Tipos de caixas acústicas

Caixas Acústicas

Woofers e Subwoofers    requerem para seu correto funcionamento, instalação dentro de    caixas acústicas adequadas às suas características eletro-mecânicas.    A caixa acústica permite ao alto-falante trabalhar em condições    ideais, reproduzindo sons com eficiência e qualidade, sem riscos de danos    por excesso de excursão.Uma caixa acústica    corretamente calculada e construída, realça a performance do woofer/subwoofer,    aumentando a intensidade do som, a potência aplicável e a resposta    de transientes. A Caixa acústica    isola a parte dianteira da parte traseira de um alto-falante. Toda fonte de    áudio emite radiação sonora para frente e para trás,    simultaneamente, mas com polaridades diferentes, isto é, a onde que sai por    trás do falante é inversa à onda que sai da frente do falante ou simplificando,    defasagem de 180 graus. Portanto como as polaridades das propagações    são opostas, fica impossível, sem a caixa, evitar o cancelamento    de ondas. Nas baixas freqüências,    o cancelamento de ondas é ainda mais prejudicial à qualidade final    do áudio porque a propagação das ondas é extremamente    difusa, superior a 180 graus. Portanto é o volume da caixa que determina    a frequência de sintonia do sistema "caixa-falante". Uma caixa acústica    pequena demais jopga a frequência de sintonia para cima, deformando a    resposta fazendo o sistema gerar distorções e aumentando o risco    de o falante queimar O cálculo    da caixa acústica deve levar em conta os parâmetros    Thiele Small do alto-falante, bem como o resultado final que se deseja.    Se você está procurando graves bem pronunciados e até um    pouco retumbantes, o tipo e o tamanho da caixa acústica e sua sintonia    são diferentes do que os adequados a uma resposta de graves potente porém    mais bem definida. Além disso    a performance de uma caixa acústica instalada dentro de um veículo,    difere substancialmente de seu comportamento em uma sala residencial. Por este    motivo, caixas acústicas calculadas utilizando softwares convencionais,    apresentam resultados bastante diferentes dos esperados, quando instaladas dentro    de um veículo. O interior de    um automóvel pode ser considerado como um campo de pressão, cuja    tendência é de reforçar os sons graves, sendo este reforço    tanto maior, quanto menores forem o    volume interno do veículo    e a frequência reproduzida. Para o cálculo    do volume da caixa acústica, será preciso dos: Parâmetros    Thielle-Small  (clique aqui para ver a descrição de todos os parâmetros)        - Fs - Qts - Vas - Xmax - SPL Com a posse desses    parâmetros, você pode adquirir qualquer: Programa    para cálculo do volume da caixa disponível na Internet. Existe vários    tipos de caixas acústicas, a escolha de uma caixa acústica depende    de sua utilização. Para tanto deve-se levar em consideração    as características de cada caixa.
   

 Os  tipos de de caixa acústica        Closed Box    (Selada)

• Excelente resposta      a transientes
• principalmente      para valores de Qtc inferiores a 0,7 situação em que a resposta      de graves é prejudicada ( F3>Fc: Frequência de Ressonância ou pico da caixa)
• Resposta de      frequência plana
• Baixa distorção      em toda a faixa
• Pouco reforço      em baixa frequência
• Utiliza alto-falantes      de alta excursão. (por ter volume interno fixo a caixa evita excursões      exageradas do falante, diminuindo o volume em 15% é possível      aplicar até 30% a mais de potência)
• Suportam altas      potências sem que se aumente o risco de danificar o alto-falante na      mesma proporção.
• Ideal para      quem deseja um grave puro e profundo
• Bom para Pop,      Dance, Heavy Metal e Rock. (músicas com batidas de impacto)
• O volume da      caixa Closed podem variar com os seguintes resultados:
     - Volume menor:
     Frequência de sintonia sobe;
     Resposta de graves menos estendida, menos plana;
     Graves mais acentuados;
     Potência aplicável maior;
     Som mais "duro", grave de ataque;
     - Volume maior:
     Frequência de sintonia desce;
     Resposta de graves mais estendida (baixas frequências);
     Resposta mais plana;
     Potência aplicável menor;
     Graves mais profundos e mais natural;

           Vented Box    (Dutada)

