Sistema 2.1 de baja potencia partiendo de cero.

[jorger]

Hoy os traigo un proyecto que en principio surgió como idea de mejorar un 2.1 comercial, del cual hablaré más adelante.

Según leais éste primer mensaje verán que la idea inicial terminé descartándola por completo. E hizo que me planteara seriamente el diseño de un 2.1 de muy baja potencia pero de calidad de sonido mínimamente respetable partiendo desde cero, con todo lo que conlleva ésto: Limitaciones en cuanto a mis conocimientos, tiempo, adquisición de material e instrumentación, mayormente por $$. La intención es hacerlo lo mejor que se pueda aunque como digo, dentro de las limitaciones que no son pocas. No esperen nada del otro mundo.

Con esto no pretendo enseñar a diseñar, analizar, y construir un 2.1, sino mostrar cómo lo voy a hacer yo con las consideraciones que he tomado, y tomaré según la marcha.
Vamos a ello.

Comienzo un Logitech X210 que compré de oferta en 2012. Según fui escuchando equipos mejores su sonido cada vez me gustaba menos. Escasa y mala reproducción de graves abajo de los 70Hz, y con la impresión de que faltaba respuesta en torno a los 150-200Hz, y también en una zona de los medios-agudos. No se notaba mucho, pero no me dejaba tranquilo. Se solucionaba con algo de ecualización, pero no era una solución de la que podía disponer siempre. Ni más ni menos, éste:


Tenía curiosidad por saber a lo que me estaba enfrentando, así que en primer lugar decidí medir el woofer. Ahí los parámetros T/S y alguna foto más:



Esto no pinta muy bien. Lo que viene después es más interesante.

Me tomé tiempo para “medir” el filtrado del woofer, con un barrido en frecuencias, midiendo con el polímetro la salida y dibujando en un papel la respuesta en frecuencia de la amplificación, haciendo una escala de tensión/frecuencia/dB para sacar frecuencias de corte y Q´s. Todo esto para traspasarlo al winisd junto a la simulación bruta del woofer (que veréis al final).
El resultado es éste.


Y creo que lo hicieron así por dos razones. Por un lado, para evitar la sobreexcursión. Y por otro lado corregir la exagerada respuesta que tiene en las inmediaciones de los 90Hz, que dicho sea esto último, no es más que un efecto del HPF que se encarga de hacer el corte con los satélites. Pusieron el corte muy abajo con un Q pequeño precisamente para eso

En general con sólo medir los parámetros del woofer y simularlo, uno podría pensar en cambiar sólo el woofer por uno medio decente. Y ya está. MALA IDEA. Los satélites son igual de importantes.
Puestos a medir, me puse con los T/S de los satélites y ver también la respuesta de la amplificación. Es un poco rara, había que jugar con Eq paramétricos para traspasarlo al winisd. Me llevó tiempo.
Aquí los parámetros de los satélites:


(Lo sé, la masa era demasiado grande, no tenía otra más pequeña).
Si el woofer ya era malo, los satélites aún más . Por supuesto, también medí la inductancia a 1Khz para aplicarla después en el Winisd.
Mirando la respuesta de la amplificación..:

Esto es lo que ocurre cuando junto la respuesta de todo el equipo. Mirad el cruce, el SPL exagerado del woofer, y la rsta de los satélites. Se mire por donde se mire no hay nada bien ahí


Como última curiosidad, observad la respuesta de los satélites sin ecualización alguna. Para tirarlos a la basura.


Lo interesante de hacer un análisis así es que, no sólo sacas información suficiente como para decidir si realmente merece la pena cambiar simplemente unos drivers, o plantearse otra cosa. Sino que también tienes una aproximación bastante cercana (a mi juicio) de lo que realmente estás escuchando con un equipo en particular, por lo que ya no hay opinión subjetiva que valga.
Después de esto, evidentemente queda descartada cualquier tipo de modificación.
Ahora vamos a lo que vamos. Iré comentando el progreso que he podido hacer éstas semanas.
Un saludo

 

[jorger]

Como venía diciendo, a partir de aquí os voy a hablar sobre cómo he ido encarando éste proyecto desde el principio que, dicho sea de paso me está suponiendo todo un reto en algunas cosas.

PARTE 1: Los Drivers.
En todo proyecto uno debe tener una idea clara de qué es lo que se quiere hacer y cómo. En mi caso una serie de puntos servirán como base:

-Tamaño lo más reducido posible. La intención es que ocupe muy poco espacio para que no moleste y sea fácilmente llevable. Eso implica unos drivers pequeños.

