Dicas Projeto de torre residencial - Teoria, prática e Updates!

[isinho]

Bom dia amigos

Esse não é o primeiro projeto residencial que estou postando aqui.
Meu primeiro projeto não foi tão acompanhado, então acabei por não postar este desde o início, mas a pedidos, vou postá-lo aqui.

Lembrando que teoria é universal e sempre se pode aprender muita coisa com todo tipo de projeto.

Primeiro, meu objetivo: Sempre quis um bom conjunto de caixas para minhas audições pessoais, mas como queria aprender como é realmente fazer uma caixa de duas vias bem feita, fui atrás do DIY.
E já vou dando um spoiler... Atingi o objetivo e ainda me surpreendi.

----------------------------------------------------------------------------------------

Se você já leu alguma coisa sobre construção de caixas, sabe que drivers não são escolhidos ao acaso para depois se pensar na resposta desejada, então após muito pensar e algumas audições no youtube (fazer o quê...), foram decididos os componentes:

Tweeter HI-VI TN 25 - Importado dos EUA.
Não quis usar um tweeter automotivo, primeiro porque bons tw aqui custam bem caro, e segundo porque não tinham a resposta desejada por mim, e ainda pecavam no acabamento.

Informações técnicas do tweeter:



Destaquei as informações mais importantes:
Impedância: 5 ohms
Sensibilidade: 90db
Corte recomendado: Acima de 2.000hz

O falante foi comprado em loja de eletrônica. Provavelmente usado em caixa de algum fabricante tipo sony, gradiente, samsung, etc.
Comprar falantes assim é complicado porque não se sabe a ficha técnica do mesmo, mas como queria aprender e já os tinha ouvido, cheguei a conclusão que seriam uma boa escolha.



Baseado no que desejava, comprei 8 alto falantes, para usar 4 por caixa.

Sabia que a resposta de médios desse falante não era boa, mas coloquei minhas fichas no acoplamento para me ajudar com esse problema.

--Vou atualizando as informações neste tópico conforme vou transcrevendo

 

[isinho]

Após algumas pessoas comentarem que esse falante não subia muito, comecei a ficar preocupado.

Tinha pensado em fazer uma caixa mais ou menos assim, com 10 litros de volume para cada falante.



Após uma boa espera, chegaram os tweeters e pude começar a fazer alguns testes.

Como na época usava um receiver Pionner 7.1, comecei a fazer os testes com os cortes feitos a partir de um computador. Assim podia testar vários cortes, até chegar a melhor resposta.

Abaixo vou transcrever minhas opiniões sobre os cortes testados --- Mas no teste não vi que havia um função loudness ativada no receiver, o que reforçava os graves --- mas já dá pra ter uma ideia do que achei:

Como estava usando um único falante, e cortes ativos, atenuei o tweeter de acordo com a necessidade - Todos os cortes eram Butterworth de segunda ordem (12db/8ª)


Primeiro fiz um gabinete para um falante e tweeter; de 9,5 litros, duto de duas polegadas e 10cm - o que daria uma sintonia entre 65 e 70 hz.

Primeiro, o falante tem um timbre muito bom, superou minhas expectativas - e realmente tem uma ótima resposta de graves. Aliás, graves é o que não faltam.
O tweeter tem um timbre muito bom, bom mesmo.

Testei vários cortes para definir o cross passivo, e abaixo vão as considerações sobre eles:

- 2900hz
Tinha pensado nesse corte em um primeiro momento, mas o timbre não ficou bom. O corte é baixo demais para o tweeter e acabou embolando geral.
Graves pesados!
Atenuação do Tweeter: 8,5db


-3200hz
Melhorou o timbre, mas ainda não ficou bem legal. Mas os graves estavam na medida.
Atenuação do Tweeter: 9,5db


-3500hz
Perfeito! Melhor casamento de todas os testes! Graves bem presentes e tweeter suave.
Atenuação do Tweeter: 10db


-3800hz
Começou a faltar grave e prejudicar bem os médios. Não achei que uma diferença pequena de frequência deixaria tudo tão diferente.
Reprovado!


-Tweeters em 3500 e falante em 3200hz.
Ficou ruim.


