Pienet 1.25 litraiset kaiuttimet
Mini 1L25:n ajatus on lähtenyt tarpeesta luoda kapeat ja vähän tilaa pöydältä vievät kaiuttimet tietokoneen näytön-/läppärin sivuille. Koska kaiutinkotelon tilavuuden kuristaminen heikentää matalia taajuuksia, on näiden pikkukaiuttimien tilavuutta kasvatettu syvyyttä lisäämällä.
Kaiutinelemetteinä käytetään 59mm x 59mm 4Ω kokoäänialueen elementtejä (HKM) XF-57-314, jotka toistavat suljetussa kotelossa alkaen noin 120Hz ylöspäin. Refleksikotelolla toisto saadaan ulottumaan 80Hz asti, joka kuulostaa musiikkia kuunnellessa jo varsin mukavalta. Kaiutinelementit toistavat ylätaajuudet aina 20kHz asti ja taajuusvaste on poikkeuksellisen tasainen.
Vahvistin on suunniteltu rakennettavaksi erilliseksi yksiköksi tai asennettavaksi reppuselkään kaiuttimen taakse, koska kotelon sisätilat ovat varsin pienet. Tätä ohjeen uusittua painosta kirjottaessa (v. 2025) kaiuttimen reppuselkään on sovitettavissa USB-virralla toimiva ja SJ2038-piiriin perustuva vahvistin (+bluetooth) ja TDA7297 piiriin perustuva 2x15W vahvistin. Vahvistin peitetään suojakopalla.
Kotelon kehikko tehdään 15mm vahvasta puulevystä, 85mm leveydellä. Soiroon tehdyt 6mm syvät huullokset muodostavat upotuksen 6mm vanerista tehtäviä sivuseinämiä varten. Lisäksi tarvitaan kaksi esim. ø 20mm pyörötankoa (pituus ≤73mm), joiden kautta toinen kaiuttimen vanerinen sivulevy tulee ruuveilla kiinnettäväksi. Sivuseinämät mitoitetaan kun kehys on valmis. Kehyksen yhteen sivuun tehdään aukot kaiutinta ja refleksiaukkoa varten.
Sillä ei ole merkitystä tulevatko kaiutinelementti ja refleksiputki lyhyempään vai pidempään kehyksen osaan. Jos joku haluaa tehdä pystymmän kaiutinmallin, niin tehköön. Jos vahvistin lisätään kaiutinkotelon perään "reppuselkään" kuten myöhemmistä ohjeista selviää, on matalampi malli kuitenkin siistimmän näköinen.
Kotelon mitat
| Leveys: | 85mm |
| Korkeus: | 150mm |
| Syvyys: | 180mm |
| Kehys: | 15mm x 85mm (n. 680mm/kaiutin) |
| Sivut: | 6mm vaneri |
| Refleksiputki/akryyliputki: | ulkoø 25mm, sisäø 21mm, pituus: 90mm |
Kaiutinelementti on upotetaan etuseinään sisältä päin. Kaiuttimien tiiviksi saaminen pintapuolelta asentamalla on haastavaa kaiutinelementtien kapean reuna takia. Jos kaiutinelementti falskaa, niin matalien taajuuksien toisto kärsii.
Kaiutinelementille tehdään sen ulkomittojen mukainen upotus jyrsimällä, jotta elementti saadaan mahdollisimman pintaan (5mm). Jos kaiutinelementti on liian syvällä, aiheuttaa se torvomaisuudellaan korkeiden äänien keskittymistä ja keskiakselilla liian pistävän toiston. Varsin lyhytkin torvimaisuus aiheuttaa tämän ja sitä pitää välttää.
Huom. ylläolevassa kaiuttimessa on magneettisuojattu kaiutinelementti. Magneettisuojaukselle ei ole enää juuri tarvetta, koska näytöt ovat harvemmin kuvaputkimallia joiden poikkeutusaste- ja kuvaruutu häiriintyivät ulkoisista magneettikentistä.
Alla olevasta kuvasta näkee parhaiten kaiuttimen rakenteen. Tärkein pointti on se että kaiutin pidetään sivuistaan avoimena puisena kehikkona kunnes kaikki rojut on asennettu ja täydellinen sähköinen testaus suoritettu. Vasta kun kaiken tiedetään toimivan, tukitaan johtimien reiät kuumaliimalla ja tehdään muut liimaukset, jotta liimauksia ei tarvitse heti myöhemmin purkaa.
