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便携式音箱的制作方法

发布时间:2020-01-14 04:00:46

步骤1:所需材料,工具和用品

便携式音箱的制作方法

以下是所需组件和工具的列表。我通过aliexpress采购了所有电子产品,这是唯一需要等待一个月才能到达零件的缺点。

工具

(可选:带雕刻附件)。

拼图(或手锯可以完成工作)。

(用于电压和)。

螺丝刀。

钻。

砂纸。

夹具。

Kapton胶带

有机硅胶。

材料:

假皮PU(速卖通)。

6mm胶合板。

木材清漆。

指甲油漆。

M2.5螺丝和螺母。

热胶。

一般用途。

电子产品:

功放板TDA7492P(aliexpress)(替代产品) 。

2“扬声器额定至少10瓦(aliexpress)。

无源散热器(aliexpress)(我推荐40-45mm选项)。

Lithium 18650 3.7v 3400mAh。(aliexpres)。

降压充电XL4015 CC CV(aliexpress)。

直流电源插座5,5 * 2,1 mm(aliexpress)。

电池电量指示器(4s)(aliexpress)。

16mm圆形定(带)(aliexpress)。

BMS(aliexpress)。

第2步:电子设备概述

这款便携式音箱的核心是基于TDA7492P的,它是一个25w + 25w的功率。该板将输入级集成为连接,功率级(放大)集成在一块单板中。唯一的缺点是板I买了没有AUX输入,所以播放音乐的唯一方法是通过蓝牙。(注意:你可以在aliexpress中找到相同的放大器+蓝牙板甚至辅助端口功能几乎相同的价格)。

扬声器由4个供电,产生14.8伏特,续航时间为3.4Ah。容量(总功率≈50Watthou)。使用BMS对电池进行短路,过电流,欠放电和过放电保护。电池使用恒定电流恒压充电模块(CC CV)充电。此外,扬声器还具有状态指示灯,指示电池剩余电量。

所有这些都会产生非常好的声音,具有不错的低音和约30 +播放时间+小时,具体取决于播放的音量。这是通过D类放大器达到95%的效率来实现的。

通过遵循所附的接线图并理解它,将所有这些放在一起并且正常工作应该没有问题。/u》

第3步:在Fusion 360中设计案例

我决定围绕蓝牙音箱寻找一个非常常见的设计。使用Fusion360,我对外壳以及木板进行了建模,只需将它们全部渲染在一起,并一目了然地看它。我上传了stl(准备打印)和fusion360文件,以防你想调整一些东西。

步骤4:机箱

我使用RepetierHost切片在Fusion360上生成的stl并打印出来。您可以随时使用您喜欢的切片软件(Cura等)

我建议在0.1或0.2mm层高度,20-40%填充下打印。支持是必要的。可以在20 * 20cm的床上打印,但是stl需要旋转45o以适应。我在PLA中打印没有问题。

步骤5:制作4S电池组

排列4锂电池18650的串联电池在相同的安培小时(mAh。)下产生(3.7v * 4 = 14.8v)标称电压的电池组,因此,由于我的电池为3400mAh,因此得到的产品为(14.8v * 3.4Ah = 50.32) Watthours aprox。)。我使用的是18650的电池,因为它们常见于电子产品中,因此它们很容易找到并且相对便宜但你可以使用任何其他锂离子电池,你可以使用锂电池。

如前所述,要组装细胞,我们必须将它们全部串联起来。这意味着cell1对cell2为负,依此类推。物理连接应使用点焊机完成。这些机器非常昂贵,而且我们很多人都没有自己的机器或有权使用,所以另一种选择是它们。这是非常危险的并且可能对电池有害,因为焊接需要高温并且电池不喜欢这样。

为避免对电池造成热损坏,请使用合适的烙铁(25w或更高),并确保在焊接前达到最高温度。在焊接过程中,避免接触烙铁和电池超过2秒钟。必须非常快速地完成该过程以避免对细胞的任何损害。您可以使用一些松香/助焊剂来帮助焊料更均匀地流动并更好地粘贴。此外,我总是用细砂纸打磨一下电池表面。

为了连接每个电池,已经使用了标签线,但任何电线都可以完成工作。一旦完成焊接,我就用kapton胶带将它们牢固地固定在一起。最后,我们必须添加BMS。该电路将单独检查每个电池电压,确保电池均不超过4.2v(充电期间)或低于2.9v(放电期间),以及防止短路。原理图中显示了连接(注意:原理图中的bms与我的不同,但是,它们都以相同的方式接线)。

