La progettazione delle apparecchiature audio comprende principalmente i seguenti aspetti:
- Pianificazione del prodotto e design industriale - Determinare lo scopo, il posizionamento, gli scenari di utilizzo, i metodi, le dimensioni fisiche e l'aspetto del diffusore.
- Design acustico - Progettazione dello schema generale dei diffusori, selezione delle unità di altoparlanti e valutazione della qualità del suono.
- Progettazione strutturale - Progettazione dell'involucro/armadio e della struttura di montaggio dell'altoparlante, che culmina con la fabbricazione dello stampo da parte di una fabbrica di stampi.
- Prototipazione e test - Test/valutazione delle prestazioni dei diffusori, ottimizzazione/miglioramento e messa a punto finale della qualità sonora del sistema.
Le custodie per diffusori si suddividono principalmente in Scatole sigillate/chiuse (ad esempio, tipi fissi, da scaffale) e Scatole Bass-Reflex (Portedd) (ad esempio, progetti di linee di trasmissione, R-J, ported, ecc.).
Requisiti generali per la progettazione di diffusori Bass-Reflex (ported)
Direzionalità dell'emissione sonora dei diffusori
Le onde sonore presentano fenomeni come la riflessione, la diffrazione e l'interferenza durante la propagazione, secondo principi acustici specifici. La lunghezza d'onda delle onde sonore irradiate da un altoparlante si accorcia all'aumentare della frequenza. Quando la lunghezza d'onda diventa paragonabile alle dimensioni fisiche dell'altoparlante, l'onda sonora irradiata sviluppa una pronunciata direttività dovuta alla diffrazione e all'interferenza.
La direttività dei diffusori caratterizza la capacità di irradiare il suono in diverse direzioni e dipende dalla frequenza. Il suono ad alta frequenza presenta una maggiore direttività, mentre quello a bassa frequenza è relativamente meno direzionale.
- Subwoofer e woofer: La direzione dell'emissione sonora è illimitata. La cassa può essere collocata in qualsiasi punto dell'area di ascolto.
- Diffusori a gamma intera, media e alta: L'altoparlante dovrebbe essere rivolto direttamente verso la posizione di ascolto. Se i vincoli strutturali o estetici impediscono l'orientamento diretto, è necessario progettare un riflettore acustico per attenuare l'attenuazione del suono causata dalla direttività.
L'angolo tra la direzione di emissione del diffusore e l'ascoltatore non deve superare i 90°, come indicato di seguito:
Selezione degli altoparlanti
La scelta degli altoparlanti e la loro integrazione con la cassa del diffusore determinano direttamente la qualità sonora finale del sistema.
Selezione in base alla forma di apertura del driver
I diffusori con apertura circolare offrono le migliori prestazioni, seguiti da quelli con apertura a forma di pista e ovale. ? consigliabile evitare il più possibile l'uso di diffusori a forma di striscia lunga e ultra-stretta.
Le dimensioni del diffusore devono essere scelte in base alle dimensioni del mobile e al suo volume netto. In base ai principi di progettazione del sistema di altoparlanti, è necessario scegliere i parametri T/S e i parametri elettroacustici appropriati per il diffusore.
Selezione del magnete driver
I magneti esterni (magneti in ferrite) sono economici, ma occupano un volume elevato, riducendo il volume effettivo all'interno del cabinet del diffusore. I magneti interni (magneti in terre rare) hanno un costo maggiore, ma occupano meno spazio, offrono un volume utile maggiore all'interno del cabinet e offrono prestazioni magnetiche superiori.
Selezione del cono
Le forme dei coni adottano tipicamente coni a lati diritti e coni esponenziali. I coni rettilinei sono caratterizzati da un processo di produzione semplice ma da prestazioni relativamente scarse alle alte frequenze, mentre i coni esponenziali offrono prestazioni migliori alle alte frequenze. In circostanze particolari è possibile adottare design a doppio cono.
I principali materiali dei coni comprendono fibre naturali (fibre vegetali, fibre animali), fibre artificiali (fibre chimiche, fibre sintetiche), fibre inorganiche, materie plastiche (ad esempio, fibre di vetro, fibre di vetro, fibre di vetro, fibre di vetro), PP coni) e metalli (ad esempio, alluminio). La scelta può essere fatta in base ai requisiti di timbro e di costo.
