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我个人是比较喜欢手工做一些小东西,但是由于知识限制,我无法去制作一些复杂的东西,如果是一些简单的小玩具,如果我有能力做,我还是很乐意去做的。前段时间正好在看音响,我最后入手了一个便宜的EDIFIER的音响,音响没有配备蓝牙功能,我感觉有点遗憾,在使用手机的时候无法享受音响的功放效果。最后,我在B站上看到了制作蓝牙小音响的相关视频,自己查了下材料,发现这个东西比较容易做,所有的元件基本在淘宝上都有的卖,自己只需要设计组装的电路就可以了,所以我开始了本次的DIY行动。最后累计花了2天时间做了出来,当然最后的制品还有一些缺陷,比如功放模块存在电路声,USB供电模块暴露在外面。这里记录一下我制作这个玩具的设计过程和技术难点,希望给同样想做这样一个玩具的人带来帮助。
材料准备
首先抛开外壳,考虑蓝牙小音响的电路部分。小音响的电路主要包含几个部分,1)供电,2)蓝牙接收模块,2)音频输出模块, 3)音频功率放大模块,4)小喇叭 5)控制电路
供电部分
方案一 : 采用USB供电
目前不考虑最新的Type-C的规范,之前市场上主要流行的供电USB接口还是USB2.0版本的 micro USB接口。micro-USB 中包含了多个触点,包括 VCC,GND,3个信号点。因为我们只需要供电功能,我们只需要将USB接口的VCC和GND触电暴露出来就可以了。
淘宝上可以搜索:Micro USB 4P转直插转接板模块. 售价一共是在 0.4元 左右方案2 : 采用电池供电
如果基于成本考虑,我们这里可以选择多节干电池串联,这样成本会节省很多,一般电池盒在1.5元左右,当然自己制作也可以,一节5号干电池 表压是1.2/1.5V,自己可以选择对应数量的干电池串联。
如果基于体积考虑,我们可以选择采用航模用的锂电池,常用的锂电池标压应该有3.7v,9v和12V。这样的电池电压基本满足所有的小电路的需求。但是锂电池一般价格很高,我最后选择的是3.7v的可充电锂电池,基本和手机电池的大小一样,大概需要30元。方案3 : USB和电池 混合供电
这个方案看起来很美好,但是需要注意是,我们不能直接将电池盒USB同时接入电路,如果两者电压一致,那么问题不大,如果两者电压不一致,那么就会存在一方向另外一方充电的现象,在没有充电保护模块的保护下,这样的操作会很危险。方案4 : 同时保留USB 和电池供电的接口,手动切换
这个方案可以有多种实现,1)在电路中预留电池正负极的端口,直接拔插,2)两个单刀双掷开关,通过传动方式连接。3)双路4插脚开关,这个和实现2类似,只是有成熟的模块。
最后因为想要保证音响在固定地方的供电效率(不需要反复给电池充电),同时保留音响便携的可能性,我选择采用了方案4。另外由于我选择的外壳内在体积小,我选择采用实现1的方案。
蓝牙接收模块+音频输出模块+功率放大模块
由于市面上的贩卖的模块都是将这几个功能绑定在一起的,所以我将这3个部分放在一起讨论
方案1:蓝牙音频功放板
这个方案算是最方便的,在淘宝上直接搜索 “蓝牙 音频 功放模块“,就能得到一批产品,这些产品的售价在15-20元之间。
这里挑选的产品需要包含以下输入或者输出针脚, 1) VCC+ GND。这个部分用于电源供电。 2)L+,L-,R+,R-。 这4个分别是左右声道的正负极,用于连接外接的小喇叭。
(这里主要注意左右声道的输出功率,如果输出功率小于购买的喇叭的功能,很有可能带不动小喇叭)- 方案2:蓝牙音频解析板+功放板
蓝牙音频解析板有两种,1)纯解析版,只提供了电源和左右声道的输出针脚,售价在8-10元左右,2)带有3.5mm耳机插孔的解析版,售价在15元左右。
这里如果采用带有耳机插孔的解析版,那么我们需要将耳机插孔脱焊,将对应的音频接口暴露出来,用这些音频接口去连接功放板的音频输入接口(当然还有一种比较暴力的方式,我们直接插一个耳机线上去,将耳机线剪开,直接将耳机线接在功放板上,我觉得这样的方式挺蠢的)
