Dinsdag 20 Juli 2019

4" Mini Tower luidsprekers

Vorig jaar november heb ik een 8 inch subwoofer voor in mijn appartement gebouwd. Dit was de eerste keer dat ik de geweldige geluidskwaliteit van een hoge kwaliteit luidspreker driver in samenwerking met een goed ontworpen luidspreker behuizing heb gehoord.

Een paar weken geleden heeft mijn broer een setje luidsprekers voor op zijn bureau gebouwd. Ik ging erheen om de luidsprekers te beluisteren en ze klonken fenomenaal! Dit was het moment waarop ik besloot dat ik mijn huidige 3.5’’ betonnen computer luidsprekers wilde vervangen.

Het ontwerp

Aangezien ik zeker wilde weten dat mijn nieuwe luidsprekers een upgrade in geluidskwaliteit zouden zijn, besloot ik de Dayton Audio RS100-4 full range drivers te gebruiken.

Deze drivers voldoen perfect aan mijn eisen en pasten goed in de beperkte hoeveelheid beschikbare ruimte. De drivers hebben een impedantie van 4 Ohm, kunnen tot wel 30 Watt RMS verdragen en met hun bruikbare frequentiebereik van 80-20kHz kunnen ze ieder deel van het geluidsspectrum weergeven, van de hoogste tonen tot het hoge basgebied.

Om de luidsprekers te voorzien van wat extra output in de lage frequenties besloot ik een gepoorte behuizing te gaan bouwen net zoals ik dat met mijn subwoofer heb gedaan.

Na wat uitgebreide berekeningen met behulp van de gratis app Speaker Box Lite was dit ongeveer het ontwerp waar ik op uit kwam. Uiteindelijk zijn de buitenmaten 136mm in de breedte, 144mm in de diepte en ongeveer 285mm in de hoogte geworden. Na de poort en de magneet van de driver van het totale volume af te trekken gaf dit mij een netto volume van 2.8L.

Wat de poort betreft besloot ik DN40 pvc-buis te gebruiken. Dit kun je bij bijna iedere bouwmarkt wel krijgen en dat maakt het simpelweg het goedkoopste en makkelijkste alternatief. Met een binnendiameter van 36mm en een lengte van 250mm stemt de buis de behuizing af op ongeveer 64Hz.

De bouw

Tripje naar de bouwmarkt

Zoals gewoonlijk begon dit project met een uitstapje naar de lokale bouwmarkt. Om mijzelf wat tijd te besparen liet ik de heren van de bouwmarkt de tien stukken 10mm MDF meteen op maat zagen. Dat ging helaas ten koste van wat nauwkeurigheid in de afmetingen van het hout maar dat leek mij best acceptabel in dit geval.

Het boren van de aansluitingen

Het boren van de gaten voor de aansluitingen in de behuizing zou een stuk minder accuraat zijn als ik het zou doen wanneer de behuizingen al in elkaar gelijmd zouden zijn dus ik besloot het meteen maar te doen. Hier was slechts een 6mm boor en een accuboormachine voor nodig.

Het bouwen van de MDF behuizingen

Nu was ik klaar om de individuele platen te verlijmen om zou een behuizing te bouwen. Hiervoor heb ik lijm aangebracht op alle stukken hout die in contact zouden komen en heb ik het geheel gauw vastgezet met lijmklemmen. Dit ging het snelste en de constructie zou sowieso stevig genoeg zijn op deze manier.

De eventuele oneffenheden tussen de panelen zouden gemakkelijk weggeschuurd en bedekt kunnen worden door de laklaag in kwestie. Maar daar later meer over.

Zoals je kunt zien op de bovenstaande foto’s waren er wel degelijk een paar oneffenheden tussen de panelen dus ben ik naar buiten gegaan met de behuizingen, een schuurmachine en wat schuurpapier om alle uitstekende randen vlak te schuren.