Design dell'involucro
La progettazione delle dimensioni del diffusore deve combinare i parametri del diffusore con il volume netto all'interno della cassa. Solo quando i due elementi si combinano in modo ottimale è possibile massimizzare le prestazioni sonore a bassa frequenza.
I materiali della cassa sono generalmente il legno e la plastica, e lo spessore del materiale viene determinato in base alle vibrazioni della cassa e alla risonanza generata al suo interno. Quando le condizioni lo consentono, si cerca di utilizzare una parete più spessa e di aggiungere in modo appropriato nervature di rinforzo sulla parete interna per ridurre le vibrazioni del mobile e sopprimere la risonanza acustica all'interno della cassa.
L'involucro deve avere una buona tenuta e non deve presentare perdite d'aria o problemi simili, in modo da evitare di generare rumore del vento e compromettere le prestazioni a bassa frequenza.
Il design della porta di una cassa bass-reflex svolge un ruolo decisivo per la frequenza di taglio a bassa frequenza del diffusore. La posizione e la forma del condotto devono garantire un flusso d'aria regolare all'interno del cabinet per ridurre la distorsione a bassa frequenza e il rumore del vento. La lunghezza e l'area della sezione trasversale della porta sono progettate e regolate in base al volume del cabinet e ai parametri del diffusore. L'obiettivo è garantire che la curva di impedenza del diffusore si avvicini il più possibile alla caratteristica a doppio picco, come mostrato nella figura seguente.
Una cassa con radiatore passivo è una variante del design bass-reflex. Si costruisce utilizzando un radiatore passivo al posto della porta. Un controllo adeguato può rendere il suono irradiato prodotto dalla vibrazione del radiatore passivo in fase con il suono irradiato in avanti del diffusore, migliorando così le caratteristiche delle basse frequenze del diffusore e potenziando la risposta alle basse frequenze. La cassa bass-reflex con radiatore passivo è più adatta per l'utilizzo in involucri di volume relativamente ridotto.
La figura seguente mostra due tipi di involucri bass-reflex (radiatore standard o passivo).
La struttura interna dell'involucro deve garantire un flusso d'aria regolare all'interno dell'involucro. La struttura interna dell'involucro deve garantire un flusso d'aria regolare all'interno dell'involucro. Progettare le sezioni trasversali alle due estremità della porta con una forma di transizione graduale per evitare la generazione di rumori di flusso d'aria “a scoppio” in corrispondenza delle aperture.
Per evitare che le onde sonore generino risonanze all'interno dell'involucro, è necessario che il guscio dell'involucro sia sufficientemente resistente, aggiungendo opportunamente nervature di rinforzo all'interno e rafforzando il collegamento tra il coperchio anteriore e quello posteriore. Aggiungere materiale fonoassorbente all'interno dell'involucro e installarlo vicino alla parete interna dell'involucro.
Progettazione della radiazione acustica
Cercate di evitare che strutture esterne blocchino le posizioni di uscita del suono (compresa la posizione di uscita della porta). Il metodo migliore è quello di esporre direttamente il driver del diffusore. Il metodo migliore è quello di utilizzare materiali con una maggiore trasparenza acustica, come il tessuto della griglia del diffusore, la rete d'acciaio e così via; poi vengono i pannelli di plastica con grandi perforazioni; cercare di evitare l'uso di pannelli di uscita con piccoli fori. L'area di uscita del suono del driver del diffusore non deve formare una cavità chiusa, poiché ciò può facilmente creare un “effetto cavità anteriore” che degrada la qualità del suono.
Progettazione dello smorzamento delle vibrazioni per i diffusori
Quando un diffusore è in funzione, le vibrazioni dell'altoparlante si trasmettono a ogni parte della cassa. Ciò può facilmente causare risonanze in diversi punti, producendo rumori estranei. Per questo motivo, è necessario un progetto di smorzamento adeguato.
Ad esempio, utilizzare cuscinetti smorzanti in gomma nei punti in cui il diffusore è fissato e collegato ad altri componenti strutturali.
Per un diffusore a radiatore passivo (diffusore a cono), utilizzare un doppio radiatore passivo simmetrico per annullare le vibrazioni introdotte.
Progettazione della dissipazione del calore per gli altoparlanti
Il driver del diffusore in una cassa è un dispositivo trasduttore. ? un dispositivo che converte l'energia elettrica in energia meccanica (vibrazione del driver), per poi convertirla in energia sonora (radiazione delle onde sonore). L'efficienza di un altoparlante nel convertire l'energia elettrica in energia sonora è bassa; l'energia rimanente viene convertita in calore. Pertanto, la dissipazione del calore per il driver del diffusore è molto importante. Soprattutto all'interno di piccole casse con spazio limitato, influisce direttamente sull'affidabilità del diffusore.
