Projektowanie sprzętu audio obejmuje przede wszystkim następujące aspekty:
- Planowanie produktu i wzornictwo przemysłowe - Określenie przeznaczenia głośnika, jego umiejscowienia, scenariuszy użytkowania, metod, wymiarów fizycznych i wyglądu.
- Projektowanie akustyczne - Ogólny projekt głośników, wybór przetworników i ocena jakości dźwięku.
- Projektowanie strukturalne - Projekt obudowy/obudowy i konstrukcji montażowej sterownika - zakończony wykonaniem formy przez fabrykę form.
- Prototypowanie i testowanie - Testowanie/ocena wydajności głośników, optymalizacja/ulepszanie i końcowe dostrajanie jakości dźwięku systemu.
Obudowy głośników dzielą się głównie na Zapieczętowane/zamknięte pudełka (np. stacjonarne, półkowe) i Skrzynki Bass-Reflex (Ported) (np. porty, R-J, konstrukcje linii transmisyjnych itp.).
Ogólne wymagania dotyczące konstrukcji głośnika bas-refleks (z portem)
Kierunkowość emisji dźwięku głośnika
Fale dźwiękowe wykazują zjawiska takie jak odbicie, dyfrakcja i interferencja podczas propagacji, zgodnie z określonymi zasadami akustycznymi. Długość fali dźwiękowej emitowanej przez głośnik skraca się wraz ze wzrostem częstotliwości. Gdy długość fali staje się porównywalna z fizycznymi wymiarami głośnika, wypromieniowana fala dźwiękowa rozwija wyraźną kierunkowość z powodu dyfrakcji i interferencji.
Kierunkowość głośnika charakteryzuje jego zdolność do emitowania dźwięku w różnych kierunkach i jest zależna od częstotliwości. Dźwięk o wysokiej częstotliwości wykazuje większą kierunkowość, podczas gdy dźwięk o niskiej częstotliwości jest stosunkowo mniej kierunkowy.
- Głośniki niskotonowe i niskotonowe: Kierunek emisji dźwięku jest nieograniczony. Obudowę można umieścić w dowolnym miejscu w obszarze odsłuchu.
- Głośniki pełnozakresowe, średniotonowe i wysokoczęstotliwościowe: Najlepiej byłoby, gdyby przetwornik był skierowany bezpośrednio w stronę miejsca odsłuchu. Jeśli ograniczenia konstrukcyjne lub estetyczne projektu uniemożliwiają bezpośrednie skierowanie, należy zaprojektować odbłyśnik akustyczny, aby złagodzić tłumienie dźwięku spowodowane kierunkowością.
Kąt pomiędzy kierunkiem emisji głośnika a słuchaczem nie powinien przekraczać 90°, jak poniżej:
Wybór przetworników głośnikowych
Wybór przetworników i ich integracja z obudową głośnika bezpośrednio determinują ostateczną jakość dźwięku systemu.
Wybór na podstawie kształtu otworu kierowcy
Głośniki z okrągłym otworem oferują najlepszą wydajność, a następnie te z otworami w kształcie racetrack i owalnymi. Zaleca się unikanie używania długich głośników w kształcie paska i bardzo wąskich głośników.
Rozmiar głośnika powinien być dobrany w oparciu o rozmiar obudowy i jej objętość netto. Zgodnie z zasadami projektowania systemu głośnikowego, konieczne jest wybranie odpowiednich parametrów T/S i parametrów elektroakustycznych dla głośnika.
Wybór magnesu sterownika
Magnesy zewnętrzne (magnesy ferrytowe) są opłacalne, ale zajmują dużą objętość, co zmniejsza efektywną objętość wewnątrz obudowy głośnika. Magnesy wewnętrzne (magnesy ziem rzadkich) są droższe, ale zajmują mniej miejsca, zapewniają większą użyteczną objętość w obudowie i oferują doskonałą wydajność magnetyczną.
Wybór stożka
Kształty stożków zazwyczaj przyjmują stożki prostokątne i stożki wykładnicze. Stożki prostopadłościenne charakteryzują się prostym procesem produkcyjnym, ale stosunkowo niską wydajnością przy wysokich częstotliwościach, podczas gdy stożki wykładnicze oferują lepszą wydajność przy wysokich częstotliwościach. Konstrukcje dwustożkowe mogą być stosowane w szczególnych okolicznościach.