Het CNC frezen van de voorkanten

Net zoals bij een aantal van mijn voorgaande projecten heb ik acaciahout gebruikt voor de voorkant van de behuizing. Ik vind het erg mooi hout en door het opnieuw te gebruiken in dit project zouden de luidsprekers goed in mijn interieur passen.Om zeker te zijn dat de luidsprekers perfect in de verzonken voorkant zouden vallen en de poort precies zou passen besloot ik dit te frezen met de CNC-frees van mijn broer.De precieze afmetingen voor de verzinkingen en de gaten kun je vinden in de datasheets van de producenten maar ik raad je aan eerst een frees test uit te voeren op een goedkoop stukje hout. Ik heb dit gedaan met een stuk 19mm MDF en heb op basis daarvan de laatste correcties ingevoerd.

Ik kon mijzelf er uiteraard niet van weerhouden om even de voorkanten op de behuizingen te leggen en de drivers erin te laten zakken. Even genieten van de vooruitgang. De voorkanten zijn nu nog aan de grote kant en onbehandeld maar dit is met opzet.

De afwerking van het hout

De voorkanten zijn met opzet een stukje te groot uitgezaagd zodat ik ze later met een kopieerfrees perfect op maat kon frezen op de behuizingen. Om dit te doen heb ik de voorkanten tijdelijk met wat hete lijm op de behuizingen gelijmd. Hete lijm is namelijk sterk genoeg om de voorkanten op hun plek te houden maar gemakkelijk weer los te trekken.

Met de voorkanten op hun plek heb ik de zijkanten kunnen frezen met een hoek van 45 graden om het uiterlijk te verbeteren.

Het lakken van de behuizingen met DuraTex

Nu de behuizingen klaar zijn is het tijd om deze te lakken. Hiervoor heeft SoundImports.eu mij voorzien van een blik witte DuraTex structuurlak zodat ik het kon testen op deze luidsprekers. In de Roller Grade Coating Kit zit een kilo DuraTex structuurlak en een klein structuurrollertje. De DuraTex lak is anders dan iedere soort lak die ik ooit eerder heb gebruikt en het meest geweldige eraan is hoe gemakkelijk het in gebruik is. Je hoeft bijvoorbeeld geen grondlaag aan te brengen, wat normaal gesproken wel moet omdat MDF als een malle vocht opneemt. Ik heb als eerste met de structuurroller een behoorlijke laag DuraTex aangebracht en kwam er toen achter dat het erg snel droogt. Dit kwam goed uit want de zon verdween al bijna achter de horizon.

Toen de eerste laklaag droog was, was ik nog niet helemaal tevreden over de uitkomst. De lak had inderdaad alle oneffenheden bedekt maar er waren veel kleine scheurtjes ontstaan tijdens het drogen. Aangezien DureTex op waterbasis is kan het makkelijk verdund worden en dat is precies wat ik heb gedaan voor mijn tweede en derde laag. Ik kon de tweede en derde laag kort na elkaar aanbrengen en na de derde laklaag was ik erg tevreden over wat ik in zo’n korte tijd had bereikt.

De structuurlak is heel anders dan de afwerkingen die ik voor mijn vorige projecten had gebruikt en het trekt een stukt meer aandacht als je naar de luidsprekers kijkt. Kijk zelf maar!

Het dempen van de behuizing

Om interne reflecties en staande golven te verminderen, heb ik de binnenwanden van de behuizing bedekt met akoestisch foam. Ik heb het foam op maat gesneden met een scherp mes en op de wanden van de behuizing aangebracht met hete lijm.

De bedrading

Ik stond op het punt de voorkanten op de behuizingen te lijmen dus dit was mijn laatste kans om gemakkelijk de aansluit terminals in de behuizingen te schroeven. Vervolgens heb ik een kort stuk luidsprekerkabel aan de aansluitingen gesoldeerd. Deze luidsprekerkabel zal later natuurlijk aan de full range driver gesoldeerd worden.

Het maken en bevestigen van de poort

Zoals ik al benoemd heb in de ontwerpfase, heb ik besloten DN40 pvc-buis te gebruiken voor de poort. Ik verzamelde mijn 250mm lange stukken buis en de 87° bochten die ik gekocht had bij de bouwmarkt en ging aan de slag.