请记住:基于锂离子化学的电池非常细腻。小心对待它们,处理不当时会非常危险

-Remember -

锂电池在误用时很危险。要非常清楚自己在做什么,不要让它们无人问津,特别是在充电过程中。在将它们焊接在一起时要注意不要超过热量。

步骤6:添加XT30

最后,将XT30连接到BMS的输出和加热管。这样,电池的连接和断开非常容易,并且看起来很干净。这是可选的,您可以使用任何其他连接器。

步骤7:充电电路

充电锂电池是一项非常复杂和微妙的任务。简而言之,CC CV充电算法用于给离子化学电池充电。基本算法是以恒定电流(0.2 C至0.7 C)充电,直到电池达到4.2 Vpc(每个电池的电压),并将电压保持在4.2伏,直到充电电流降至初始充电速率的10%。终止条件是充电电流下降到10%。电压不能终止充电。除非充电速度非常慢,否则每个电池4.2伏特的容量仅为满容量的40%至70%。因此,您需要继续充电,直到电流下降,并在低电流时终止。这是我们不仅可以使用CC模块(Aka,升压/升压模块)的主要原因。 CC CV模块板很容易在互联网上找到(ebay,aliexpress。)并且相当便宜。对于这个项目,我将使用带CCCV模块的将电压从24V降压到所需电压。只需查看图像,即可轻松识别CCCV模块。如果它只有一个调节电位计,它不是CCCV板,因为需要至少2个。

这些的另一个问题是它们声称电流强度高(4-5A),但过热很多。在我的情况下,我正在绘制大约1,5A并且模块非常高,我不得不为它添加散热器。然而,即使安装了散热器,它仍然会变得太热,所以我决定将电流减半到0.6A - 0.7A,导致电荷比为0.2C(3.4A * 0.2 = 0.68A)。这避免了在充电期间对电池施加压力,因为它非常缓慢地充电。后来,我检查了数据表,模块具有4A的能力,但是,它仅限于10瓦的功率而不需要外部散热器(自然对流)所以我的经验。

董事会做到了这一点。它可以很好地为电池充电,但是一旦电源断开,就会出现13mA的反向电流。这将需要几个小时,但最终会耗尽电池。为了防止电流反向(从电池到充电板),存在两种简单的方法。第一种方法是添加机械24v。(它也应该与一起工作,但我没有过该选项)。当电源连接时,继电器将电池连接到充电板,因此,当电源断开时,将电池与充电板断开。为此,继电器的线圈连接到24v的电源。然后,电池正极连接到继电器的常开电路。这样,当连接电源时,只有电池将电气连接到电路板上。

我想尝试的另一个选择就是在充电板的输出端子处使用。这会迫使电流仅以一种方式流动(即从充电器流向电池)。我使用了并联连接的两个1N4007(虽然只使用一个应该工作,因为它们的额定值为1A)焊接到充电器的正输出端子。注意二极管的极性。

要调整模块,首先要做的是将电压设置为所需的充电电压。我将每个单元充电到4.15v,这意味着我们必须将模块的输出电压调整到16.6v(4cells * 4.15v = 16.6v),但我们必须考虑二极管正向压降(约0.7v) 。加起来,这使得17.3v这是我们必须使用调节电位计(更接近输入端子的那个)设置的电压。接下来是CC调整。必须排空电池才能开始使用。一种方法是将任何负载连接到它并等待电压达到每个电池3.0v(总共11.8v)。然后将电流表连接到电池并连接充电模块。它会开始充电,所以如果你使用强劲的电源,请小心。使用更靠近输出端子的电位计调节流过的电流,直到电流约为600mA-700mA。比这更高的电池会快速充电,但模块muy过热,正如我之前解释的那样。

您可能还注意到我拆焊了蓝色端子并将电线焊接到电路板上。这是为了略微减小音量并使外观更清晰。

摘要: 对终端块进行拆焊。将电压调整为17.3v,并将电流设置为600-700mA。将通用二极管(1N4007)添加到电路板的输出端。

步骤8:电源按钮

电源按钮只是一个仅仅带有指示灯的开关。开关的工作是连接和断开放大器。电源按钮有许多引脚,但我们将使用的是;公共引脚(标有C),NO(常开)和LED的功率+/-。 LED应该可以使用12v,但是我们的电池电压更高,所以我们需要一个来降低电压。首先是用电流表测量LED在12v下的电流。在我的情况下,8.7mA。接下来,我们必须计算中所需的电压降。我们的电池供电电压为16.8v减去LED 11.8v的工作电压意味着电阻器必须产生5v的电压降。使用欧姆定律(V = I * R),我们可以计算所需的电阻值,因为我们知道将流过的电流(8.7mA),并且我们也知道电阻器的电压(5v。)。 R = 574欧姆。我使用了680欧姆,因为它是我能找到的最接近的resitor值。

