Er is iets raars aan de hand. Naar muziek luisteren is namelijk nog nooit zo gemakkelijk geweest. We hebben de keuze uit een heleboel muziekstreamingdiensten die hun content in prima kwaliteit aanbieden en die we vervolgens overal op kunnen afspelen. De meeste moderne speakers ondersteunen al die diensten en anders is bluetooth vaak ingebouwd. Superhandig, maar toch is de geluidskwaliteit van een kleine bluetoothspeaker meestal niet geweldig en ook de grotere (smart)speakers, zoals een Google Home (Max) of Apple Homepod, hebben een groot nadeel. Ze leveren monogeluid en als er al meer luidsprekers zijn ingebouwd, dan zitten die zo dicht bij elkaar dat het nog steeds geen mooi stereobeeld oplevert. Voor mooi stereogeluid heb je dus aparte luidsprekers nodig, maar dan zit je ook weer vast aan een losse versterker en daarmee ben je al gauw duur uit.
Dat moet goedkoper en beter kunnen, dachten we, en daarom zijn we gaan kijken of we zelf een speakerset kunnen bouwen voor minder dan driehonderd euro. Minder duur dus dan de eerder genoemde Homepod en Home Max, maar wél met goed stereogeluid, en de mogelijkheid om muziek te streamen vanaf het netwerk en populaire muziekstreamingdiensten.
Het doel is dus om een set te maken die uit twee luidsprekerboxen bestaat en daardoor mooi stereogeluid weergeeft. Daarnaast krijgt de speaker een eigen versterker, zodat je die niet los hoeft aan te schaffen, en maken we hem ‘slim’, door er een singleboardcomputer in te bouwen. Voor de computer maken we gebruik van een Raspberry Pi. Dat is eigenlijk sinds zijn introductie de populairste singleboardcomputer en daardoor is er veel software voor beschikbaar. We bestellen de versterker, voedingen en aansluitmaterialen op een van de bekende Chinese websites, zoals AliExpress of Banggood.
Onderdelen
-
Raspberry Pi 3B: € 33
-
Micro-sd-kaart 8GB: € 8
-
HiFiBerry DAC+ Light: € 19,90
-
StartAirkKit 1R-speakerkit: € 178
-
Mdf 2440x1220x18: € 19,49
-
Pcb-stands: € 7,95
-
Versterker TDA7498: € 9
-
Voeding WX-DC2416 (36V): € 10,50
-
Voeding 5V 2A: € 1,50
-
Voedingsstekker met schakelaar en zekering: € 3,50
Totaal: € 287,84
We modificeren de speakerboxen zodat de hardware erin past. Het ontwerp bedenken we echter niet zelf, simpelweg omdat het uitzoeken van woofers en tweeters, en het ontwerpen van een speakerbox met het juiste volume en het juiste scheidingsfilter ons boven de pet gaan. Bovendien zijn op internet genoeg kitjes te vinden met daarin onderdelen en bouwtekeningen, en waarbij je zelf alleen voor hout of plaatmateriaal hoeft te zorgen en natuurlijk tijd moet vrijmaken om het geheel in elkaar te zetten.
Wij bestelden voor 89 euro per speakerbox de StarAirkit 1R. Deze kit bestaat uit een Peerless SDS-P830657-woofer en een Peerless BC25TG15-04-tweeter, samen met een terminal om de luidspreker op een versterker aan te sluiten, de bassreflexpoort, dempingsmateriaal en alle componenten om het scheidingsfilter in elkaar te zetten.
De kit wordt geleverd met een bouwtekening voor het maken van de speakerboxen en daarop moesten we twee modificaties maken. De eerste omdat de tekening 19mm dik mdf, wat staat voor medium density fibreboard, specificeert als materiaal om de behuizing van te maken. Het ontwerp komt uit Duitsland, waar 19mm mdf gemakkelijker te krijgen is, maar in Nederlandse bouwmarkten is dat geen gangbare maat. Mdf van 18mm dik is dat wel en daarom hebben we de tekening iets aangepast voor het dunnere plaatmateriaal, waarbij de afmetingen van de buitenkant iets kleiner worden, maar de afmetingen binnen in de behuizing dezelfde blijven, omdat die in het ontwerp zijn afgestemd op de luidsprekers.