Kuvasta näkyy erikoinen mutta helppo tapa kiinnittää kaiutinelementti ja -painaa se näin tiivistettä vasten. Takaseinän ja elementin väliin on yksinkertaisesti viritetty puutanko. Kun tanko liimataan molemmista päistä, niin elementti ei yksinkertaisesti voi pompsahtaa pois upotuksestaan. Jos kuitenkin elementti vioittuu, niin sen vaihtaminen ei ole hurjan työlästä. Huom. kuvan kaiuttimen reppuselässä on jo poistunut vahvistinmalli, joka meni uusiksi vahvistimen "2038" myötä. Tästä lisää sivulta 4 alkaen.
Kuvassa olevassa kotelossa toinen vanerinen sivulevy on jo kiinni, mutta myös sen liimaaminen kiinni kannattaa jättää mahdollisimman myöhäiseksi. Näin kuumaliimapistoolilla pääsee tekemään kaikki lopulliset asennukset ja ledien asennukset helpommin.
Vanerisivut tukeutuvat toisiinsa kahdella kotelon poikki kulkevalla puutappilla. Niiden kautta toinen puolikas sivuista kiinnitetään ruuveilla. Ne estävät myös suhteellisen ohuiden vanerisivujen värähtelyjä ja näin ylimääräistä soimista.
Refleksiputkena käytetään 25mm akryyliputkea (sisähalkaisija 21mm). Kirkasta akryyliputkea käytettäessä putkelle saa toisenkin funktion. Kun vahvistimen päällä oloa indikoiva led sijoitetaan kotelon sisälle ja suunnataan kohti akryyliputken ulostuloaukkoa, saadaan refleksiputken ulos näkyvä etureuna loistamaan.
Akryyliputki merkkivalokalusteena
Led on kiinnitetty putkeen teipillä. Kapea kaistale ilmastointiteippiä pitää ledin hyvin paikallaan. Jos ledin valaiseva kulma on hyvin kapea, voi ledin pään hioa jotta valon sironta putken suulle olisi tasaisempi. Led sijoitetaan putken yläpuolelle, jotta sen pistemäinen valo ei loistaisi suoraan silmään kun kaiutinta katsotaan edestä.
Ledin taittelu on kuvattu allaolevassa kuvassa. Led pysyy sitten paikallaan vaikka kuminauhan alla jossain puupalikassa juottamista varten. Johtojen päihin kannattaa tehdä ensin silmukat 1,5mm poranterää käyttäen ja sitten johdonpäät lasketaan ledin langanpäihin. Johtojen paikallaan pysyminen kannattaa sitten varmistaa teippaamalla ne puualustaan kiinni.
Sykkivä merkkivalo
Oheisessa kaiuttimessa on käytetty kytkentää, jossa led sykkii hienoisesti musiikin tahtiin. Kyseinen kytkentä toimii matalalla jännitteellä toimivilla (≤6V) sillatuilla vahvistimilla, joita ovat esim. TDA7297- ja SJ2038 pohjaiset vahvistimet. Kytkennässä led tulee kaiutinulostulon toisen navan (esim. +) ja vahvistimen käyttöjännitteen miinuksen väliin (ns. maapotentiaali). Kytkentää varten kaiuttimeen pitää viedä siksi kolmaskin johdin. Kyseinen johdin on vahvistimen käyttöjännitteen miinus.
Kakkoskaiuttimessa kaiutinliittimen alle on lisätty M3 ruuvi naparuuviksi. Ruuvissa on kotelon sisäpuolella juotoskorva, johon saa helposti juotettua ledin etuvastuksen. Tässä kaiuttimessa kyseessä on oikeasti "takavastus", koska on miinuksen puolella. Ledin plusnapa kytketään johdolla suoraan kaiutinsignaalin plusnapaan. Plusnapa oli kuvan kaiutinliittimessä sen verran upoksissa, että se piti ottaa kaiutinelementin lattaliittimeen juottaen, kuten myös vahvistimen sisältävässä kaiuttimessa tehdään myöhemmissä ohjeissa, liittyen vahvistimeen "2038".
Ledin on hyvä olla 3V kynnysjännitteellä ja mahdollisimman kirkas. Siten etuvastus voi olla esim. 2,2kΩ, joka on 500× kaiuttimen ohmimäärä. Positiivinen puoliaalto heikkenee tällöin vain 0,2%, jota ei takuulla kuule. Kuvien led on vihreä 23000mcd/45°.
