如何打造“Boomcase”?——改造旧式手提音箱

发布时间:2013-6-27 14:44    发布者:eechina
关键词: 音箱
作者:Maxim Integrated技术团队成员 Patrick Gallagher

轻便、声音响亮、时尚!在一个复古的手提音箱上安装一组扬声器、无源交叉点开关、一个放大器和几个可充电电池,就制作成了一款虽稍显笨重但具有便携性、声音响亮的立体声音响器材。这就是“boomcase”!

Boomcase的启示

我对boomcase的灵感来自于互联网上大量提供定制、按单生产的Jambox音箱销售商。他们的销售价格昂贵,通常高达约800美元以上,甚至有时候达到2,000美元。我非常喜欢这个点子和赚钱的灵感!并且我也具备这种知识,于是决定以一半的成本制作一个。

Boomcase的构造

关键的手提音箱

我从开始就很清楚手提音箱的外观几乎和它的声音一样重要。在逛了多个旧货店之后,我发现购买经典而独特的手提音箱的最好途径是网购。我购买了一个上世纪40年代的条纹粗呢布手提音箱,很符合我的品味,价格也合理。

电子器件

作为一名应用工程师,我有机会接触Maxim Integrated的所有器件和评估板。我使用了功率最高的D类放大器——MAX98400A。这款器件很有优势,因为既可配置为每通道达20W功率的立体声放大器,稍加调整后又可配置为40W单声道放大器。另外,评估板上还有两个共用电源轨放大器(图1)。

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图1. 整个项目从MAX98400A开始。评估板上有两个40W放大器,我计划设计的音箱声音会很响亮。

评估板证明,由于被驱动的扬声器就有滤波功能,所以没必要对D类放大器的输出进行滤波。所以,评估板上的一个放大器配置为进行无滤波评估,另一个具有板载无源D类滤波器。我开始想设计一个2.1系统,一个放大器输出立体声,另一个放大器的全部功率驱动单个低音扬声器。经过仔细考虑,我决定采用双功放驱动8个扬声器。一个立体声功放推动两个低音扬声器,另一个立体声功放通过交叉点开关,然后连接至中音驱动器,每通道有两个高音扬声器(图2)。

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图2. 在手提音箱中采用两个MAX98400A放大器的扬声器元件原理图。一个放大器专用于推动大8in扬声器,另一个放大器通过交叉点开关推动两个2in高音扬声器和一个3in全频扬声器。

音响设置

在重新设计家庭音响之前,我选择驱动器时主要考虑两个因素:尺寸/几何结构和外观。我们制作了纸板模型,以确保音响满足我的预期布局。在安装了扬声器之后,我注意到手提音箱的箱壁不足以支撑所有驱动器的重量。于是我去掉了里衬并粘上了胶合板,以提高强度,从而能够支撑扬声器。接下来,我选择无源交叉点开关,这对于扬声器的频率响应非常重要。

我最初计划对低音扬声器进行低通滤波,但试听后觉得其实没必要对低音进行滤波。随后,我通过提高无滤波设计的响度,肯定了这种设计。尽管经过滤波的方法会产生更平衡的音频,但我的boomcase的目的并不是所谓的“平衡”音频,我要的是响亮!

组装阶段,我使用规格为12的音频线和香蕉插孔将扬声器和交叉点开关连接到评估板。然后将交叉点开关用胶水粘在手提音箱壁上(图3)。我将连接线焊接到耳机香蕉插孔连接器引脚,然后用热缩管保护焊接点,对很大的电源开关也做了相同处理。在质量上毫不含糊!

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图3. 我使用规格为12的音频线(据我所知,这很稳固)和香蕉插孔将扬声器连接至电路板。然后将交叉点开关用胶水粘在手提音箱壁

电源系统

每个放大器的绝对最大供电电压为28V,24V在工作范围之内。我使用了两个UPS,铅酸电池,以实现高能量密度。没错,很重,但是都放在量身定制的手提音箱内——重量不是问题。有了这种电源,boomcase就能够在最大音量下工作大约5个小时,音量适度时工作时间更长。

电池盒是用胶合板和管卡制成的(图4A)。为了分配重量,我将电池盒放在了手提音箱的背面底部,以平衡扬声器的重量。我裁掉了一块手提音箱里衬,以便粘接电池盒(图4B)。我在侧面安装了一个XLR端口,用以连接24V电池充电器和带LED指示灯的开关。最后,我用Ployfill填充材料塞满手提音箱,有助于增强低音及减少咔嗒声(图5)。

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图4. 装在盒中的电池(4A)。裁掉一段手提音箱里衬,以便粘接电池盒。电池盒放在手提音箱的背面底部,以平衡扬声器的重量(4B)。

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图5. 用Ployfill填充材料塞满手提音箱,有助于增强低音及减少咔嗒声。

享受音乐

从开始之初,我就将boomcase的音频源设计为3.5mm插孔,这样就能够利用智能手机及其它便携装置播放音乐。但是,我遇到了一个很有意思的问题:我的手机带有插孔检测电路。第一次将手机连接到boomcase时,几乎听不到声音。我在放大器的输入上增加了一个连接至地的32Ω电阻(图2),从而骗过插孔检测电路。现在,智能手机在插孔检测期间会检测到阻抗,会认为正在驱动耳机,于是就输出较大的信号电平。

Boomcase声音响亮,制作过程也很有趣,并且它的声音和它的外观一样棒(图6)。但是,我还没有彻底完工。我希望能够在箱体和箱盖之间进行更好的密封。现在,如果您播放“Bassy”音乐,低音量时会听到像是端口噪声的声音。目前为止,计划在手提音箱的两部分之间使用发泡密封条之类的东西(比如挡风雨条)和泡沫线。我还准备增加Bluetooth蓝牙功能。Boomcase已经具备了乡村音乐的风格,如果将耳机线去掉,一定会出尽风头!

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图6. 完工的boomcase。

附材料清单(BOM)
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