Лучшая bluetooth колонка своими руками — 5 критериев успеха / Хабр
Bluetooth колонка готова!
Прошло 2 года с того момента как я начал делать bluetooth колонку. И наконец она полностью готова. (Конечно опять не до конца — еще нужно чуть-чуть дописать прошивку). Нужно сказать, что саму электронику я сделал гораздо быстрее — всего 3 месяца. Это время от идеи до готовой платы. Но вот с корпусом, динамиками, настройками DSP пришлось поколдовать. В итоге я сделал три варианта корпуса, попробовал два типа динамиков, и последний вариант считаю финальным. Переделывать не буду. О какой же колонке речь? Кому интересно читаем..
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%
Те самые 5 критериев успеха
Не буду долго описывать все мытарства и сразу перейду к делу. Вот те самые 5 критериев успеха:
Весь звуковой тракт должен быть цифровым. Аналоговый сигнал очень капризен к трассировке платы, качеству сборки и требует настройки на специальном оборудовании.
Цировой же сигнал наоборот, практически не требователен к трассировке, спокойно относится к «кривым рукам». Bluetooth модуль должен быть подключен только по цифровому каналу.Обязательно нужен DSP процессор. Получить мощный звук в компактном корпусе очень сложно. DSP процессор позволит расширить акустический диапазон акустики, особенно в области низких частот. Дополнительно, новейшие разработки в этой области, сделают процесс настройки очень простым, а звук качественным на любом уровне громкости.
В домашних условиях очень сложно сделать качественный, красивый корпус. На помощь приходит 3D печать. Качество 3D печати на домашних принтерах сейчас очень высоко. Современные пластики позволяют получить прочный, стильный корпус. Самостоятельная разработка модели позволяет учесть все особенности расположения компонент и обеспечить быстрый доступ к ним.
Динамики — сердце нашей системы. Только брендовые компоненты позволят получить натуральный мощный звук.
Обязательно использование 2 динамиков: Широкополосный — НЧ и СЧ диапазона и ВЧ динамик. Также для малого корпуса просто необходим пассивный динамик. Динамики обязательно должны иметь паспорт и документацию, график АЧХ, без этого сложно будет произвести их точную настройку без специального оборудования, а его как правило дома нет.Вся переносная акустика работает на аккумуляторах, поэтому экономичность и эффективность энергопотрбления всех компонент не на последнем месте. В следствие этого усилитель должен быть D-класса с максмимально высоким кпд. Большую часть времени вы будете слушать акустику на среднем уровне громкости — именно в этом режиме колонка должна работать очень долго. Для получения мощного звука нужен большой ток, а значит нужны высокомощные литиевые аккумуляторы.
Цировой же сигнал наоборот, практически не требователен к трассировке, спокойно относится к «кривым рукам». Bluetooth модуль должен быть подключен только по цифровому каналу.
Обязательно использование 2 динамиков: Широкополосный — НЧ и СЧ диапазона и ВЧ динамик. Также для малого корпуса просто необходим пассивный динамик. Динамики обязательно должны иметь паспорт и документацию, график АЧХ, без этого сложно будет произвести их точную настройку без специального оборудования, а его как правило дома нет.Схема модулей колонки
Набросал схему модулей колонки.
Динамики и bluetooth модуль
Лучшие динамики, которые удалось найти — это AURA NS3-193 и хейлы Dayton Audio AMT Mini-8.
Звучат они великолепно. Бас, который они выдают очень хорош!
Bluetooth модуль на базе чипа CSRA64215. Все очень не плохо. Цифровой выход. Поддержка apt-X. Отличное качество связи. Готовый к использованию.
Корпус
Основная головная боль оказалась с корпусом. Финальный вариант сделал на 3D принтере. Долго не решался, думал — все развалится сразу же. Но в итоге проведя ряд тестов, я понял, что все очень и очень прочно. Вот как выглядит 3D модель корпуса.
Настройка DSP процессора
TI мне очень нравится как производитель микросхем. Я считаю, что у них самая лучшая документация на производимую продукцию. К усилителю идет подробнейшая документация и рекомендации по пассивным компонентам, а также по настройке DSP процессора. Микросхему я покупал у самого TI на их сайте. После получения микросхемы у них можно запросить софт для ее настройки. Они дают доступ на 3 года на получение обновлений софта, а так пользоваться им можно безлимитно. Настроек не много, а очень много.
Все не буду описывать, вот те которые использовал в колонке.