Il principale componente di riscaldamento di un altoparlante è la bobina mobile. Il suo calore viene trasferito alle superfici esterne del circuito magnetico e del cestello attraverso la piastra dei poli e il T-yoke/U-yoke. Pertanto, quando le condizioni lo consentono, si cerca di progettare l'esposizione esterna della bobina per favorire la dissipazione del calore.
Progetto di prevenzione delle perdite magnetiche
Gli altoparlanti dinamici utilizzati nei sistemi di altoparlanti impiegano magneti permanenti nei loro circuiti magnetici, con conseguenti perdite magnetiche. In ambienti sensibili alle perdite magnetiche, è necessario implementare un progetto di prevenzione delle perdite magnetiche per il circuito magnetico dell'altoparlante.
Proposta di progettazione strutturale dell'altoparlante
In base alla forma e ai requisiti strutturali del prodotto, il diffusore è progettato in configurazione mono. In base alla direzione della radiazione sonora, il diffusore è suddiviso in tre forme strutturali: struttura con radiazione verso l'alto, struttura con radiazione frontale e struttura con radiazione verso il basso. I requisiti di progettazione strutturale e le raccomandazioni per queste tre forme sono descritti in dettaglio nella seguente proposta. Questo prodotto incorpora un microfono. Il design del radiatore passivo tende ad avere vibrazioni relativamente maggiori, pertanto si sconsiglia l'uso di un cabinet bass-reflex con radiatore passivo.
Design dei diffusori a diffusione verso l'alto:
Questo approccio strutturale utilizza un altoparlante full-range circolare di diametro relativamente grande che irradia verso l'alto, un tweeter a cupola circolare che irradia in avanti e la porta progettata per irradiare verso il retro.
Descrizione del progetto:
- L'altoparlante circolare di grande diametro è un altoparlante a gamma completa. La sua direzione di radiazione è verso l'alto. Le frequenze medie e basse hanno una direttività relativamente debole e possono raggiungere abbastanza bene l'orecchio dell'ascoltatore; le frequenze alte hanno una direttività più forte e subiscono un'attenuazione più significativa verso la parte anteriore.
- Il tweeter a cupola ha un modello di radiazione dispersivo, in grado di espandere efficacemente l'area raggiunta dalle alte frequenze. Irradiando in avanti, è in grado di compensare la porzione di alte frequenze attenuata dall'altoparlante full-range.
- Il tweeter a cupola ha un modello di radiazione dispersivo, in grado di espandere efficacemente l'area raggiunta dalle alte frequenze. Irradiando in avanti, è in grado di compensare la porzione di alte frequenze attenuata dall'altoparlante full-range.
- L'area di radiazione verso l'alto utilizza una griglia in tessuto o in acciaio ad alta trasparenza acustica per ridurre l'attenuazione del suono. L'intera superficie superiore funge da area di irradiazione per evitare di creare un “effetto cavità anteriore”.
- L'area di radiazione del tweeter utilizza un tessuto a griglia o una rete d'acciaio per ridurre l'attenuazione delle alte frequenze.
- L'intero involucro deve essere a tenuta d'aria.
- A seconda delle esigenze di messa a punto, aggiungere opportunamente del materiale fonoassorbente all'interno.
Design dei diffusori a diffusione anteriore:
Questo approccio strutturale utilizza un altoparlante a gamma completa e un tweeter a cupola. Tutte le direzioni di radiazione sono rivolte direttamente verso l'ascoltatore. La porta è progettata per irradiare verso il basso o verso il retro.
Descrizione del progetto:
- L'altoparlante circolare di grande diametro è un altoparlante a gamma completa. La sua direzione di radiazione è in avanti. Il design a radiazione frontale determina un'attenuazione relativamente bassa per tutte le bande di frequenza, consentendo al suono di raggiungere abbastanza bene le orecchie dell'ascoltatore.
- Il tweeter a cupola ha un modello di radiazione dispersivo, in grado di espandere efficacemente l'area raggiunta dalle alte frequenze. Irradiando in avanti, è in grado di compensare la porzione di alte frequenze attenuata dall'altoparlante full-range.
- L'apertura di radiazione anteriore presenta una struttura svasata (a tromba), in grado di espandere efficacemente la direttività di ciascuna banda di frequenza.
