Como diseñar cajas y medir los parametros Thiele-Small de los parlantes

Dr. Zoidberg

Well-known-Papá Pitufo
A lo largo de los temas que he leído en este subforo he podido apreciar que hay gran cantidad de posters que consultan sobre la forma correcta de diseñar el tamaño o forma de una caja y solo proporcionan la marca y tamaño de sus parlantes y algunos otros contestan en base a su experiencia pero sin mucho fundamento "científico" (pero no todos son así). Yo, luego de analizar muchos sitios de Internet y de leer algunos libros, he llegado a las siguientes conclusiones relacionadas con el diseño de cajas (bafles):

1. La marca y modelo del parlante generalmente son insuficientes como para dar alguna respuesta correcta. En particular para la gente de latinoamérica es extremadamente complicado conseguir especificaciones concretas de cada parlante disponible (mucho menos los chinos) y son estas especificaciones las que definen que tipo de caja usar y de que tamaño debe ser. Estas especificaciones de las que hablo son los llamados "Parámetros de Thiele-Small" que básicamente son una analogía eléctrica de los parámetros mecánicos de un parlante. Muchos fabricantes si entregan estos parámetros, pero la producción de parlantes tiene tantas variables que los errores suelen ser del 20% o más, mientras que otros ni siquiera mencionan su existencia. La única solución entonces es MEDIRLOS para tener la certeza de su valor (lo cual es un problema por que para medirlos hay que comprarlos y si los parámetros no son adecuados....ya es tarde). Medir los parámetros T/S no es particularmente difícil (excepto por el Vas que requiere una caja de ciertas dimensiones), pero se necesita tener un oscilador senoidal razonable (el C.I. XR2206 funciona bien para esto) y un amplificador de un par de watts para hacer los ensayos. Hay un sitio web que es excelente en cuestiones de audio (pero está en inglés) y este tema se trata acá: http://sound.whsites.net/tsp.htm. Les recomiendo leerlo si pretenden medir sus parlantes (incluso les da acceso a un archivo Excel que hace todos los cálculos por ustedes)

2. Una vez que tenemos los parámetros T/S podemos intentar dimensionar el bafle y ver que sucede si cambiamos el volumen. Para esto, nada mejor que un paquete de software, y si es gratis...mejor todavía. Este software es WinISD Pro Alpha y se decarga SIN COSTO desde:www.linearteam.org. Este programa es verdaderamente excelente y usa los parámetros T/S para definir no solo las dimensiones de la caja y graficar la respuesta en frecuencia del parlante montado en ella, sino que los orienta sobre cual tipo de bafle les conviene (closed o vented) y les permite aplicar filtros electrónicos para modificar la respuesta del parlante en la caja, tal como la Transformación de Linkwitz

3. Una vez que tenemos al análisis realizado, recién podemos encarar la construcción física del bafle, que va a sonar muy parecido a las simulaciones realizadas.

En resumen, para todos aquellos que quieran diseñar sus bafles con los parlantes que consigan, creo que este método es la única forma de anticipar el comportamiento del parlante en el bafle diseñado, a menos que tengan mucho dinero para gastar en MDF y equipamiento para análisis en campo libre.

A modo de ejemplo, les voy a mostrar los resultados a los que llegué tratando de usar un par de parlantes chinos MOON L1230 (que no logré encontrar en Internet) de 12", que supuestamente son de 8 ohms y 350W :LOL:
Re= 7.4 ohms (medido con el tester)
Le= 0.46 mHy (medido con un aparatejo que tengo en casa)

Parámetros T/S segun el procedimiento del sitio web de arriba
Fs=36Hz
Qes=1.193
Qms= 4.58 (mejor dejar que lo calcule el programa por que es un poquito mas alto que este valor)
Qts=0.953 (uuggghhhhh!)
Vas=103.68 lts.
SPL=88 dB (medio al voleo, de un parlante NIPPON parecido)
La excursión lineal maxima no está por ningun lado, pero a simple vista parece del orden de los 8 mm.

