自製藍牙音箱 - 過程篇

自上篇自製藍牙音箱的「音效測試影片」過了一個多月,才有時間來寫一下整個製作過程。有興趣DIY的同好可以參考一下,而只是愛看別人怎麼做的過路客也可以欣賞一下。其實我之前寫過一篇「製作一個Arduino專案不只是寫Code」,裡面就說到除了主版跟電路之外,外殼跟電源是最難搞的,這一篇也是一樣,組裝外殼花了最多時間,選購合適的鋰電池也花了不少時間。


簡述一下整個製作音箱的步驟:

  1. 選購喇叭單體及藍牙、擴大機板
  2. 選購充電與開關等電路零件及鋰電池
  3. 設計及訂購密集板外殼
  4. 選購PVC貼皮
  5. 找材料製作音箱罩網
  6. 購買適合的加工工具
  7. 安裝組合
先說一下音箱的材料費用,切割好的密集板大概1000出頭、2個單體加擴大機板約1700、電池加其他線材跟零件大概500、PVC貼皮約100,加一加材料費用大概至少要3000元。而工具看個人,可能比買材料更貴,尤其是電動工具,現在做木工不比在學校的時候都是手工具,現在個人用的小型電動工具種類可多了,為何說小型呢,像很多木工的電動工具是用來做櫃子桌子之類的大型家具,並不適合做這種小型的木工,這類木工還是往製作模型的方向去找。


選購喇叭單體及藍牙、擴大機板

選對喇叭單體是聲音好聽的第一要素,市面上一般藍牙喇叭為了尺寸多是用2吋左右的單體,配合被動的低音單體來發出足夠的音量。其實喇叭在基本上就是越大越好,越重就越不會產生共振抵消能量,單體越大可推動的空氣就越多,聲音就更有衝擊力。但不是人人買的放的下大音箱,所以才產生書架式喇叭、甚至專門做小體積但大出力的音響公司,如BOSE就是一個很好的例子。

這次我選的是3吋全音域單體,再配合前後兩個「被動輻射低音單體」,名稱好像很嚇人,其實就是一片薄薄的橡膠片,不用接電,利用音箱內的空氣震動,而將低頻部分加強送出去,讓聽覺上感覺低音加重了。其實有些音箱後面有個洞也是同樣的原理,不過被動輻射器所佔的體積更小,更適合在小體積的音箱上使用,像Amazon Echo這類語音助理,為了讓音樂播放的音質好些,在內部也有裝這種不接電的被動喇叭來強化低音。

中間的黑色橡膠片就是所謂的「被動式低音輻射器」

擴大機是找到網路同一個賣家有藍牙跟擴大機做成一片的12V25W機板,省去買兩片接線的麻煩。喇叭加上擴大機,再去地下電子街買便宜的喇叭線(順便把之後要用到的開關、充電接頭等買一買),接上12V變壓器,就可以跟手機配對開始播放音樂了。

不過這時播出來的音樂,會讓人覺得虛虛的不踏實,因為沒有音箱包覆,音波會前後抵消,發不出什麼厚實的聲音的。

選購充電與開關等電路零件及鋰電池

既然主板是吃12-24V 的,為了方便就去網路上找個12.6V連保護板的大電流鋰電池,一般鋰電池輸出電流都不大,25W/12V電流也要2000mA左右才夠力,而鋰電池一顆正常放電電壓是3.7V,充電最高不能超過4.2V,所以找三顆18650串接帶保護板的電池,網路上有人幫忙做的。至於為何要帶保護板,不然一不小心放電過頭鋰電池就掛了,我第一次買就買了沒有保護電路的,聽完之後幾天沒充電,電池就過放再起不能了。而且這種電池充電也方便,不用特別買充電控制板,有專用的充電變壓器,上面有LED燈,紅色代表在充電(<12.6V),綠色代表充飽了(=12.6V)。

充電接頭去買標準2.5變壓器用的接頭,要注意有2.1跟2.5兩種規格,目前是2.5的比較常見,也有兩者相容的規格。開關就選顆看起來漂亮一點的,注意電流要能承受高一點的(5A以上),不要買到太小的開關。

設計及訂購密集板外殼

音箱設計圖 (用Inkscape畫的)


零件都購買好了之後,就可以開始設計音箱了。為何這時才開始設計音箱呢,因為要等零件都確定了之後,才能決定開恐的大小跟位置,以及音箱的尺寸,不要音箱設計好之後,發現零件塞不進去或彼此卡住,甚至音箱太小闔不起來。像這次本來是想把喇叭單體從內固定在音箱上,但等箱體做好之後,才發現裡面的寬度留不夠,只能從外面將單體固定在箱體上,還好這樣尺寸可以,要不然就糗大了。

而音箱的材質也是一個考量因素,一般量產喇叭之所以多用密集板(MDF),是因為原木的品質不一,不能保證每次訂購的原木品質都一樣,這樣就難保喇叭的品質都一致。另一個原因是原木材質會因為有蛀洞或者木材生長紋路的關係,讓整個木板密度不一,這樣在計算反射或共振上,會造成困擾,所以一般量產的喇叭多半都是用密集板再作塗裝或烤漆等加工手續。自己手作音箱其實可以考慮使用原木,紋路漂亮,塗些防腐的漆再上透明漆或打磨,都會讓質感升級。我這次在選擇的時候,想說先試試看MDF,加工應該比較容易,至於外觀,就用PVC貼皮,既防水也好清潔。

