Subwoofer cỡ lớn (có tích hợp mạch khuếch đại)

Thiết kế này tối ưu hóa giới hạn của một máy in 3D khổ 250mm thông thường để tạo ra một chiếc loa siêu trầm (subwoofer) cỡ lớn với cường độ âm thanh (SPL) cao, mà không cần phải lắp ráp kiểu "xếp hình" với hàng chục mảnh linh kiện nhỏ.

Cổng thoát hơi (port) được tinh chỉnh ở mức 35 Hz, F3 (-3dB) đạt 30 Hz. Bộ khuếch đại tích hợp (plate amp) có bộ lọc thông thấp 12dB hiệu quả, giúp cắt dải tần ở khoảng 120Hz theo thiết lập tiêu chuẩn, tuy nhiên anh em hoàn toàn có thể điều chỉnh cao hơn bằng chiết áp crossover.

Chiếc sub này khá lớn, cao khoảng 70cm. Thay vì đặt đứng kiểu đánh xuống sàn (down-firing), anh em có thể đặt nằm ngang. Tôi đã thiết kế sẵn mặt lưới bảo vệ cho trường hợp này (nếu đặt đứng thì không cần dùng).

Chi phí linh kiện ở mức vừa phải: tại thời điểm viết bài, củ loa khoảng 40 USD, mạch khuếch đại 50 USD, nhựa PLA khoảng 50 USD, cùng với ốc vít và ren nhiệt khoảng 10 USD.

Anh em cần dùng thêm loa vệ tinh có dải tần xuống được ít nhất 100 Hz để kết hợp. Tôi đã thử ghép nó với loa toàn dải 4 inch (xem ảnh thứ 4), kết quả rất ấn tượng với âm trường rộng và độ chi tiết cao, dù phải giảm âm lượng của sub đáng kể để cân bằng với độ nhạy thấp của loa toàn dải.

So với thiết kế sub trước đây dùng 2 củ loa 4 inch, phiên bản này dùng một củ 6.5 inch đơn nhưng vẫn đạt F3 30 Hz. Nó hiệu quả hơn và cho âm lượng lớn hơn - 89 dBA ở mức 1 Watt, so với 83 dBA của các loa treo mềm. Xem thêm biểu đồ đo đạc gần tại hiện trường từ REW. Củ loa Peerless cũng có giá rất hợp lý so với các loại khác.

Mạch khuếch đại Class AB 100W @ 8Ohm nghe ấm và hay hơn so với các mạch Class D thông thường. Nó cũng không cần cục nguồn rời lỉnh kỉnh, chỉ cần cắm trực tiếp vào điện lưới bằng cáp nguồn máy tính. Các lá tản nhiệt chỉ ấm lên nhẹ khi hoạt động (đặc trưng của Class A/B) chứ không bao giờ bị quá nhiệt. Do mạch khuếch đại có các khe hở quanh công tắc và núm vặn, tôi đã thiết kế cho nó một khoang kín riêng biệt, chỉ luồn dây loa qua để đảm bảo kín hơi.

Kích thước khoang trong 655mm tạo ra sóng đứng ở khoảng 260 Hz, khá đáng chú ý dù bộ lọc thông thấp đã cắt ở 100 Hz. Để khử sóng đứng, tôi đã tích hợp một bộ cộng hưởng Helmholtz ở phần trên. Việc này tốn nhiều công tinh chỉnh nhưng giúp anh em tiết kiệm được 200 USD tiền mua linh kiện thụ động cho mạch lọc hoặc đống vật liệu tiêu âm cồng kềnh.

In ấn:

Khuyên dùng máy Core XY - tôi không chắc máy bed slinger có chịu nổi vật nặng 2kg mà vẫn đảm bảo tốc độ không. Anh em có thể thử.

Sẽ mất ít nhất một tuần để in xong, nên hãy đảm bảo máy in trong tình trạng tốt. Tôi dùng PLA matte loại 5kg rẻ tiền từ Sunlu/Jayo trên eBay/AliExpress. Nếu anh em có AMS tự đổi cuộn nhựa, dùng cuộn 1kg cũng được. PLA-CF hoặc PETG-GF trông sẽ sang hơn nhưng giá gấp đôi và ít có cuộn lớn. Phần chân đế nên dùng nhựa TPU.

Bàn in PEI sạch sẽ là đủ để bám dính. Nhớ tắt quạt làm mát phụ trợ (auxiliary cooling) để tránh cong vênh. Một vài bản in của tôi có bị cong nhẹ, khoảng 1mm, nhưng nó kéo luôn tấm PEI lên thay vì bị bong khỏi bàn.

Khuyên dùng đầu phun 0.6mm, lớp in 0.24mm. Tôi chưa test với đầu phun 0.4mm, nhưng chắc vẫn in được, chỉ là tốn thêm 30% thời gian. In infill 25% kiểu gyroid để chống cong.

Khi đặt đúng hướng trên bàn in, không cần support - tất cả cấu trúc hỗ trợ đã được thiết kế sẵn dưới dạng các thanh và vòng có thể bẻ rời.

Lắp ráp:

Sau khi in, bẻ hết các support tích hợp trong khoang mạch, xung quanh đáy, phần giữa và cổng thoát hơi. Baffle và 3 phần thân phải được dán chặt với nhau, bắt đầu từ phần baffle. Tôi dùng JB Weld PlasticBonder vì nó khô trong 20 phút, nhưng anh em có thể dùng keo Epoxy hoặc keo dán chuyên dụng. Nhớ kẹp chặt khoảng 1 tiếng (với JB Weld) hoặc 24 tiếng (với Epoxy). Tránh dùng keo 502 vì nó quá loãng và gây rò khí. Dùng thêm keo quanh chỗ dây loa luồn vào khoang mạch. Dùng ốc M5 và M4 để bắt loa và mạch. Củ loa đã có sẵn gioăng cao su nên không cần thêm gì.

Vật liệu tiêu âm:

Không cần thiết, vì các vật liệu truyền thống thường không tác dụng ở tần số thấp (< 200Hz). Nếu lo ngại cộng hưởng thùng loa, anh em có thể dán vật liệu chống ồn như Alubutyl (loại hay dùng cho xe hơi) vào vách trong. Còn về việc khử sóng đứng, như đã nói, bộ cộng hưởng Helmholtz đã lo liệu rồi.

Danh sách linh kiện:

• 8kg nhựa PLA matte
• Củ loa 6.5 inch: Peerless HDS-P830990 hoặc loại tương đương
• Mạch khuếch đại Class A/B
• 10 ren nhiệt M4 8.1mm (cho mạch), 6 ren nhiệt M5 9.5mm (cho loa)
• 30cm cáp loa 14G
• Keo dán nhựa (JB Weld hoặc Epoxy)
• 10 ốc lục giác M4 10mm và 6 ốc lục giác M5 12mm