Cargando estos valores en la base de WinISD Pro resulta lo siguiente:
Tipo de bafle= cerrado
Volumen del bafle= 100 lts (el calculo del programa me arroja cerca de 1100 lts, pero es un poco grande, no?)
Respuesta en frecuencia: la de la figura (que es horrible).

Como verán, este parlante colocado en una caja cerrada produce una ganancia de 3dB a 65 Hz, que es justo el punto en el que se ecualizan los DRUM en las grabaciones normales de música. Esta ganancia, que duplica la potencia en esa frecuencia, hace que "parezca" que el bafle tiene unos graves grandiosos cuando en realidad es un refuerzo propio del diseño del parlante, pero la frecuencia de corte de la caja esta cerca de los 38 Hz, con lo cual perdemos gran parte de los bajos reales (casi una octava).

Moraleja...estos parlantes solo sirven de pisapapeles.

Claro que es posible ecualizarlos y extender la respuesta hasta los 20 o 25 Hz con la Transformación de Linkwitz, pero eso requiere un amplificador que llegue cómodamente a los 400 Watts!

Trabajando incansablemente en DIYAudio me encontré un link que creo que va a ser de utilidad a todos los que recién se inician en el diseño y construcción de sus propios bafles. El sitio es este (y está en inglés):


Y creo que es casi una obligación leer la página del link (aunque hay mas) por que es MUY REVELADORA de que esperar de un parlante a partir de los valores de algunos de sus parámetros Thielle-Small.

Bueno, termino con esto por ahora. Espero que este post de presentación le sea útil a alguien y les quite algunas dudas a otros.

Cordiales saludos!
 

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te felicito por tu investigación y tus ganas, te cuento hace dos mese que estoy buscando estos datos por todo el mundo digital ....se cree que son los litros lana de vidrio etc.... y un divisor pero te cuento y si alguien necesita lo paso debo tener 200mb de archivos solo de divisores hasta de 6 generación siiii ssesta... y gracias a dios no llegue a hacer na ....forma de decir por que me quede con ganas de renegar....conseguí dos cajas Harman Kardon modestia aparte por que de casualidad las conseguí...es inexplicable de donde sale todo ese sonido no se puede creer. y después de leer todo inclusive lo que escribiste hay que investigar y calcular mucho.. según sabiduría del audi "pendas que suena bien hasta que escuchas algo mejor"
 
Hola, buenas a todos, con este mensaje, que creo que es el primero, aprovecho para presentarme en esta comunidad. Llevo bastante tiempo registrado pero nunca me habia dado por postear nada, leía posts, aprendía de personas que saben mas que yo y lo ponía en practica.

Bien, el objetivo del tema es ayudar a aquellos que se estén iniciando en el mundillo del audio y necesiten medir ciertos parámetros básicos para el diseño de sus cajas para después mediante los miles de softwares que hay, obtener un pre-diseño.
Se que hay bastante sobre este tema y parecidos en el foro, pero me parecía que no estaban explicados para personas sencillas como yo que necesitan una explicación paso a paso y con los métodos mas sencillos que a base de experiencia, creo que son los adecuados para iniciarse.
Se que no son los mas fidedignos, pero son bastante accesibles.

Empecemos: Medir los parámetros T/S de un altavoz (Re, Fs, Qms, Qts, Qes, Vas, Xmax) de forma sencilla y con cosas que podemos tener por casa.

Elementos necesarios:
-Ordenador
-Amplificador (el de altavoces sirve)
-Dos multímetros (que al menos uno de ellos tenga escala pequeña de intensidad (mA) alterna (AC). Mas adelante se explicará como hacerlo con uno solo pero con mas faena.
-Cable para conectar el altavoz al amplificador (cada amplificador tendrá un tipo diferente de conector de salida)
-Una moneda y celo.
-Lápiz, rotulador y regla.