設計圖畫好,就可以上拍賣網找人代為切割,我使用的是9mm的密集板較厚,因為設計上有溝槽鎖後面板,又有橢圓的洞裝低音輻射器、以及楦不穿透的孔以安裝充電接頭等,這些木工技巧跟機具我沒有,不如找專門幫人製作音箱的,既方便尺寸又精準。

收到的木板如下:


組裝過程可能需要夾具來輔助會比較容易黏合


選購PVC貼皮

機箱組裝好,開始要來貼木皮了。木紋皮有分真的木頭刨出來的薄片,或者紙皮或塑膠皮,PVC這種就是塑膠皮,還像貼紙一樣後面有膠可以直接撕開來貼,真的木頭皮貼完還是要上漆處理,其實自己DIY的話,不如就直接用原木來做了,這種貼皮是給做家具時裡面用木心板,外面貼木皮處理後,看起來會像真的原木做的家具。

貼皮的時候就跟小時候做勞作很像,買把利一點的美工刀,用鐵尺墊著切割墊歌出想要的尺寸,然後用小心撕開後面的貼紙,用毛巾撫平貼和面,用手指的話比較容易歪掉。要注意毛巾不要弄到撕開有膠的部份,那樣會讓粘性降低,容易脫落。

邊撕開後面貼紙,邊用毛巾壓平貼面
最後貼完的樣子。

至於挖洞的部份,有露出來的地方也要貼上貼皮,否則看到密集板會有點醜。
像這樣:

前後面板也要貼上貼皮,用美工刀從反面把洞挖開,邊邊可用美工刀修飾切齊。

其實有網路上有賣一種修邊刀,專門用來修垂直切面讓貼皮平整,不過一把也要400左右,真的常用的人可以去買幾把(不同用途)。

找材料製作音箱罩網

通常音響喇叭前面都會有個防塵罩,讓單體不要直接暴露在外,一不小心紙盆就被戳破了。一般音響用的接合塑膠套對這個尺寸的音箱來說太大了,我想說用強力磁鐵吸住應該可以固定,去材料行買8mm的細木條,量好尺寸鋸成下面這樣,四個角落黏上強力小磁鐵。

在音箱上也要加工,用電磨機(或叫刻磨機)鑽出一個淺洞,將強力磁鐵黏進去。
其實應該在貼皮之前就把洞鑽好,不過還好,這部份是在音箱網罩裡面,鑽好之後再貼一層PVC貼皮後其實看不太出來。至於網布也是上拍賣網購買音箱網布用白膠黏上木架上即可。

購買適合的加工工具

文章前面說過,買工具會比材料更貴,哪些是必要的工具因人而異,但有些必要的工具最好是有,否則在加工的時候沒有會很麻煩。
  • 金屬游標卡尺,用來量零件的寬度、深度、直徑等,作為設計及鑽孔時的依據
  • 金屬直尺以及切割墊,這個應該很多人會有,切紙的時候會很方便
  • 手鋸及挫刀,這些簡單的手工具還是最好要有,有時要修邊、擴孔、切木條等都需要
  • 木工夾,有不同尺寸,用來固定黏合面,像照片中那種是特別用來固定方框的
  • 保護眼鏡,保護眼睛不被木屑或焊錫等噴到眼睛,這個不要省、以免因小失大
  • 電鑽或電動起子,如果不想鑽洞的人可以不要買,不過現在這種電動工具很多,給自己一個藉口購買一支,鑽牆或組裝家具都很好用。
  • 電動刻磨機,這個是為了鑽一個淺洞放入強力磁鐵的,也有人會用修邊機或路達,不過這些木工機具都蠻大的,也需要一點學習時間,較適合大型木工,我找了半天後來發現有一種適合製作小型手工藝品使用的刻磨機,有各種刀具或打磨輪,可以上網找刻磨機看看。
  • 其他配件及零件,像各種尺寸的鑽頭、內六角自攻螺絲、預埋螺帽、內六角全牙合金螺絲、內六角板手等等,很多都是自己上網找出合適的零件,也學習到很多相關的知識,否則進到螺絲店連要買什麼尺寸規格都形容不出來
  • 烙鐵、熱融膠槍,用來焊接開關跟充電接頭,以及將鋰電池組跟主板黏合等用途

安裝組合

到最後安裝組合的時候了,為了日後能拆開音箱,後面板是做成可拆卸式的,用的就是平頭的m2*12的全牙合金鋼螺絲,配合m2*3.2*4預埋螺母,這樣講不容易懂,可以看圖:
貼膠帶以確定鑽洞的深度
在音箱上貼上木條,塞預埋螺母進去(沒上膠,完全靠正確的孔徑跟螺母的摩擦力)

鎖起來之後就像這樣,方便拆卸面板下來。(右邊是充電接頭以及電源開關)

最後附上組裝完成的內裝照,淺藍色是12.6V鋰電池,主板吃12-24V的電壓


製作這組藍牙音箱花了大概3-4個月的時間,最主要都在研究哪些買的到的零件可以達到心目中自製音箱的要求,以及什麼適合的工具可以用來加工製作,有些零件除了上網找之外,也跑了好幾次光華商場尋找合適的零件,有些零件甚至是在淘寶才買到的。台灣的DIY風氣比起美國或對岸來說比較不盛行,很多Amazon或淘寶可以買到的零件,在台灣卻很難到,進的人也不多,雖說淘寶買東西很方便,不過像電池這種東西就比較難買,有經驗的人應該知道我在說什麼。

下一次想要挑戰自製智慧音箱,可以跟它講話,然後它會回答,就像Amazon Echo或Google Home那樣。不過圓形矩陣式麥克風,又是個很難買到的零件。

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