在选择功放板上的决策点倒是不多,我们这里需要考虑的是功放板的输入电压和输出功率,这里一般采用与解析版一致的输入电压(这样只需要提供一个供电模块,两个模块并联就可以了,实现上比较方便),输出功率主要影响了之后小喇叭的选择。
- 方案2:蓝牙音频解析板+功放板
我开始采用了方案1,购买了 某宝某店家的“蓝牙功放板蓝牙音频接收器模块车载音箱改装小diy主板mp3解码电路”(型号为XY_BT),最后测试下来,发现电路板上的功放模块不起作用,标准输出3W的输出端口,在我实际测试下来,功率只有0.05W左右。最后我选择采用方案2,购买了“蓝牙音频接收器模板” 和 “PAM8403迷你5V数字小功放板”,合计成本在10元左右。
小喇叭
常用的小喇叭 包括 4Ω3W, 2Ω0.5W,8Ω15W等。在查阅资料后,我发现2*3W构成的双声道已经能够最大提供72分贝的声音,完全满足我的需求,所以我最后选择了购买2个4Ω3W的小喇叭,当然这一个决策也影响了我功放板的选择。(最后实际电路测试的时候,小喇叭确实能输出很大的声音,但是输出到最大的时候小喇叭的表层膜震动幅度太大,我担心长期这么使用会损坏,所以我不建议在实际使用的时候长期输出最大音量)
控制模块
首先需要考虑是电源的控制模块。电源输入的正极接口部分可以考虑串联一个开关,用于实现设备的开关。
其次是功放的音量,这里由于功放板自带,所以我没有单独设计。
剩下的包括蓝牙连接状况等,这个在我试用的时候发现并不重要,所以最后没有实现。
连接电路图
实现效果
实现的时候遇到的问题和可能的解决方案
电烙铁焊锡的问题
首先是保养问题,电烙铁头一定要长期挂锡(头部包裹一层锡),使用前,使用后,都要给头部包裹一层锡,不然电烙铁氧化之后就会出现无法融化锡,也无法粘连锡的问题。(如果出现氧化问题,可以采用砂纸打磨一下电烙铁头,注意打磨掉氧化层就行了,打磨过了不合适)
锡焊的时候,采用常用手操作电烙铁,另外一只手操作锡丝。先将锡丝放在靠近需要焊接的部分,然后再电烙铁挂锡状态下将电烙铁靠近焊接部位,锡融化的时候 锡丝向前送一点点,移开锡丝,电烙铁保持0.5左右再离开。实验器材准备
电烙铁+锡丝+电烙铁支架+海绵+松香: 锡焊的一套
绝缘桌垫 :操作电烙铁的时候,如果不注意,会损伤桌面,建议备一个,不是必须。
电子元件盒+镊子 : 在操作的时候会有一些小元件,暂时不用的时候可以放在盒子里,便于之后使用,镊子可以用于夹取元件。(当然镊子有其他的妙用,我不会告诉你我用镊子在纸盒上钻圆孔)
剪刀: 剪刀可以用来剪导线,同时可以用来剥线(剪一半,露出铜芯的时候停,拔一下外表壳就好了)
杜邦线+面包板: 在焊接直接,可以用杜邦线+面包板来测试电路连通性和方案可行性
万用表:这个大家都懂。共地线的问题
实验的时候是直接采用了面包板拔插,在组装的时候遇到了这个问题,我最后采用将几根地线的导线外壳拨开,然后将铜芯搅在一起,最后采用绝缘胶布包裹。现在回想起来,用锡固定一下连接部分会比这样更加可靠。线路拔插问题
这个问题具体描述是,如果直接将所有元件固定死,之后不再打开,那么不需要考虑可拔插性,但是按照我设计的电路和外壳限制,如果我需要将功能部分切换成锂电池供电,那么我需要供电部分可拔插。另外由于喇叭在壳子上方的内表面,而电路板在壳子底部的内表面,在打开外壳的时候,喇叭和电路板之间的连线必将干扰我之后的操作,我最后选择他们之间的连线采用杜邦线公母头的端子链接,在打开外壳之后可以拔出开导线。电路板固定的问题
由于外表壳是纸盒,所以采用螺丝是很麻烦也很不美观的。我最后选择采用热熔胶固定。
POST
在文章的最后,我需要感谢一些朋友和店家对我的帮助,基于个人隐私和避免打广告的嫌疑,我不说明具体名称。
感谢**利店家,他家的电子元件相对便宜一些,如果不是买一批东西,邮费可能比电子元件贵。他们家只是一个代销售点,所有能给的技术文档基本在商品详情中都给出来了,如果在使用的时候遇到问题,客服一般帮不上忙。
感谢廖**同学,在我初始设计方案的时候给出不少意见。
感谢朱**同学,在第一次实验,解析版功放模块出问题的时候给我足够的指导。
感谢互联网上提供相关设计方案和技术指导的各位大神。