Medir Re:
Re es la resistencia Dc del conjunto del altavoz (bobina), se mide con el polímetro. Como si el altavoz fuera una resistencia. Así de sencillo.

Medir Fs:
Fs es la frecuencia de resonancia natural del altavoz.
Se obtiene eléctricamente como la frecuencia a la cual, la impedancia del altavoz es máxima. Se conecta un multímetro en serie al altavoz (escala mA alterna) y uno en paralelo (escala por ej 20V en alterna) y se conecta al amplificador.

Ojo, intentad dejar el amplificador plano y no tocar nada de la configuración una vez iniciado el ensayo.
Otra cosa, si no tenéis por ahí el amplificador de altavoces, buscad otro, ni se os ocurra usar la tarjeta del ordenador directamente al altavoz.
El altavoz tiene muy baja impedancia y se puede torrar la tarjeta. SI, ME HA PASADO (risas de fondo)

Con un software que genere señales senoidales (yo uso el WinISD Pro, por ejemplo) se obtiene la curva impedancia (tensión en el altavoz entre intensidad que circula, de aquí los polímetros) frente a la variación de frecuencia.
Dependiendo del cada altavoz (cuando mas grande, mas baja es la Fs) barremos un rango de frecuencias (por ejemplo, para 15" entre 25 y 45 Hz, hercio a hercio) y con el Excel mismo, se dibuja la gráfica (para obtener Fs no hace falta dibujar, solo tenemos que fijarnos en que valor de la frecuencia, la impedancia tiene el valor mas alto) la gráfica nos puede servir para ver si estamos dentro del margen de frecuencias donde se encuentra Fs, ya que sera el máximo de una curva convexa.

*En el caso de tener solamente un polímetro, (es necesario que tenga escala mA en alterna, que muchos de los baratos no tienen...) hay que hacer el ensayo dos veces, uno para la intensidad, que es lo realmente varía y otro para la tensión (comprobar que las variaciones son mínimas, pero necesario saberlas para poder obtener resultados)

Obtención de las Q:
Para esto si que hace falta la gráfica de Fs, la gráfica frecuencia-impedancia, ya que necesitamos saber los polos de respuesta del altavoz.
Necesitamos saber Fs, Re y Rmax (que es la impedancia a Fs).

Obtenemos r0=√(Rmax*Re) y nos dará un valor de impedancia (que es la "anchura" a la cual se encuentran los polos F1 y F2.
Serán las frecuencias que tienen como impedancia, Z=Rmax-(r0/2) (es decir entrar al revés en la gráfica desde la impedancia a la frecuencia).
Si hemos barrido las frecuencias hercio a hercio y no queremos entrar en menores resoluciones de escala, (fracciones de Hz) en la tabla podemos leer a que hercios tenemos dichas impedancias.
Por lo general serán polos simétricos (en escala logarítmica) si lo que estamos midiendo es un altavoz mas o menos decente y no cuatro cachos papel y hierro chinos pegados con superglue.
Esto es una manera mas de comprobar que lo que estamos haciendo, lo estamos haciendo bien.
Ahora ya solo queda matemáticas:

Qms = Fs*√(Rmax) / (F2-F1) F2 es el polo mayor que F1, no puede dar negativo.
Qes = Qms / (Rmax-1)
Qts=1/((1/Qms)+(1/Qes)) La misma formula que si Qms y Qes fueran resis en paralelo.

