chunfey
(2 Posts hasta ahora) | | La siempre clásica (y retórica para los que llevamos mucho en esto) pregunta de que cajón me conviene y de que tamaño. La respuesta es mucho más simple de lo que crees, e intentaremos darte las herramientas para comprender porqué no hace demasiada diferencia cual eligas y como hacer para conocer los pormenores.
Breve Introducción
Una bocina en general requiere de un espacio de aire determinado para funcionar correctamente. En el caso de los subwoofers (a menos que tengan en su modelo free air en algún lado), las especificaciones del cajón determinan altamente su desempeño. Algunos subwoofers trabajan mejor en cajones porteados, y la mayoría trabajan bien en sellado. Si tienes un subwoofer que en algún lugar dice "free air" quiere decir que NO está diseñado para trabajar en una caja acústica (cajón) si no más bien libre sobre una tabla o en la sombrerera. Los decentes subwoofers traerán una hoja en el manual donde especifique su tamaño óptimo para la aplicación correspondiente (sellado, porteado).
Existen básicamente dos variantes de caja que nos conciernen en este artículo: sellado y porteado. Existen otras variaciones como el bandpass, pero esto esta fuera de la temática de este artículo. Cajas más complicadas ... son MUY complicadas de fabricar correctamente, y si tienes el tiempo y la paciencia de hacerlas, deberás investigar en otros posts como hacerlo, ya que no es la intención de este artículo cubrir todas las opciones disponibles. Solo cubriremos las más sensatas y las que han probado con el tiempo ser las más eficientes en todo respecto.
Un concepto importante de recordar es que lo que en general percibimos como el golpe del bajo no se encuentra TAN abajo como mucha gente cree. Esto es generalmente entre 40-60hz, y es por ello un cajón porteado suele dar un buen resultado de golpe, ya que tiene un pequeño pico alrededor de esa frecuencia. Es importante comprender esto, ya que mucha gente piensa que el golpe del bajo se encuentra en los 20-30hz, lo cual es un error.
Cajón Sellado
Practicamente no existe subwoofer sobre esta tierra que no trabaje bien en un cajón sellado. Con sellado nos referimos a SELLADO. Esto quiere decir que debe existir una cama de aire detrás del subwoofer que este deba presionar fuertemente para poder excursionar. Un cajón sellado con fugas no nos da como resultado lo que buscamos. Las ventajas de un cajón sellado es que ofrecen buena linearidad en todo el rango de frecuencias que el subwoofer deberá desarrollar, presentando en general picos únicamente si la caja es más chica que lo recomendado. Un cajón sellado llegará bien abajo (optimamente a los 20hz), no tendrá picos extraños y presentará una eficiencia ... deficiente. Esto quiere decir, necesitará más poder para desarrollar el mismo SPL que un similar porteado. La pérdida de eficiencia está relacionada con el hecho de que es un cajón sellado y mover la masa de aire que funciona de cama acústica se dificulta para el subwoofer (además de otros factores que luego discutiremos).
La creencia popular es que un cajón sellado es el óptimo si buscas calidad de sonido (SQ). Pero esto es relativo, un cajón porteado también te puede dar un muy buen rendimiento de SQ. Definitivamente el cajón sellado es mucho más ameno con la instalación, ya que permite márgenes de error mucho mayores. Es el más sencillo de diseñar, armar y lograr un buen resultado con él. Si te mantienes en los óptimos del fabricante, y el subwoofer se recomienda para cajas selladas, no tendrás mayores problemas con un cajón sellado.
Cajón Porteado
A diferencia de la creencia popular que ronda por ahí, un cajón ventilado es un diseño eficiente, puede ser bastante lineal, es también un buen diseño para SQ, y algunos subwoofers tienen parámetros de T/S (thiele small, una forma de medir el desempeño de una bocina matemáticamente) que lo hacen más adhoc para un diseño de caja porteada. Un cajón porteado (o ventilado como dicen a veces) es un cajón que contiene un puerto que deja pasar aire al moverse el subwoofer. Este puerto (diametro/longitud) nos permite establecer una frecuencia de entonación. La frecuencia de entonación será determinada por los parámetros del subwoofer y el tamaño de la caja en relación al porte. Esta frecuencia de entonación, nos permite jugar con el factor de donde la curva de respuesta comenzará a caer, básicamente nos dará mayor control sobre el desempeño de la bocina. También el porte nos permite agregar aún mayor eficiencia cerca de esa frecuencia (no se recomienda más de 3db de ganancia a menos que busques SPL puro).