Główne materiały, z których wykonane są stożki, obejmują włókna naturalne (włókna roślinne, włókna zwierzęce), włókna sztuczne (włókna chemiczne, włókna syntetyczne), włókna nieorganiczne, tworzywa sztuczne (np, PP membrany) i metali (np. aluminium). Wyboru można dokonać w oparciu o wymagania dotyczące barwy dźwięku i kosztów.
Konstrukcja obudowy
Projekt wielkości obudowy głośnika musi łączyć parametry głośnika z objętością netto wewnątrz obudowy. Tylko wtedy, gdy oba te elementy osiągną optymalne dopasowanie, można zmaksymalizować wydajność dźwięku o niskiej częstotliwości.
Materiały obudowy to głównie drewno i plastik, a grubość materiału jest określana na podstawie wibracji obudowy i rezonansu generowanego wewnątrz. Jeśli pozwalają na to warunki, należy spróbować użyć grubszej ścianki i odpowiednio dodać żebra wzmacniające na wewnętrznej ściance, aby zmniejszyć wibracje obudowy i stłumić rezonans akustyczny wewnątrz obudowy.
Obudowa musi być dobrze uszczelniona, bez wycieków powietrza i podobnych problemów, aby uniknąć generowania szumu wiatru i wpływu na wydajność przy niskich częstotliwościach.
Konstrukcja portu w obudowie bass-reflex odgrywa decydującą rolę w częstotliwości odcięcia niskich częstotliwości głośnika. Położenie i kształt portu muszą zapewniać płynny przepływ powietrza wewnątrz obudowy, aby zredukować zniekształcenia niskich częstotliwości i szum wiatru. Długość i przekrój poprzeczny portu są projektowane i dostosowywane w oparciu o objętość obudowy i odpowiednie parametry głośnika. Celem jest zapewnienie, aby krzywa impedancji głośnika była jak najbardziej zbliżona do charakterystyki podwójnego szczytu, jak pokazano na poniższym rysunku.
Obudowa z pasywnym radiatorem jest wariantem konstrukcji bass-reflex. Jest ona zbudowana przy użyciu pasywnego radiatora zastępującego port. Odpowiednia kontrola może sprawić, że promieniowany dźwięk wytwarzany przez wibracje pasywnego radiatora będzie w fazie z dźwiękiem promieniowanym do przodu głośnika, poprawiając w ten sposób charakterystykę niskich częstotliwości głośnika i poprawiając odpowiedź niskich częstotliwości. Obudowa bass-reflex z pasywnym radiatorem jest bardziej odpowiednia do stosowania w obudowach o stosunkowo małej objętości.
Poniższy rysunek przedstawia dwa typy obudów bass-reflex (standardowy port i pasywny radiator).
Konstrukcja wewnętrzna obudowy musi zapewniać płynny przepływ powietrza wewnątrz obudowy. Konstrukcja wewnętrzna obudowy musi zapewniać płynny przepływ powietrza wewnątrz obudowy. Zaprojektuj przekroje na obu końcach portu ze stopniowym przejściem, aby uniknąć generowania szumu wiatru przy otworach.
Aby zapobiec generowaniu rezonansu przez fale dźwiękowe wewnątrz obudowy, jej powłoka wymaga odpowiedniej wytrzymałości, poprzez odpowiednie dodanie żeber wzmacniających wewnątrz i wzmocnienie połączenia między przednią i tylną pokrywą. Odpowiednio dodać materiał dźwiękochłonny wewnątrz obudowy i zainstalować go blisko wewnętrznej ściany obudowy.
