Loa Bookshelf sử dụng ống dẫn sóng với củ loa woofer SB15 và tweeter SB26

Chào mọi người,

Cách đây vài tháng, mình bắt đầu thiết kế, lắp ráp và thử nghiệm loa in 3D sử dụng củ loa nhôm SB Acoustics SB15 và SB26. Củ loa tweeter trên cả ba thiết kế đều sử dụng ống dẫn sóng (waveguide) Somossonus (hay còn gọi là Augerpro), nhưng đã có một vài thay đổi về cấu trúc.

Các loa này đều có thể in mà không cần support, ngoại trừ phần trung tâm của mẫu MTM. Tất cả các mẫu đều in tốt hơn với tree support, nên mình thực sự khuyên các bạn nên dùng support ở phần overhang của woofer và phần trần của thùng loa tweeter.

Mình đã dành vài năm nghiên cứu và đúc kết kinh nghiệm vào những cặp loa này, kết hợp từ nền tảng kỹ sư điện của bản thân và các nguồn tài liệu trực tuyến. Dù vậy, mình vẫn coi mình là dân nghiệp dư vì kỹ thuật đo đạc còn chưa hoàn hảo. Nói về phép đo, dưới đây là một số thông số với bộ phân tần (crossover) mới nhất của mình:

Phía trên là kết quả đo mới nhất của loa để bàn với tần số cắt 2300Hz, khoảng cách tâm củ loa (CTC) khoảng 6 inch. Về lý thuyết, tần số cắt nên nằm ở mức 2600Hz để có độ định hướng tối ưu nhất ở khoảng cách CTC này. Mình đã thử làm ở mức 2600Hz nhưng nó làm giảm độ nhạy đi 2dB, không tuyến tính bằng và khả năng triệt tiêu sự nhiễu loạn của woofer kém hơn. Tuy nhiên, nó lại có chỉ số định hướng mượt mà hơn. Dưới đây là thông số cho mức 2600Hz, các bạn cứ thử cả hai nhé:

Với một chút tinh chỉnh EQ, phản hồi âm thanh có thể trở nên rất phẳng:

Các phép đo này được thực hiện theo phương pháp gần như không dội âm (quasi-anechoic) tại mặt đất. Hiểu đơn giản là mình đặt micro sát sàn bê tông trong gara, đặt loa cách khoảng 2 mét, dùng REW và thiết bị Motu M2 để đo cổng gated ~10ms. Mình đặt loa trên một giá đỡ nhỏ hướng xuống để điểm tham chiếu của loa hướng thẳng về phía micro. Để giảm phản xạ âm trầm từ tường sau, mình đã mở cửa gara.

Mình cũng gắn thêm thước đo góc và đánh dấu các điểm tham chiếu trên sàn để đo loa một cách nhất quán ở các góc độ khác nhau.

Dưới đây là thiết kế bộ phân tần hiện tại của mình, dùng được cho cả loa để bàn và loa bookshelf (thay cuộn cảm 150uH bằng 130uH cho loa bookshelf để có hiệu suất tối ưu nhất, dù không quá quan trọng đâu!):

Trên: Bộ phân tần 2300Hz, tối ưu cho độ nhạy cao, độ phẳng và triệt tiêu nhiễu loạn woofer.

Ảnh bộ phân tần đã hoàn thiện. Quan trọng là phải cách ly bộ lọc notch (notch filter) khỏi các cuộn cảm khác; nếu đặt sai vị trí hoặc hướng, bộ lọc notch sẽ không có tác dụng.

Dưới: Bộ phân tần 2600Hz, tối ưu cho độ định hướng đồng đều, nhưng độ nhạy thấp hơn, ít trung tính hơn và nhiễu loạn woofer cao hơn.

Lưu ý rằng woofer này làm bằng nhôm nên có chế độ nhiễu loạn tần số cao khá khó chịu. Cần phải xử lý chế độ này, đó là lý do mình đặt bộ lọc notch nối tiếp trong bộ phân tần woofer. Nếu bạn từng có trải nghiệm không tốt với củ loa nhôm, bạn có thể thay bằng phiên bản poly hoặc giấy; nó vẫn lắp vừa vặn, tuy nhiên bộ phân tần sẽ không được tối ưu cho loại đó.

Trở kháng có điểm nhúng khá thấp ở dải treble cao, có thể gây méo tiếng với một số amply. Trong tương lai mình có thể tối ưu bộ phân tần bằng bộ lọc notch song song thay vì nối tiếp, nhưng hiện tại các bản mô phỏng mình làm vẫn chưa ưng ý lắm.

Khi khả năng đo đạc của mình cải thiện, mình sẽ cập nhật thiết kế phân tần sau. Dù vậy, thiết kế này theo mình thấy nghe rất ổn và đủ làm hài lòng hầu hết mọi người. Mình sẽ tiếp tục hoàn thiện bộ phân tần thụ động, hãy theo dõi các bài đăng của mình trên Reddit và DIYaudio.com nhé!

Thiết kế và Lắp ráp:

Với các loa này, mình có 3 thiết kế chính, tất cả đều có thể in 3D hoàn toàn hoặc in 3D với 7% infill kiểu gyroid rồi đổ đầy cát/epoxy/thạch cao. Cá nhân mình khuyên dùng loại resin có thời gian đông cứng lâu (hơn 72 giờ để giảm nhiệt) vì nó cho kết quả rất tốt.

