Maykol Rey
Ing. Electrónico
30/07/2024
Gráfica de impedancia de una caja porteada mal hecha
Pregunta hecha a la comunidad
En este artículo explicaré cómo pasar una caja mal hecha y mejorarla con la ayuda de la comunidad de facebook y el uso de 2 libros importantes para el diseño de cajas acústicas. el objetivo es comparar lo que sabe la gente de la comunidad de facebook con respecto a autores de libros con conocimiento más académicos. La verdad fue muy agradable saber que en habla hispana se tienen conocimientos sólidos respecto a estos temas.
Todo comenzó por la siguiente consulta hecha a un grupo de facebook.
Hola a todos, tengo una caja porteada a la que le medi la respuesta en frecuencia y me da esos 2 picos, uno a 52 Hz y el más alto a 110 Hz. mi pregunta es: ¿esta caja está "sintonizada" a 110 Hz o a 52 Hz, no entiendo mucho de esto?.. muchas gracias a todos!!
La gráfica corresponde a la respuesta de impedancia en función de la frecuencia en una caja porteada como se ve en la imagen. (el tweeter no está conectado)
Obviamente no es la mejor caja del mundo, la hice cuando tenia poca experiencia en el diseño acústico. sin embargo, me pareció interesante probar un nuevo instrumento con esta caja fea y compartirlo los resultados con la comunidad para conocer su interpretación de los datos.
Las respuestas son las siguientes, el objetivo es conocer la sintonía de la caja en base a la respuesta en frecuencia de impedancia.
Comentarios
Pablo Enseña
El valle formado por las dos crestas es la sintonía de la caja y debe ser, SI O SI ,a la Fs del parlante, si sintonizas más abajo corres el riesgo de romper el parlante y más arriba perdés eficiencia pero proteges el parlante del exceso de potencia.
Los parámetros TS obtenidos de este parlante son los siguientes:
Con lo cual en el gráfico se ve que no coincide exactamente, ya que este valle tiene una frecuencia de 78Hz (admito que debe ser por mi instrumento de medición, aun lo estoy calibrando).
Continuando con el análisis, nos dice que si lo sintonizamos más abajo corremos el riesgo de romper el parlante y esto ocurre porque le colocaremos frecuencias muy bajas que lo hacen llegar a máxima excursión y se va a sobrecalentar y más arriba, pues perdemos frecuencias bajas que el parlante podría reproducir.
Jean Paul Ramos
Lo que muestras, es la curva de impedancia del sistema o de la caja, esos dos picos representan en sí la región donde tu woofer reproduce los bajos, la parte más baja entre esos dos picos, es la frecuencia de resonancia de tu caja. Si miras la curva de la fase, te darás cuenta que justo en los dos picos la fase cambia 180 grados. En tu gráfico se observa que el segundo pico es más alto que el primero, lo que te indica que el ducto de la caja está sintonizado más abajo que la fs del parlante. Espero haberte ayudado. Saludos.
Este para mi fue uno de los mejores comentario, y de nuevo agradezco desde aquí a Jean Paul por tomarse el tiempo. En la publicación original yo no coloque la foto de la caja, por lo que el hecho de que haya deducido lo del ducto fue muy sorprendente para mi. además que fue el único que mencionó las fases del sistema.
Esto significa que la respuesta en SPL podría verse de la siguiente forma si esta caja se mide al aire libre.
Sergio Mastriaco
La frecuencia de sintonía es la del valle central, no la de los picos. Puede coincidir o no con la del parlante al aire libre. Solamente debe coincidir si el parlante tiene un Qts de 0,38. Si es mayor, la sintonía debe quedar por debajo de la resonancia del parlante. Si es menor debe quedar por encima. Lo que se busca es que la respuesta en frecuencia quede lo menos irregular posible.
Sergio fue el único que mencionó los parámetros TS, específicamente el Qts, el cual parámetro que relaciona la respuesta mecánica y eléctrica del parlante.