- La porta irradia verso il retro. Il suono a bassa frequenza che emette è essenzialmente non direzionale e può raggiungere abbastanza bene le orecchie dell'ascoltatore.
- L'area di irradiazione anteriore utilizza un tessuto a griglia o una rete d'acciaio per ridurre l'attenuazione del suono. 6. L'intero involucro deve essere a tenuta d'aria.
- A seconda delle esigenze di messa a punto, aggiungere opportunamente del materiale fonoassorbente all'interno.
Design dei diffusori con irradiazione verso il basso:
Questo approccio strutturale utilizza un altoparlante full-range circolare di diametro relativamente grande che irradia verso il basso, un tweeter a cupola circolare che irradia in avanti e la porta progettata per irradiare verso il retro. Il suono emesso dall'altoparlante rivolto verso il basso viene riflesso in tutte le direzioni da una struttura riflettente, raggiungendo l'obiettivo di una radiazione sonora omnidirezionale.
Descrizione del progetto:
- L'altoparlante circolare di grande diametro è un altoparlante a gamma completa. La sua direzione di radiazione è verso il basso. Il suono viene riflesso in tutte le direzioni attraverso la struttura del riflettore, raggiungendo lo scopo di un diffusore omnidirezionale.
- L'area di radiazione verso l'alto utilizza una griglia in tessuto o in acciaio ad alta trasparenza acustica per ridurre l'attenuazione del suono. L'intera superficie superiore funge da area di irradiazione per evitare di creare un “effetto cavità anteriore”.
- La porta irradia verso il retro. Il suono a bassa frequenza che emette è essenzialmente non direzionale e può raggiungere abbastanza bene le orecchie dell'ascoltatore.
- Le aree di irradiazione del diffusore utilizzano un tessuto a griglia o una rete d'acciaio per ridurre l'attenuazione delle alte frequenze.
- L'intero involucro deve essere a tenuta d'aria.
- A seconda delle esigenze di messa a punto, aggiungere opportunamente del materiale fonoassorbente all'interno.
Design a dissipazione di calore
L'intero prodotto è caratterizzato da un design cilindrico. Il prodotto adotta un layout modulare con unità di generazione del calore distribuite (vedere il diagramma di impilamento del prodotto sotto). Le unità principali che generano calore sono dotate di fori di ventilazione per migliorare la convezione termica. Se un modulo locale genera un calore eccessivo, è possibile ricorrere a soluzioni come il fissaggio di un dissipatore di calore al chip o l'utilizzo di una combinazione di silicone termoconduttivo e di una piastra di raffreddamento per la dissipazione del calore.
| No. | Descrizione del modulo | Componenti | Componente |
|---|---|---|---|
| 1 | Modulo pickup, circuiti chiave | Varie antenne e cavi di collegamento | Respirare luce |
| 2 | Wi-Fi e altri moduli della scheda secondaria | ||
| 3 | Gruppo acustico dell'altoparlante | ||
| 4 | Scheda di controllo principale, circuito amplificatore |
Nota: i numeri da 1 a 4 indicano l'ordine dall'alto verso il basso. L'antenna è impilata in base allo schema di progettazione e ai requisiti di accoppiamento. La lampada di respirazione è impilata in base alla sua definizione funzionale e al diagramma degli effetti.
Design della luce che respira
In base all'effetto del design industriale, si determina il numero di luci necessario. Quindi, lo schema di progettazione hardware viene finalizzato in base ai parametri elettrici di ciascuna luce e al diagramma di layout. Le applicazioni più comuni sono attualmente le seguenti: Per un numero relativamente piccolo di luci, sono generalmente utilizzate per l'illuminazione d'accento o per effetti di segnalazione. Per un numero di luci RGB compreso tra 3 e 12, si usano in genere per creare effetti di illuminazione in aree specifiche, come cerchi, periferie, bordi, ecc. Possono essere abbinate alle azioni del prodotto per creare effetti di luce respirante o lampeggiante. Per un numero maggiore di luci, si utilizza generalmente una disposizione a matrice. Per visualizzare animazioni, informazioni sulle immagini, ecc. si utilizzano configurazioni più complesse o matrici di LED.
10 design creativi per altoparlanti
Diamo ora un'occhiata ad alcuni dei progetti audio più fantasiosi.
1. Altoparlante Mobius L50
Il Mobius L50 diffonde la musica sull'intero spettro di frequenze, riempiendo l'ambiente circostante con un suono profondo e coinvolgente.