Konstrukcja promieniowania akustycznego
Staraj się unikać sytuacji, w których zewnętrzne struktury blokują lokalizacje wyjścia dźwięku (w tym lokalizację wyjścia portu). Najlepszą metodą jest bezpośrednie odsłonięcie membrany głośnika. Kolejną najlepszą metodą jest użycie materiałów o wyższej przezroczystości akustycznej, takich jak tkanina maskownicy głośnika, stalowa siatka itp.; następnie plastikowe panele z dużymi perforacjami; staraj się unikać używania paneli wyjściowych z małymi otworami. Obszar wyjścia dźwięku przetwornika głośnikowego nie może tworzyć zamkniętej wnęki, ponieważ może to łatwo spowodować “efekt przedniej wnęki”, który pogarsza jakość dźwięku.
Konstrukcja tłumienia drgań dla głośników
Podczas pracy głośnika wibracje z przetwornika przenoszą się na każdą część obudowy głośnika. Może to łatwo powodować rezonans w różnych miejscach, wytwarzając obcy hałas. Dlatego też wymagana jest odpowiednia konstrukcja tłumiąca.
Na przykład: użyj gumowych podkładek tłumiących w miejscach, w których głośnik jest zamocowany i połączony z innymi elementami konstrukcyjnymi.
W przypadku głośnika z pasywnym radiatorem (głośnik z membraną dronową) należy zastosować symetryczną konstrukcję z dwoma pasywnymi radiatorami, aby wyeliminować wprowadzane przez nie wibracje.
Konstrukcja rozpraszania ciepła dla głośników
Głośnik w obudowie jest przetwornikiem. Jest to urządzenie, które przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną (wibracje przetwornika), a następnie przekształca ją w energię dźwiękową (promieniowanie fali dźwiękowej). Wydajność przetwornika głośnikowego w przekształcaniu energii elektrycznej w energię dźwiękową jest niska; pozostała energia jest przekształcana w ciepło. Dlatego też odprowadzanie ciepła z przetwornika głośnikowego jest bardzo ważne. Zwłaszcza w małych obudowach o ograniczonej przestrzeni ma to bezpośredni wpływ na niezawodność głośnika.
Głównym elementem grzejnym w głośniku jest cewka drgająca. Jej ciepło jest przenoszone na zewnętrzne powierzchnie obwodu magnetycznego i kosza poprzez płytkę nabiegunnika i jarzmo T/U. Dlatego też, gdy tylko pozwalają na to warunki, należy starać się zaprojektować cewkę w taki sposób, aby jej zewnętrzna ekspozycja wspomagała rozpraszanie ciepła.
Konstrukcja zapobiegająca wyciekom magnetycznym
Głośniki dynamiczne stosowane w systemach głośnikowych wykorzystują magnesy trwałe w swoich obwodach magnetycznych, co powoduje upływ magnetyczny. W środowiskach użytkowania wrażliwych na upływy magnetyczne konieczne jest wdrożenie konstrukcji zapobiegającej upływom magnetycznym w obwodzie magnetycznym głośnika.
Propozycja projektu konstrukcji głośnika
W oparciu o formę strukturalną produktu i wymagania, głośnik został zaprojektowany w konfiguracji mono. Zgodnie z kierunkiem promieniowania dźwięku, został on podzielony na trzy formy konstrukcyjne: konstrukcja promieniująca do góry, konstrukcja promieniująca do przodu i konstrukcja promieniująca w dół. Wymagania konstrukcyjne i zalecenia dotyczące tych trzech form są szczegółowo opisane w poniższej propozycji. Ten produkt zawiera mikrofon. Konstrukcja z pasywnym radiatorem ma tendencję do stosunkowo większych wibracji, dlatego nie zaleca się stosowania obudowy bass-reflex z pasywnym radiatorem.
Konstrukcja głośnika promieniującego w górę:
To strukturalne podejście wykorzystuje okrągły przetwornik pełnozakresowy o stosunkowo dużej średnicy promieniujący do góry, okrągły kopułkowy głośnik wysokotonowy promieniujący do przodu i port zaprojektowany tak, aby promieniował do tyłu.
Opis projektu:
- Okrągły przetwornik o dużej średnicy jest przetwornikiem pełnozakresowym. Kierunek promieniowania jest skierowany ku górze. Średnie i niskie częstotliwości mają stosunkowo słabą kierunkowość i mogą dość dobrze docierać do uszu słuchacza z przodu; wysokie częstotliwości mają silniejszą kierunkowość i są bardziej tłumione w kierunku przodu.