El cajón porteado es eficiente y tiene mayor control sobre el desempeño de la bocina. A su vez, encontrar el puerto ideal está relacionado con la prueba y el error, y por ende la construcción de la caja puede resultar más dificultosa. También, uno basa mucho las decisiones de un cajón porteado en los parámetros T/S de la bocina, y esto no necesariamente aplica como uno espera en la práctica.
Entonces de que tamaño lo hago?
Sigue las recomendaciones del fabricante. Estas en general son excelentes y producen un resultado muy cercano al mejor desempeño de la bocina. Algunos fabricantes son más especificos que otros, algunas bocinas funcionan mejor en porteado (como ejemplo, los subwoofers de DLS me vienen a la mente), y otras funcionan muy bien en sellado. El fabricante (en el manual de tu bocina), recomendará un buen tamaño para la aplicación, y este es el mejor valor que puedes seguir si deseas una buena performance sin andarte partiendo la cabeza como burro contra el muro. Diseñar un cajón bajo parámetros de simulación ... puede terminar siendo una pesadilla. Si tu bocina no traía recomendaciones de cajón; cambia de marca la próxima vez, no es un fabricante muy serio. Puedes buscar en el sitio web del fabricante recomendaciones de caja acústica. No preguntes en el foro que recomiendan, porque nadie te podrá dar una mejor recomendación que la que el fabricante mismo da.
Conclusión
Si lo que quieres es la caja óptima para la mayoría de las situaciones, decide si quieres una cajón sellado o porteado, y utiliza las medidas recomendadas por el fabricante. Como regla general, un cajón sellado es para el purista al que tiene sin cuidado el bajo fuerte y de presencia marcada (aunque se puede obtener esto con un cajón sellado, simplemente NO es el OPTIMO y el mas eficiente para esta aplicación) y más bien busca precisión y perfección. El cajón porteado es para el que busca eficiencia, bajo marcado en las frecuencias de "golpe" del bajo, y tal vez el aventurado que desea controlar mejor el desempeño de su bajo. Si no quieres ahondar en el tema, este artículo es todo lo que necesitas. Nuevamente, no preguntes que tamaño me recomiendan, utiliza el recomendado por el fabricante. Si quieres comprender más, busca el artículo sobre Diseñando mi propio cajón para comprender el proceso y los pormenores del diseño de un cajón para bajos a medida de tus necesidades.
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Il Gaucho
Papá del parner, tío del gonpi
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hector
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mensaje Sep 21 2004, 11:51 AM
Publicado: #2
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A mi me gustaría agregar unos comentarios sobre el cajón porteado. Y me
refiero al cálculo del port mismo. Ya que entonar cierto volumen a aire a una
frecuencia especifica no es del todo sencillo. Sobre todo cuano no tenemos
la experiencia necesaria. Muchas veces uno termina con un port que debido
a las dimensiones del cajón se nos hace demasiado largo, y lo que la gente
sin experiencia hace muchas veces es decir "pues hago un port mas angosto"
con el fin de tener un port más corto.
La situación aquí es que el port requiere de un diámetro mínimo para trabajar
de manera eficiente, y este se basa en la cantidad de aire que el altavoz
desplaza con el movimiento del cono, lo cual a su vez está en función del
área efectiva del cono y su desplazamiento lineal.
Por qué señalo esto, porque esto afecta el resultado. En el caso de la calidad
de sonido, pues el ruido de la turbulencia es audible. En el caso de SPL, esto
nos indica que hay mucha fricción y limita la eficiencia. Esa es otra razón para
seguir las recomendaciones del fabricante y darse cuenta que si vamos a
modificar el port, realmente tenemos que estudiar para saber que lo que hacemos
es correcto.
Saludos.
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Hector J.
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Oswaldo
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mensaje Sep 21 2004, 01:06 PM
Publicado: #3
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Procedimiento Lógico Para Diseñar Un Sistema High-End Para Subwoofers
Cuando se diseña un sistema para woofer en una aplicación automotriz high-end, se debe seguir un procedimiento lógico. Los factores más importantes sin tamaño, desempeño, costo y facilidad de fabricación.
El primer paso es decidir cuanto espacio se le quiere dedicar a tu sistema de woofer; generalmente, entre más grande es mejor. Esta desición afectará inevitablemente los otros parámetros del proceso de instalación. Los sistemas con alto rendimiento generalmente requieren de woofers grandes y cajas grandes, lo que usualmente eleva el costo del sistema y alarga el tiempo requerido para la construcción.