-Respuesta en frecuencia lo más plana y extendida que se pueda, tanto en el corte inferior como en el superior. Que no se vea muy afectada por el primer punto y, sin ecualización de ningún tipo. Esto seguramente requiera de una Bass reflex para el woofer, en principio. Y unos satélites que en sí sean capaces de llegar bien arriba.

-La distorsión, aunque no tenga cómo obtenerla ni medirla, sí que hay que considerarla y debe ser reducida. Por ello ni la fuente de alimentación, ni la amplificación, ni los drivers pueden ser malos, para empezar.

-No necesito grandes niveles de SPL puesto que el uso iba a ser en una habitación o un salón. Unos 90-92dB creo que puede ser suficiente.

Bien. Lo primero de todo es buscar unos altavoces que puedan cumplir para lo que quiero hacer.
Aquí no hice bien el orden de búsqueda y casi me supuso un problema. Creo que es más importante encontrar primero unos satélites adecuados antes que el woofer. Lo hice al revés y no es lo suyo pero lo hecho, hecho está.
Me puse en busca de un woofer que pudiera conseguir importado y relativamente económico que cumpliera con algunos aspectos base:
-Tamaño ≤ 4.5”
-Fs ≤ 65Hz.
-Qt , Qes < 0.6
-Xmax ≥ +/-3mm.
-Vas < 5L
-Potencia RMS ≥ 20w.
-Ventilación de la bobina (para evitar compresiones).
Tenía que encontrar un altavoz así, más que nada por las Q, la Fs y la Xmax porque desde el inicio necesito asegurarme cierta linealidad y extensión de la respuesta en baja frecuencia. Medio difícil en un 4”, eh? Para quien no lo entienda bien del todo, recomiendo leer éste post tan interesante: https://www.forosdeelectronica.com/f32/entendiendo-parametros-thiele-small-altavoces-77514/
Por otro lado los parámetros medidos suelen variar entre un 10 y un 25% a peor con respecto a los declarados. Más razón para buscar unos parámetros teóricos lo más bonitos posibles.

Entre largas horas de búsqueda me llamó la atención éste de aquí:


Mirando su hoja de datos parece ser una opción muy interesante:
https://www.parts-express.com/pedocs/specs/264-1065--tymphany-sds-p830855-spec-sheet.pdf

Estaba dentro de los márgenes que yo necesitaba. Por otro lado los gastos de envío e importación los tenían más bajos que nunca (ya había visto éste altavoz meses antes). Cabe decir que hice las simulaciones pertinentes para tener una idea más clara, aunque ese tema vendrá más adelante. Hice el pedido sin pensarlo mucho.
Unas fotos:



Ahora viene una de las partes más importantes (y divertidas) a la hora de encarar un sistema de sonido: La medición de parámetros T/S .
Y algunos dirán: Para qué? Si ya los tienes!

Noup. Los parámetros declarados por el fabricante nunca son exactos (no existen 2 altavoces iguales). Solo sirven para darte una idea de lo que has adquirido. Es obligatorio medirlos porque aunque “los numeritos” no supongan una diferencia significativa, sí que pueden marcar diferencias en el comportamiento final. Más aun en Bass reflex y derivadas, que ajustarlas puede ser un dolor de cabeza.
Antes de medir el woofer lo dejé excursionando durante 5 minutos cerca de su Xmax, después de otras experiencias con altavoces que han variado sus parámetros al poco de usarlos. Éste no es la excepción, aunque las variaciones fueron más bien escasas.
Lo que obtuve:


Como veis no son iguales a los ofrecidos por el fabricante. En algunos la variación es de un hasta un 18-22%, siendo la mayor un 32% en el Vas que para mi suerte es casi 1L más chico. En otros como la Fs no llegan al 15% pero se sale de lo que sería más.. ideal.
La inductancia resultante a 1Khz es de 320uH.
Podrían haber sido mejores parámetros aunque no dejan de ser bastante aceptables.


Hasta aquí bien. El “problema” vino a la hora de elegir los satélites. El corte superior del woofer va a estar limitado por un LPF que voy a fijar a una frecuencia no muy alta. No quiero perder gran parte del efecto estéreo al menos, en el espectro bajo de las voces.. Y no es nada sencillo encontrar un altavoz que responda bien desde por ejemplo, 200Hz hasta el final del espectro audible. Tenía por ahí unos full rango Samsung de 2.5”, éstos:
https://www.forosdeelectronica.com/...-facil-posible-sin-cuentas-80768/index30.html

Y pensé que era una buena oportunidad para usarlos en éste proyecto. Llegaban bastante bien abajo en sellado (200Hz aprox). Cuál fue mi sorpresa, que cuando tuve en cuenta a última hora un parámetro en particular, el corte superior se quedaba muy corto:


Hasta donde yo sé, tienen culpa la inductancia y la masa del cono, que eran demasiado grandes. Descartados.
Así que tenía que buscar unos full rango que tuvieran una inductancia reducida, masa del cono reducida y por ello debían ser muy pequeños, pero sin renunciar a una Fs suficientemente baja como para que tampoco se quedasen cortos en el corte inferior, por la limitación del cruce antes mencionada. Difícil verdad?