Ispirata all'eleganza matematica del nastro di M?bius, la sua forma continua e senza soluzione di continuità simboleggia la fluidità del suono che si muove nello spazio. Si tratta di un diffusore progettato non solo per riprodurre musica, ma per migliorare la nostra esperienza sonora.
Fonte del progetto: Przemys?aw Wolnicki
2. Lettore musicale satellitare multifunzionale
Satellite è un oggetto sonoro che funziona sia come cuffia che come altoparlante. ? stato progettato per adattarsi a queste diverse situazioni, migliorando l'esperienza musicale. Ad esempio, quando si cammina da soli in una città rumorosa, funziona come una cuffia. Nei momenti di condivisione con altre persone, si trasforma in un altoparlante. ? come un satellite che orbita costantemente attorno a un pianeta, che in questo caso siete voi.
Fonte del progetto: Changhwi Kim
3. Altoparlante Beosound 2
Il diffusore Beosound 2 ha un aspetto straordinario, che evita la tradizionale forma cilindrica. Il diffusore conico a 360 gradi è inoltre interamente realizzato in alluminio, lucidato a specchio per ottenere una finitura brillante. L'impatto è già sorprendente, ma Bang & Olufsen ritiene che si possa fare di meglio.
Sfrutta il legame tra suono, emozione e colore. La serie Beosound 2 Gradient offre un mix di colori che si fondono dolcemente l'uno con l'altro, proprio come le emozioni e la musica si muovono da un momento all'altro. La serie ha “colori” come Brown Baritone, Jelly Jam, Electric Riff e altri sentimenti che il suono può esprimere. Ci si può chiedere se queste idee corrispondano davvero a ciò che si pensa di provare. Ma non c'è dubbio che quando vedrete il loro aspetto speciale, vi faranno provare qualcosa.
Fonte del design: Bang & Olufsen
04. Mini altoparlante retrò “Vinile
Questo design unisce funzione e forma. Prende il look e gli dà vita. Riporta alla mente le sensazioni della vecchia scuola e permette di sperimentare un ritmo di vita più lento.
Fonte del design: Jon Lee
05. Lanterna da campeggio retrò
? fatto per il campeggio. Le dimensioni ridotte lo rendono facile da trasportare. Unisce un altoparlante e una luce in un unico design, rendendolo lo strumento perfetto per le vibrazioni del campeggio. La luce in stile antico, come una classica lampadina, contribuisce a creare un'atmosfera super forte. ? praticamente un must per ogni viaggio in campeggio.
Fonte del design: Saichuang Design
06. Maggiolino Altoparlante
Il classico Maggiolino è quel “piccolo gioiello” che la maggior parte delle persone ricorda. La sua forma liscia e compatta è famosa in tutto il mondo. Il design di questo diffusore riprende le speciali linee curve del Maggiolino. Utilizza colori antichi per mostrare il suo stile retrò.
Fonte del design: CiCi
07. Altoparlante Bluetooth portatile
Questo prodotto rompe i limiti abituali delle dimensioni e di ciò che ci si aspetta. Offre alle persone una scelta: un diffusore che funziona bene in un posto, ma che è anche adatto per essere portato con sé, e che fa anche più cose.
Fonte del progetto: Shantanu Maheshwari
08. Altoparlante per tende
Si tratta di un altoparlante Bluetooth integrato in un set di tende. Per cambiare il volume si gira il coperchio superiore e si girano anche le tende sul corpo. Se si alza il volume, le tende si aprono di più, come se la musica le attraversasse. In questo modo si può cambiare il volume e ascoltare la musica in modo molto più divertente.
09. Altoparlante dal suono perfetto a 360 gradi
Questo prodotto ha una forma cubica meno comune. Le linee sono pulite e lisce e conferiscono un aspetto semplice e moderno, con un suono perfetto a 360 gradi. Rispetto ai soliti diffusori rotondi o a forma di tubo, questa forma è più stabile e si adatta perfettamente a una casa dallo stile moderno e semplice.
Fonte del progetto: Muhammet Uzunta?
10. Altoparlante Bluetooth a manubrio
Ha una nuova forma a manubrio che sembra al tempo stesso sportiva e tecnologica. Il look è unico e facile da riconoscere. Si adatta a luoghi come la palestra. Il design è fresco e si discosta dall'aspetto abituale degli altoparlanti.
Fonte del design: Shang Jingli
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