Mini 1L25 ja vahvistin "2038"
Vahvistin "2038" on hyvin suosittu 5V/USB-jännitteellä toimiva vahvistin. Kuten vanhemmissa ohjeissa, asennetaan myös tämä vahvistin toisen kaiuttimen taakse reppuselkään. Kaiuttimen sisämitat ovat sen verran pienet, että vahvistinta kotelon sisälle yrittäessä tulee ahdasta ihan työskentelyn osalta. Kun käytössä on kaksi 4Ω kaiutinta, niin jäähdytystäkin pitää käyttää ja kotelossa villojen kanssa olosuhteet ovat huonot.
Tyhjömuovaus on mainio keino tehdä ko. pintakotelo, mutta sen puutteessa ja kuten kuvissa, on käytetty kiinnityskorvilla varustettua 63x80mm koteloa (ulkomitat).
Vahvistimen 2038 versio on tätä minikaiutinparia varten tietenkin stereo. Äänilähteiksi on valittu sekä Bluetooth- että 3,5mm kuulokelinja, ilman potentiometria. Seuraavassa on täsmälinkki suoraan piirilevyn osasijoitteluun.
Vahvistin 2038: Stereo, BT + kuulokelinjaJos vahvistin ei ole vielä tuttu, niin seuraavassa on vahvistimen pääohjeet, jota kautta pääset tutustumaan kaikkiin vahvistinversioihin ja vahvistimen esittelyyn.
Vahvistin 2038: Pääohjeet
Vahvistimen asennusvaiheet
Kaiutinkotelo johon vahvistin tulee, rakennellaan ensin seuraavan kuvan mukaiseksi. Kotelon takaseinän vasemmassa alalaidassa on päälle/pois vipukytkin (ø 6mm reikä ja pinnassa avarrus vivun sivuttaiselle liikkeelle). Virran ottamiseen on käytetty USB-C runkoliitintä, joka näkyy oikeassa alalaidassa (reikä ø11mm, liitin liimattu kiinni). Vaihtoehdoista on kerrottu vahvistimen ohjeissa. Keskellä alalaidassa kotelosta lähtee kakkoskaiuttimelle menevä kaiutinjohto ja lisäksi kakkoskaiuttimen ledille tarvittava (musta) miinusjohto.
Muovikotelo johon vahvistin tulee sisään ruuvataan kahdesta korvastaan kiinni kaiutinkotelon taakse, melko yläreunaan. Kotelon neljästä ruuvista kahta voi käyttää kiinnittämiseen ja kahta sulkemiseen (kun kaikkia neljää ei voi käyttää eikä tarvitakaan). Alkuvaihe on kuvassa alla, jossa muovikotelon pohja on ruuvattu paikalleen.
Kun muovikotelon pohja on ruuvattu paikalleen, on ensimmäinen tehtävä porata aukko johtimille, jotka kulkevat muovikotelosta sisään kaiutinkoteloon. Tähän tarvitaan ainakin ø 6mm poraus vasempaan laitaan, keskipisteen etäisyytenä 20mm muovikotelon yläulkoreunasta. Ensimmäisenä reiästä kannattaa työntää läpi ohuemmat johdot ja sitten kaiutinjohdot (parijohdot).
Varmista että käytettävissä olevat johtimet mahtuvat kulkemaan reiästä läpi. Niitä kun on jopa neljä ohuempaa johdinta ja sitten kaksi parijohdinta kaiuttimille. Sisäiselle kaiuttimelle voi kyllä aivan hyvin käyttää myös 0,25mm² jontimia, lyhyen matkan- ja pienten tehojen takia.
Jos kaiuttimiin laitetaan vilkutusledit, tulee USB-C liittimeltä tuleva miinusjohto haaroittaa kahteen eri kaiuttimeen, kunhan johdonpää on tuotu ensin muovikotelon puolelle. Helpoiten haaroituksen tekee johdonpääsuojalla, joka puristetaan yhteen kierrettyjen johtimien päälle. Ledeille menevät johtimet voivat olla ohuempaa johdinta kuten 0,14mm² - 0,25mm². Haaroitus on esitetty seuraavassa kuvassa. Toinen johdoista on pitkä ja ulottuu kakkoskaiuttimeen. Toinen taas on lyhyt, samassa kotelossa olevaa lediä varten.
USB-C liittimen punainen plusjohto ei mene suoraan muovikoteloon ja piirilevylle, vaan kytkimelle, sen keskimmäiseen juotoskorvaan.
Hyvin monet laturit tuottavat korkeataajuista häiriötä, joka kuuluu sitten musiikin hiljaisina hetkinä myös kaiuttimista. Tähän törmää lähes kaikkien nykyvirtalähteitten kanssa ja vahvistimia niillä käyttäessä. Häiriön vaimentamiseksi plusjohdon väliin on suositeltavaa lisätä kuristin, joka estää korkeataajuisia häiriöitä pääsemästä vahvistinpiirilevylle. Tästä on ohjetta seuraavalla sivulla.