Me puse a la búsqueda de marcas de renombre tales como Aurasound, Fountek, Faital pro, Vifa, etc etc. Pero entre que no eran especialmente baratos y el importe por Aduanas… la unidad se me iba de precio por las nubes. Más que el woofer. Me vi obligado a buscar otras opciones menos llamativas.

Como van a ir en sellado me podía permitir unos parámetros T/S no tan bonitos, teniendo en cuenta que este tipo de cajas son un poco más tolerantes. Dentro de unos límites, claro. Ya vieron el desastre que mostré en el primer mensaje.
En el peor de los casos iba a utilizar unos satélites con Qes =1 y Qts =0.9 , como muy muchísimo. Que ya son bastante flojos y es el límite aproximado donde se puede domar el pico de respuesta con un simple filtro, y dejarlo plano sin perder mucha extensión en el corte inferior. Aparte, una Fs en torno a los 170-190Hz era lo ideal.

Después de horas, encontré estos:


Sin parámetros T/S. La única información sobre ellos es que son de 1.5”, imán de Neodimio, 8ohm, 7w RMS, y de LG.
Entonces, por qué me decidí por su compra?. Sin más remedio me tuve que guiar por intuición ya que tenían bobina ventilada, ala de goma, cono de papel prensado, y al ser tan pequeños el cono debía ser bastante liviano.
Parecían robustos. Dicho de otro modo: no parecían malos. Y aun así tenía serias dudas. Pero no me quedaba otra que ir a ciegas, de momento.

Por lo poco que costaba el par no tenía mucho que perder , verdad?. No tenía candidatos mejores con precios similares, sinceramente.
En caso de que no sirvieran los dejaría para otra cosa y me plantearía hacer una inversión segura, lo que me llevaría bastante tiempo. No quería hacer más experimentos.

Tardaron 3 semanas en llegar. Puestos ya en casa:


Enseguida me puse a medirlos. Sorpresas para bien y para mal:


Para empezar es el altavoz menos sensible que he medido jamás. 77dB 2.83v/1m. Necesitaría al menos un total de 4 como éste para compensar el SPL respecto al woofer.

Los factores Q son curiosos. No están bien, todo hay que decirlo pero, están dentro del límite que consideré en un principio para poder manejarlos sin mayor dificultad.

Su Fs de 181Hz es una de las más bajas que he medido en un altavoz de éste tamaño (el récord lo tengo en 163Hz). Lo que me va a permitir extensión en el corte inferior hasta los 200-210Hz calculo, en sellado. No está mal.

La inductancia la medí en el primer barrido de frecuencias dándome 154.3uH a 1Khz. Dato súper importante. No es mucho. Ojo, no es la inductancia que sale en la ventanita de los T/S, porque es la que te da con la masa añadida al cono y eso no es un caso real en la práctica.

Resumiendo, no parecen demasiado malos pero no puedo esperar gran cosa de ellos teniendo en cuenta que, no tengo ni idea de su distorsión armónica, ni de dónde se puede situar la “ruptura” del cono, ni cómo se va a comportar realmente al tener que reproducir un rango de frecuencias tan amplio, entre otras cosas. Respecto al corte superior, van a servir sin mayores complicaciones. Ya lo verán.
Próximamente las simulaciones y primeros diseños tanto del woofer como de los satélites.

 

[AntonioAA]

Hola , me permito opinar ...
- Me gusta mas el Timphany que el otro ( ojala los consiguieramos facil aqui !)
- La caida el alta frecuencia las estas estimando a partir del WinIsd , lo cual NO es correcto .
- si te faltara , podrias poner un tweeter pequeño , que los hay ....

 

[jorger]

Hola , me permito opinar ...
- Me gusta mas el Timphany que el otro ( ojala los consiguieramos facil aqui !)
- La caida el alta frecuencia las estas estimando a partir del WinIsd , lo cual NO es correcto .
- si te faltara , podrias poner un tweeter pequeño , que los hay ....