连接如下:

- 通用:连接到XT30连接器的正面

- 否:连接到放大器(正极)

- LED的负极将接地

- LED的正极将连接到resitor,它将连接到NO(这样,它会点亮)放大器连接时)。

接下来,连接XT30连接器,并为充电板,放大器和状态LED板留下8-10厘米的电线。(检查图像)

记得使用《强力》收缩管,以防止针脚,使其看起来更清洁。

第9步:砍掉木头

基本的木工技能。我使用3d打印的封面作为模板来绘制前面板和后面板的形状。虽然它们应该是相同的,但我建议您在切割木材之前在纸上切割形状并检查它是否合适。为了完成所有的木工切割,我使用了拼图。切割面板后,我将它们打磨了一下并确保在3d打印的外壳上非常合身

步骤10:前面板[扬声器]

前面板非常简单明了。从前面板开始绘制中心线的中心线。接下来,测量橡胶结束的扬声器的直径(使用卡尺)。我在中心孔之间使用了13厘米的距离,但你可以使用你想要的任何距离。用手锯切开孔。最后,安装扬声器驱动器,安装孔的位置并钻出螺钉所需的孔。我使用2.5mm * 12mm M2.5螺丝和螺母。后面板安装也使用相同的螺钉。要钻出后面板的相应孔,请将其安装,然后使用尖锐/尖端的工具(我使用小螺丝刀)打一个小标记。使用标记作为指导,使用钻头打开必要的2mm孔。

步骤11:后面板[被动散热器,充电端口,电池指示器]

水平指示器附带的按钮不是很方便,因此我们将添加自己的瞬时按钮。首先,这是拆除原始按钮并焊接2根连接新瞬时按钮的电线。

要安装无源散热器,请使用与前面说明相同的步骤。总结一下,标记组件的位置并切出必要的孔。对电源插孔执行相同操作。对于电池指示器,钻两个1毫米的孔,让LED灯发光,另一个孔用于瞬时按钮。

第12步:完成[皮革和木材处理]

一旦木板被切割并顺利贴合,就会进行木材抛光。由于我的木材非常“发白”,我决定将木材染成深色。然后我涂了木器清漆。要执行此步骤,您应该遵循木材清漆商提供的说明。你应该得到一个漂亮的外观和光滑的木板。让它干燥几个小时(取决于您的清漆)以进行下一步。

当木板干燥时,可以在覆盖3d打印外壳的皮革上工作。将两块皮革切成外壳的长度,留下2-3厘米的工作空间。这样,一块皮革必须覆盖一半的封闭物(底部或顶部),并且有大约1-2厘米的伸出,足以将其包裹在木材和3d打印的外壳之间。在一端缝合2个皮革件(我使用缝纫机因为它更快,但是,你可以随时用手),这样一旦翻转,就不能从外面看到线。然后将皮革放在外壳上,并对剩余的一端重复此过程,并确保螺纹在每端都是最终的。如果你的皮革是拉伸的,你可以选择一个非常舒适的合身。

步骤13:激光雕刻木板

此步骤是可选的。拥有一台可以转换成激光雕刻机的3D打印机,可以很好地雕刻木板,因为激光雕刻看起来很棒,看起来很专业和清晰。我不会在这里详细介绍,但主要是将木材装入3d打印机床(现在充当激光雕刻机)并雕刻您想要的徽标,照片,绘图或任何您喜欢的东西。使用激光时要小心,并在机器通电时始终佩戴安全眼镜。

步骤14:绘制面板和完成

一旦木板成功雕刻,我就会对一些细节进行着色并开始施加一些木材污渍。然后我还用指甲油画了扬声器孔的边缘(你可以使用你想要的任何颜色,我只是想使用指甲油,因为它长时间躺着。)。面板的最后一步是清漆。在此之前,请确保所有组件都很好地适应并且一切正确。清漆的取决于您的产品以及您希望最终外观的方式。

步骤15:粘贴被动散热器

干燥木材清漆,是时候将所有元素永久地安装到它上面,首先使用一些硅胶来确保无源散热器和木材之间的气密密封。此外,胶下电池电量指示器和按钮,确保空气无法通过。当我们等待硅胶/胶水干燥时,我们可以继续下一步。