Después de que te has decidido sobre cuanto espacio ocupará tu sistema de woofer, debes determinar que tipo de caja es la correcta para tu aplicación particular. El sistema más simple es el “free air”. Este sistema no es más que una barrera que separa el frente de la bocina de la parte trasera de la misma, esta barrera es llamada “baffle”. Una instalación típica de este sistema consiste en montar el (los) woofer (s) en la parte trasera del vehículo (sombrerera). Para cualquier tipo de instalación “free air” es muy importante que no exista un espacio por el cual el sonido pueda pasar de la parte trasera de la bocina hacia la parte frontal, si esto pasara, habría cancelaciones y la cantidad de bajo se reduciría.
Un sistema “free air” es probablemente la manera más fácil de instalar woofers en tu auto. Puedes esperar buen rendimiento de este tipo de instalaciones, y debido a que no hay cajas que diseñar o construir, el tiempo y costo de la instalación son mínimos. Desafortunadamente, hay varias desventajas sobre este tipo de sistemas. Cuando una bocina es montada en una caja, el aire dentro de la misma actúa como un resorte en contra del cono de la bocina, lo que resulta en presión que provee amortiguamiento mecánico y previene un movimiento excesivo del cono. Pero en una instalación “free air” no se requiere de una caja, por tal motivo, el amortiguamiento mecánico es muy pobre, resultando en falta de definición. La potencia admisible de la bocina se ve también comprometida debido a que un baffle infinito provee un control muy pobre en la excursión del cono.
El segundo tipo de sistema es la “caja sellada”, y es similar al diseño “free air”. Una caja sellada es justamente eso: un recinto TOTALMENTE sellado. Debido a que el woofer es montado en una cara de la caja, no hay espacio por el cual el sonido pueda viajar de la parte trasera de la bocina hacia el frente de la misma. Las cajas selladas son muy fáciles de diseñar y construir, y generalmente trabajan muy bien con la mayoría de los woofers. Excelente amortiguamiento, buen manejo de potencia y facilidad de diseño y construcción hacen el sistema sellado una opción ideal para muchos instaladores.
Sin embargo, hay algunos inconvenientes sobre el uso de este tipo de cajas. Usar una caja que sea sumamente pequeña puede tener efectos adversos tanto en la cantidad de sonido (volumen) como en el desempeño de los sub-bajos. La eficiencia es otro punto en contra, típicamente, las cajas selladas son menos eficientes que las ventiladas (ver abajo) y requieren de más poder y ecualización para lograr niveles de salida comparables.
El mayor desempeño se obtendrá montando el woofer en una “caja ventilada”. Los sistemas ventilados, también conocidos como porteados o bass-reflex, usan un ducto para ayudar a “entonar” el desempeño de la bocina. Un buen diseño ventilado proveerá esencialmente una respuesta plana justo antes del punto f3 con el sistema trabajando por debajo de este punto. A medida que la frecuencia se acerca a este punto (en el que la caja está entonada), la salida creada en el puerto incrementará y se llegará al punto en que sea totalmente “acústico” reduciendo además al mínimo la excursión del woofer. A esta frecuencia, la salida provendrá casi exclusivamente del puerto y la excursión del woofer estará al mínimo. Esto es algo diferente al sistema sellado, en donde la excursión del cono incremente cuatro veces por cada octava de reducción en la frecuencia. Reducir la excursión significa menor distorsión, debido a que el puerto no está sujeto a las limitaciones de suspensión del woofer. El aspecto del control de la excursión en un buen sistema ventilado es de fundamental importancia, especialmente en sistemas de alto desempeño donde se desea altos niveles de salida con poca distorsión.
La desventaja más grande de las cajas ventiladas es la complejidad creciente sobre otros diseños, pobre rendimiento cuando se diseña incorrectamente y llevar el woofer por debajo de la frecuencia de entonación. Sin embargo, nota que la mayoría de los fabricantes de woofers proveen especificaciones, planos de construcción y graficas de entonación que te permiten construir sistemas ventilados relativamente fáciles.
Una vez que hayas seleccionado el tipo de caja, puedes empezar el proceso de seleccionar el (los) woofer (s). para un sistema “free air” se requiere de un woofer con “low compliance”. Este tipo de woofers usualmente tienen una suspensión reducida y un gran imán, ambos para compensar el pobre amortiguamiento inherente a este tipo de sistemas.