Cualquier opinión es bienvenida Antonio
El Tymphany me salió en total a 42€, algo así como 44U$. Que ya es el doble de lo que vale. En otro momento me hubiera costado más de 60. Tuve suerte de encontrarlo a un precio más ajustado.
Mmmm.. hay alguna manera de estimar la caída en alta frecuencia? Siempre lo hice así, midiendo inductancia a 1Khz y aplicar en el winisd "simulate voice coil inductance". Me pareció correcto porque tanto como en el Tymphany como en el Tang band que posteé hace tiempo, las caidas son casi clavadas a las de las hojas de datos, para un ángulo de 0° (no probé con más ángulos)

Pd: puedo barajar la opción del tweeter si realmente los satélites que compré no llegan suficientemente arriba.
Un saludo.

 

[AntonioAA]

Mmmm.. hay alguna manera de estimar la caída en alta frecuencia? Siempre lo hice así, midiendo inductancia a 1Khz y aplicar en el winisd "simulate voice coil inductance". Me pareció correcto porque tanto como en el Tymphany como en el Tang band que posteé hace tiempo, las caidas son casi clavadas a las de las hojas de datos, para un ángulo de 0° (no probé con más ángulos)

Estimado: la mejor forma de estimar la respuesta es MEDIR ! No le tengas miedo , con un microfono electret de PC puedes tener resultados razonables ( y si lo comparas con algun microfono "bueno" hasta puedes obtener la curva de corrección ) .
Puede que no sea preciso en frecuencias bajas o muy altas pero te da una buena idea .
Lo mismo si tienes que ajustar un crossover ....

 

[jorger]

Estimado: la mejor forma de estimar la respuesta es MEDIR ! No le tengas miedo , con un microfono electret de PC puedes tener resultados razonables ( y si lo comparas con algun microfono "bueno" hasta puedes obtener la curva de corrección ) .
Puede que no sea preciso en frecuencias bajas o muy altas pero te da una buena idea .
Lo mismo si tienes que ajustar un crossover ....

Perfecto Antonio. Acabo de descargarme el manual del Arta porque nunca lo había utilizado. Estos dias (2 semanas por lo menos) no voy a poder dedicarle tiempo pero en cuanto termine (exámenes), me pongo con el programa. Entre calibraciones, ajustes, compensaciones y demás me va a llevar largo rato, es la primera vez que toco esto . A ver si tengo suerte y encuentro algún micrófono por casa. Vamos a ver lo que sale de aquí.
Mientras en unos dias postearé al menos el apartado del woofer.
Gracias !

 

[jorger]

Parte 2: El diseño.

Hoy os voy a hablar sobre lo que viene siendo un diseño acústico preliminar para el woofer. Inevitablemente va a tener sus limitaciones y debo establecer un equilibrio entre todo.
Lo primero que hice fue simular dos aligments para bass reflex (C4-SC4 y BB4-SBB4), y una en sellado (0.707)
Esto lo pueden ver aquí:




A todos les he aplicado una tensión de 4.8v, que es suficiente como para conseguir un SPL de algo más de 90dB. La potencia resultante en sí es ridícula, pero el SPL teórico logrado ya es bastante para una habitación. También añadí a la simulación un HP 1er orden a 20Hz, como equivalente a la caída de respuesta de algún amplificador que tengo en mente , pero eso ya vendrá más adelante.
Voy a comentar cada alignment de éste caso.

1.-CS4-SCS4: es el Alignment que el Winisd me tiró por defecto.
Volumen de 6.24L y Fb = 54.11Hz.
La respuesta es bonita, pero hay algo que no me acaba de convencer. El primer problema es que la extensión que se consigue con esa Fb y volumen de caja es a expensas de un group delay no muy bueno en frecuencias con alto contenido musical (bueno, quizá no tan alto), que aumentaría más aún aplicando los correspondientes filtros.
Lo segundo es que la velocidad del aire para un mismo puerto, es más alta cuanto más baja sea la Fb. Como en principio iba a tener serias limitaciones con el diámetro del puerto, la descarté.

2.-BB4: Es la llamada “Super-boombox”, que en este caso da 3.01L de volumen y Fb = Fs (71.22Hz). No me sirve para nada si lo que quiero es algo que se parezca a Hi-Fi en cuanto a respuesta en frecuencia. Se iba a parecer mucho al engendro del primer mensaje y, odio los realces de ese tipo.

3.-Sealed 0.707: Se queda muy corta en reproducción de graves. Aun existiendo ese algo que se llama room gain, -3dB en 100Hz no me entusiasma lo más mínimo. Tengo bafles muy normalitos que llegan más abajo.. Bajo mi punto de vista la tengo que descartar.