-Tweeters em 3800 e falante em 3500hz.
Ficou ruim também.


Ganho do receiver ficou em -35db, e deu muita pressão!
Não consegui subir acima de -28.

Abaixo segue um vídeo com corte em 3500hz.

 

[isinho]

Vamos a matemática da coisa...

1 tweeter e um falante = Tweeter atenuado em 10db
1 tweeter e 4 falantes = ?

Pela teoria, a cada dobro de transdutores, ganhamos 3db, logo:
1 falante = tw -10db
2 falantes = tw - 7db
4 falantes = tw - 4db

Ainda daria uma bela diferença para atenuar certo?
Errado

Ganhamos 3db (pelo menos) com o acoplamento, logo:
4 falantes + acoplamento = tx - 1db

Um belo casamento!

Mas isso é teoria, tudo teria de ser averiguado na prática!

Aliás se alguém não sabe, se precisar atenuar um transdutor e manter a impedância, é preciso fazer um L-Pad.
Para ler mais sobre isso, segue:

http://autosom.net/artigos/lpad.htm

---------------------------------------------------------

Quando fui construir a caixa, tive um pequeno problema, os falantes não tinham borda circular... O que seria feito facilmente na tupia, teve de ser feito de forma bem artesanal com uma serra tico-tico.
Fiz os rebaixos primeiro em MDF de 6mm, e depois os fixei sobre o de 15mm ára poder dar o efeito de embutimento:

 

[isinho]

Como o objetivo é postar não somente o "sucesso", mas as burradas também, segue outro trecho

Ontem coloquei os falantes e testei a caixa.
Abaixo minhas impressões.

--Teste 1
A caixa estava terrível!!!!
Um lixo!
Fiquei completamente decepcionado.

Aí fui dar uma pensadinha e lembrei que ao invés de ligar dois falantes em Série e esses dois conjuntos em paralelo, liguei tudo em série.
Então ao invés da associação dos falantes estar com 8 ohms, estava com 32!!
Burro!

Corrigi.

--Teste 2
Com corte em 3500hz com planejado.
Agora sim!
Mas onde estava aquele grave todo do teste com um falante??? (lembrando que conforme disse -ou me esqueci - no vídeo do teste, o receiver estava com a função loundness ativada)
Nada, fraquinho fraquinho.
Com loundness ficou bom, mas não é essa a ideia.
A caixa está com dois dutos de duas polegadas, e não sai absolutamente nada de ar por eles.
Tô achando que a caixa ficou muito grande.

E agora?

Preciso de sugestões.

Ah, mas mesmo com 4 falantes, o tweeter continua atenuado em 2db pra ficar bacana...

----------------------------------------------------

Errei as ligações em série/paralelo!

Segue uma foto dela montada para testes:

 

[isinho]

Bem amigos, fiz um vídeo tosco sobre como toca a caixa.

Melhorou da água pro vinho, acho que os falantes foram se soltando e alterei o corte para 24db na via dos falantes.

Tweeter atenuado em 2db.

--Considerações sobre o vídeo:

Tem um grilo cantando de fundo
O celular é muito ruim em filmagens
Foi filmado com o receiver a -38db, mas ainda sim saturou a filmagem

Em breve quero ver se consigo uma outra filmadora.

 

[isinho]

Bem, hj reduzi a caixa para 23 litros e uma abertura de duas polegadas, o que daria sintonia em 70 hz...
Os graves melhoraram, mas o melhor ganho foi outro.
Estava testando, e o melhor corte havia sido em 3500 hz a 12 dB pro tweeter e 24 db para os falantes. Aí tinha bons agudos e graves melhores. Atenuando em 2db o tweeter.

Mas cheguei a uma solução bem superior em graves e simplicidade. Cortei o tweeter em 7000hz em primeira ordem, e os falantes em 3000hz a 12db!!!
Ficou muito bom! Não precisei atenuar o tweeter, e não preciso fazer um divisor de quarta ordem! Quero ver se faço um vídeo decente pra mostrar o resultado...

