DIY一个便携式的蓝牙音箱-电子发烧友网

在这个教程中，我将指导您完成从头开始制作便携式（蓝牙）扬声器的步骤。对于初学者来说，这听起来像是一个艰巨的项目，所以我的目标是通过尽可能简单地解释事情来帮助任何想要尝试这个的人，而不会错过任何重要的步骤。

我认为制作扬声器所需的最基本工具是钻头和拼图，以及适当的刀片、钻头（我也建议使用阶梯钻头）和测量工具。是的，您可以使用一些直木片作为侧导板，用拼图进行直线切割；显然，如果您想升级您的设备，台锯和路由器将是您最好的朋友（尽管我仍然不拥有）。你还需要一个烙铁和一些锡来焊接所有的电线。

您需要的其他用品包括：铜线（红色和黑色扬声器线都可以，黑色和红色有助于轻松区分正负极）、螺丝（取决于材料的木头或金属螺丝）、木胶（用于木制扬声器）、胶枪和硅胶（用于连接和密封东西），（可选）热风枪（以防你想要张开和弯曲用作低音反射端口的pvc管），一个开关，一个2.1x5.5（或首选）尺寸）桶形千斤顶（取决于充电系统），某种保护脚（我使用橡胶脚），手柄，如果需要，可以使用一些LED。

第1步：预算调整

你应该从确定你想在项目上投资多少钱开始，因为保持预算需要一些平衡（你不能把90%的预算单独花在扬声器上，因为剩下的钱你就没有了）。

如果您的预算非常紧张，我的建议是重复使用您已有的东西：旧扬声器或微型高保真系统的整个扬声器盒、回收的电池（更多关于电池部分的内容）、剩余的木材。

第2步：材料和制作盒子

您基本上可以选择任何材料作为扬声器箱的材料，但由于各种原因，显然并非所有材料都足够。

我的建议是使用胶合板：选择在刚度和重量之间有良好折衷的品种，因为两者在便携式设计中同样重要。你可以用底漆、沙子涂漆，然后喷漆以获得你想要的颜色，或者简单地使用木漆来保持木质外观。

另一种广泛使用的材料是MDF，这是一个很好的折衷方案。它必须用密封剂处理，不要按原样使用，因为湿气会破坏它。至于厚度，我会说和上面一样：不要因为重量太厚，不要太薄，因为面板会振动。我倾向于使用厚度在10到20毫米之间的胶合板。

万一你发现你选择的材料有点振动，你总是可以通过做内部支架来加固它。

一般的材料：金属（易于使用，但如果薄会振动，对于弹药箱扬声器，我建议构建一个内部木箱），刨花板（不会故意购买，但如果你可以使用它已经有了），塑料（有点像金属，加上所有商业产品都是塑料的，为什么不做点不同的东西？;））

我附上了一些涂漆胶合板（由我的木工表弟制作）、经过处理的胶合板和一个金属盒的照片以供参考。

按照您喜欢的方式构建您的盒子，确保用胶水和钉子或螺丝固定所有东西。

第3步：扬声器类型

这是一个微不足道的部分：我应该使用什么样的扬声器？如果我对扬声器的构建不太了解怎么办？

让我们从汽车音响扬声器（同轴，2路，不是低音炮）开始。这些对于不想花太多时间进行分频器、计算盒子大小等的人来说非常有吸引力。这样做的问题是你根本无法预测扬声器的声音，因为大多数时候除了灵敏度、功率和（大部分无用的）频率响应图之外，没有关于它们的信息。我的建议是：如果您的预算有限并且有一些剩余，请使用它们。不要试图制作一个移植的盒子，因为大多数时候它听起来很糟糕！制作一个大小合适的封闭盒子，它们会玩得很好。只是不要期望他们有太多的低音。有关您需要多少音量的粗略估计，请查看此网站（它是德语，