Pd: en cualquier caso, la Xmax estaría controlada por un HPF que ajustaría según necesidades. Concretamente éste de aquí, que no acabo de terminar por falta de tiempo:
https://www.forosdeelectronica.com/...ncias-subsonicas-recomendado-homeaudio-34372/

Viendo el panorama pensé que debía tener un compromiso de relación entre respuesta en frecuencia/Fb/Volumen/group delay/excursión/vent mach. Pero no puedo pasarme toqueteando el winisd variando mucho los parámetros de diseño.

Dije que iba a tener limitaciones con el diámetro del puerto, por qué?. Sólo disponía del puerto que saqué del Logitech, y aunque podía servir como opción, el diámetro se quedaba corto (2.6cm). El manejo de potencia estaría muy limitado por el vent mach que superaba los 20m/s con facilidad.
Estuve semanas analizando, dándole vueltas una y otra vez, muchas horas con el winisd haciendo infinidad de comparaciones. Todo un quebradero de cabeza. Terminé con un diseño más o menos aceptable.
Como no me dejó del todo tranquilo, al final pude conseguir un puerto más o menos ideal, asique el tiempo antes invertido fué en vano (o quizá no, porque igual se aprende). A empezar de nuevo:


Tiene una longitud útil de 13.7cm, un diámetro interno efectivo de 3.675cm, y doble flanging.
Con las limitaciones que esto supone para la frecuencia de sintonización por no poder modificar su longitud, terminé haciendo un híbrido entre CS4 y BB4, aunque más cerca del primero.


Volumen de 5.2L con una Fb de 60.2Hz.
Bien es cierto que la curva no es muy bonita, ahora, casi que me conviene porque voy a tener matar éste problema:


Solución: un filtro subsónico de 2º orden cortado a unos 48Hz puede ser suficiente, limitando la excursión a valores seguros y a la vez dejando la rsta en frecuencia más plana sin recortar demasiado su extensión:



De este modo podría aumentar la tensión aplicada hasta 6.2v sin sobrepasar la Xmax, consiguiendo un SPL de 92.5dB, en teoría. Pero no creo que necesite hacerlo.
Ahora el group delay y la velocidad del aire en el puerto con el filtro aplicado:


El vent mach es ridículo comparado con el de otros bass reflex que he montado. Y esto es muy bueno porque sé que no voy a tener ningún problema de soplidos o turbulencias bajo ningún concepto.
El group delay es un poco alto y aumentará casi 2ms más cuando aplique el LPF para el cruce con los satélites. Aun así he visto cosas peores.
En definitiva, voy a terminar haciendo éste diseño porque en primer lugar, tengo una extensión de graves bastante razonable para algo tan chico.
En segundo lugar la excursión del cono va a estar controlada por el filtro subsónico, con lo que no tendría problemas con el manejo de potencia.
La velocidad del aire del puerto es ridícula. Y por último el volumen de la caja sería suficientemente pequeño como para que no moleste ni se vea demasiado voluminoso, además que en parte y junto con la Fb, ayuda a que el delay tampoco acabe siendo un horror.

Próximamente les dejo el panorama de los satélites (que aún tengo que medir).
Tengan paciencia, no puedo dedicarle a esto todo el tiempo que uno quisiera

 

[jorger]

Si me permiten voy a tener que romper un poco el orden del hilo. Cosa que no me hace especial ilusión pero, como he tenido que pedir un micrófono por internet por no disponer de ni uno en casa, ni me han podido prestar uno para medir los satélites, y no podré comenzar hasta dentro de unas semanas, creo que no está demás comentar algunos avances de otros aspectos.

Hoy os voy a hablar de la amplificación que voy a utilizar. La potencia del equipo será bien reducida, con lo que no necesito gran cosa aunque sin renunciar a una baja distorsión.
¿Por qué he construido los amplificadores antes de determinar por completo el conjunto de altavoces que voy a utilizar?. Bueno, una cosa no quita la otra, no necesariamente.

Además la idea es sobredimensionar la amplificación, de tal manera que tenga un rango de potencia amplio, para que en el peor de los casos topándome con altavoces de sensibilidad ridícula (ya vieron), disponga de suficiente potencia para lograr un SPL mínimamente aceptable aun limitando el nivel de entrada de audio para mantener a su vez una baja distorsión.

Como tenía por ahí 4 TDA2050 a estrenar desde 2011 que los compré, y teniendo la certeza de que son puramente originales, no parecía mala idea usarlos en este proyecto. Es más, creo que son los mejores candidatos con un coste muy reducido en componentes extra.

