X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Музыка с собой. Создание портативной колонки.
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ.
Вряд ли кто-нибудь сегодня будет спорить: нужна ли музыка людям? Она слилась с нашей жизнью. Музыка вошла в каждый дом, её слушают взрослые и дети – народную, классическую, современную, различных стилей и направлений, развлекательную и серьёзную. Мы слушаем её от момента пробуждения, слышим в течение дня, засыпаем под звуки музыки. Мы слышим её, когда отдыхаем, когда в дороге, когда сосредоточенно работаем, когда отправляемся в поездку. Мы слышим её всегда. С ней мы рождаемся, с ней идём по жизни.
Несколько лет назад для прослушивания музыки вне дома и машины можно было использовать только громоздкие магнитолы. Позже размеры аудиопроигрывателей начали уменьшаться, а затем их начали вытеснять телефоны, с встроенными плеерами, смартфоны. Однако громкости смартфона мало, если слушать музыку на открытых пространствах, а стационарным системам нужна розетка. Портативная колонка – компромиссный вариант: по мощности она сравнится с недорогой домашней акустикой.
Портативная колонка позволяет слушать музыку в разных местах: в парке, на улице, во время занятий спортом, в транспорте. Но «портативная» не значит «маленькая». Считается, что портативная колонка обязательно должна легко помещаться в рюкзак или даже карман. Но бывает и так, что колонка большая и весит, например, 5 килограммов. Поэтому портативность – это в первую очередь, не размер или вес, а лёгкость подключения и регулировки звука, а также возможность работать автономно без подключения к сети.
Меня очень заинтересовали небольшие портативные колонки. Я решил разобраться, на какие характеристики нужно обратить особое внимание при её выборе, и самостоятельно смастерить колонку с такими же параметрами, как у купленной в магазине.
Объектом нашего технического проекта стала портативная колонка.
Предмет: комплектация портативной колонки.
Цель нашей работы: спроектировать и собрать портативную колонку.
Задачи:
Изучение литературных и интернет источников по сборке портативной колонки.
Изучить основные характеристики портативной колонки.
Разработать конструкцию своей портативной колонки и произвести её сборку.
Провести тестирование эффективности работы колонки.
Оценить затраты собранной колонки.
Методы работы: наблюдения, сравнение, анализ, обобщение, техническое тестирование.
Мы считаем наш проект актуальным, из-за всё более и более возрастающей популярности портативных колонок у населения в последнее время.
ГЛАВА 1. Теоретическая часть
§1. Что такое портативные колонки
Портативная колонка – это компактный девайс с интегрированной системой для усиления громкости звука и трансляции аудиофайлов с карт памяти либо мобильных гаджетов вроде смартфонов, планшетов, который работает от аккумулятора. Они бывают разных размеров и мощности. Портативные устройства состоят из тех же деталей, что и классические колонки, но обязательно оснащены аккумулятором. К тому же портативы часто делают в уменьшенном формате для удобства транспортировки. Компактные переносные устройства, способные воспроизводить музыку — изобретение не сегодняшних дней. Как только появилось что-то, что могло проигрывать звук, человеку сразу же захотелось, чтобы это устройство можно было бы взять с собой, дабы иметь возможность насладиться музыкой в любом месте. К пращурам современных портативных аудиосистем смело можно отнести шарманку, различные музыкальные шкатулки, а также патефоны.
А вот дальше технологический прогресс начал настолько стремительно развиваться, что мы перестали замечать, как виниловым пластинкам на смену пришли радиоприёмники, тех сменили магнитолы, потом появились проигрыватели компакт-дисков, да и они уже перестали виднеться на прилавках магазинов. Настала эра портативных устройств для воспроизведения музыки.
По технологии воспроизведения звука колонки можно разделить на три вида:
• Моно-колонка. Здесь всего один динамик, иногда довольно громкий, но объёмного звучания нет.
• Стерео-колонка. Два и более динамиков звучат гораздо интереснее одного, но только при достаточной громкости и правильном расположении относительно слушателя.
• Системы 2.1. Тут есть ещё и сабвуфер, так что качественную музыку стоит слушать именно на таких моделях, правда, они не очень компактны.
Что же касается звука, то современные колонки тоже имеют хорошее звучание. Они способны воспроизводить бас, у них отличные динамики. Конечно, до полноценного звучания им ещё придётся расти, но на нынешнем этапе портативные колонки демонстрируют колоссальный прогресс.
Портативные колонки могут получать питание по интерфейсу USB, от встроенного аккумулятора, а также от внешнего блока питания. Звук на них передается по тому же USB или по 3,5-мм стереовходу. Принципиальной разницы в качестве звука между этими двумя способами подключения нет. Преимущество универсальности в том, что портативные колонки совместимы с любым источником звука.
§2. Как выбирать портативную колонку?
Основные характеристики.
Для того чтобы портативная колонка принесла своему владельцу максимум радости, разберёмся в основных критериях её выбора.