-----------------------

Nota atual
Qual o problema de se usar crossovers passivos?
Inversão de fase

Cada corte de 6db rotaciona a fase em 90º

Então, se usar corte de segunda ordem no tweeter e falante, terei de inverter a fase dos tweeters para casar e não gerar cancelamentos.

Ps2: Um crossover de quarta ordem sai beeem mais caro que um de segunda ordem, e cortar apenas em primeira ordem é show porque corta custos, simplifica o projeto e eu gosto muito ressa resposta de decaimento mais natural, (mesmo sabendo que protege menos os transdutores, já que o decaimento é bem mais suave). Sem contar que não gera aquela alteração na frequência de corte, e que varia de acordo com cada tipo de crossover (Butterworth, linkwitz-riley, etc)

 

[isinho]

Bem, duas torres montadas e já com divisor
Ficaram muito boas, sinceramente, superaram minhas expectativas...
Fiz apenas uma alteração, que foi cortar o tweeter com um capacitor de 4uF, e não 4,5, porque só consegui comprar em minha cidade de 4.

Mas primeiro testei apenas uma torre com corte usando o de 4,5 e depois com 4. Preferi o corte superior (de 4uF)

No final ficou assim:

Corte dos falantes:
Filtro Butterworth definido em 3.125hz -> Um capacitor de 4,5 e indutor de 576uh

Corte para o Tweeter:
Corte de primeira ordem com um capacitor de 4 uF -> 7.950hz

 

[isinho]

Paralelo a isso, estava fazendo o projeto para meu sub...
Seria um falante NAR 1004SW1 com um amplificador comprado no mercadolivre (DClass).

Vamos lá,o amp é muito bom!
Mesmo sendo classe D, deu conta muito bem de tocar (e sobrar bastante) o sub. E na minha opinião ficou fantástico!

Fotos do sub sendo testado com o amplificador ainda fora da caixa:

 

[isinho]

Bem, agora o vídeo com todo o setup montado.

Câmera posicionada:



São 4 vídeos curtos.
1º - Apenas as Torres, com sub retirado da configuração do receiver.
2º - Torres + Sub -> cortado a 80Hz, e atenuado -5db

Os dois vídeos acima, estão com ganho do receiver a -34db.

3º - Bluray David Foster - Com sub a -4db e ganho a -34db.
Detalhe para a filmagem da configuração do receiver.

4º - Torres e sub a 0db.
Tentei deixar a -34db, mas o sub não aguentou!
Na hora baixei para -37, mas deu pra notar uma arranhada de bobina.

Ah, estou usando o painel da DClass, comprado no mercado livre. Potência de 500 watts.

Ps: A câmera é top, mas não gostei da captação do áudio

 

[isinho]

Resumo da ópera, a caixa toca MUITO bem, superou minhas expectativas. Ficou de simples construção, muito sensível e de ótimo custo benefício.

Comparei-as as Jamo S606, e digo que em termos de timbre ficou muito próximo; logicamente perde em resposta de graves, mas mesmo assim ficou muito bom.

Por conta da gravidez da minha esposa, acabei vendendo receiver, amp de sub, e estou vendendo o alto falante de sub também, mas vou remontar as caixas...

E já comprei o amp novo, em breve, novidades...

(E veremos se alguém vai acompanhar os posts).

 

[tonreb]

Ótima oportunidade de aprendizado!

Pena que para isso tem que ter paciência, tempo e dinheiro. ....rs

 

[deneripr]

Isinho, a caixa de alta em que você cita o dutos e tal... fica na traseira da mesma? Se sim, qual a implicação dessa posição? só estética ou tem algo de técnico?

 

[isinho]

Sim, ficava na traseira. A implicação seria mais estética mesmo.
É diferente de um gabinete linha de transmissão, que quando é feito para um mid, por exemplo, precisa ter a saída do fim do labirinto acústico o mais próximo possível do falante, por conta de fase.

Aliás, um duto é uma coisa interessante. Significa que a partir da frequência de sintonia, a reprodução do som será pelo duto e não pelo transdutor.

Para a versão 2.0 da caixa, teremos algumas alterações.
Sai o arranjo MMTMM e fica TMMMM (onde T = tweeter e M = mid).
Volume será reduzido de 24 para 18 litros.
Saem os dois dutos de 2" e dão lugar a um único duto de 3"

 

[deneripr]

Era o que eu imaginava mais ai tem uma questão básica, com o duto atrás você não tem uma defasagem no ponto de sintonia?

