На сегодняшний день рынок предлагает широкий ассортимент колонок, среди которых можно найти как проводные, так и беспроводные устройства. При этом недорогие модели, цена которых колеблется в пределах нескольких сотен рублей, не радуют качеством. Обычно такие колонки оснащены малонадежной электроникой, что в большинстве случаев приводит к их неисправности в течение нескольких месяцев эксплуатации. Напротив, качественные устройства зачастую лишены необходимых уровней выходной мощности, хотя их срок службы может достигать нескольких лет.
Создание беспроводной портативной колонки своими руками
Вы любите музыку и стремитесь наслаждаться ею везде, а не только в домашних условиях? В таком случае, данная статья будет вам весьма интересна. Наверняка, у многих из нас возникали трудности с выбором музыкального устройства для использования на пикниках, выездах на природу с друзьями или за работой на даче, где тишина может быть довольно скучной. Решение проблемы известно многим — это портативные колонки. Однако их цена иногда вызывает сомнения: действительно ли вам нужна такая колонка? Что если сделать аналогичное устройство собственными руками, затратив при этом гораздо меньшую сумму? Именно этому посвящена сегодняшняя статья.
Создать полноценную портативную колонку в домашних условиях не так уж сложно. Для этого потребуется достаточно небольшой бюджет и доступные материалы, многие из которых могут просто лежать без дела у вас дома. С минимальными вложениями мы сможем получить компактную Bluetooth колонку, которая легко поместится в карман и в нужный момент сможет заполнить помещение вашей любимой музыкой.
Если взглянуть на готовое изделие, то многие подумают, что это колонка, купленная в магазине, однако, это не так. Она фактически собрана из подручных материалов — например, корпус может быть сделан из футляра для очков.
В конструкции нашей колонки будут использоваться два неодимовых динамика. По сравнению с обычными динамиками, они имеют более высокую мощность и обеспечивают лучшую чистоту звучания. Разумеется, качественные динамики должны работать с высококачественным усилителем, на чем не стоит экономить. Мы будем использовать 3-ваттный чип Nsiway NS4263, который по качеству звука легко соперничает с готовыми решениями, доступными на рынке. Это усилитель класса АВ, который способен обеспечить полностью симметричное усиление звуковых волн.
Технические характеристики
- Li-ion батарея емкостью 1000 мАч (время воспроизведения до 9 часов);
- 2х3Вт (сопротивление 4 Ом) неодимовые динамики;
- Беспроводная связь через Bluetooth (доступная дистанция до 15 метров);
- Выход на 3,5 мм;
- Порт mini USB для подзарядки.
Материалы для сборки
Итак, перейдем конкретно к процессу создания нашей колонки. Для этого нам понадобятся:
- Модуль Bluetooth;
- Два динамика по 3Вт;
- Два усилителя Nsiway NS4263 с мощностью по 2Вт;
- Пассивный излучатель (необязательный элемент);
- USB зарядный модуль;
- Батарея емкостью 1000 мАч;
- Обычный раздвижной переключатель;
- 3,5 мм стереоразъем;
- Футляр для очков;
- Черная матовая краска для окончательной отделки.
Необходимые инструменты
- Паяльник;
- Дрель или шуруповерт;
- Суперклей;
- Пистолет для горячего клея.
С помощью этих простых инструментов мы и будем собирать нашу колонку.
Требования к колонке
Когда популярность колонок компании JBL выросла, мой сын попросил купить такую колонку. Учитывая, что мы с ним активно увлекаемся электроникой, мне пришла в голову идея собрать колонку самостоятельно, которая по качеству звучания не уступала бы JBL Boombox.
Какие же характеристики должны соответствовать желаемой колонке:
- Мощный звук (не менее 40 Вт);
- Небольшой вес (в пределах 2-3 кг);
- Эффект цветомузыки;
- Hi-Fi качество звука;
- Поддержка Bluetooth apt-X;
- Встроенный слот для SD-карт и MP3-плеер — возможность взять с собой всю коллекцию музыки;
- Долговечная работа от аккумулятора;
- FM радио.
Также было предложено множество дополнительных функций, которые также должны были присутствовать, но их я опускаю для краткости.