/i/2002864406.jpeg?f=imagenormal)
Aanvankelijk was het plan om de hardware voor de aansturing van de speaker in een van de behuizingen te bouwen, maar dat bracht twee nadelen met zich mee. Om te beginnen verandert daarmee het volume waarin de geluidsgolven zich in de box kunnen verplaatsen en zou de ene box anders kunnen klinken dan de andere. Daarnaast ontwikkelen de voedingen en de versterker warmte, en die kan een met isolatiemateriaal gevulde box niet goed verlaten. Als tweede modificatie aan het ontwerp hebben we daarom de onderste 21,8 centimeter van de zijpanelen van de rechterspeakerbox met zeven centimeter verlengd. Daardoor ontstaat een ruimte van 70x218x187mm, waarin de hardware past. We gebruiken niet de hele hoogte van de box, zodat de basreflexpoort nog ruimte heeft om te ademen.
Voor het bouwen van de speakerbehuizing hebben we gebruikgemaakt van mdf. Het voordeel van mdf is dat het makkelijk te bewerken is. Dat komt doordat het bestaat uit houtvezels die met behulp van lijm bij elkaar worden gehouden. Je hebt dus geen last van knoesten of nerven, die zagen of boren lastig maken. Het nadeel van mdf is echter dat het stof dat bij het verwerken ontstaat, slecht is voor je longen, dus is het verstandig om voor een goede afzuiging te zorgen en een mondkapje te dragen.
Een 18mm dikke plaat mdf van 1,22 bij 2,44 meter kun je bij de bouwmarkt al voor een euro of twintig krijgen. In de meeste gevallen kan de bouwmarkt de panelen bovendien op de millimeter nauwkeurig voor je op maat zagen. Dat scheelt een hoop zaagwerk en het is nog gemakkelijker mee te nemen ook. Er blijft dan nog genoeg over om zelf te doen. De tweeter moet namelijk worden verzonken en daarvoor maken we gebruik van een bovenfreesmachine in combinatie met een cirkelgeleider.
Die geleider kun je kopen, maar wij hebben er zelf een gemaakt door de bovenfrees op een stuk mdf te monteren, daardoorheen en door het voorpaneel een bout te schroeven, en die met een moer vast te zetten. Op die manier kun je eenvoudig een cirkel frezen. Het uitfrezen van de tweeter moet erg precies, want als je te veel weghaalt, blijf je dat zien. Voor de baspoort, terminal en woofer geldt dat niet, want die onderdelen vallen over de ronding van het hout heen. Dat betekent niet dat je de gaten straffeloos te groot kunt maken, want dan ga je het alsnog zien, maar je hebt een marge van een paar millimeter, waardoor je kleine foutjes niet ziet. Het betekent bovendien dat je het gat voor de woofer bijvoorbeeld met de decoupeerzaagmachine kunt maken, wat meestal sneller werkt dan een bovenfreesmachine. De gaten voor de baspoort en de terminals kun je het beste maken met een gatenzaag die je in een kolomboormachine klemt. Heb je geen kolomboormachine, dan kan het ook met een accuboormachine. Dat werkt een stuk minder stabiel, maar dat is geen ramp, omdat de baspoort, terminal en woofer over de ronding van het hout heen vallen.
Scheidingsfilter
Als de gaten op hun plek zitten, is het tijd om het scheidingsfilter te solderen. Zou je een speakerbox met slechts één driver, of luidspreker, bouwen, dan zou je die rechtstreeks op de versterker kunnen aansluiten. Een beetje speaker heeft echter verschillende drivers, zodat hoge en lage tonen optimaal worden weergegeven. Zo ook onze speakerboxen: die hebben een woofer en een tweeter, die respectievelijk de lage en de hoge tonen produceren. Overigens hebben sommige speakers ook nog een aparte driver voor het middenbereik, maar ons kitje is iets eenvoudiger, met twee drivers per box.