Габариты. Эффективность любого гаджета зависит от тех условий, в которых его будут использовать. Нецелесообразно покупать трёхкилограммовую большую колонку, чтобы использовать её потом для поездок на велосипеде с ветерком. А маленькую портативную колонку нет смысла включать на вечеринке на открытой местности, у неё просто не хватит мощности. Лучше всего выбрать золотую середину – колонку, которая будет раскрываться на максимум при разных условиях. Как и в полноформатных акустических системах, здесь важны громкость, частота и детальность звука.
Колонки весом в килограмм часто считаются компромиссным вариантом. Кроме того, у некоторых моделей, в частности у Sony SRS-XB30, есть режим PartyChain, с помощью которого можно подключить до 10 колонок в одну связку и десятикратно увеличить мощность звучания. Помимо этого, у Sony есть технология NFC – быстрая беспроводная связь с небольшой зоной охвата между всеми устройствами бренда. Это и вовсе режим PartyHard.
Объём батареи. При выборе портативной колонки обязательно следует обратить внимание на объём батареи. Так как мы носим портативную колонку с собой, то времени её работы должно хватать на 4 - 6 часов. Это средние показатели по рынку, но в условиях длительных поездок, конечно, нужно больше времени для автономной работы. А некоторые модели колонок можно эффективно использовать не только по прямому назначению, но и как пауэрбанк для вашего мобильного телефона.
Звук. Динамики. Как понять, нравится ли звук колонки? В первую очередь, нужно обратить внимание на личные ощущения. Как и с наушниками – ничто не имеет значения, если звук не нравится именно вашему слуху.
Также нужно определить количество динамиков и их размер – они обеспечивают частотный диапазон. Чем шире частотный диапазон, тем качественнее звук. Акустика с одним излучателем будет звучать не так чисто на полной громкости, как колонка с разделёнными. Колонка с одним каналом звучит в режиме моно, колонка с двумя каналами – в стерео. Различие между моно- и стереозвуком состоит в пространственном звучании: монозвук не обладает объёмом.
Мощность. Выходная мощность не влияет на качество звука, но говорит о максимальной громкости звучания колонки. Начальная точка – 1,5 Вт на один динамик. Такая колонка будет звучать чуть громче смартфона. Колонка со средними показателями обладает мощностью в 16-20 Вт, а 60 Вт – это уже монстр, похожий по звучанию на базовую мультимедийную акустику. Кстати, обратите внимание на наличие сабвуфера в колонке – его мощность учитывается отдельно.
Управление. Даже если портативная колонка синхронизируется по Bluetooth, желательно, чтобы управлять музыкой и громкостью можно было и с корпуса. Зачастую колонкой управляют по Bluetooth – в модели
Sony SRS-XB30 есть функция HandsFree, которая позволяет отвечать на звонки по громкой связи, не прерывая связь с колонкой и не портя атмосферу на вечеринке.
Дизайн. Дополнительные функции. Что касается материала корпуса, обычно портативные колонки выполнены из пластика. Но встречаются модели с деревянным корпусом. В некоторых моделях портативных колонок встречается светодиодная подсветка.
В настоящее время встречается очень много колонок с необычными формами – например, в форме улитки, мини-гитары, конуса. Например, дизайнер Клаудио Колуччи придумал необычную идею – создание аудиолампы. Это устройство выглядит необычно, издает звук, и в качестве дополнительной функции, излучает мягкий свет. Направленность звука в такой колонке – по всей окружности, на 360 градусов.
Дополнительная функциональность портативных колонок может включать, например, гнездо для обычного динамического микрофона, либо же сам микрофон – чтобы усилить собственный голос в портативном формате, либо чтобы использовать колонку наподобие аудиосистемы автомобиля: выводить голос на динамик(и), а разговаривать через встроенный микрофон.
Защищенный корпус – тоже одна из фишек. Причем защищенный он может быть, как просто от небрежного обращения, так и от более серьёзных вещей. наподобие воды. Да и влагозащита тоже бывает разной: одно дело – защитить просто от брызг, и другое – полностью защищённая от воды колонка, которую можно не только поставить в ванной, но и пустить плавать в бассейне. Это, например, колонка JBLCLIP3.
У некоторых колонок есть приятное дополнение – это возможность использования карты памяти. Еще в некоторых колонках встречаются встроенные будильники. Фантазии разработчиков безграничны.
ГЛАВА 2. Практическая часть
§1. Конструкция портативной колонки
Изучив по литературным источникам и интернет-ресурсам основные критерии выбора портативной колонки, мы разработали схему нашей портативной колонки, учитывая основные характеристики (приложение № 1).
Сложность была в том, что все детали должны не только выполнять свои функции, но и компактно вмещаться в нашу колонку.
Определили, что для нашей портативной колонки нам понадобится следующие детали и материалы:
- динамик
- плата усилителя
- батарея или аккумулятор
- блютуз модуль
- кнопка включения
- разъем для зарядки
- корпус колонки
- сетка для динамика.