- Kopułkowy głośnik wysokotonowy ma dyspersyjny wzór promieniowania, który może skutecznie rozszerzyć obszar, do którego docierają wysokie częstotliwości. Promieniując do przodu, może dobrze kompensować tłumioną część wysokich częstotliwości z przetwornika pełnozakresowego.
- Kopułkowy głośnik wysokotonowy ma dyspersyjny wzór promieniowania, który może skutecznie rozszerzyć obszar, do którego docierają wysokie częstotliwości. Promieniując do przodu, może dobrze kompensować tłumioną część wysokich częstotliwości z przetwornika pełnozakresowego.
- Obszar promieniowania w górę wykorzystuje tkaninę kratki lub stalową siatkę o wysokiej przezroczystości akustycznej w celu zmniejszenia tłumienia dźwięku. Cała górna powierzchnia służy jako obszar promieniowania, aby uniknąć tworzenia “efektu przedniej wnęki”.
- Obszar promieniowania głośnika wysokotonowego wykorzystuje tkaninę kratkową lub stalową siatkę w celu zmniejszenia tłumienia wysokich częstotliwości.
- Cała obudowa musi być hermetyczna.
- W zależności od wymagań strojenia, należy odpowiednio dodać materiał dźwiękochłonny do środka.
Konstrukcja głośnika promieniującego do przodu:
To strukturalne podejście wykorzystuje pełnozakresowy przetwornik oraz kopułkowy głośnik wysokotonowy. Wszystkie kierunki promieniowania są skierowane bezpośrednio w stronę słuchacza. Port zaprojektowano tak, aby promieniował w dół lub do tyłu.
Opis projektu:
- Okrągły przetwornik o dużej średnicy jest przetwornikiem pełnozakresowym. Kierunek promieniowania jest skierowany do przodu. Konstrukcja promieniująca do przodu skutkuje stosunkowo niskim tłumieniem dla wszystkich pasm częstotliwości, dzięki czemu dźwięk dość dobrze dociera do uszu słuchacza z przodu.
- Kopułkowy głośnik wysokotonowy ma dyspersyjny wzór promieniowania, który może skutecznie rozszerzyć obszar, do którego docierają wysokie częstotliwości. Promieniując do przodu, może dobrze kompensować tłumioną część wysokich częstotliwości z przetwornika pełnozakresowego.
- Przedni otwór promieniujący posiada rozszerzoną (przypominającą tubę) strukturę, która może skutecznie rozszerzyć kierunkowość każdego pasma częstotliwości.
- Port promieniuje do tyłu. Emitowany przez niego dźwięk o niskiej częstotliwości jest zasadniczo bezkierunkowy i może całkiem dobrze docierać do uszu słuchacza.
- Przedni obszar promieniowania wykorzystuje tkaninę kratki lub stalową siatkę w celu zmniejszenia tłumienia dźwięku. 6. Cała obudowa musi być hermetyczna.
- W zależności od wymagań strojenia, należy odpowiednio dodać materiał dźwiękochłonny do środka.
Konstrukcja głośnika promieniującego w dół:
To strukturalne podejście wykorzystuje okrągły przetwornik pełnozakresowy o stosunkowo dużej średnicy promieniujący w dół, okrągły kopułkowy głośnik wysokotonowy promieniujący do przodu i port zaprojektowany do promieniowania do tyłu. Dźwięk emitowany przez skierowany w dół przetwornik jest odbijany we wszystkich kierunkach przez strukturę reflektora, osiągając cel wielokierunkowego promieniowania dźwięku.
Opis projektu:
- Okrągły przetwornik o dużej średnicy jest przetwornikiem pełnozakresowym. Kierunek promieniowania jest skierowany w dół. Dźwięk jest odbijany we wszystkich kierunkach przez strukturę odbłyśnika, co pozwala uzyskać efekt głośnika dookólnego.
- Obszar promieniowania w górę wykorzystuje tkaninę kratki lub stalową siatkę o wysokiej przezroczystości akustycznej w celu zmniejszenia tłumienia dźwięku. Cała górna powierzchnia służy jako obszar promieniowania, aby uniknąć tworzenia “efektu przedniej wnęki”.