SMART BASS. Это умная настройка баса. Необходимо внести в софт параметры Тиля-Смоля на динамик и указать частоту баса, которая нам нужна. Остальное все будет настроено автоматически. Я сделал в итоге настройку на 60 Гц (-3Дб). Сами динамики без DSP процессора в маленьком корпусе выдают около 80Гц (-3Дб), чтобы добиться 60 Гц, нужно усиление около 10Дб. Конечно вы скажите, что тут все не сложно, много где есть эквалайзеры, но основная проблема, которую отлично решает выбранный усилитель — динамическое усиление. С увеличением громкости усиление должно уменьшаться, иначе динамик будет перегружен. Но и это еще не все, микросхема расчитывает критические параметры динамика — ход головки и нагрев катушки. Усиление в итоге подстраивается под композицию так, чтобы не превысить критические показатели и не ухудшить звук.
Моно бас. В компактном корпусе технически сложно разделить объемы динамиков.
Если этого не сделать, то на низких частотах, в случае если в композиции есть стерео эфекты в области баса, может быть наложение звуковых волн и сильное падение громкости. Чтобы этого избежать процессор автоматически в области баса композицию делает моно.
Расширение стерео зоны. В компактном корпусе ВЧ динамики находятся слишком близко друг к другу. Процессор расширяет стереобазу.
Согласовать динамики ВЧ и СЧ по звуковому давлению (громкости) очень сложно за счет пассивных компонент. А вот за счет эквалайзера — легко.
DSP процессор получает твердую пять!
Микроконтроллер — цветомузыка и всякая мишура
Для управления усилителем нужен микроконтроллер. Я сразу взял мощный МК с функциями DSP и float модулем — STM32F446. Он управляет всеми режимами:
управление усилителем
управление процессами зарядки аккумуляторах
оцифровка аналогового звука с FM модуля
mp3 плейер и обслуживание встроенной sd карты
управление цветомузыкой
управление FM модулем
управление режимом powerbank
работа как аудиоустройство от компьютера
В качестве цветомузыки используются 90 светодиодов RGB.
Управление идет по SPI. Скажу только, что получилось очень классно. Эфекты оценили все, кто видел колонку.
Зачем вообще все это делать самому — купил и все
Проект получился отличный. На одноименном сайте можно найти больше информации. Самодельная колонка позволяет получить нужные функции, взять любые динамики, настроить звук под свои критерии. И самое главное реализовать свой творческий потенциал.
Я полностью доволен данным устройством. Колонка заняла достойное место у меня на рабочем столе. Постоянно беру ее с собой на прогулки, в походы, в гости. Каждый раз слушаю и удивляюсь качеству звука. Цветомузыка украшает звук.
Как сделать любые колонки беспроводными
Не нужно менять колонки только из-за того, что они не оснащены Bluetooth.
Особенно если дело касается акустики, которая устраивает по качеству звука. Проблему можно решить при помощи недорогого адаптера.
Как выбрать и подключить Bluetooth-приемник
В первую очередь нужно определить, какие входы есть у акустики. Обычно это аналоговые разъемы RCA (они же «тюльпаны») или разъем 3,5 мм. В этом случае понадобится недорогой Bluetooth-приемник, который можно найти на Aliexpress. Достаточно подключить его проводом к колонкам и соединить с телефоном по Bluetooth, чтобы можно было передавать музыку. Беспроводное подключение осуществляется так же просто, как и подключение смартфона к Bluetooth-наушникам.
У этой модели приемника два цифровых выхода — оптический и коаксиальныйЕсли же нужно подключить акустику с цифровым входом (например, пассивные колонки, которые работают через усилитель или AV-ресивер), то придется найти устройства подороже с соответствующими выходами. В остальном принцип работы ничем не отличается.
У автомобильных Bluetooth-приемников, как правило, есть микрофон, чтобы можно было общаться во время звонков.
Но пользоваться этим может быть неудобно, если приемник расположен далеко от водителяКроме того, беспроводным интерфейсом можно оснастить даже колонки в автомобиле. Подключение, разумеется, будет не к самим динамикам, а к линейному входу магнитолы. Отличие автомобильного приемника от остальных заключается в более удобном формате. Один конец приемника вставляется в разъем USB (он служит только для питания, если его нет в машине, то можно приобрести адаптер для прикуривателя), другой — в линейный вход магнитолы. При заказе не перепутайте с моделями, которые передают музыку через радио. В отзывах к таким девайсам часто жалуются на помехи и низкое качество звука.