Kun kytkin on sijoitettu kuvien malliin, voidaan kuristin juottaa siihen kiinni ja liimata varmuudeksi vielä kiinni koteloon. Kuristimen toiseen jalkaan juotetaan piirilevyn plunapaan menevä johdin. Seuraavassa kuvassa kaiutin seisoo takalevyllään pystyssä, jossa asennossa myös juottaminen kannattaa tehdä.
Huom. Aina kun taitat komponenttien jalkoja, pidä pihdeillä kiinni komponentin puolelta!
Vahvistin rakennellaan ohjeiden mukaan valmiiksi ja testataan Bluetooth-osallaan toimivaksi. Näissä ohjeissa kuulokeliitäntä on varustettu ø 3,5mm stereojakilla. Vaihtoehto on 3,5mm stereoplugilla varustettu (aux-)johto, joka juotetaan suoraan piirilevylle. Jälkimmäisessä on yksinkertaisuutensa vastakohtana kuitenkin ongelma, että vedonpoistossa hutilointi voi johtaa johtimien katkeamiseen jo rakentelun aikana.
Jakkia varten piirilevylle juotetaan lyhyet (<6cm) johtimet. Johtimet työnnetään kuulokelinjan L GND R pisteisiin ja pysyminen paikallaan juottamisen ajan varmistetaan teipillä. Teippi kannattaa pitää paikallaan aina siihen asti kun kaikki muu on valmista, ennen kotelon sulkemista. Näin johtimet eivät väsy poikki loppurakentelun aikana.
Tarkoitus on että kaiutin on koko ajan sivustaan auki kytkimen puolelta ja että johtojen pituutta saa viriteltyä juuri sopivaksi.Vahvistinpiirilevy tuodaan paikalleen, kun kaikki johdot on syötetty muovikotelon pohjasta läpi. Kuori johtimet ja varusta hyvin ohuet johtimet aina johdonpääsuojilla tai tinaa ne, koska muuten ne pysyvät huonosti ruuviliittimissä. Kakkoskaiutin ja sen pitempi johto on tarkoitus liittää oikeanpuoleiseen kanavaan. Mittaa on hyvä olla n. metrikin.
Seuraavassa kuvassa vahvistin on sijoitettu paikalleen ja piirilevyyn on jo ruuvattu kiinni käyttöjännitejohtimet. Mikropiirin kohdalla on valmiina myös jäähdytyslevyn metallilankaside, jolla varmistetaan ettei jäähdytyslevy mahdollisesti liimauksesta irtoessaan aiheuta oikosulkuja.
Kun kaikki muut johtimet on ruuvattu paikoilleen, tuodaan jakki viereen juotettavaksi kiinni johtimiin. Jakki kannattaa kiinnittää viereen teipillä, jotta juottaminen onnistuu helpommin. Johtimen päät tinataan ja samoin kannattaa tehdä liittimen pinneille. Keskellä oleva pinni etummaisena on maa (GND / musta johto). Äärimmäinen vasemmalla on vasen kanava (L / sininen johto) ja äärimmäinen oikealla on oikea kanava (R / punainen johto).
Ennen kotelon sulkemista olisi hyvä lyhyesti testata että jakkilinja toimii. Sitten vasta edetään jakin kiinnittämisessä koteloon ja kotelon sulkemiseen.
Jakin kaula on niin lyhyt että koteloon pitää tehdä sille sekä 6mm reikä, että upotus mutterille esim. ø 10mm poranterällä varovasti käsin kaivertamalla.
IC-piirin jäähdytys
Kaksi 4Ω kaiutinta on vahvistimelle jo varsin iso kuorma ja vahvistinpiiri kuumenee jos vahvistinta "luukutetaan" kovaa. Jäähdytyselementiksi kylläkin riittää 1mm alumiinipellistä tai jopa läkkipellistä taiteltu jäähdytin.
Elementti tehdään max. 32mm leveästä soirosta, katkoen max. n. 44mm välein. Mitta 32mm on väli piirileyn reunasta 1µF polkoon, eli IC-piirin pituussuunnassa. Ruuviliittimen väliin kuvan pystysuunnassa mahtuu korkeintaan 20mm leveä jäähdytin. Taitekohdat merkataan siksi kohtaan 18mm. Suuremmalla kuin 44mm mitalla korkeutta tulee liikaa kun "evät" taitetaan ylös.