Comparando con los TDA2030/2040/LM1875, los 2050 son los que mayor potencia de salida tienen para una misma tensión de alimentación e impedancia de carga, que a priori tienen un rango de tensión de trabajo muy respetable. Esto interesante porque mi intención también es que trabajen tranquilos con una FA de tensión “limitada”, pero lo suficientemente alta como para alimentar los filtros activos (de los que hablaré en otra ocasión) sin problemas.
Viendo el datasheet tenemos esto:


Las gráficas hablan por sí solas. Suponiendo una Vs de +/-16v (fácil de conseguir) tendría una potencia disponible de 12w por integrado con una THD menor al 0.5% en 8Ω. Y 20w en 4Ω. Evidentemente la THD será más baja cuanta menos potencia le exija a cada uno, que es a donde quiero llegar. Tampoco es lo más Hi-Fi del mundo pero se adaptan bien para lo que necesito.

Como cálculo estimativo, la potencia de salida total sería aprox 6+7x2w en el peor de los casos. 6w para el woofer, y otros 7 por cada canal de los satélites (medio mucho, pero como aún no sé con certeza cuáles voy a terminar usando..) . Daría un consumo estimado de 20+(20x0.4)= 30.8w. Eso nos daría: I= P/V ; 30.8/24= 1.28A

Con todo esto me decidí por un transformador de 48W, 12-0-12Vac (a plena carga), 2A. Luego de rectificar se quedarían en +/- 15.6vdc en plena carga, y en vacío puede que algo más de +/-18vdc. Como no va a estar trabajando a plena potencia se podría considerar una tensión de +/-16vdc
Aquí el transformador en cuestión:


Me puse a montar los amplificadores. Ésta vez me negué a hacerlo en placa perforada, ya que van a estar sometidos a vibraciones y las pistas con estaño no se llevan nada bien con eso (a menos que las reforzara, lo que llevaría trabajo). Agradecimientos a mis profesores del instituto que me dejaron utilizar la insoladora para poder montarlos en un PCB como dios manda. Y también a Mnicolau por tan buen aporte que sigue siendo súper útil después de años desde que se creó:





Toda la electrónica va a ir dentro del recinto del woofer y, dada la geometría propia del disipador junto con el espacio que sobra en los bordes, me va a permitir situarlo de tal manera que mire hacia el exterior. Algo como ésto:


Y qué pasa con el puente de diodos?. Tenía por ahí un puente encapsulado de 6A que saqué de un reproductor de cintas beta (más años que yo). Suficiente sabiendo que por regla general, el puente debe soportar al menos 3-4 veces la intensidad calculada. 1.28x4= 5.13A. Con el puente de 6A voy bien.
Para el cálculo de los condensadores tenemos:
Potencia por cada rama: Aprox. Ptot/2 = 15.4w
Tensión por rama: 16v
Intensidad por rama: I= P/V ; 15.4/16= 0.96A
Rizado mínimamente aceptable: 10% (1.6v).
C= I/(2F x Vriz)
C= 0.96/(100 x 1.6) ; C= 6000uF por rama.
Reconozco que la capacidad no la calculé antes de montarlo todo. Mal por mi parte. Coloqué 3 condensadores de 2200uF por rama pensando que sería óptimo. Calculando tengo:
Vriz (%) = ((0.96/(100 x 6600 x 10^-6) x 100)/16 --> 9.09% . Regular. Podría ser suficiente. Recordemos que todo está calculado para el caso más desfavorable, así que no necesariamente va a llegar al 9% de rizado, aunque andará cerca. Para nada descarto aumentar la capacidad en un futuro.
Aquí el pcb en cuestión:


Me tomé la libertad de hacerlo en perforada, pero reforzando mucho las pistas. Cable sin aislamiento literalmente enterrado en estaño. No me llevó mucho trabajo porque en este caso era bien sencillo.

Ahora vamos a ver qué ocurriría si siguiera la famosa norma de los 1000uF por cada Amper que sigo viendo algunas veces por el foro:
Vriz (%) = ((0.96/(100 x 1000 x10^-6) x 100)/16 --> Ni más ni menos que el 60%. Una locura. Lo cual demuestra que la soudicha regla está muuy lejos de ser útil en la práctica. Creo que no estaba demás mostrarlo.