Подбор усилителя звука
Я начал изучать компоненты, из которых можно собрать колонку, и, конечно же, начал с выбора усилителя. Изучив все доступные на рынке варианты и те, что часто используются в самодельных устройствах, я пришел к выводу, что они не подходят. Внимание привлекли последние разработки в области аудио. Так, на сайте компании Texas Instruments я нашел сердцевину будущей колонки — усилитель TAS5782M, который относится к Hi-Fi категории. Рассмотрим его характеристики:
- 30 Вт на стерео (в сумме 60 Вт);
- Цифровой звук;
- Встроенный DSP процессор с множеством настроек;
- Защита чипа от повреждений;
- Работа без необходимости установки радиатора;
- Общий коэффициент гармонических искажений (THD) — 0.02%.
Установка выключателя и разъема питания
Просверлите в корпусе отверстие для установки кнопки включения, если ее конструкцией не предусмотрено. Надежно закрепите ее с помощью клея, а также сделайте то же самое с разъемом на 3,5 мм. При сверлении пластика старайтесь не использовать слишком высокие обороты, чтобы избежать перегрева и плавления материала.
Подключение Bluetooth модуля
На предыдущем изображении представлена микросхема, необходимая для сборки Bluetooth колонки с использованием модуля BLK-MD-SPK-B. Контакты под номерами 3 по 5 будут использоваться для вывода звука, а контакты 13 и 12 — для питания.
Контакты:
3 — Общий контакт динамиков.
4 — Положительный контакт для левого динамика.
5 — Положительный контакт для правого динамика.
Контакты у используемого модуля довольно маленькие, поэтому пайка должна быть производиться с предельной осторожностью, чтобы не повредить их. После пайки модуль можно установить внутри корпуса конструкции.
Используемые инструменты и материалы
Создать Bluetooth-колонку можно из любых устаревших деталей. Например, для круглых моделей, где динамик ориентирован вверх, можно использовать пластиковую трубу с внутренним диаметром от нескольких сантиметров. Даже канализационная труба может быть подходящим решением — главное, подобрать динамик соответствующего размера, который не утонет в такой конструкции.
Кроме того, в качестве материала можно использовать наушники для геймеров, отслужившие свой срок: их часто выбрасывают через 10 лет, когда электродинамические головки выходят из строя.
Тем не менее, мембрана не может служить вечно — со временем она растрескивается, а звуковые катушки могут перегореть. Однако корпус наушников достаточно объемен, чтобы в него можно было вписать широкополосный динамик, который воспроизводит звуки в диапазоне от нескольких сотен герц до 20 килогерц.
Для простого корпуса могут понадобиться также болты и/или саморезы. Если вы используете болты, не забудьте про шайбы и гайки. В качестве клея можно использовать суперклей типа «Секунда», который затвердевает за считанные секунды, или же универсальный «Момент-1». Для нижней части конструкции понадобятся и пара заглушек. И трубу, и заглушки можно легко приобрести в любом строительном магазине или гипермаркете, где продают строительные материалы, электротехнику и сантехнику.
Что касается электронной части, необходимо будет получить модуль Bluetooth, например, модель BLK-MD-SPK-B. Его стоимость на Aliexpress составляет примерно 10 долларов. Также потребуются 3,5 мм разъем и штекер, разноцветные провода, выключатель. Плату для усилителя создают самостоятельно, основываясь на любой из микросхем с выходной мощностью от 1 до 10 Вт. На рынке представлено множество моделей готовых усилителей мощности звука.
Из инструментов нужны: дрель, плоская и крестовая отвертки, низкомощный паяльник (20-40 Вт). Использование более мощного паяльника может привести к перегреву тонких и мелких радиодеталей. Важно помнить, что любые полупроводниковые элементы (диоды, транзисторы, микросхемы) могут быть повреждены от перегрева и испортятся, становясь бесполезными для дальнейшей работы устройства.
Для пайки понадобится канифоль, припой и паяльный флюс. Изолировать токоведущие части можно с помощью изоленты, многослойного покрытия износоводостойким лаком или заливки парафином. Для защиты навесных соединений также можно использовать изоляционные трубочки — внешнюю оболочку от более толстых проводов, разрезанную поперек, а не вдоль.
Процесс изготовления
От обычной колонки Bluetooth-устройство отличается наличием беспроводного модуля.
Этот модуль занимает дополнительное пространство, а для его питания требуется отдельная батарея или внешний адаптер.
Если вы выберете второй вариант, то Bluetooth-колонка потеряет в мобильности — ей потребуется внешнее питание. Процесс создания Bluetooth-колонки своими руками включает в себя такие этапы:
- Изготовление корпуса согласно чертежу, в который поместятся все необходимые элементы. Выпилите, просверлите и сделайте все технологические отверстия.
- Монтаж плат усилителя, Bluetooth модуля, батареи и USB-зарядного устройства.