И вспомогательные материалы:
- клеевой пистолет
- изолента
- провода
- вата
- припой
- паяльник.
Для сбора своей колонки мы решили использовать уже имеющиеся детали. Динамик взяли от старой колонки, аккумулятор подошёл от сломанной машинки на рулевом управлении (приложение № 1). Провода также взяли дома. В магазине купили корпус для нашей колонки – коробки для электропроводов (приложение № 2), там же приобрели кнопку включения без фиксации. Разъём для зарядки нашли в магазине по ремонту сотовых телефонов. Плату усилителя с блютуз модулем купили на радиорынке.
§2. Изготовление колонки.
Все материалы подобраны, чертёж готов, можно приступать к сборке устройства. Сначала мы разметили карандашом, а затем вырезали отверстие на передней части корпуса по размеру динамика. Потом на боковой части корпуса наметили и просверлили дырки для кнопки включения/выключения и для разъёма зарядки.
К плате усилителя припаяли провода: 2 провода для динамика, 2 провода для аккумулятора, 2 провода для разъёма зарядки, 2 провода для кнопки включения (приложение № 2).
Теперь размещаем все детали внутри корпуса и закрепляем их термоклеем, наполняем ватой (приложение № 3). Вата в колонке нужна как звукопоглотитель разных гулов, для искусственного увеличения объёма. Сетку и динамик тоже приклеиваем, используя клеевой пистолет. Затем красим нашу колонку акриловой краской и покрываем лаком (приложение № 4). Всё готово!
Надо провести тестирование эффективности работы портативного устройства. Для этого мы подключили нашу колонку к мобильному телефону, включили музыку. Качество звука и громкость нас удовлетворили. Чтобы узнать время автономной работы нашей модели, я сначала зарядил колонку, потом включил на средней громкости. Зарядки хватило на 3 часа – тоже хороший результат.
Мы подсчитали затраты на изготовление нашего компактного девайса: часть деталей у нас уже имелась, остальные докупили на сумму 332 рубля.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Планета, на которой мы живём, наполнена многообразием звуков. Музыка играет огромную роль в жизни человека. Учёные доказали, что музыка благоприятно влияет на живой организм. Были случаи, когда мелодия любимого трека вылечивала человека от болезни. Если постоянно слушать позитивные мелодии, то и настроение будет хорошее и позитивное. Полезно слушать спокойную музыку перед сном, она помогает быстро уснуть.
Мы считаем, что без музыки жизнь становится скучной и тоскливой.
Музыка сближает людей, помогает понимать друг друга, передавать свои чувства, эмоции. И помочь нам всем в этом может современное портативное устройство. В любой момент его можно взять с собой на отдых, прогулку, встречу друзей, чтобы наслаждаться музыкой.
В ходе проделанной нами работы по теме проекта мы решили все поставленные задачи и сделали следующие выводы.
1. Изучив литературу, узнали, что портативная колонка – это компактный девайс с интегрированной системой для усиления громкости звука и трансляции аудиофайлов с карт памяти либо мобильных гаджетов вроде смартфонов, планшетов, который работает от аккумулятора.
2. По технологии воспроизведения звука колонки можно разделить на три вида: моно, стерео и система 2.1.
Подведём итог: разработали конструкцию своей портативной колонки, учитывая основные характеристики. Произвели сборку колонки и тестирование эффективности работы устройства. Подсчитали затраты на изготовление нашего компактного девайса.
Таким образом, цель нашей работы спроектировать и собрать портативную колонку достигнута.
Мы считаем свою работу актуальной и практически значимой, так как портативная колонка позволяет слушать музыку в разных местах: в парке, на улице, во время занятий спортом, в транспорте. Это приятно делать на устройстве, собранном своими руками, оказавшемся ещё и дешевле, чем в магазине. В дальнейшем в конструкцию и технологию изготовления портативной колонки можно внести некоторые изменения: разработать более оригинальную форму корпуса; изменить технические характеристики в соответствии с потребностями (расширить частотный диапазон, увеличить мощность).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Дольник А., Эфрусси М. Высококачественные акустические системы. Издательство «ДОСААФ», Москва, 1960.
Клюкин И.И. Удивительный мир звука. Издательство «Судостроение», 1978.
Перельман Я.И. Занимательная механика. 5-ое издание, Москва-Ленинград «ОГИЗ-ГОСТЕХИЗДАТ», 1948.
Тимингс Р.Л. Справочник инженера-механика. Издательство «Техносфера», Москва, 2008.
Интернет-ресурсы
1. https://usamodelkina.ru/4284-samodelnaya-portativnaya-kolonka.html
2. https://www.freeseller.ru
3. Материалы журнала "WHAT HI-FI?", октябрь 2015 г. www.whathifi.ru
Приложение №1
Приложение №2
Приложение №3
Приложение №4