Y qué hay de la protección del transformador?. Bueno, siempre tengo la costumbre de hacer algo tan sencillo como colocar un fusible a la entrada, de un valor ligeramente superior al del consumo del primario del transformador a plena carga, si se da el caso de que no se aproveche toda la potencia disponible por él. Siempre lo hice así, y me ha ido muy bien.
Para esto voy a suponer que el transformador en cuestión tiene una eficiencia del 85% (es de buena calidad).
Teniendo en cuenta que puede entregar a la salida 48w, echamos cuentas:
P1= P2/0.85; P1= 56.47w.
I1= P1/V1 --> 56.47/220 = 0.256A o lo que es lo mismo, 256mA. Terminaría colocando un fusible de 300mA.
Nada mejor que utilizar un portafusibles de éste tipo para acceder a él fácilmente.


Por hoy esto es todo. Espero hacer las mediciones de los satélites tan pronto como pueda.

 

[jorger]

Hoy os traigo más novedades. Después de varias semanas he podido medir los satélites, por fin. Son los "full rango" del post #2
Agradecimientos a AntonioAA, que me ha ayudado un montón con dudas que me han surgido sobre la marcha con el ARTA y otros detalles .
Vamos al lío.
Aun siendo sólo una prueba para ver qué tanto se quedaban cortos en agudos, hice un diseño de caja que venía siendo el que iba a utilizar si todo iba bien.
Dada la ridícula sensibilidad que tienen (77dB), si tuviera que igualar el SPL con el woofer necesitaría algo más 4 veces la potencia aplicada respecto a éste último.

Es decir, si al woofer le aplico una potenca de 6w, a los satélites no menos de 14w por canal. Y eso es mucho, no lo aguantan.
Utilizando 2 drivers en paralelo por canal (4 en total) se necesitaría la mitad de potencia que sí aguantan. Y eso es lo que hice:

Ese realce de 1dB en los alrededores de 200Hz se aplanaría con un filtro fácilmente, y que voy a tener que determinar después para cruzarlos con el woofer (que llevará filtro con corte ajustable).




Aquí viene la parte de medición.
Por hoy sólo he medido en el salón, campo cercano (20cm) y a tiempo real con ruido rosa.
Mañana mido en la terraza y con impulso, y a ver si soy capaz de sacar también las distorsiones, ahora mismo son las 18:41 de la tarde y hace un calor infernal.
Antes de nada, varias cosas:
1- El micrófono es un chinerío de 1€, respuesta en frecuencia desde 100Hz-16Khz (NO sé que tan plana es en ese rango pero no debería estar muy mal)
2- Hasta dentro de unos meses no me van a poder dejar uno decente.
3- La medición sólo pretende dar una idea de hasta dónde se pueden estirar los altavoces en alta frecuencia.

4- Antes de medir me he puesto a escuchar música con ellos y mi primera impresión ha sido buena, no le faltan agudos, no noté realces raros y las voces son bien claras. Me atrevo a decir que su sonido es bastante agradable (me esperaba mucho menos, sinceramente)

Dejando subjetividades a un lado:




Teniendo en cuenta todo lo anterior (excepto el punto 4), en principio parece una respuesta más o menos plana, con ligera tendencia a los agudos aunque como dije, no sé que tan plano es el micrófono. El pozo feo que se ve ahí lo tengo con cualquier bafle que mida, y sospecho que parte de culpa la tiene el micrófono porque en la terraza sigue presente (aunque en menor medida).


Resumiendo: No sólo me ha gustado su sonido, sino que después he visto que realmente llegan sobrados a los 10Khz. Como me comentó Antonio, más allá de ahí no suele haber contenido musical y sólo sirve para completar la descomposición según Fourier.
Además, por lo económico que salieron esos full rango parecen una opción interesante para este proyecto aunque no sean ultra Hi-Fi, evidentemente. En un futuro pensaré sutituirlos por algo más desarrollado. Pero va para largo

Mañana si no se me tuercen los planes, posteo más mediciones.

 

[AntonioAA]

Va todo muy bien ... solo puedo observarte que tienes una mesa frente al parlante ! ... teoricamente NO DEBE HABER OBSTRUCCIONES DELANTE ( cuidado que no sea el origen de la cancelacion )
A ver como te va con la medicion al aire libre ....
Lo mismo el microfono tendria que estar en el extremo de una vara larga y fina .

 

[elucches]

Dos condiciones para que la medición de campo cercano sea válida (http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/PDF/Keele (1974-04 AES Published) - Nearfield Paper.pdf) son que 2 * pi * a < lambda, y que r >> a, es decir: que el perímetro del parlante sea menor que la longitud de onda, y que la distancia del micrófono al centro del cono sea mucho menor que el radio del cono.
20 cm de distancia del micrófono al parlante es mucho para un parlante de dimensiones normales. Lo aconsejable es poner el micrófono "pegadito" al centro del cono (5-6 mm).