- Сборка всех составляющих устройства.
После того, как корпус собран, в первую очередь устанавливается батарея.
Подключение аккумулятора
Ёмкость аккумулятора в идеале должна составлять до нескольких ампер-часов. Оптимальный вариант — установить 2-3 элемента, емкость каждого из которых достигает 2-3 А. Можно найти на радиорынке или в сервисных центрах бывшие в эксплуатации аккумуляторы от смартфонов и планшетов, у которых контроллер раскалибровался и не заряжает (или перезаряжает) их. Подобные батареи нередко используют как внутренний источник питания для полностью восстановленных смартфонов. Выполните следующие шаги.
- На нижней (или задней, в случае с не круглыми колонками) части корпуса примерьте, как будет располагаться одиночный аккумулятор или сборная батарея из нескольких элементов.
- Припаивайте к батарее провода питания. Временно заизолируйте их, используя изоляцию от более толстого провода — это позволит избежать короткого замыкания.
- Приклейте аккумулятор на дно или заднюю стенку корпуса с помощью термо- или быстро сохнущего клея.
Теперь батарея готова к подключению других устройств. Далее выполните следующие шаги.
- Припаивайте провода к USB-модулю для подзарядки.
- Приклейте сам модуль к заранее подготовленному корпусу, в котором вырезано отверстие под USB-вилку, используя термоклей или герметик. Твёрдый клей не рекомендуется, так как он может трескаться со временем и повредить плату. Убедитесь, что разъем расположен напротив отверстия, чтобы USB-штекер легко вставлялся.
- Соедините выход USB-модуля с входом батареи, соблюдая полярность.
Для проверки подзарядки подключите на несколько секунд или минут зарядное устройство к аккумулятору. Вы можете использовать для этого USB-порт компьютера или зарядное устройство для смартфона.
При этом на плате USB-модуля должен загореться светодиод, показывая, что подзарядка производится, и модуль подключен правильно. Микросхема на этом модуле преобразует напряжение 4,8–6 вольт в необходимые для заряда аккумулятора 4,2 В, что защитит батарею от полного разряда. Чтобы избежать разряда в процессе работы, необходимо применять обратный модуль, который преобразует напряжение 2,5–4,2 В в 5 В, нужное для работы Bluetooth модуля. Выполните следующие шаги.
- Припаивайте провода к обратному модулю — по два провода на вход и выход.
- Соедините провода батареи с входными проводами обратного модуля, соблюдая полярность. Не забудьте оставить разрыв для выключателя — он должен быть подключен последовательно.
- Установите выключатель в нужном отверстии и зафиксируйте его на термоклей, для надежности дополнительно закрепите с торцов винтами.
- Включите выключатель в разрыв питания, припаивая его выводы к требуемым проводам.
- Убедитесь, что обратный модуль питания можно включать и выключать — при работе модуля должен загореться отдельный светодиод.
Схема подключения
Несколько слов о схеме. Или как запустить наушник без базы. Питание с BMS поступает через выключатель по минусу на усилитель и плату Bluetooth. Звук с Bluetooth модуля передается на усилитель. Теперь о том, как заставить плату наушника функционировать. Если не провести следственные манипуляции, то колонка не будет обнаружена телефоном. Однако, выяснилось, что все достаточно просто.
Простыми словами, подайте плюс на контакт, который использовался для зарядки наушника. Именно плюсовой контакт является ключевым.
Сборка беспроводной колонки своими руками
Собрав схему и убедившись, что всё работает, я начал монтаж. В моем случае используются две батареи, и я временно подключил усилитель к одной из них.
Первая процедура — это пайка усилителя непосредственно к динамику. Провода жесткие и одножильные.
Далее я припаял сигнальные провода к усилителю, а к ним — плату Bluetooth. Белый провод стал антенной.
На задней панели колонки я установил выключатель и кнопку. Также я закрепил аккумулятор, предварительно припаяв к нему плату BMS. Посмотрите, как это выглядит внутри.
Контроллер заряда я установил в отверстие защитной решетки, которой по сути у меня нет. На передней панели можно увидеть деревянные бруски, через которые я буду фиксировать панель.
В завершение, я распаиваю и фиксирую переднюю панель на саморезы.
Это вид колонки спереди. Зарядный разъем отлично вписался в общий внешний вид.
Лично мне кажется, что получилось весьма хорошо. Компактно и, надеюсь, надежно. Итак, для включения нужно просто активировать выключатель и кратковременно нажать кнопку. Колонка будет распознана и готова к использованию. Результат превзошел все ожидания.