• Resposta de      graves estendida
• Alto SPL
• Boa resposta      a transientes
• Baixa distorção      na frequência de sintonia
• Para quem deseja      graves reforçados
• O duto permite      acentuar a resposta de graves em torno da frequência de sintonia Fb
• O duto pode      ser interno, parte interna parte externa à caixa e curva, basta manter      o comprimento exigido pelo projeto
• Possui resposta      transitória inferior à da caixa fechada.
• Permite muita      frexibilidade de projeto, justamente pela variação de sintonia      do duto. Este tipo de sistema promove um ganho de cerca de 3 dB a mais que      uma caixa selada. Pode ser alinhada para uma resposta mais agressiva em baixa      frequência, atuando também no controle de excursão do      alto-falante. O duto pode possuir qualquer formato. A sintonia é feita      através do volume total do duto, também chamado de pórtico.
• Bom para Jazz,      MPB, Clássico, Pop, Axé, Pagode. (músicas com graves      estendidas)
• A excursão      do cone na frequência de sintonia Fb fica extremamente reduzida, e cresce      para frequências abaixo de Fb.
• O duto funciona      como uma espécia de emissor sonoro, contribuindo de forma significativa      nas respostas de baixas frequências . O duto também faz com que      o deslocamento do cone seja reduzido, permitindo o uso de falantes de maior      sensibilidade ( cone de menor massa e bobina com enrolamento de menor altura      = conjunto móvel mais leve e eficiente).

  Caixa Vented    e Bandpass Nas caixas vented    e bandpass, tanto os volumes quanto as dimensões dos dutos são    críticas e não devem ser alteradas, sem cuidadoso recálculo.    O diâmetro dos dutos pode ser alterado, desde de que seu comprimento seja    ajustado proporcionalmente. Quanto maior for o diâmetro do duto, tanto    maior deverá ser o seu comprimento.        BandPass

• Resposta de      graves extendida
• Banda de frequência      definida
• Boa resposta      a transientes
• Alto SPL
• Alta potência
• Esse tipo de      caixa acústica comporta-se como um filtro acústico passa faixa,      sendo do tipo radiador indireto ( o alto-falante não transmite diretamente).      Possibilita a obtenção de rendimentos superiores ao de referência      do alto-falante, o que não acontece com as caixas do tipo radiador      direto (caixa fechada, refletor de graves, etc).
• Utiliza duas      câmaras, onde a primeira envolve a parte de depressão do alto-falante      (traseira) e possui 2/3 do volume total da caixa. A segunda envolve a parte      de pressão (frente) e utiliza 1/3 do volume total. A primeira câmara      estabelece o corte FL (frequência de corte inferior) e a segunda o corte      FH (frequência de corte superior). Este sistema acústico possui      uma resposta muito definida e agradável nos graves, controlando muito      bem a excursão do cone do alto-falante.
• Bom para todos      os tipos de música.

       Isobaric Push    Pull

• Neste tipo      de caixa acústica dois alto-falantes trabalham com suas zonas de pressão      fechadas um contra o outro, ligados em oposição de fase. Enquanto      o cone de um dos falantes puxa, o do outro empurra.
• Possui resposta      agressiva nas baixas frequências e utiliza alto-falantes de alta fidelidade
• Esse sistema      consistem em uma associação em série, acusticamente falando,      de dois alto-falantes idênticos. O alto-falante resultante terá      os mesmos valores de Fs e Qts, mas apenas metade do Vas, O resultado disso      é que o volume Vb, exigido pela caixa, cai pela metade, assim como      o rendimento, que é a grande desvantagem desse sistema. No caso da      montagem isobárica push pull, a distorção diminui, devido      ao cancelamento proporcionado pela ação complementar das bobinas,      deslocando-se no campo magnético.
• Bom para Pop,      Dance, heavy Metal e Rock.

   Isobaric Pull    Pull

• Dois alto-falantes      trabalham, um "olhando" para a parte posterior do outro, fechados entre si      por uma pequena câmara, mas ambos em outra câmara selada ou com      duto. Este sistema promove ganho de SPL (nível de pressão sonora).
• Possui as mesmas      propriedades do Iso Push Pull, exceto quanto a distorção. Alto-falantes      com orificio de ventilacao traseira não são recomendados para      essa aplicação.
• Bom para Pop,      Dance, Heavy Metal e Rock.

 Construção da caixa  acústica   

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• -        Volume: Calcular as dimensões da caixa, levando em conta suas        dimensões internas e também o volume ocupado pelo alto-falante        que deve ser descontado. A fórmula para o cálculo do volume        de um cubo:
         Volume de cubo(litros) = [ Altura (cm) x Largura (cm) x Profundidade (cm)        ] / 1000
         Para uma caixa trapezoidal : Primeiro deve-se calcular a área de um dos        lados paralelos trapezoidais, depois multiplique pela largura da caixa e        depois divida por 1000
         Área do trapézio = [ ( base maior + base menor) / 2 ] * Altura
         Volume da caixa trapezoidal (litros) = ÁreaDoTrapézio * Largura / 1000
         O volume ideal leva em consideração os marâmetros thielle        small de cada subwoofer e pode ser calculado com a ajuda de alguns programas        de computador.
         Veja aqui como calcular o volume ideal bem calcular        on-line sua caixa trapezoidal ou retangular
        