Кодеки и качество звука
Для передачи музыки по Bluetooth существуют разные кодеки. В базовом варианте это SBC. Современные Android-смартфоны умеют выводить звук по Bluetooth с более качественными кодеками вроде AptX, AptX HD или LDAC. Однако чтобы все корректно работало, нужна поддержка кодека со стороны приемника.
Это справедливо и для беспроводных наушников, и для Bluetooth-приемников.
Обращайте внимание на поддержку кодеков у выбранного устройства. На Aliexpress есть приемники с поддержкой продвинутых кодеков. Например, эта модель работает с LDAC, варианты попроще — с AptX. А для смартфонов Apple нужно искать ресивер с поддержкой AAC — в теории более качественного кодека, чем SBC.
Учитывайте, чтобы активировать наиболее качественный кодек, может потребоваться выбрать его вручную. Сделать это можно в настройках для разработчиков (о том, как туда попасть, мы уже не раз писали, например, в этой статье). Ищите пункт «Аудиокодек Bluetooth».
Обращайте внимание и на версию Bluetooth. Девайсы с версией ниже 5.0 брать не стоитСтоит отметить, что качество звука зависит не только от используемого кодека. В случае аналогового подключения (так как при цифровом за обработку звука отвечает конечный приемник) играет роль еще и цифро-аналоговый преобразователь.
Колонки могут быть сколь угодно качественными, но дешевый Bluetooth-приемник сведет все усилия на нет. Точно так же «убивает» звук и дешевый встроенный звук в материнской плате, о чем мы подробнее писали в статье «Нужна ли в компьютере отдельная звуковая карта?».
Обращайте внимание, какой ЦАП (DAC) установлен. Устройства на основе популярного ESS Sabre будет стоить дороже, но и звук выдают более качественный.
Как вывести звук на беспроводные колонки, если на источнике нет Bluetooth
Вывести звук на беспроводные колонки можно не только с телефона, но и с другого оборудования, на котором есть Bluetooth. Чаще всего это телевизор или компьютер. Если же техника не обладает беспроводными интерфейсами, то это легко исправить.
Для игр лучше использовать кодек с низкими задержками AptX LLВ случае с компьютером понадобится USB-адаптер (о том, как его выбрать, читайте в нашей статье). Для телевизора или любого другого источника звука нужно приобрести трансмиттер.
Это устройство нужно подключить к выходу на источнике звука — аналоговому разъему для наушников или цифровому оптическому выходу. Не забудьте переключить вывод звука на соответствующий выход.
Здесь важно заранее определить, каким именно образом будет выводиться звук, и подобрать соответствующий трансмиттер. Ведь не на всех телевизорах есть выход для наушников и уж тем более его нет на игровой консоли вроде PS4 (он есть на геймпаде, но это уже другая история). Точно также может не оказаться и оптического выхода. В этом случае поможет трансмиттер с коаксиальным входом.
Не перепутайте ресивер (приемник) с трансмиттером (передатчиком). Не все модели поддерживают оба режима работыНекоторые Bluetooth-приемники могут работать и в режиме передатчика. Например, у этой модели есть физический переключатель, который позволяет выбирать режим работы.
Что еще нужно знать
Помните, что небольшие колонки с питанием по USB можно подключить к пауэрбанку, чтобы сделать их полностью мобильными.
Это, конечно, не такой удобный вариант, как полноценная Bluetooth-колонка, но, как временное решение, может пригодиться. Правда, Bluetooth-приемнику тоже потребуется свободный порт USB.
Это тоже интересно
Автор: Тарас Сухов
лайфхаки
Подпишитесь на нас
Новости Hi-Tech Mail.ru
Нажимая «Подписаться» вы соглашаетесь с условиями использования
- Mail.Ru
- О компании
- Реклама
- Редакция
- Условия использования материалов
- Обратная связь
Как сделать своими руками беспроводную многокомнатную аудиосистему
Много раз мы хотим транслировать одну и ту же песню одновременно в нескольких местах. Потоковое аудио может быть выполнено на всех динамиках при беспроводном подключении одного источника звука к другому динамику.
Для этого мы можем использовать многокомнатную аудиосистему.
Но многокомнатные устройства для трансляции звука довольно дороги. Они работают по Wi-Fi и иногда сталкиваются с проблемой задержки. Стоимость таких устройств, как Airplay M U2Stream, варьируется от 7 до 20 тысяч рупий.