Nos dice que si Qts es mayor a 0,38 la frecuencia del valle debe quedar por debajo de la frecuencia de resonancia del parlante, en mi caso debe quedar por debajo de 70 Hz y si es menor debe quedar por encima de los 70 Hz.
Según mi instrumento, la frecuencia de resonancia de este parlante es de 70 Hz y el Qts es 0.43. Por lo que entraríamos en el segundo caso si Qts es mayor a 0.38 la frecuencia de sintonía debe quedar por debajo de la frecuencia de resonancia del parlante. lo que significa que según el postulado de Sergio y caja esta mal sintonizada porque mi frecuencia de sintonía está a 78 Hz lo cual es mayor a 70 Hz.
La publicación la pueden ver aquí: Amplificadores Artesanales Profesionales
Razonamiento basado en libros
Me emociona que exista mucha participación por parte la comunidad y sobre todo que existan expertos con el deseo de ayudar. Sin embargo, no siempre se conoce la verdad absoluta (aunque en este caso si debería ser)
Analizando cajas ventilada de los libros de Ray Alden1 y Vance Dickason 2, ellos establecen una expresión llamada Producto de ancho de banda de eficiencia o EBP por sus siglas en ingles esta expresión relaciona el Qes con Fs.
En mi caso Fs = 70 Hz y Qes=0.54 con lo que EBP será:
Alden y Dickason dicen que si EBP es mayor a 50 se puede usar una caja ventilada y si es menor se usa una caja cerrada.
Calcular frecuencia de sintonía de la caja
De acuerdo al valor de EBP está bien la elección de caja ventilada, al menos si use la configuración correcta de caja. En cuanto a la sintonía de la caja, según Rail Alden esta se calcula con el valor de Fs y Qts, con la siguiente expresión:
es la frecuencia de resonancia de la caja. en mi caso:
Esto coincide con lo que dijo Sergio Mastriaco, que la frecuencia de sintonización debe ser menor a la frecuencia del parlante.
Calculando la longitud del puerto
Como el carpintero hizo un hueco de 34 mm y considerando que debo restar 4 mm del espesor del tubo, tengo que asumir que el diámetro de mi puerto es de 30 mm.
Ahora conociendo este valor se calcula la longitud del puerto. para esto se debe conocer el volumen de la caja (Vb), la frecuencia de sintonía (Fb) y el radio del puerto ( r )
He modificado esta ecuación para trabajar con Cm directamente. el decir que Vb será en Centímetros cúbicos y R será en centímetros también.
Entonces necesito calcular Vb, por lo general el Vas está expresado en litros, asi que esa será la unidad de medida del volumen.
Con estas medidas solo pude obtener un 11 Litros.. los cuales están muy por debajo de lo que necesito, esto considerando que aun debo restar el espacio que ocupa el cuerpo del parlante. Es una lamentable noticia saber esto, Pero… como se comporta el parlante con este volumen? será muy malo?
Software TS-Aura
TS Aura lo desarrolló el ingeniero Marcelo Navia, el cual tiene videos muy interesante sobre sonido y acústica. coloqué los parámetros de mi parlante y el diámetro de port y obtuve esta respuesta la cual tiene un corte f3 a 64 Hz, que es bastante aceptable para mi.
En cuanto al ducto me di cuenta que si lo hago mas largo la respuesta tiende a empeorar, si uso uno de 3" la respuesta se ve de esta forma:
Si aumento el volumen al volumen calculado, cambio el diámetro del ducto a 4.5 cm y el lago del ducto a 5 cm la respuesta en baja frecuencia podría llegar hasta 58 Hz.
Bueno creo que esto es todo, debo aumentar el volumen de la caja para obtener una mejor respuesta en frecuencia.
En conclusión, no se debe tomar a la ligera el diseño de una caja, las ecuaciones son muy simples lo más complicado en este caso es conocer los parametros thielle-Small correctos del parlante. esta caja la hice hace como 3 años y creo que la voy a rehacer para medir su respuesta en impedancia y en frecuencia. Gracias si llegaste hasta aquí.!!
Si quieren ver todo los comentarios los pueden ver en el grupo: Amplificadores Artesanales Profesionales
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