Obtención del Vas: (método de la masa agregada, perdón a los expertos por el famoso error con las vibraciones que produce este método frente al del volumen, pero con la facilidad de no tener que montar nada)
Para esto, sin desmontar ni tocar nada de lo anterior, le añadimos al cono del altavoz una masa conocida "m" (pegamos una moneda con celo al cono del altavoz aproximadamente a 3/4 desde la suspensión) y repetimos el proceso anterior de la búsqueda de la frecuencia de resonancia en este caso obteniéndose F's, la nueva frecuencia.
Tiene que tener un valor mas bajo que Fs, ya que a mayor masa, la frecuencia de resonancia natural, baja.
Ahora matemáticas:

Sd = superficie del cono [Decímetros²]
Masa m [gramos]
Mms = m/((Fs/F's)² - 1) [Gramos]
Mas = Mms/(Sd²) [Gramos/Decímetros^4]
Cas = 1 / ((2 * Pi * Fs)²) * Mas) [Segundos² * Decímetros^4 / Gramos]
Vas = Cas * µ * c² µ = Densidad del aire, c=velocidad del sonido [Decímetros³ = Litros]

Ante todo -> OJO [UNIDADES]

Xmax:
Excursión máxima del cono (necesario para diseños Bass-Reflex). Método bruto y sencillo.
Se pone un elemento que haga de referencia en la superficie del cono (un folio) y que pase por el diámetro del altavoz (por la mitad).
Se pone un lápiz en vertical que toque el fondo del altavoz, se le hace una marca con el rotulador (referencia).
Se presiona SUAVEMENTE con la mano la superficie del cono hasta notar que le cuesta bajar (total recorrido Milímetros, ojo con apretar que nos cargaremos la suspensión) se le hace una nueva marca al lápiz y se mide la diferencia.
Son valores típicos de 4 a 8 mm.

En principio para facilitar las cosas, adjunto un Excel de mi cosecha con datos del ultimo altavoz que estuve midiendo (pido perdón de antemano) donde lo único necesario es ir introduciendo los valores de frecuencia, tensión y intensidad, para los ensayos de Fs y F's. Introducir lo que se ha medido donde están los Inputs de datos en negrita y lo que queda resuelta es la parte matemática.

Nada mas, ya que estamos a día uno, felicitaros el año y pedir perdón al lector por el tostón que he soltado.

PD: Todo aquel que tenga que aportar algo o alguna corrección a algo que he dicho, será bien recibido.
Saludos.
 

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Última edición por un moderador:
te cuento hace dos mese que estoy buscando estos datos por todo el mundo digital ....se cree que son los litros lana de vidrio etc.
Me alegro que te haya servido! El tema con los baffles es que la mayoría de la gente cree que hay algo de "magia" y "experiencia" detrás del diseño de una caja, pero teniendo los parámetros T/S y el software, cualquiera puede simular el comportamiento real de un bafle y elegir la mejor alternativa. Por ejemplo, el uso de fibra de vidrio como "amortiguante" tiene el efecto de "agrandar" el volumen real de la caja, pero en el mejor de los casos, este aumento es de un 15%, así que solo con variar el volumen de tu caja en un 15% en el soft podes ver lo que sucede con el uso de fibra de vidrio antes de armar la caja.
Pero claro...hay que tener algunos conocimientos de electrónica para entender el tipo de respuesta del conjunto caja+parlante, el porqué de los picos que se producen y como atenuarlos, etc, etc. Pero creo que eso es la base de todo el diseño de cajas
Acá les paso un link a un montón de papers sobre el diseño de bafles cerrados y "porteados" y del comportamiento de parlantes encerrados en cajas. Son cosas complicadas, pero importantes de leer para aquellos que tengan la base matemática para entenderlas. Hay papers de Small y de Thiele (sip, los mismos de los parámetros) que verdaderamente vale la pena leer.
Acá: http://diyaudioprojects.com/Technical/, en el apartado TECHNICAL JOURNAL PUBLICATIONS

Espero que les aproveche para entender lo que sucede en los bafles y los parlantes.