Zou je een tweeter rechtstreeks op je versterker aansluiten, dan is de kans groot dat je hem stukmaakt. De hoge tonen die een tweeter normaal moet weergeven, bevatten namelijk veel minder energie dan de lage. Daarom is het vermogen van een tweeter in de regel ook veel lager dan dat van een woofer. Als je nu te veel energie in je drivers pompt, zal je tweeter dus eerder tegen zijn limiet lopen dan een woofer. Overigens kan onze tweeter maar liefst 50W aan, terwijl de woofer met 60W niet veel hoger kan.
Scheidingsfilters beschermen je tweeter én scheiden natuurlijk het audiosignaal. Onze passieve scheidingsfilters laten audiosignalen met hoge frequenties door naar de tweeter en sturen de lagere frequenties naar de woofer. In dit geval houdt passief in dat het filter niet op een voeding hoeft te worden aangesloten; dat is bij een actief filter wel nodig. Een passief filter bestaat voornamelijk uit spoelen, condensators en weerstanden. Een netwerk van condensators en weerstanden laat de hoge tonen door, maar houdt lage tonen juist tegen. De spoelen laten juist de lage tonen door, maar houden de hoge tegen. Zo kun je laag en hoog scheiden, en je drivers laten doen waar ze goed in zijn.
We hebben ons filter volgens de meegeleverde bouwtekening in elkaar gesoldeerd en drie paren speakerdraad aangesloten. Een paar gaat via de terminal naar de uitgang van de versterker, een tweede paar naar de tweeter en het derde paar sluiten we op de woofer aan.
De rest van de elektronica is niet ingewikkeld te bouwen. We hebben onze netvoeding, die in de achterwand van de speakerbox binnenkomt en naar de twee voedingen loopt. De 5V-voeding sluiten we met een aangepaste usb-kabel aan op de Raspberry Pi. We knippen daartoe simpelweg de usb a-stekker van een oude usb-kabel en verbinden de twee voedingslijnen met de uitgang van de voeding. De 36V-voeding sluiten we op haar beurt aan op de versterker en dan hoeven we alleen nog de dac aan de versterker te koppelen. De versterker die wij hebben besteld, heeft naast de volumeregelaar een minijack-ingang. We plaatsen de versterker daarom tegen het zijpaneel, waarin we twee gaten boren, zodat de volumeregelaar nog bereikbaar is en de jackingang ook kan worden gebruikt.
Dan rest het aansluiten van de luidsprekers met luidsprekerdraad. De gemodificeerde speakerbox met al onze hardware aan boord sluiten we met een korte kabel aan op de terminal. We hadden de terminal ook kunnen weglaten door de versterker direct op het scheidingsfilter aan te sluiten, maar door de terminal te behouden handhaven we de optie om de speaker op een externe versterker aan te sluiten. We voorzien de kabel naar de tweede speakerbox van een trekontlasting. Deze kabel kan op de terminal van de losse speakerbox worden aangesloten. We hadden aanvankelijk nog een 12V-, 60mm-Noctua-ventilator ingebouwd om de elektronica koel te houden, maar na tests hebben we besloten die achterwege te laten, omdat de componenten niet warm worden. Die ventilator lieten we overigens op de 5V-headers van de Pi draaien, zodat je hem totaal niet hoorde.