 

[isinho]

Boa pergunta. Não me ative a isso...
Até porque, como são componentes muito baratos, não tive muito preciosismo. Mas se quiser a maior qualidade possível, isso teria de ser levado em consideração. Mas não tenho aporte técnico para tanto...

 

[José Claudionei]

Isinho, essas alterações de volume da câmara e diâmetro de duto que você descreveu para o próximo projeto, bem como esses mesmos detalhes no primeiro projeto você partiu e partirá de algum ponto técnico ou você parte da intuição e da estética e vai testando e ajustando até obter um resultado satisfatório?

 

[isinho]

Vamos lá
Quanto a volume, pelos meus testes o gabinete ainda estava grande, por isso reduzirei.
Quanto ao duto, o volume de um duto de 3" é o mesmo de dois de 2"; mas (pode ser apenas subjetivo), preferi o resultado com um duto (isso em sub).

Quanto a teoria do duto, existem alguns estudos sobre o atrito do ar ao sair pelo duto, que seria maior em dois menores, que em um maior; mas não sei até que ponto isso seria relevante.

Ah, lembrando que aquela caixa estava sem preenchimento, com preenchimento, talvez a resposta mude

 

[isinho]

Bem, como no meio do caminho tivemos chuvas torrenciais e o gabinete embolorou um pouco (por estar sem acabamento), vou fazer outro.
Mas dessa vez será todo feito em CNC.

Outro ponto foi que minha esposa está grávida, então tive de me capitalizar um pouco. Vendi receiver, amplificador de sub, e estou vendendo o alto falante do sub.
Ficarei apenas com as caixas.

-----------

Israel, mas se você vendeu seu receiver, vai amplificar com o que?????
Boa pergunta...

Comprei um amplificador classe T

Mais detalhes apenas quando alguém responder uma questão. Alguém sabe algo sobre como funciona um amplificador classe T, ou já ouviram falar no mesmo?

 

[isinho]

Updates...

Esse será o amplificador usado:

http://www.amazon.com/Feixiang-FX502A-2-Channel-Amplifier-100~240V/dp/B019TVEAZG



Já chegou ao Brasil, estou esperando chegar aqui para ver como toca (comprei na China).

Sobre amps classe T, o que consegui ler e aprender sobre eles é que são digitais e trabalham com "amostragem" (não sei se é esse o termo) variável.
Segue abaixo um post do HTForum com uma explicação:

Os classe-T são muito mais digitais que os chamados "digitais" classe D.

(1) Em primeiro lugar, seu funcionamento básico é o de um classe D mesmo (PWM).

Um classe D PWM comum simplesmente utiliza um sinal de clock (uma onda quadrada) cuja função é ficar ligando e desligando os transistores de saída, única e exclusivamente para economizar energia. Não passa de um amplificador analógico comum, mas em que os transistores são ligados e desligados, ou seja, eles só reproduzem o sinal de entrada, amplificado, por um pequeno período de tempo, diverssas vezes, ao invés de fazerem isso continuamente, como os amplificadores analógicos. Pode-se comparar isso à uma película de cinema: na verdade, o filme são várias fotos, tiradas tão rápido que nossos olhos não conseguem notar quando se passa o filme na tela, devido à inércia que nosso olhos têm em dar o "refresh". Caso se reduza a velocidade da película para 20 framesp/segundo, o filme começa já a parecer bem o que na verdade é, ou seja, um monte de fotos...

Um classe D comum precisa trabalhar "como um filme de cinema", ou seja, a freqüência de chaveamento (dada pelo sinal de clock) deve ser muito alta para que nossos ouvidos não percebam os picotes no som original. Porém, estima-se que se precise trabalhar a 10 MHz pelo menos para que um classe D de clock fixo tenha som 100% natural.