Saludos!
 
muy buena esa pagina,! ezavalla es para tener en cuenta mucho dato y muy bueno esto http://diyaudioprojects.com/Technical/Thiele-Small-Parameters/ toda la nomenclatura de especificaciones de parlantes muchachos a imprimirlo y tenerlo pegado en el monitor ja ja .. muchos parámetros que hay que tener en cuenta bueno acá voy a tratar de pasar lo que pueda no estoy muy ducho .... el de las bovinas esta bastante bueno una forma simple de calcularlas el tipo si se fijan lo hizo muy bien dejo varios parámetros fijos y varia las vuelta según pruebas osea busco un promedio y si buscan para el diámetro de la alambre por acá alguien colgo una tablita muy piola no recuerdo en que foro
 

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  • manual_tcnico_de_fabricacin_de_bobinas_para_filtros_pasivos_455.pdf
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  • bobina_seg_orden_wo1_133.bmp
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Muy buenos datos! Es un muy buen resumen de los calculos necesarios para un crossover pasivo!
Acá les paso un link acerca de los pasos necesarios para construir un crossover, incluyendo la compensación del aumento de la impedancia con el aumento de frecuencia usando una red Zobel: http://sound.whsites.net/lr-passive.htm. Si la leen con atención van a descubrir como corregir muchas cosas que se han comentado por el foro pero no han tenido una solución muy técnica que digamos...

Y acá hay otro para los que son muy vagos para sacar cuentas de las bobinas: http://www.colomar.com/Shavano/inductor_información.html. Esa página las calcula por ustedes y les da una parva de medidas y cables posibles de usar para el valor de la bobina que hayan introducido.

Saludos!
 
Última edición por un moderador:
Muy buena data! La verdad que hace tiempo quiero construirme unas cajas y estaba siguiendo tus mismos pasos, leyendo libros y "mucha Web", la información que brindas me sirve mucho ya que casi no cuento con mucho tiempo para dedicarlo a investigaciones.

Te doy la bienvenida y espero que esta información sea útil para todos.
 
Muy bien tu información, felicidades de que tienes el interés de diseñar tus propias cajas acústicas, y no solo armar alguna que no este calculada para tu altavoz de la que encontraste las medidas. Estoy seguro que esto servirá para que otras personas se animen a hacerlo.

El winisd es un excelente programa muy completo, pero también pueden probar el "bassbox pro", que tiene la opción de importar mediciones acústicas para corregir tus cálculos, calculo de cajas para coche, ayuda en la medición de los parámetros t/s, y varias otras características, solo que no es gratis como el winisd, pero lo puedes "comprar" por internet.
 
es el de jvc? yo uso el win por que me parece simple y te digo que por el poco.... oído que tengo los resultados son muy parecidos a los cálculos. El tema es entender dentro de que parámetros te tienen que dar los gráficos para conseguir el resultado deseado
 
el programa de Bassbox pro es de Harris Tech Audio (http://www.ht-audio.com/), es un tanto similar a winisd, pero lo que me gusto fue el hecho de poder importar datos de mediciones acusticas del lugar donde se va a utilizar la caja acustica para introducir cierta correccion en los calculos. Ademas de un wizard que te ayuda a realizar las mediciones de los parametros t/s.
 
Gracias por la información brindada me es muy interesante el tema y tengo muchas ganas de diseñarme unas buenas cajas para subwoffer y otras para el medio...
bueno una de mis preguntas es q tipo de madera es definitivamente la mejor, la de compuesto, mdf, cual y que tan influyente seria el grosorlogico q mientras mas mas resistente seran las cajas pero en el caso del sonido.

y si tiene algunos tutoriales para usar el programa? se los agradeceria............
 
Gubirson dijo:
bueno una de mis preguntas es q tipo de madera es definitivamente la mejor, la de compuesto, mdf, cual y que tan influente seria el grosorlogico q mientras mas mas resistente seran las cajaspero en el caso del sonido.

