности фанерного листа. В результате получился закругленный край с радиусом изгиба приблизительно 1 дюйм. Удаление материала с одной стороны дерева позволяет фанере легко изгибаться. Однако следует соблюдать осторожность, поскольку этот изгиб довольно хрупкий. Изгиб пропила требует знания толщины (пропила) вашего лезвия, толщину материала и желаемый радиус. Зная эти параметры, вы можете рассчитать количество удаленного материала (количество разрезов), длину внешней и внутренней дуги (расстояние между разрезами). Чтобы упростить задачу существуют калькуляторы изгиба пропила, но они имеют консервативный предел радиуса изгиба. Один из примеров можно найти здесь:

Шаг 2: склейка

Я создал смесь опилок и столярного клея примерно 1: 1 и использовал ее, чтобы заполнить надрезы на каждом изгибе. Я попытался обильно нанести клеевую смесь, так как на этих изгибах не осталось много материала, а изгиб хрупкий. Однако после высыхания клея изгиб получается довольно прочным (по крайней мере, достаточно сильным для динамика). Я также создал соединение внахлест, которое используется для соединения верхней части с нижней. Теоретически вы могли бы иметь одну длинную бесшовную деталь, которая была бы длиной около 90 дюймов, и с ней было бы трудно обращаться. Поскольку дно не видно, я решил разделить корпус на две части и сделать так, чтобы стыки находились внизу.

Шаг 3: Изготовление передней перегородки из МДФ

Я использовал фрезерный станок и приспособление для резки окружностей, чтобы вырезать отверстия для каждого вуфера и пассивного радиатора. Я использовал большую коронку Форстнера и сверлильный пресс для отверстий для твитера. Я также использовал закругленную коронку, чтобы сгладить края каждого отверстия, а также внешний край перегородки. Я установил твитеры как можно дальше друг от друга для лучшего изображения, но я не уверен, насколько это повлияет.

Шаг 4: Установка динамиков и тканевой обертки

Чтобы закончить перегородку, я закрепил все вуферы, пассивные радиаторы и твитеры сзади с помощью шурупов 1/2 дюйма для дерева. Драйверы поставлялись с прокладками из пенопласта (поставляются отдельно), которые создают хорошее уплотнение при установке сзади. Я также использовал отверстие Я накрыл переднюю часть перегородки тканью (прикрепленной скобами) и использовал клейкую ленту из пеноматериала, чтобы создать уплотнение между передней перегородкой и корпусом.

Шаг 5: задняя перегородка + электроника

Задняя перегородка имеет скошенный край, который используется для создания герметичного уплотнения заподлицо с корпусом. Я использовал насадку для снятия фаски и фрезерный столик, чтобы создать фаску под 45 градусов, и использовал ту же полосу пенопласта для создания уплотнения. Электроника (2 усилителя, входной разъем питания постоянного тока, входной стереоразъем и 2 светодиода) смонтированы в задней перегородке. Электроника установлена в герметичной полости в центре корпуса, разделяющей левый и правый каналы.

Шаг 6: Программирование / настройка DSP

Цифровые сигнальные процессоры (DSP) широко используются в большинстве современных потребительских звуковых панелей. Их самым большим преимуществом является то, что они принимают цифровой вход и могут использоваться для многоканального объемного звука. В этом проекте я использовал аналоговые входы, потому что их проще спроектировать. Усилитель Sure Electronics Jab3-250 оснащен процессором ADAU1701, который имеет 2 входных АЦП (аналого-цифровые преобразователи) и 4 выходных ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи). Я использовал два выходных ЦАП для питания каждого высокочастотного динамика и два ЦАП для питания каждого низкочастотного динамика. Изображение моей графической программы SigmaStudio прилагается, и некоторые из важных используемых блоков описаны ниже:

Регулировка входного уровня: используется для уменьшения входной громкости для каждого канала. Я обнаружил, что это критический шаг, который требуется для работы функции динамического усиления низких частот (описанной ниже).

Параметрический эквалайзер: я использовал телефонное приложение под названием «Advanced Spectrum Analyzer», чтобы записать развертку частоты (20 Гц - 20 кГц) и приблизительно измерить частотную характеристику динамика без какой-либо коррекции. Это не самый точный подход, однако он быстрый и дает мне хорошую отправную точку без вложений в более точные инструменты, такие как измерительный микрофон и звуковая карта для моего ноутбука. Я планирую проводить более точные измерения в будущем и использовать дополнительное программное обеспечение, такое как Room EQ Wizard (https://www.roomeqwizard.com), чтобы помочь мне рассчитать правильный эквалайзер. На данный момент я создал настраиваемый параметрический эквалайзер, который уменьшает громкость между 500 и 4000 Гц. Мои уши воспринимали этот частотный диапазон громче, чем остальные. Динамик звучал лучше (на мой взгляд) с уменьшением громкости в этом диапазоне. Прилагаются кривые АЧХ до и после. Это не истинное измерение отклика динамика и, скорее всего, очень неточное, но я решил включить их, чтобы показать, насколько эффективен DSP для изменения звука. На прилагаемых графиках оранжевая линия представляет записанный пиковый отклик, а белая линия представляет уровень в реальном времени (который можно игнорировать).

Кроссовер: я использовал фильтр Linkwitz-Riley 4-го порядка, установленный на 3000 Гц для фильтра низких частот на вуферах и фильтра высоких частот на твитерах. Одним из огромных преимуществ DSP является то, что он может легко создавать сложные фильтры, подобные этому. Создание пассивного кроссовера Linkwitz-Riley 4-го порядка потребует дополнительных компонентов, которые могут легко увеличить стоимость DSP (35 долларов США).

Dynamic Bass Boost: блок Dynamic Bass Boost обеспечивает усиление, которое зависит от уровня входного сигнала: более низкие уровни требуют и получают больше басов, чем более высокие уровни. Используя фильтр переменной Q, этот блок динамически регулирует величину усиления. Уровень входного сигнала должен быть уменьшен, чтобы усиление работало. Это означает, что динамик больше не такой громкий, но я считаю, что компромисс того стоит. При 50 Вт / канал мощности достаточно.

Это мой первый проект с DSP и SigmaStudio, и я все еще учусь. Я буду продолжать обновлять этот Instructable по мере настройки звука. Надеюсь, вам понравилась сборка!