Por otro lado, los sistemas sellados, requieren de “high-compliance”. Esto para proveer de buena respuesta a bajas frecuencias sin un amortiguamiento excesivo, estos woofers tienen casi invariablemente suspensiones “flojas”. Si se usa una caja sellada pequeña, el cono debe ser construido de materiales pesados y deben ser capaces de manejar altos niveles de excursión. Los materiales pesados típicos son plástico, polipropileno y papel plastificado.
Los sistemas ventilados, como los “free air”, trabajan mejor con woofers “low compliance”. Las propiedades bajas de excursión de los sistemas ventilados permiten el uso de un cono más rígido. Esto resulta en menos distorsión, mejor repuesta transitoria y mejor control. Adicionalmente estos woofers tienen a ser más eficientes debido a que tienen conos más livianos. Se debe notar sin embargo, que casi cualquier tipo de woofer trabajará en este tipo de sistema siempre y cuando la caja sea correctamente diseñada.
Para seleccionar el tamaño del woofer, debes considerar el volumen disponible para la caja así como la salida acústica deseada. Muchos fabricantes ofrecen gráficas que especifican el volumen recomendado para sus bocinas. Típicamente, un woofer de 10” requerirá un volumen de 1 a 1.5 pies cúbicos, uno de 12” de 1 a 3 pies cúbicos y uno de 15” de 4 a 10 pies cúbicos.
Como probablemente habrás notado, woofers grandes siempre sonarán más que los pequeños en cualquier instalación. La razón es simple. La salida acústica está directamente relacionada con el volumen de aire desplazado por el cono. Esto es similar a un pistón dentro de un motor. En el caso del woofer, el cono es el pistón y la excursión el la biela. Obviamente, al incrementar el diámetro del woofer o su excursión, la salida del mismo aumentará también.
Típicamente, los woofers menores a 8” serán incapaces de producir suficiente salida acústica a bajas frecuencias sin haber altos niveles de excursión. Por otro lado, los woofers mayores a 15” sufrirán de pobre respuesta transitoria debido a la gran masa de sus conos.
En instalaciones en donde los woofers grandes son imprácticos, se puede usar una configuración de muchos woofers pequeños. En algunos casos, muchos woofers pequeños pueden sonar más que uno grande. La ventaja de usar muchos woofers es que requerirán menos volumen, la desventaja es que cada woofer requiere de alimentación del amplificador además de que puede haber problemas de fase.
La relación de sistemas que a continuación presento puede ayudarte a decidir entre usar pocos woofers grandes o muchos pequeños.
(A = área del cono; E = excursión del cono en un sentido; F = frecuencia más baja deseada; P = poder acústico deseado.)
• Si el área del cono es duplicado, la excursión será la mitad: 2A = E/2
• Si el área del cono se divide en 2, la excusión de duplicará: A/2 = 2E
• Si la frecuencia es dividida en 2, la excursión incrementa por 4: F/2 = 4E
• Si la frecuencia se duplica, la excursión se reduce por 4: 2F = E/4
• Si la excursión es dividida en 2, el poder acústico redivide en 2: E/2 = P/”
• Si la excursión se duplica, el poder acústico se duplica: 2E = 2P
A partir de estas ecuaciones, puedes determinar el mejor método para tu instalación, como una guía: 5 woofers de 8”, 3 de 12” y 2 de 15”tendrán niveles de salida acústica similares.
Conociendo el tamaño y tipo de caja, más el tipo, tamaño y número de woofers requeridos te lleva a la parte divertida: seleccionar un woofer de los cientos que hay disponibles. El costro de los woofers varía dramáticamente, así como su calidad. Guíate por la eficiencia de tu woofer. La eficiencia es como MPG: entre más eficiente sea tu woofer, se requerirá de menor potencia para moverlo. La eficiencia es medida de dos formas. La primera es la eficiencia referida en half-space, que se mide en porcentaje. El segundo método es el nivel de presión sonora (SPL) a 1 metro con un watt de potencia aplicada. En ambos casos, mayores números siempre serán mejores.
La eficiencia es relativa a varios factores. La masa del cono afecta drásticamente la eficiencia. Si se triplica la masa del cono, se reduce a la mitad la salida acústica. El tamaño del imán es también un factor importante, teóricamente, al duplicar el tamaño del imán de duplicará la eficiencia. La forma seccional del conductor usado en la bobina es importante también. Un cable rectangular es más eficiente que un circular o redondo.
El manejo de potencia es un criterio importante cuando se busca un woofer. Se cuidadoso cuando se comparan. Algunos fabricantes dan medidas RMS, otros publican Potencia Máxima. Usualmente la Potencia Máxima duplica la potencia RMS. La diferencia en estas dos medidas y fácilmente entendibles. Debido a que temperatura de la bobina corresponde al nivel de salida de la música, una fuente con mucha información transitoria calentará la bobina a menos grados que en una onda sinoidal continua.