- Port promieniuje do tyłu. Emitowany przez niego dźwięk o niskiej częstotliwości jest zasadniczo bezkierunkowy i może całkiem dobrze docierać do uszu słuchacza.
- Obszary promieniowania głośnika wykorzystują tkaninę maskownicy lub stalową siatkę w celu zmniejszenia tłumienia wysokich częstotliwości.
- Cała obudowa musi być hermetyczna.
- W zależności od wymagań strojenia, należy odpowiednio dodać materiał dźwiękochłonny do środka.
Konstrukcja rozpraszania ciepła
Cały produkt ma konstrukcję cylindryczną. Produkt przyjmuje modułowy układ z rozproszonymi jednostkami generującymi ciepło (patrz schemat układania produktu poniżej). Główne jednostki generujące ciepło są wyposażone w otwory wentylacyjne w celu zwiększenia konwekcji termicznej. Jeśli lokalny moduł generuje nadmierne ciepło, można zastosować rozwiązania takie jak przymocowanie radiatora do chipa lub użycie kombinacji silikonu przewodzącego ciepło i płytki chłodzącej w celu rozproszenia ciepła.
| Nie. | Opis modułu | Komponenty | Komponent |
|---|---|---|---|
| 1 | Moduł odbiornika, obwody klawiszy | Różne anteny i przewody połączeniowe | Breathing Light |
| 2 | Wi-Fi i inne moduły podrzędne | ||
| 3 | Zespół akustyczny głośnika | ||
| 4 | Główna płyta sterowania, obwód wzmacniacza |
Uwaga: Numery od 1 do 4 wskazują kolejność od góry do dołu. Antena jest układana zgodnie ze schematem konstrukcyjnym i wymaganiami dopasowania. Lampka oddechowa jest układana zgodnie z jej definicją funkcjonalną i schematem działania.
Breathing Light Design
Na podstawie efektu wzornictwa przemysłowego należy określić wymaganą liczbę świateł. Następnie schemat projektowania sprzętu jest finalizowany zgodnie z parametrami elektrycznymi każdego światła i schematem układu. Typowe zastosowania obecnie obejmują: W przypadku stosunkowo niewielkiej liczby świateł są one zwykle używane do oświetlenia akcentującego lub efektów wskaźnikowych. W przypadku od 3 do 12 świateł RGB są one zwykle używane do tworzenia efektów świetlnych w określonych obszarach, takich jak okręgi, na obrzeżach lub wzdłuż krawędzi itp. Można je łączyć z akcjami produktu, aby tworzyć efekty oddychania lub migania światła. W przypadku większej liczby świateł zwykle stosuje się układ matrycowy. Bardziej złożone konfiguracje lub matryce LED są stosowane do wyświetlania animacji, informacji o obrazie itp.
10 kreatywnych projektów głośników
Przyjrzyjmy się teraz niektórym z najbardziej pomysłowych projektów audio.
1. Głośnik Mobius L50
Mobius L50 rozprasza muzykę w pełnym spektrum częstotliwości, wypełniając otoczenie głębokim, wciągającym dźwiękiem.
Zainspirowany matematyczną elegancją paska Möbiusa, jego płynna, ciągła forma symbolizuje płynność dźwięku poruszającego się w przestrzeni. Jest to głośnik zaprojektowany nie tylko do odtwarzania muzyki, ale także do poprawy naszego doświadczenia dźwięku.
Źródło projektu: Przemysław Wolnicki
2. Wielofunkcyjny satelitarny odtwarzacz muzyczny
Satellite to obiekt dźwiękowy, działający zarówno jako słuchawki, jak i głośnik. Został zaprojektowany tak, aby dostosowywać się do różnych sytuacji, zwiększając wrażenia muzyczne. Na przykład, gdy spacerujesz samotnie po hałaśliwym mieście, działa jak słuchawki. W chwilach dzielonych z innymi przekształca się w głośnik. Jest jak satelita, stale orbitujący wokół planety, którą w tym przypadku jesteś Ty.