No es un problema de "resistencia" sino de "rigidez", pero el mejor material (para mi gusto) es el MDF. Para un subwoofer podés usar MDF de 18 mm como mínimo, pero si es de alta potencia (300watts o mas) mejor que pienses en usar MDF de 25 mm, que además de la solidez y rigidez adicional te hace la caja muy pesada como para que no salga "caminando" cuando suenen los graves. Para los medios-graves para arriba, podes usar MDF de 15 mm que anda bastante bien y es barato. No uses mas fino por que te va a traer problemas.

Gubirson dijo:
y si tiene algunos tutoriales para usar el programa? se los agradeceria............

RTFM (leé la ayuda).
 
Epale

Muchas gracias, jeje por lo de la ayuda tendre que ponerme a traducir.

y con lo de la madera es un poco costosa por aqui pero si es la mejor siempre he escuchado espesor de 18mm tratare de usar una un poco mas gruesa pero menos de 25 por q dependiendo la formas de las cajas valla q si va a costar trasladarlas...


tardare un poco en realizar los proyectos pero cuando los culmine se los subo a ver que opinan y si les gusta

saludos muchas gracias ezavalla
 
Aquí dejo unos pequeños apuntes de los parámetros t/s, están en español, por lo que no es tan difícil entenderlos.

Por cierto, si alguien tiene los originales de Neville Thiele o Richard Small y los puede compartir se lo agradecería mucho.
 

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  • thiele_small_767.pdf
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  • parametros_thiele_small_108.pdf
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Gracias dcmdcm.
Muy buena información en español para los que no cazan inglés.
No se a cuales papers de Thiele y Small te refieres, pero en el tercer o cuarto post hay una URL en la que hay varios papers de ellos que salieron en los Journals de la AES.
Fijate si eso es lo que estas buscando...

Saludos!
 
ups, no habia revisado ese link, parecen venir reimpresiones de los originales, pero si. gracias

tambien veo que viene uno sobre transmission lines, y unos que creo ya habia posteado sobre horn loadeaded loudspeakers. Haber si posteo algo mas sobre esto que tengo guardado en algun lado de la compu.
 
buenas a todos

bueno amigos he realizado pruebas y para mi la MDF rinde menos en sonido con respecto a la madera de aglomerado, lo digo por que ya he realizado pruebas discúlpenme por no poder mostrarles pero por aquí fabrican las cajas de madera de compuesto o de aglomerado que es la mas económica y (para mi la que mejor responde) al sonido el detalle es que es muy delicada hay que evitar su contacto con el agua y si no la forramos bien se desmorono por golpes, solo por golpes no por el sonido ojo...

les digo esto por que probé el mismo parlante y amplificador en mdf, compuesto y aglomerado y mejor se destaco fue el aglomerado seguido del compuesto. me pareció muy débil el sonido en el mdf.

bueno esa es mi opinión

saludos a todos.
 
Y....tendríamos que saber que espesor usaste de aglomerado y cual espesor de MDF, como amortiguaste los bafles, si la caja la calculaste o la copiaste o la hiciste al voleo, para que rango de frecuencias era la caja, etc, etc, etc. Es la primera vez en mi vida que escucho que una caja de MDF "suena débil" y todas las que hecho de MDF me han dado excelentes resultados, tal como las había calculado. En realidad...hace muchos años que no las hago de aglomerado, pero las que hacía con ese material no tenían casi diferencia con las de MDF, mas allá del peso y la rigidez estructural.

El problema del aglomerado es su falta de rigidez en comparación con el MDF, lo que puede hacer que la caja se transforme "parcialmente" en un radiador adicional al parlante, pero no debería ocurrir eso con espesores razonable de la madera. En fin.....sin mas datos no puedo ni aceptar ni rechazar tu experiencia, pero me resulta muy extraño lo que comentas.

Mirá, si a vos te gusta como suena el aglomerado pues....dale para adelante entonces con el aglomerado, en gustos personales no puedo opinar y si para vos suena bien así...entonces es el material perfecto.

Saludos!
 
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