• - Forma:      A forma geométrica de uma caixa acústica pode influenciar em      sua resposta de frequência e rendimento no interior do carro. Isto ocorre      devido à formação de ondas estacionárioas, as      quais provocam defasagens e cancelamentos de frequências. Para evitar      a formação de ondas estacionárias, devem ser evitadas      medidas iguais ou múltiplas para a altura, largura e profundidade (como      uma caixa quadrada) e se possível utilizar paredes não paralelas.      Podemos citar como exemplo uma caixa do tipo cubo, esta não seria uma      boa caixa, já que possui ângulos iguais e paredes paralelas.      Já na caixa trapezoidal estaria próxima ao ideal.
• - Reforço:      Para funcionamento adequado, as paredes da caixa acústica devem ser      rígidas não devendo vibrar devido às altas pressões      internas geradas pelo alto-falante O uso de materiais antiruídos e      reforços internos unindo painéis opostos ajudam a manter a boa      estrutura da caixa. Assim a caixa acústica final deve ser extremamente      sólida para não vibrar, assim melhora-se o rendimento do conjunto      caixa/falante
• - Madeira:      Recomenda-se utilizar aglomerado de média densidade (MDF, uma madeira      que parece ser feito de pó de madeira prenssado com ótima resistencia)      ou madeira aglomerada ou compensada com espessura mínima de 15mm. Uma      caixa ideal deve ser construída com material que tenha bons níveis      de absorção, amortecimento e isolamento acústicos. Caixas      moldadas em fibra de vidro ou qualquer outro tipo de resina, além da      falta de amortecimento, elas vibram com mais facilidade diminuindo o rendimento      do conjunto.
• - Vedação:      A vedação da caixa é um dos ítens mais comprometedores      para um bom funcionamento da caixa acústica. Para que isso possa ser      evitado, deve-se utilizar silicone nos cantos onde possam existir vazamentos.      As juntas devem ser colocadas e aparafusadas e deve-se aplicar internamente      um filete de borracha de silicone para obter perfeita vedação.       Deve-se também utilizar massa de calafetar ou guarnição      de espuma de borracha entre o alto-falante e a caixa acústica para      evitar vazamentos de ar.
• - Forração      interna: Tem como objetivo minimizar reflexões internas do som      e ressonâncias, pois estes aumentam o fator de amortecimento da caixa,      ela deve ser totalmente revestida em seu interior com lã de vidro      de baixa densidade ou espuma de poliéster ou lã de poliéster.
     A função do revestimento interno é aumentar o fator de    amortecimento da caixa, para que não sejam introduzidas colorações    e distorções provocadas por ondas estacionárias. O revestimento    interno melhora muito a condição de filtro da caixa acústica,    para algumas frequências, mas cada sistema acústico possui as suas    peculiaridades, quanto ao tipo e quantidade de material fono-absorvente. O revestimento    interno também contribui para graves mais perfeitos e timbres mais suaves,    mas introduzem perdas de energia acústica.
• - Forração      externa: A superfície externa da caixa pode ser pintada ou revestida      com carpete (colada com cola de sapateiro, amarelo) ou curvin (couro sintético).
    
• - Dutos:      Os dutos devem seguir uma relaçao de comprimento x diâmetro para      que atue em uma determinada frequência. O duto pode ser totalmente interno      à caixa, parte fora parte dentro da caixa e pode ser curvo (como se      fosse um duto reto entortado);
      
• - Fixação:      Devido ao alto peso de alguns alto-falantes, a fixação à      caixa acústica deve ser feita com parafusos auto-atarrachantes do tipo      philips (imagine se fosse chave de fenda e este escapasse direto pro cone      do subwoofer....) de diâmetro e comprimento adequados e em número      igual aos furos existentes na carcaça.
• - Local      de fixação: A caixa de um subwoofer pode ser colocada em      qualquer lugar do veículo, devido à propriedade não direcional      das baixas frequências. No entanto o alto-falante ( ou duto, no caso      de caixas vented ou band-pass) deve manter uma distância mínima      de 5cm de qualquer material que possa obstruir a passagem de som.

  GLOSSÁRIO  

Excursão:      - Movimentação positiva e negativa do conjunto bobina/cone.

• Resposta      a Transientes: - Capacidade do alto-falante em retornar a sua posição      anterior (em repouso), o mais rápido possível após a      interrupção do som.
• Thiele-small:      - Parâmetros de um alto-falante necessários para a construção      de uma caixa acústica. Esse é o nome de duas pessoas que criaram      estes parâmetros para alto-falantes, Neville Thielle e Richard H. Small
• MDF:      - Aglomerado chileno, madeira de composição rígida, formado      por pó fino de madeira aglomerada muito rígida.
• Ondas Estacionárias:      - São ondas que se formam devido ao uso de paredes paralelas e ângulos      iguais, as quais causam defasagens e inversões de fase, dentro da caixa      acústica.

  BIBLIOGRAFIA

- Artigo Bravox (com permissão para divulgação, 2003) 

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