Źródło projektu: Changhwi Kim
3. Głośnik Beosound 2
Głośnik Beosound 2 ma świetny wygląd, unikając tradycyjnego cylindrycznego kształtu. Stożkowy 360-stopniowy głośnik jest również w całości wykonany z aluminium, wypolerowanego na połysk, nadając mu błyszczące wykończenie. Już teraz ma niesamowity wpływ, ale Bang & Olufsen wierzył, że z pewnością można to zrobić lepiej.
Wykorzystuje związek między dźwiękiem, emocjami i kolorem. Seria Beosound 2 Gradient zapewnia mieszankę kolorów, które płynnie łączą się ze sobą, podobnie jak emocje i muzyka przechodzą z jednej chwili do drugiej. Seria ma “kolory” takie jak Brown Baritone, Jelly Jam, Electric Riff i inne uczucia, które dźwięk może wyrazić. Możesz się zastanawiać, czy te pomysły naprawdę pasują do tego, co myślisz o tych uczuciach. Ale nie ma wątpliwości, że gdy zobaczysz ich wyjątkowy wygląd, sprawią, że coś poczujesz.
Źródło projektu: Bang & Olufsen
04. Mini głośnik retro “Vinyl”
Ten projekt łączy w sobie funkcjonalność i kształt. Sprawia, że wygląd nabiera życia. Przywraca oldschoolowe uczucia i pozwala doświadczyć wolniejszego tempa życia.
Źródło projektu: Jon Lee
05. Retro Camping Lantern Speaker
Jest stworzony do biwakowania. Niewielki rozmiar ułatwia przenoszenie. Łączy głośnik i światło w jednej konstrukcji, dzięki czemu jest idealnym narzędziem do wibracji na kempingu. Światło w starym stylu, jak klasyczna żarówka, naprawdę dodaje tej super mocnej atmosfery. Jest to pozycja obowiązkowa na każdej wyprawie kempingowej.
Źródło projektu: Saichuang Design
06. Beetle Speaker
Klasyczny Beetle to “mała ślicznotka” w pamięci większości ludzi. Jego gładki i kompaktowy kształt jest znany na całym świecie. Konstrukcja tego głośnika nawiązuje do zakrzywionych linii samochodu Beetle. Wykorzystuje staromodne kolory, aby pokazać swój styl retro.
Źródło projektu: CiCi
07. Przenośny głośnik Bluetooth
Ten produkt przełamuje zwykłe ograniczenia rozmiaru i tego, czego oczekujesz. Daje ludziom wybór: jeden głośnik, który działa dobrze w jednym miejscu, ale jest również odpowiedni do zabrania ze sobą, a nawet robi więcej rzeczy.
Źródło projektu: Shantanu Maheshwari
08. Blinds Speaker
Jest to głośnik Bluetooth wbudowany w zestaw rolet. Obracasz górną pokrywę, aby zmienić głośność, a rolety na korpusie również się obracają. Po przekręceniu rolety otwierają się szerzej, tak jakby muzyka płynęła przez nie. Pozwala to ludziom zmieniać głośność i cieszyć się muzyką w znacznie przyjemniejszy sposób.
09. Głośnik z doskonałym dźwiękiem 360 stopni
Ten produkt ma mniej popularny kształt sześcianu. Linie są czyste i gładkie, co nadaje mu prosty, nowoczesny wygląd i zapewnia doskonały dźwięk 360 stopni. W porównaniu ze zwykłymi okrągłymi lub tubowymi głośnikami, ten kształt jest bardziej stabilny i pasuje do nowoczesnego, prostego stylu domu.
Źródło projektu: Muhammet Uzuntaş
10. Głośnik Bluetooth z hantlami
Ma nowy kształt hantli, który sprawia wrażenie zarówno sportowego, jak i nowoczesnego. Wygląd jest wyjątkowy i łatwy do zauważenia. Pasuje do miejsc takich jak siłownia. Konstrukcja jest świeża i odrywa się od tego, jak zwykle wyglądają głośniki.
Źródło projektu: Shang Jingli
PL 
EN 
ES 
FR 
DE 
IT 
PT 
NL 
AR 
JA 
KO 
ZH