La capacidad de manejo de potencia de un woofer está directamente relacionada a la habilidad de la bobina de disipar el calor. Las bobinas grandes tienen una superficie mayor y son capaces de disipar más calor que las pequeñas. Una pieza ventilada (usualmente como un hoyo en el centro del imán) es también importante. Otra forma de ventilación es un guadapolvos ventilado. Esto permite al aire circular sobre la bobina para enfriarla. Además mantiene niveles excesivos de presión proveniente de la bobina, que si no se checa regularmente, podrá volar en pedazos.
Obviamente, construir un sistema de woofers no es tan simple como colocar un Viejo woofer en una caja, siguiendo estas simples reglas mostradas arriba, podrán resultar en un rendimiento máximo al mejor precio posible. Puedes checar además el libro The Loudspeaker Design Cookbook de Vance Dickason's
Autor: Wayne Harris
Originally appeared in the September/October 1988 issue of Car Stereo Review magazine.
© All rights reserved.
Logical Procedures for the Design Of a High-End Subwoofer System
Traducción: Oswaldo Ruiz
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H/U: Alpine 9813
Set: CDT CL641
Amp: (2) Lunar 60X2
Woofer: Suono 12"
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saga
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mensaje Sep 14 2005, 08:42 PM
Publicado: #4
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Mensajes: 219
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Desde: Mérida
Miembro nº: 901
"EFECTO DE LA FORMA EXTERIOR DE UN RECINTO SOBRE LA RESPUESTA GLOBAL DE FRECUENCIA DE UN ALTAVOZ"
En el diseño de una caja acústica de excelencia intervienen muchos factores.
A grandes rasgos y sin entrar en complicaciones de Teoría de la Acústica, explico uno de los tantos factores a tomar en cuenta cuando se diseña un recinto acústico, la forma exterior y la " pérdida por difracción ".
H.F. Olson de RCA Princeton Laboratories, en sus trabajos de experimentación con recintos acústicos llegó a la conclusión de que un altavoz del tipo de radiador directo responde de acuerdo con los diversos recintos de varias formas y que la configuración exterior desempeña un papel importante en la respuesta final de frecuencia del sistema del altavoz. Adoptando ciertas formas es posible que la respuesta tenga una variación de 10 db a causa de la difracción.
La " pérdida por difracción " ocurre en el rango de bajas frecuencias. La esencia de esto es que a altas frecuencias el altavoz está radiando en " medio espacio " esto es que solo está radiando hacia el hemiferio delantero. No hay energía significante radiando hacia la parte posterior de la caja. A bajas frecuencias el altavoz está radiando hacia ambos hemisferios el delantero y el trasero. Esto es a bajas frecuencias el altavoz está radiando en "espacio completo ". Debido a que la " dendidad de la energía " a bajas frecuencias es reducida hay una pérdida de graves, que puede llegar hasta -10 db.
El proceso ocurre de la manera siguiente: la onda parte del centro del altavoz, y se desplaza hacia el borde de la caja. Dependiendo de si en el borde de la caja se encuentra un nodo o un vientre, a partir del borde se pasará a emitir de " medio espacio " a " espacio completo " ó se seguirá emitiendo en medio espacio. Un nodo producirá la radiación en espacio completo.
Que son nodos y vientres me preguntarán, bueno aquí una breve definición:
Cuando se producen ondas estacionarias, que ya no son “viajeras”, como su propio nombre indica, aparecen puntos fijos en los que no existe movimiento (nodos) y otros, también fijos, de desplazamiento máximo (vientres o antinodos).
Algunas maneras de disminuir el efecto de difracción son:
Hacer que la distancia del centro del cono al borde de la caja sea lo más irregular posible, para que el fenómeno tenga lugar a muchas frecuencias diferentes y su acción no sea a frecuencias tan marcada como con un borde equidistante al centro.
Hacer que el borde de la caja no sea un ángulo recto, sino una forma curva. Esto tiene un resultado semejante al punto anterior: la acción de éste fenómeno se reduce, ya que la onda es guiada suavemente por la superficie de la caja, y la regularidad impide que se produzcan comportamientos diferenciados para nodos y vientres.
Por el trabajo de Olson parece que solo tres formas afectan menos a la reproducción final. Son la esfera A y las pirámides truncadas montadas en los recintos rectangulares J y L. |
ops: 