Van de 250mm lange buis trok ik als eerste 12mm af omdat de acacia voorkant ook zal tellen als poortlengte. Daarna heb ik de buis in de bocht gestoken en de overige 238mm afgetekend. Vanaf die markering heb ik het overige deel van de pvc-buis afgezaagd.

Om de pvc-poort aan de voorkant te bevestigen heb ik een adapter gemaakt van een klein stukje MDF. Hier heb ik simpelweg een gat van 40mm in geboord met een Forstner boor.

Net zoals bij mijn subwoofer wilde ik het gat bedekken met drie lagen zwart gaas. Dit maakt het onmogelijk de grijze buis erachter te zien maar blokkeert de luchtstroom niet. Ik heb het zwarte gaas tussen de voorkant en de adapter gelegd, de adapter goed gecentreerd en het geheel vastgelijmd met houtlijm.

Toen de adapter goed vast zat heb ik de poort in de bocht gelijmd met een royale hoeveelheid hete lijm.

Het afronden van de voorkant

Toen de bouw van de voorkanten de poorten voltooid was, heb ik met een kwast olie aangebracht op de acacia voorkant. Dit was, zoals gewoonlijk, het meest bevredigende deel van het project; zien hoe alle verschillende kleuren in het hout tot leven komen.

Het bevestigen van voorkanten en drivers

Hierna heb ik de voorkanten aan de behuizingen bevestigd met wat houtlijm en een hele boel druk tijdens het droogproces om zo gaten en luchtbellen te voorkomen.Het belangrijkste onderdeel van de luidsprekers kon nu ook bevestigd worden: De Dayton Audio RS100-4. Aangezien ik al een stuk luidspreker draad aan de aansluit terminals had gesoldeerd was het slechts een kwestie van het tinnen van de uiteinden van de draad, de aansluitingen van de driver en dan de twee aan elkaar solderen.

Jammer genoeg had ik geen mooie zwarte schroefjes liggen en had ik geen zin om naar de bouwmarkt te gaan dus heb ik maar enkele schroeven zwartgeverfd met wat zwarte spuitverf. Ik vind het niet erg mooi zo dus in de toekomst zullen deze uiteraard vervangen worden door mooiere schroeven.

3D printen van de spikes

Ik ben gek van metalen speaker spikes waar sommige high-end luidsprekers op staan maar ik was niet van plan om een setjes speaker spikes voor zo’n hoge prijs te kopen. Aangezien ik tijdelijk een 3D printer in huis had voor een volgend project kon ik hem ook mooi voor dit project gebruiken. Ik heb een 3D model van een paar speaker spikes gedownload van Thingiverse, die verkleind zodat de spikes ongeveer 10mm hoog waren en ze vervolgens uitgeprint

Ik was tevreden met het resultaat dus heb ik de spikes op de onderkant van de luidsprekers gelijmd met wat hete lijm.

Het resultaat

Ik ben super tevreden met het resultaat. Ondanks dat de vorm van de luidsprekers zelf niet erg extravagant is, de structuurlak en de acacia voorkant maken ze toch erg bijzonder.

En oh man… Ik wou dat ik op een of andere manier kom demonstreren hoe ze klinken. Het is werkelijk prachtig. Ze klinken als veel meer dan een simpel setje 4’’ full range drivers. Het middengebied is zo helder en de hoge tonen zijn prachtig. Zelfs de lagere tonen worden goed weergegeven, ook met mijn subwoofer uitgeschakeld.

Over mij

Mijn naam is Marco en ik studeer ‘Electrical Engineering and Computer Science’ aan de universiteit van Stuttgart. Ter afwisseling van de grote theoretische focus van mijn studie, bouw ik in mijn vrijetijd dingen van hout, metaal of beton en het proces leg ik graag vast op mijn blog. Luidsprekerbouw is de ideale hobby voor mij omdat ik theoretische berekeningen kan combineren met handwerk om zo de beste resultaten te behalen. Daar komt bij dat ik elke dag van mijn creaties kan genieten wanneer ik naar muziek luister of een film kijk.

Meer DIY-projecten van Marco zien? Bekijk zijn Wordpress blog!

Gebruikte componenten

4″ Dayton Audio RS100-4 full range drivers