(2) Aplicaram nos Tripath uma alternativa ao classe D de relógio fixo, que é o relógio variável. Com o relógio varíavel, se pode reduzir a freqüência de chaveamento dos transistores ao bel prazer, permitindo-se gerar mais potência sem aumentar demais o consumo, mas os "picotes" no som ficam maiores e mais evidentes. Apesar de permitir o consumo de menor potência, o som vai ficando mais metálico e seco quanto menor for a freqüência de chaveamento (equivale a reduzir a velocidade do filme no cinema), ou seja, perde-se mais fatias sonoras (também se pode comparar isso com usar uma freqüência de sampling menor, por exemplo os 44,1kHz do CD, ao invés dos 192 kHz do DVD-A. Só que esses caras são multibits e o Tripath é 1-bit, no estilo do SACD).

(3) Para reduzir esse problema da percepção humana de queda na resolução ao usar freqüências menores de chaveamento, o chip Tripath conta com um estágio conversor A/D=>D/A sigma-delta integrado, cuja implementação é segredo industrial, e que amostra o sinal analógico na entrada do amplificador, e além de comprimir o sinal proporcionalmente à queda da freqüência de chaveamento (ou seja, quanto menor a freqüência, mais o chip comprime o sinal, de forma semelhante ao MP-3, mas com um algorítmo mais bem elaborado), também serve como resolução a um problema muito sério nos amplificadores digitais, que é o erro de fase na realimentação. Explicando melhor: quando se puxa o elo de realimentação depois do indutor do filtro de saída, onde o sinal já está em sua forma analógica correta, este sinal estará defasado em relação ao sinal de entrada por causa do indutor, e ao se fazer a realimentação negativa (para reduzir a distorção e aumentar a potência) o sinal resultante será uma montagem do sinal original amplificado com um sinal de realimentação defasado, de menor amplitude, gerando novamente um som mais metalizado.
Com o processamento digital sigma-delta a realimentação pode ser retirada antes do indutor de saída, ou seja, o sinal ainda não defasado pelo indutor, mas é um sinal picotado pelos transistores. Esse sinal picotado é "entendido e recomposto" pelo chip Tripath no seu estágio A/D =>D/A, e daí se faz uma realimentação menos prejudicial, pois o erro de fase será bem menor e devido apenas à inércia do elo de realimentação como um todo, a não ao indutor, semelhante a um amplificador analógico.

As freqüências de operação dos Tripath variam entre 600kHz e 1 MHz, ou seja, muito abaixo até do que o próprio SACD trabalha e já é criticado por isso (2,8MHz), e por isso é que o processamento digital com compressão é necessário, e quanto mais alto estiver o volume maior será a compressão. Uma das formas de se ter aparelhos Tripath de boa resolução em volume médios é dotá-los de alta potência de saída, tipo mais de 100WRMS por canal, pois dessa forma na maior parte do tempo a compressão digital será bem baixa, em ambientes de tamanho médio, e na hora do esporro, ou seja, quando há fortíssimos na música, o power terá fôlego suficiente para impressionar o ouvinte, quando ele reduz a freqüência de amostragem e suprime informação musical, sem no entanto esmagar a faixa dinâmica da música. Por isso que os Tripath são uma boa pra Home-Theater, eles não comprimem dinâmicamente a música, eles comprimem o conteúdo, e isso pode até passar despercebido pelo ouvinte.

@andry110 saberia algo para acrescentar sobre essa classe de amplificação?

 

[andry110]

Explicação bem completa.A minha seria mais simples , mais "bruta" kkk
Classe T vem de um gênio de audio indiano (Dr Tripath) e basicamente é o mesmo classe D com uma "previsão" de comportamento.
A empresa Tripath faliu e os chips estão sendo fabricados e vendidos meio que "amarradamente" .
Tem mostrando resultados muito bons (principalmente TA3020) mas são muito sensíveis a qualidade dos componentes ao redor do próprio chip de amplificação (capacitores , resistores , filtros , alimentação ).
Muita gente compra esses kit chineses , trocam os eletrólitos e SMDs instalados "made in china" pela base decente (Nichicon, Rubycon, etc) e dão uma vida nova !
Eu mesmo estou de olho num kit valvulado no Aliexpress !
Quando chegar o seu amp nao esquece de compartilhar o resultado.
Abrcs,
andry110