Tyhjää piirilevyä voi käyttää porauskohtien merkkaamiseen. Jäähdytyslevyn reunan tulee olla tasan piirilevyn (kuvassa vasemman) reunan kanssa. Muovikotelossa ei ole yhtään ylimääräistä tilaa ylitykselle.
Silikonikaistaleen sijasta jäähdytin voidaan myös liimata IC-piirin päälle kontaktiliimalla. Ohuella tasaisella liimakerroksella on aivan tarpeeksi hyvä lämmönsiirtokyky tämän vahvistimen tapauksessa. Jotta jäähdytin ei keikkuisi piirilevyn päällä, on keskelle nippusiteen alle hyvä laittaa pönkkä. Seuraavassa kuvassa tähän käytettiin piirilevyn korokehylsyä.
Kuva antaa viitettä että valitussa valmiskotelossa oli hieman pakko käyttää ohuempaa kaiutinjohtoa tai -erillisiä ohuita johtimia (esim. 0,25mm²). Tilaa sivussa ei yksinkertaisesti ole paksuille kaiutinjohdoille, kun ruuviliitin on aivan reunassa ja kotelon seinä tulee heti vastaan.
Ohuempi johdin samassa kotelossa olevan kaiuttimen kanssa on ihan Ok ja kauempana olevaan kakkoskaiuttimeen on ihan hyvä sitten käyttää vaikka 2x0,5mm². Sellainen taipuu helposti oikean kanavan ruuviliittimeen. Pienistä tehoista johtuen 0,35mm² alkaa kuitenkin olla jo ihan riittävä.
Seuraavissa kuvissa asennetaan paikalleen led, joka tulee vahvistimella varustettuun kaiuttimeen. Led on taiteltu putkikiinnitykseen samalla lailla kuin kakkoskaiuttimessa. Tässä kaiuttimessa kuitenkin etuvastus liitetään suoraan lediin kiinni ja tämä koko yhdistelmä teipataan putken yläpinnalle. Yhteen juottamista helpottavat saparot vastukseen tehdään 1,5mm poranterää käyttäen ja juottamisen ajaksi vastus teipataan kiinni hetkeksi alustaan.
Kuvassa ledin katodiin juotetaan vahvistimelta haaroitettua lyhyttä miinusjohtoa. Ledin etuvastukseen on tässä vaiheessa jo juotettu punainen johdin. Se kytketään myöhemmin kaiuttimen plusnapaan (ihan vaikka plusnavan abikoliittimen kylkeen). Juottamisapuna on puunpalanen, jonka kanssa led-etuvastuskytkentä tuodaan kotelon reunalle. Teippi auttaa tässäkin miinusjohdon paikallaan pysymistä juottamisen ajan.
Vahvistimella varustettu kaiutin näyttää sisältä lopulta seuraavalta.
Kotelo suljetaan pohjasta vain kahdella ruuvilla. Ruuvaa kotelo kiinni ensin kulmasta jossa on läpimenoreikä sisään. Työnnä puukotelon sisältä johtimia ulos muovikoteloon päin ja taita koteloa sivuun. Näin pääset kotelon alle jossa on ko. kulman ruuvauspiste.
Älä taita koteloa sivuun väkisin tai ilman että autat johtimia ulos, koska ne voivat irrota liitoksistaan muovikotelon sisällä!
Seuraavaksi kierrä koteloa siten että vastakkainen kulma tulee esiin kaiuttimen takaseinän sivulle. Ruuvaa sitten tämäkin kulma kiinni.
Vaimennusvilla kaiuttimien sisään
Vaimennusvillana käytetään polyesterivanua. Sitä tulee olla kauttaaltaan kotelon sisällä, jotta koteloon ei synny seisovia ääniaaltoja. Kuvassa alla on kakkoskaiutin kaiutinliittimineen.
Naparuuvi kakkoskaiuttimessa
Kakkoskaiuttimen ledille tarvittava kolmas napa - eli vahvistimelta haaroitettu pitkä miinusjohto - tarvitsee silmukan päähänsä "naparuuvia" eli M3 ruuvia varten. Sellaisena toimii hyvin M3 varten tarkoitettu juotoskorva. Kuvassa juotoskorvan ja johtimen päälle on laitettu ø4,8mm kutistesukka murtosuojaksi estämään johtimen irti väsymistä.
Ainoat paikat joihin villaa ei tule laittaa ovat putken päädyn eteen- ja ledin etupuoli. Putkessa ei kulje pelkästään ääniaalto, vaan ihan ilmavirta. Putken periaate on toimia ilman massaan perustuvana heilurina ja jos ilmavirta estyy, romahtavat myös matalat taajuudet.
www.ideaport.fi
14.9.2025
Markku Kauppinen