Этот проект «сделай сам» использует хак и обеспечивает потоковое аудио в нескольких комнатах по экономичной цене.
Рис.1 Многокомнатная аудиосистема— Реклама —
Несколько микросхем передатчика сложены вместе с микросхемой приемника BT. Этот чип подключается к телефону или ноутбуку, с которого воспроизводится исходный источник звука. Получив аудиосигнал, чип BT передает его нескольким передатчикам. Эти передатчики подключены к другим динамикам Bluetooth, которые транслируют исходный звук. Таким образом, задержки звука не будет, и одновременно будет воспроизводиться исходный звук.
Всеми этими аудиоустройствами можно управлять с одного устройства трансляции.
KCX BT Emitter — хороший чип передатчика, однако можно использовать любой другой соответствующий чип на рынке.
Исходный звук поступает с телефона/ноутбука, который подключается к основному потоковому устройству через Bluetooth, а затем отправляется на несколько Чипы передатчика BT. С этих чипов передатчика звук передается через несколько динамиков.
Повторяющее устройство должно быть установлено между исходным и целевым устройствами. Устройство повторителя сначала подключится к основному источнику звука Bluetooth, а затем с помощью чипа-эмиттера повторит соединение с целевым динамиком, тем самым расширив диапазон передачи звука BT.
Основное многопоточное устройствоДля основного многопоточного устройства количество чипов-передатчиков BT прямо пропорционально количеству подключаемых устройств. Репитер может добавить до 4 дополнительных устройств. Чип эмиттера KCX BT используется для справки. Судя по техническому описанию и рисунку 3, микросхема KCX BT003 используется для подключения и приема звука от исходного источника (телефона/ноутбука и т. д.). Распиновка чипа KCX BT 003 дает ЦАП, выводы аудиовыхода.
Рис.3 Схема контактов микросхемы эмиттера KCX BTРис.4 Схема контактов микросхемы эмиттера KCX BT Чтобы объединить несколько микросхем эмиттера BT, вход L микросхемы должен быть соединен со всеми остальными микросхемами эмиттера BT.
Это должно быть дополнительно подключено к выходному контакту DAC L микросхемы BT KCX 003.
Тот же процесс следует выполнить для контактов R, подключив их к контакту R DAC.
Vcc всех эмиттеров KCX BT подключается к выводу Vbat штыревого разъема KCX BT 003 для питания микросхемы.
Тот же процесс повторяется для других контактов GND всех микросхем.
Рис.5 Схема многокомнатной аудиосистемы Печатная плата многокомнатной аудиосистемыЕсли требуется печатная плата, схема может быть преобразована в печатную плату путем загрузки прилагаемого файла Gerber. Форма и размер могут быть настроены по индивидуальному заказу, здесь выбирается круглая прямоугольная форма печатной платы. Правильные посадочные места других используемых компонентов должны быть установлены на печатной плате, например. Светодиодная лампа и т. д.
Здесь устанавливаются посадочные места для светодиодной лампы SMD и разъема питания. Разъем питания питает устройство.
После тщательной проверки всех соединений печатную плату можно закрепить соответствующим образом. Конструкция печатной платы показана на рис. 6.9.0003 Рис.6 Дизайн печатной платы многокомнатной аудиосистемыРис.7 Печатная плата многокомнатной аудиосистемы
Файл Gerber можно экспортировать производителю, чтобы заказать печатную плату онлайн. Можно выбрать соответствующие слои. Алюминий обычно стоит дешевле. Ставка производителя также зависит от цвета печатной платы. Не забудьте выбрать нужную толщину.
ПРИМЕЧАНИЕ:- Печатные платы все еще находятся в процессе доставки. Таким образом, тестирование не может быть выполнено с использованием печатной платы. Однако ПРОЕКТ ПРОВЕРЕН ПОЛНОСТЬЮ без печатной платы путем подключения отдельных микросхем и компонентов.
Аудиоретранслятор Аудиоретранслятор требуется только в том случае, если потоковая передача выходит за пределы радиуса действия Bluetooth устройства. Чтобы сделать звуковой повторитель, микросхема эмиттера KCX BT и микросхема KCX BT 003 должны быть соединены, как показано на следующей принципиальной схеме.
(См. рис. 11)
Если устройство не собирается на печатной плате, см. рис. 12 для правильного подключения компонентов.