为了获得可能的最佳效果，您应该购买具有记录规格（称为Thiele-Small参数）、频率响应和阻抗图表的高保真（非汽车音响）扬声器驱动器。对于那些对分频器和盒子设计不太了解的人，我的建议是寻找已经完成的项目（免费或付费构建计划），因为建模和设计分频器和盒子尺寸/类型的大部分已经完成并经过测试证明是好的。否则，一个简单的起点是“全范围“扬声器，通常为3-4英寸大小：它们覆盖了大部分频谱，因此不需要分频器（*），其中一些在放置在足够的外壳中时也可以实现不错的低音。你可以根据驱动程序Thiele-Small参数设计外壳，方法是将这些参数放入WinISD或VituixCAD2等盒子建模软件（或在线的SpeakerBoxLite）。

我可以给你一些关于YouTube频道教学盒建模和分频器制作的建议是Toid的DIY 音频、Impulse音频、DIY音频专家。对于已经做的项目，有很多网站可以查看；其中之一是PaulCarmody的网站。

如果您想随身携带扬声器，我建议您使用扬声器格栅，因为这将保护驱动程序免受与外部物体的意外接触，这可能会损坏它们。

如果您打算重复使用已经制造的扬声器，可以跳过以上所有内容，您只需打开盒子将电子设备放入其中。通常这只需要拧下并移除盒子中较大的扬声器。

*通常总是需要某种交叉来补偿几个与衍射相关的问题，但对于初学者项目，这些可以暂时搁置一旁，因为它们需要一些交叉制作知识。

第4步：灵敏度、功率、阻抗

我们需要了解这些事情，因为它们对于确定扬声器设计中的基线/目标至关重要。

灵敏度，以分贝为单位，表示扬声器播放的音量，在距离麦克风1米处测量，当给定1W的功率（或2.83V的电压，这并不总是1W，但取决于扬声器阻抗；公式是power=电压^2/阻抗）。如果您的灵敏度为90dB，这意味着向扬声器发送1瓦的功率将产生90dB的声压级（SPL）。现在，如果将输入功率加倍，则SPL增加3dB（2瓦时为93dB），再次加倍，然后再增加3（4瓦时为96dB），再次（8瓦时为99dB），以此类推。

一般规则是：功率翻倍，声压级增加3dB（10倍功率增加声压级10dB）；将音盆面积增加一倍也会使SPL增加3dB；将扬声器数量加倍结合了上述两者，因此SPL增加了6dB（并且功耗加倍）。

这些计算对于确定“目标最大声压级”和确定您真正需要多少功率很有用，因为更多的功率意味着更少的电池寿命，或者需要更大更昂贵的电池。例如：如果我想从一对90dB扬声器达到106dBSPL，我只需要2x10瓦的功率（90dB+10将功率从1到10W；如果有两个扬声器，我们用2x10W从100到106dB功耗）；如果扬声器的灵敏度为87dB，我需要2x20W，如果它们是84dB，我需要2x40W，依此类推。

我需要多少最大声压级？这取决于您将使用扬声器做什么。户外派对？在紧凑的设计中拍摄100-105dB，在更大的扬声器中拍摄更多。室内收听？您可能不需要超过90-95dB，因此灵敏度较低的扬声器是好的。

关于阻抗：这是与放大器一起考虑的参数，因为它将决定放大器可以输出多少功率。我不会超过8欧姆，因为这会使电池系统复杂化（需要更高的电压）。无论如何，大多数扬声器都在4到8欧姆之间。