Nếu không muốn đổ đầy, mình khuyên nên dùng ít nhất 33% cubic infill với 4 lớp vỏ. Phải dùng sợi nhựa (filament) khô, nếu không vật liệu sẽ bị cong vênh khiến các bề mặt ghép không khít nhau.

Đầu tiên là loa để bàn nhỏ, có lỗ thoát hơi (port) có thể lắp ống ~6 inch hoặc bịt kín. Loa này rất hợp để tích hợp vào loa 3 đường tiếng dạng thùng kín, vì đây là thiết kế chắc chắn nhất. Mình tạo ra thiết kế này để giảm phản xạ bên trong và tăng độ cứng bằng cách tạo các vách không đều và hình dáng thuôn dần. Mặt trên và các góc tròn giúp cải thiện độ định hướng của tweeter và giảm cộng hưởng baffle step.

Thứ hai là loa bookshelf lớn hơn, có thể xuống đến khoảng 50Hz với thiết kế hai cổng thoát hơi. Bạn có thể chọn lắp cổng trước hoặc sau. Cả hai đều có các lỗ ở giữa cổng để triệt tiêu cộng hưởng; nếu không có nó, sẽ có một điểm nhúng và đỉnh nhiễu khó chịu quanh 1.2kHz! Để dùng hiệu quả, bạn cần mua miếng đệm mút giống như mút “tẩy sạch đa năng” và dán dọc theo cổng thoát hơi. Việc này giúp triệt tiêu tần số cộng hưởng mà không làm giảm chấn quá mức.

Trên là ảnh cắt lớp loa bookshelf, cho thấy các lỗ trên cổng giúp giảm đáng kể cộng hưởng.

Dưới đây là loa bookshelf đã đổ resin, bên trong mình có dán các tấm nhôm để chống rung. Lưu ý: bạn PHẢI dùng con lăn để ép chặt các tấm này vào thùng loa, nếu không sẽ không có tác dụng. Dụng cụ lăn này có thể tìm trên Amazon.

Nếu bạn thấy góc của tấm mặt trước có vết lõm, đó là do mình đặt ngược loa lên hộp khi đổ resin. Resin nóng lên khi đông cứng và nhựa bị biến dạng dưới sức nặng của loa. Có thể mình sẽ sửa sau, nhưng “hoàn hảo là kẻ thù của hoàn thành” mà! Đây là kết quả đo phản hồi trục với bộ phân tần 2300Hz:

Cuối cùng, mình đã tạo thiết kế MTM D'Appolito gồm 3 phần cho những ai yêu thích kiểu dáng này. Loa này nên cắt tần trong khoảng 1800-2000Hz để đạt độ định hướng chuẩn. Mình đã hoàn thiện thiết kế phần cứng nhưng chưa có thời gian làm bộ phân tần, phần này dành cho người lắp ráp tự hoàn thiện.

Về bộ phân tần, mình khuyên bạn làm bộ phân tần rời bên ngoài cho loa để bàn vì kích thước nhỏ. Với loa bookshelf, mình khuyên nên tách bộ phân tần woofer và tweeter, rồi gắn cố định vào vách trong phía sau loa. Có thể in thêm tấm đế để bắt phân tần rồi gắn tấm đó vào thùng loa. Đừng dùng keo nóng (hot glue), nó không dính đâu!

Mình có thể đăng hướng dẫn lắp ráp chi tiết sau, nhưng đây là những điểm cần lưu ý:

• Vít M3 10mm cho woofer, M3 20mm cho tweeter,
• Ốc cấy đồng M3 cho tất cả các điểm bắt vít,
• Mút melamine để tiêu âm thùng và cổng thoát hơi,
• Bông polyfill để nhồi thùng loa,
• Keo nhựa JB Weld (màu đen) để gắn các phần thùng loa,
• Bất kỳ loại xốp/nỉ nào bạn có để chèn giữa ngàm tweeter và củ loa.

File in này bao gồm cả tấm part-plate chứa các ngàm, thanh giằng, cổng thoát hơi và nút bịt cổng cần thiết cho việc lắp ráp.

Một vài lời khuyên khác: hãy dùng một chút keo dán (tack) giữa mặt trước tweeter và thùng loa để làm kín. Nếu bạn không định sơn hay hoàn thiện thùng, việc lắp tweeter trước khi dán hai nửa thùng lại với nhau sẽ dễ hơn nhiều. Hy vọng mình sẽ sớm có hướng dẫn kèm hình ảnh, nhưng mình tin anh em makers sẽ tự tìm ra cách thôi ;).

Mình đã dành rất nhiều thời gian và công sức để thử nghiệm, hy vọng các bạn thích và chia sẻ khi sử dụng. Rất mong nhận được góp ý và thảo luận từ mọi người.

Thân ái,

ChargedCap

.

.

.

Nếu thấy hữu ích và muốn ủng hộ quỹ mua nhựa in 3D của mình, bạn có thể nhắn tin qua email hoặc trang Patreon cũ:

patreon.com/Chargedcapacitor

[email protected]