Como fazer caixas de som cap. 11 – Exemplos de caixas calculadas

Como fazer caixas de som cap. 11 – Exemplos de caixas calculadas

Exemplos de caixas calculadas

Este capítulo é parte do curso “Como Projetar Caixas de Som”. clique aqui para ver o curso completo

 

 

Caixa selada

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Vamos como exemplo calcular uma caixa para um alto falante. Vamos usar o modelo street bass de 12” da da Selênium

 

Os dados deste alto falante são:

fs =  33,8 Hertz

Qts = 0,45

Vas =  144 litros

 

A frequência de resonância do sistema Fb é calculada por (1):

 

 

 

Vamos calcular a freqüência de corte F3 por (5):

 

 

Repare que para QTC=0,71 , Fb=F3.

 

Como esta freqüência de corte me agrada, vamos agora calcular Vb por (2):

 

 

97 litros vai dar uma caixa muito grande para se colocar em um carro, vamos ver o que acontece se reduzirmos um pouco este volume. Vamos passar para 45L, digamos que eu já tinha uma caixa deste tamanho e quero ver se é possível aproveita-la:

 

então por (3) e (4):

 

 

A nova freqüência de corte será por (5):

 

 

Este QTC ainda é perfeitamente aceitável de modo que escolho a caixa de 45L, apesar de que de teremos uma pequena perda na extensão de graves (o F3 a 97L era mais baixo). O fato é que quando você diminui o volume ótimo, sua caixa irá falar menos grave e aparecerão picos em sua curva de resposta, mas para aplicações automotivas é perfeitamente possível ir até QTC = 1,3. QTC’s em torno de 1 São de grande agrado popular, porque o alto falante suportará maiores potências devido ao volume reduzido da caixa, dando batidas secas muito fortes, típicas da música brasileira. Mas esta caixa (QTC=1,3) não falará mais graves que a primeira caixa que calculamos (97L)

Veja a simulação no Winisd da curva de resposta:

 

 

 

 

Caixa dutada

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Exemplo de projeto

 

Vamos utilizar o mesmo alto falante do exemplo anterior

fs =  33,8 Hertz

Qts = 0,45

Vas =  144 litros

 

A primeira operação é determinar o volume ótimo por (6):

 

Este valor é impraticável, vamos então escolher 60L e ver o quanto a curva desvia da referência pela fórmula (7):

 

 

Tudo bem, está em cima do nosso limite de +/-3 dB mas vamos usar assim mesmo. Com certeza este é o menor volume que podemos usar se não quisermos sacrificar a qualidade da caixa.

Para este novo volume necessitamos calcular a freqüência de corte (F3).

 

Usando a fórmula (8):

 

 

F3=49Hz . Veja como é uma caixa que fala mais grave que a anterior selada.

Devemos agora calcular a freqüência de sintonia para posteriormente calcular o duto

 

Veja a simulação da curva de resposta:

 

 

Para iniciar o cálculo do duto vou escolher o diâmetro de 10cm, pois poderei usar um tubo de PVC padrão para construi-lo.

Para este tubo teremos um comprimento de:

 

 

Pronto, a caixa está calculada. Se preferir utilizar dois ou mais dutos basta alterar o diâmetro de modo que a soma das áreas dos diâmetros sejam iguais a área do primeiro diâmetro calculado.

Lembre-se que tanto o duto quanto o alto falante ocupam um certo volume dentro da caixa. Encontre este volume e adicione à caixa quando for construi-la. Alguns fabricantes fornecem o valor do volume ocupado pelo alto falante, quando não tiver este informação faça uma estimativa e construa uma caixa um pouco maior.

 

Para analisar se o deslocamento do cone está dentro dos limites, utilize o LSPcad, pois o cálculo de tal parâmetro é mais complicado.

 

Vamos continuar os exemplos, analisar as características de algumas caixas prontas ou sugeridas pelos fabricantes.

 

A Novik recomenda para seu alto falante automotivo “Double Bass” de 12” uma caixa selada de 33 litros.