第5步：放大器

功放是便携式音箱的心脏和大脑，因此必须根据其余所有组件进行选择。

由于这是一个电池供电的系统，因此选择D类放大器是很自然的，因为它们的效率比其他放大器更高，因此电池运行时间会更长，产生的热量也会更少。

有很多板已经包含蓝牙，因此对于简单的设计，您可以使用它们，否则您需要一个带有稳压器的单独蓝牙模块（因为它们通常在5伏电压下运行）。

确定您需要多少功率后，您可以选择一个可以提供它的放大器。

对于便携式设计，我的首选是TPA3116/TPA3118，可以在有或没有蓝牙的中国放大器板上找到便宜的产品；它可以为4欧姆扬声器提供超过50瓦的功率，为8欧姆扬声器提供超过30瓦的功率。但是，这些放大器的最大功率取决于输入电压（参见数据表，转到名为“输出功率与电源电压”的图表，这是您的电池电压或来自（例如）升压调节器的电压。例如，在14V时，tpa3116在4ohm扬声器中可以输出大约20W（1%thd，所以失真不大，忽略10%thd曲线），但在8ohm扬声器中只能输出10W。如果您需要更多功率，则需要为放大器提供更高的电压（显然在该芯片的范围内）。因此，选择一个芯片，从这些曲线中，您可以确定进入放大器的电压，从而确定您将如何制作电池系统。

还有关于阻抗：所有这些芯片在数据表中都有指定的最小阻抗。例如，您不能将2欧姆扬声器连接到普通的立体声tpa3116（称为BTL模式），但您可以在单声道tpa3116中执行此操作（称为PBTL模式）。例如，2.1放大器将子通道置于PBTL模式，因此它们支持低至2欧姆的阻抗，而立体声通道限制为4欧姆。另一个例子，tpa3110在使用4欧姆扬声器时只能工作到16V（由于功率限制），这是您可以从功率与电压曲线中看到的另一件事。所以总是先检查数据表！

此类别中可用的其他芯片是tpa3110（功率较低，但与3116非常相似，背景噪声较小）、tda7492、tda7492p、tda7498/7498p（用于更高功率）

我测试的一些好板子：这个简单的tpa3118立体声蓝牙，这个tpa3116还有一个低音炮通道，音调调节和左右声道的高通（如果你想制作一个2.1系统），这些基于tpa3116的各种板

PS：如果制造弹药箱扬声器，请考虑将外部天线焊接到现有天线上，因为金属用作法拉第笼，从而减少蓝牙范围。我使用的是旧的2.4GHzWi-Fi调制解调器中的一个，它工作正常，因为蓝牙也是2.4GHz（射频专家请不要生我的气）。

第6步：电池

您需要设计的最后一件事是电池系统。

我的选择是使用锂离子电池：与铅酸电池相比，它们更轻，不需要一直充电（铅酸电池在放电时会退化），与镍相比，它们需要更少的电池来获得一定的电压-MH，同时也比Ni-CAD的能量密度更高，并且具有零记忆效应。

由于我们正在使用锂电池，因此需要快速免责声明：切勿将锂离子电池短路，将它们浸入水中，加热它们，通常对其进行虐待：它们真的不喜欢被虐待并且可能会爆炸。

最普遍的锂离子电池形式是18650电池，用于电子烟、笔记本电脑电池和其他电子产品。它们附带有用的数据表，指示它们的电流额定值（连续和峰值），我们将使用这些数据表来选择最合适的电池。

关于串联/并联连接的一点说明。在串联连接中，您将电池的正极连接到另一个电池的负极；在未连接的正极和负极之间测量的电压是电池电压的两倍。在并联连接中，您将正极连接在一起，将负极连接在一起，并且您测量的电压与单个电池相同。电池组可以用“xSyP”代码表示：x是串联模块的数量，y是构成每个模块的并联电池的数量。一个4s1p电池有4个模组串联，每个模组由1个电芯组成（共4个电芯）。一个5s2p电池有5个模组串联，每个模组由2个电芯并联组成（共10个电芯）。

一旦你确定了你的放大器将输出多少功率以及你需要给它多少电压，你必须确定你必须串联多少个电池才能达到这个电压：给定你的目标电压，你只需将它除以3.7您将获得所需的大致数量的串联电池（或模块）。例如，如果我的目标是14V左右，我需要串联4个电池。请注意，最大电压会更高，因为电池在充满电时会达到4.2V，因此请确保放大器能够承受更高的电压。