步骤16:添加皮革

现在是时候将皮革放置并粘合到位。首先将其滑入封套并仅粘合边缘,而不是整个机身。在胶水干燥时,使用一些夹子帮助皮革保持原位。

步骤17:密封前面板。

现在,类似于前面板步骤,将前木板密封到密封圈。我在皮革和外壳之间的间隙添加了一些胶水,最后安装了面板。通过在木材和塑料相遇的地方使用硅胶,确保内部完美的气密密封。注意任何多余的胶水泄漏并损坏木材或皮革。干燥后,您可以使用相应的螺丝安装扬声器。

步骤18:电源按钮

使用切割器,为下水道按钮打开一个洞。此外,现在将皮革粘合到封闭体上是个好主意。这样我们就可以避免形成任何脊。

步骤19:粘合充电板

确保充电板已正确调整,然后继续安装并永久粘贴到木板上。由于它会变热,我使用了基胶。避免在这里使用热胶,因为它会融化。然后插入电源按钮及其相应的电线,并使用相应的螺母从内部将其固定到位。最后,将充电线焊接到电路板上。

步骤20:电池放大器组合

完成案例和小组后,只需将所有内容整合在一起即可。首先,我在放大器的IC上添加了散热片,以改善散热,从而降低温度。我还拆焊了放大器板上的接线端子。在一些6mm木材和一些热胶的帮助下,我将放大器安装在电池组的顶部。由于BMS,我不得不这样做,因为它介于两者之间。如果你遵循这个指示,尝试在其他任何地方隐藏bms,而不是像我一样在电池之上。

步骤21:设置恰好的输出音量

在将扬声器焊接到放大器板之前,下一步是将放大器设置为与扬声器的最大功率处理能力相匹配。在这种情况下,扬声器的额定值为10瓦(标称为RMS或eff)。在电子学中,功率等于电压乘以电流(功率= V * I),并且通过应用欧姆定律,我们最终得到这个公式;功率等于负载上的电压平方(功率= V ^ 2/R),其中负载是扬声器的线圈电阻,功率是扬声器的标称处理功率。因此,在我的情况下(10w和8欧姆),这导致需要的电压V =√R* P =√8* 10 = 8.94v。这是放大器输出端(没有连接扬声器)的电压达到10瓦的功率输出。使用万用表,将探头连接到放大器的一个通道,并将其设置为测量交流电压。通过bluettoth设备连接放大器并将其音量设置为最大值。然后使用相应的板载按钮逐渐增加放大器音量,直到达到大约8v。现在您可以继续下一步并连接扬声器。

注意:超过扬声器的标称功率处理能力可能会因扬声器线圈而严重损坏扬声器。我建议名义上只有8-9瓦。此外,D类放大器在高音量时往往会很多,因此保持相对中等音量是个好主意。

步骤22:连接和焊接放大器

然后,扬声器被焊接到放大器,确保扬声器和放大器板上标记的极性正确匹配。同样,将电源线焊接到放大器。

此时,一切都应该正常工作,所以是时候进行测试了。打开它,测试放大器。寻找电池/放大器或任何电线的过热。如果一切正常,我们可以继续下一步。

步骤23:后面板安装

最后,将剩余的皮革粘到封闭物上(如果需要的话切掉多余的)并在胶水干燥时将其夹紧。使用一些双面胶带(或热胶)将电池连接到机箱底部。将直流电源端子焊接到充电电路并焊接电池指示器。记得使用来防止发生短路。

为了改善声学效果,请抓住一些棉花并将其放入表壳内。这应该对低音扩展有所帮助。

步骤24:拧紧后面板

由于我的设计不当,2个螺丝固定后面板与内部电池重叠。解决这个问题的方法是减少这两个螺钉以适应尺寸。除此之外,构建完成。

步骤25:完成和结论

总的来说,它是一款外观漂亮的全功能便携式蓝牙音箱。声音非常好,充满低音,大音量时充足的电池寿命,并且具有非常漂亮的外观和光洁度。深色漆木与黑色皮革相得益彰,激光雕刻的字母确实给人以惊艳的外观。此外,如果没有考虑到3D打印和激光雕刻的制造过程,电子设备非常便宜(低于50欧元),并且一些组件可以从废旧电子设备中挽救。锂电池可以很容易地在笔记本电脑和其他电子产品上找到。可以回收直流端口,因此可以回收电线。此外,如果您没有寻找有力的低音响应,则无需实现无源辐射器。


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