Lijmen
We zetten de speakerbox in elkaar met behulp van houtlijm. Je kunt de onderdelen in principe gewoon tegen elkaar aan klemmen en vastlijmen, maar je zou ook lamello’s en een lamellofrees kunnen gebruiken om het contactoppervlak te vergroten en er tegelijk voor te zorgen dat de panelen recht op elkaar aansluiten. Wij hebben gebruikgemaakt van deuvels, de houten pinnetjes die veel meubels die je zelf in elkaar zet, ook hebben en die de panelen netjes op hun plek houden tijdens het lijmen. Bij het gebruik van deuvels is het van groot belang dat de gaten die je in de panelen boort, recht zijn, dus een kolomboormachine is geen overbodige luxe. Ook al maak je gebruik van een kolomboormachine, dan is het alsnog aan te raden om de speakerbox eerst zonder lijm in elkaar te zetten, zodat je foutjes nog kunt herstellen voordat de lijm erop zit.
/i/2002864414.jpeg?f=imagenormal)
Als laatste monteren we de voorkant van de speakerbox, maar voordat we dat doen, vullen we de box met het in de speakerkit meegeleverde polyester dempingsmateriaal. Dat dempt het geluid en voorkomt dat er een staande golf in de kast ontstaat, waardoor de speaker juist ‘boemerig’ kan gaan klinken. Vervolgens kunnen de draden vanaf het scheidingsfilter aan de tweeter en woofer worden gesoldeerd, en kunnen de luidsprekers worden vastgeschroefd.
Nu alles is aangesloten, moet de speakerset in principe geluid kunnen voortbrengen, maar daarvoor moet er wel software op de Raspberry Pi draaien. Die software is er in groten getale. Populaire mediaspelersoftware met integratie van Kodi, zoals OSMC of OpenElec, zijn een optie. Die biedt bovendien de mogelijkheid om een televisie aan te sluiten, maar er zijn ook verschillende softwareprojecten die zich puur op audiogebruik richten. Pi MusicBox is daar een van en daarmee hebben we geëxperimenteerd. Het voordeel van Pi MusicBox is de ondersteuning van veel streamingdiensten, waaronder Soundcloud, Google Music en Tidal. De webinterface waarmee je de software bedient, is niet de mooiste, maar werkt eenvoudig.
Uiteindelijk hebben we niet Pi MusicBox, maar Volumio op de Pi gezet. Volumio heeft als nadeel dat het geen ingebouwde ondersteuning voor Soundcloud, Google Music en Tidal heeft, maar de software is gebruiksvriendelijker en, mocht je dat belangrijk vinden, mooier vormgegeven. De software is gratis te downloaden van volumio.org en bijzonder makkelijk te installeren. Nadat je hem op de micro-sd-kaart hebt gezet en de Raspberry Pi hebt gestart, maakt de software een hotspot van de Pi, waarmee je verbinding kunt maken met een smartphone, tablet of computer. Vervolgens kun je het wachtwoord van je wifinetwerk instellen en na een reboot wordt daar automatisch mee verbonden. Je hoeft dus geen beeldscherm en toetsenbord aan de Pi te hangen, maar je kunt alles configureren via je webbrowser. Als de Pi aan het netwerk hangt, kun je vervolgens de software benaderen en plug-ins installeren voor bijvoorbeeld Spotify en YouTube. Podcasts kun je toevoegen via rss en als je inlogt met je Google-account, is er de mogelijkheid om YouTube-geluid en -afspeellijsten af te spelen. Voor Apple-gebruikers is er Airplay-ondersteuning en uiteraard kun je muziek van netwerkshares afspelen.
/i/2002864422.jpeg?f=imagenormal)
Als alles in elkaar zit, moet nog een en ander worden afgewerkt. De gaten aan de zijkant zien er lelijk uit en dat werken we af met een dopje dat we met de 3d-printer maken. Het compartiment waarin de hardware zit, dekken we af met een stukje luidsprekerdoek en als je de speaker helemaal áf wilt maken, kun je de boxen lakken of lamineren. Zoals je op de foto’s kunt zien, zijn we bij onze speaker niet aan dat laatste toegekomen, maar daar klinkt het geluid niet slechter om en dat is uiteindelijk waar het om gaat.