为了确定电池的电流额定值并为了安全起见，确定当电池全部充电时放大器的总功率（每个电池为4.2V：串联4个电池为16.8V）并将其除以电压。对于tpa3116，在16.8V时，您将2x30W转换为4欧姆，因此总共60W。60/16.8提供3.57A电流。现在放大器的效率不是100%，因此您可以从数据表中获得效率，或者估计D类的保守效率为80-85%。将电流除以效率，即可得到实际最大电流，在我们的示例中为4.5A。所以理论上任何放电率高于4.5A的电池都可以工作。在实践中，超大尺寸很重要因为电池总是有一个电压降，在接近其最大电流能力时会很高，并且会导致失真。对于带有立体声tpa3116和4s电池的项目，我会选择放电电流超过6-7A的电池。对于更高功率的项目，获得更高电流的电池，或者制作多电池模块，然后将它们串联起来。

您现在可以计算电池有多少瓦时：只需将单个电池的标称电压乘以其容量（与当前容量不同，以mAh表示）乘以电池总数。如果我们有4节电池串联，每节电池容量为3500mAh，我们将有3.7V*3.5Ah*4=51.8Wh。

我的电池能用多久？考虑到您从不经常使用全功率（请参阅音乐峰值因数），您可以假设平均功耗为放大器最大功率的10%/15%。因此，要获得运行时间，您将电池的瓦特小时除以总输出功率的15%，因此在我们的例子中，考虑到51.8Wh电池和50W总输出功率，我们应该得到大约51.8/（60*0.15）=5小时45分钟（5.75）全音量。您可以使用这些计算来大致确定电池需要多少Ah。

组装电池组时，请务必始终使用相同型号的电池，切勿错配！

始终从可靠的卖家那里购买电池，因为假电池与他们的说法不符并且可能很危险。

如果您想重复使用旧的笔记本电脑/电钻电池，请尝试获取有关它们的信息（它们通常在电池上印有型号），并使用liitokalalii-500或opusbt-c3100（单个电池充电器和测试仪）。尽量匹配好，不要使用容量差异大的电池，尤其是并联的时候（避免用旧的不匹配的电池这样做）

我如何将电池放在一起并连接它们？我喜欢使用带弹簧端子的电池盒，否则你要么焊接电池（不推荐），要么点焊它们。

在选择所需的电池数量后，您将需要一个称为BMS的保护电路：这可以避免过度充电、过度放电和短路；我个人总是购买平衡充电的BMS电路，因为它使电池在充电时始终保持相同的电压（它们是“平衡的”），就像这个一样。“xS”表示您有多少个系列“模块”：如果您有四个串联电池，那么您的电池组是4S1P电池组，因此您需要一个4SBMS。如果您有5个串联电池，那么它就是5S，您需要一个5SBMS。经常检查BMS是否有正确的电压，过压保护（通常每个电池4.3V，不多）。获得可以支持您之前确定的最大电流的BMS。

最后，你需要一个合适的充电器。寻找一个可以做“cc-cv”的充电器（不是电源适配器），它是为锂离子电池设计的，适合你的包（如果你有5s包，买一个5s充电器等等）。根据您的电池的最大充电电流选择其最大充电电流：较低或相等是好的，不建议使用较高的。我个人将其用于4s1p电池；还有一些带有C型连接器的充电器。

第7步：接线

现在一切准备就绪，您可以连接电气系统。我已经附上了完整系统的方案，带有一个开/关开关和一个用于连接外部充电器的筒形插孔（我通常使用2.1x5.5筒形插孔；内部尖端是正的，外环是负的；请确保用万用表检查极性，因为某些充电器可能会颠倒）。我还附上了一个连接到BMS的4s电池的方案。您可以发挥创意并添加您想要的。

第8步：组装一切