Рис.11 Схема многокомнатной аудиосистемыМикросхемы спаяны вместе тонкими проводами, но поскольку это микросхемы SMD, необходимо выполнить надлежащую микропайку. Светодиодный индикатор припаян к микросхеме KCX BT 003. Здесь используется светодиод SMD, однако можно использовать и любой другой подходящий. Небольшой припой помещается на клемму.
Рис.12 Пайка SMD-светодиодаТеперь вся схема должна быть запитана. Это можно сделать с помощью USB-соединения или любой батареи 5 В с выключателем.
Здесь шестигранный корпус используется для размещения компонентов. Корпус был напечатан на 3D-принтере.
Светодиод укажет на питание чипа и его связь с Bluetooth-устройствами и динамиками.
Акриловая крышка в верхней части корпуса используется для индикации потоковой передачи звука.
Чипы BT-эмиттера соединены треугольным узором так, чтобы была видна светодиодная индикация чипа-эмиттера. Чип KCX BT 003 закреплен поверх треугольного шаблона для приема звука по Bluetooth и его передачи на все чипы-передатчики KCX BT.
Рис.13 Многокомнатная аудиосистема своими рукамиПрозрачный акриловый лист такой же формы вырезается и закрывается поверх корпуса. Это помогает нам просматривать светодиоды всех микросхем, чтобы узнать их соответствующий статус.
Тестирование многокомнатной аудиосистемы Рис. 14 Беспроводная многокомнатная аудиосистема Рис. 15: Несколько чипов Bluetooth с одинаковыми именами подключаются к потоку динамиков на несколько динамиков одновременно.Устройство должно быть запитано и подключено к микросхеме приемника Bluetooth. Он должен быть сопряжен с чипом KCX BT 003, чтобы аудиосигнал начал воспроизводиться.
Когда несколько динамиков Bluetooth поднесены к этому устройству и включены, динамик автоматически подключится к устройству и начнет одновременно воспроизводить звук.
На рис. 15 показан снимок экрана приложения Alexa, которое выполняет поиск Bluetooth. Несколько похожих названий Bluetooth — это устройства, готовые к потоковой передаче звука на несколько динамиков одновременно.
Если у вас возникнут какие-либо проблемы при создании собственного устройства для потоковой передачи звука, не стесняйтесь задавать их в комментариях ниже.
Или вы можете использовать наш форум, чтобы начать обсуждение с сообществом энтузиастов и экспертов в области электроники.
Есть и другие интересные проекты потокового аудио…
- Bluetooth-динамик своими руками
- Система потоковой передачи звука Raspberry Pi
Комплекты беспроводных динамиков
Комплекты беспроводных динамиков Rockler
Вы можете использовать простой деревянный брусок с просверленным в нем отверстием или построить полый шкаф с причудливыми столярными изделиями — решать вам. Вы также можете проявить творческий подход, встроив динамики в мебель, шкафы и другие обычные предметы. Выберите из Комплект с одним динамиком Rockler , Комплект стереодинамиков Rockler или новый комплект беспроводных стереодинамиков ВИДЕО: Изготовление бокса для одиночного беспроводного динамика к любому Bluetooth ® или к устройству с выходом мини-джек. Два динамика в истинном стереофоническом режиме обеспечивают насыщенный звук, а блок управления в форме пилюли обеспечивает полное управление воспроизведением. Система подключается по беспроводной сети к любому устройству с поддержкой Bluetooth. Помимо динамиков, в комплект входят USB-кабель и блок управления с USB-портом для зарядки, дополнительным входом 3,5 мм и полным набором элементов управления, включая специальные ручки громкости и настройки.
Загрузить план проекта современного настольного радио (верхнее фото)
Загрузить план проекта радиочасов (нижнее левое фото)
Загрузить план радиопроекта в стиле ар-деко (нижнее правое фото)
Этот комплект для одного беспроводного динамика с регуляторами воспроизведения/громкости () включает в себя все необходимые электронные компоненты для создания мини-беспроводного динамика — вы можете собрать корпус динамика в форме и из материала по вашему выбору. Динамик подключается по беспроводной сети к любому устройству с поддержкой Bluetooth. В комплект входит один полнодиапазонный динамик, USB-кабель и блок управления с USB-портом для зарядки, дополнительным входом 3,5 мм и кнопками включения/выключения, вперед, назад и паузы. Нажатие и удерживание кнопок позволяет регулировать громкость. Динамик и блок управления удерживаются в корпусе с помощью фрикционной посадки.
Загрузить план проекта с одним динамиком
ВИДЕО: Изготовление бокса для одиночного беспроводного динамика