Novik Double Bass 12poleg.

VAS 176 L

QTS 0.66

FS  30 Hz

 

Fazendo o EBP (45.4) percebemos que este falante é realmente indicado para caixas seladas

Quando simulamos esta caixa em um software, a curva que obtemos é esta:

 

Repare o pico de 5dB que a curva apresenta perto de 80Hz. Não é por acaso, esta é normalmente a freqüência de ressonância dentro do de carros pequenos e também é a freqüência próxima das batidas das músicas funk, dance, axé etc…

A caixa foi projetada para valorizar o falante, para que todos pensem que ele “dá mais graves”. Para esta curva ser plana, este alto falante necessitaria ser instalado em uma caixa de 1200L! Por aí vemos que a utilização deste alto falante fica restrita a automóveis, campeonatos de SPL , enfim onde se queira somente esta faixa de graves em detrimento da qualidade. Mesmo assim, subgraves mesmo só se a caixa tiver f3 próximo a 45Hz.

 

 

Repare este outro exemplo de uma caixa monitor de estúdio, aqui o alto falante é um VIFA- PL18W0, de 7 polegadas. Um alto falante de alta qualidade.

Os dados do alto falante são:

 

VIFA PL18Wo

Vas : 24,0

Qts : 0,35

Fs : 39,00

A caixa é dutada tem 28 litros e é sintonizada em 45Hz

Repare que apesar do tamanho do alto falante, por ser de boa qualidade, apresenta um F3 em 40Hz, bem inferior que o anterior, e seu pico de resposta, discreto, ocorre perto de 50Hz,  onde estas freqüências costumam em parte ser absorvidas pelo ambiente. Deste modo , o pequeno reforço em 50Hz faz com que este efeito seja compensado e nós ouviríamos uma resposta bastante plana.

 

Vejamos agora o exemplo de uma caixa para PA full-range (cobre toda faixa de freqüências) que a Selênium recomenda para seu falante WPU1505 de 15”. Uma caixa para PA deve ter uma boa resposta em toda a faixa de freqüências, e um bom rendimento de graves, mas não necessita ser inferior a 45Hz,uma vez que freqüentemente irá funcionar em locais ao ar livre onde os graves se dispersam mais e freqüências inferiores a isso são absorvidas pela platéia e estofados das cadeiras. Deve ter sim um reforço na faixa de 60 e 70Hz para compensar estas perdas e deve ter boa eficiência. Isto já nos leva a escolha de uma caixa dutada.

 

WPU1505

VAS = 162 litros

QTS = 0,35

FS = 38 Hz

 

O projeto cita que devem ser colocados 2 alto falantes em uma caixa de 177 litros e com 2 dutos de 100mm de diâmetro por 20mm de comprimento (é só o furo na madeira). Ajustando os parâmetros no programa, descobrimos que a freqüência de sintonia é próxima de 53Hz e a curva ficou da seguinte maneira:

 

 

Como esperávamos, um corte em 50Hz que é muito satisfatório, e um pequeno reforço por volta de 70Hz. Para completar a faixa de frequencias, a Selênium recomenda dois tweeters ST302 e uma corneta D300 ou D305, com divisor de frequencias (veja apêndice). Estas caixas dutadas com alto-falantes profissionais, quando bem calculadas são responsáveis por aquelas batidas que você sente como um soco no peito.

 

Por aí vemos que para se fazer o projeto de uma caixa, primeiro deve-se imaginar a utilização que esta caixa vai ter, se será ao ar livre, se o objetivo é dar o máximo de graves, ou se irão trabalhar ao ar livre, se exigirão qualidade, ou se será um meio termo de tudo isto. Após definido isto, deve-se rascunhar a curva de resposta desejada. E o melhor treinamento para isto com certeza é ouvir, ir a shows, campeonatos, lojas, musicais ao vivo, ouvir e observar outros aparelhos, procurar simular a caixa que você ouviu e associar às curvas que você consegue no programa. Após é sair a procura de alto falantes que lhe atendam tanto quanto a preço, quanto tecnicamente.

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