 

[jorger]

Para variar, cuando quise ponerme a medir le dio por hacer viento.. hasta anteayer que pude hacerlo pero no pude postear nada en su momento.

Va todo muy bien ... solo puedo observarte que tienes una mesa frente al parlante ! ... teoricamente NO DEBE HABER OBSTRUCCIONES DELANTE ( cuidado que no sea el origen de la cancelacion )
A ver como te va con la medicion al aire libre ....
Lo mismo el microfono tendria que estar en el extremo de una vara larga y fina .

Lo sé, no tenía mejor sitio donde poder colocar el micro a la misma altura que el bafle
De hecho he tenido que hacer lo mismo en la terraza, pero siguiendo tu consejo y montando un "apaño" con un eje de impresora y una varilla para alejarlo todo un poco mas de la mesa
En el fondo sabía que todo afecta, pero las prisas por ponerme a medir la primer vez..

A lo que voy.
Las mediciones se han hecho en campo cercano, a unos 4-5mm. Una de ellas en mitad del bafle, y la otra en el centro del cono de uno de los 2 drivers.
También hice una a 1w/1m.
Todas con impulso.
El valle de la primera medición sigue ahí, pero es curioso por lo que comentaré después.
Voy en orden.

1- Campo cercano a mitad del bafle:



2- Campo cercano en el centro del cono:



3- Campo lejano 1w/1m:


-Gráfica de sólo respuesta en frecuencia a 1w/1m si coloco el cursor justo antes del impulso, o en el mismo punto donde comienza:


Son bastante feas, excepto ésta última que no sé hasta que punto puede ser correcto tomar el cursor de la respuesta de impulso en esa posición. Cabe decir que en la terraza siempre hay ruido ambiental (gente hablando alto, coches que pasan, camiones..) casi constante. Excepto a altas horas de la noche, y la mitad de las veces hay viento

Respecto al valle a los 7-8Khz, hice una prueba bastante sencilla. Medí un bafle pioneer a 1w/1m. La sorpresa es que también aparece aunque no tan pronunciado:


Voy a tener que medir por la noche...

Edit: Se me olvidaba, también medí con el Limp la Fs y Qt del conjunto caja-altavoz.. la resonancia clavada a lo que me da el winisd. En la práctica 1Hz más abajo, puede que por el relleno que metí:
.
Como eran 2 drivers en lugar de uno, tuve que sacar el diámetro ficticio del cono teniendo en cuenta el área total efectiva.

 

[Juan Carlos Hernández Púa]

En la foto tres se ve una antena de televisión en una azotea a unos 500 metros ¿¿¿¿ no te habrá alterado las mediciones ????.
Un saludo.

 

[AntonioAA]

creo que podemos concluir que el pozo , que si bien varia , puede atribuirse al microfono ... podrias intentar sacar la capsula y medir solo con ella a ver si mejora
No creo que puedas sacar otra conclusion a menos que consigas otro microfono al menos para comparar....

 

[jorger]

En la foto tres se ve una antena de televisión en una azotea a unos 500 metros ¿¿¿¿ no te habrá alterado las mediciones ????.
Un saludo.

De hecho estoy totalmente rodeado de antenas de televisión y radio. Dudo que ese sea el problema porque sólo estoy midiendo acústica y, si no, todos tendríamos problemas al medir !

creo que podemos concluir que el pozo , que si bien varia , puede atribuirse al microfono ... podrias intentar sacar la capsula y medir solo con ella a ver si mejora
No creo que puedas sacar otra conclusion a menos que consigas otro microfono al menos para comparar....

Mañana probablemente (no prometo nada por lo que me suele pasar siempre) haga mediciones bien tarde por la noche. La envolvente del micro tiene una tapita que se desmonta con facilidad así que estoy de suerte.. voy a poder medir sólo con la cápsula. A ver que tal..

 

[jorger]

Entre que estuve de viaje unos días y que el tiempo no acompañaba, no puede hacer mediciones hasta esta mañana. Lo sé, esto va muuy lento . Tengan paciencia..

Como dije en el anterior mensaje, iba a medir con la cápsula del micro sacada de la envolvente. Y así lo hice. Las gráficas hablan por sí solas:

1- Campo cercano a mitad del bafle.



2- Campo cercano directamente en uno de los drivers:


3- Campo "cercano" a 8cm de la mitad del bafle:


4- Campo lejano a 1w/1m:


No se asusten por las distorsiones en campo lejano..el ruido de fondo últimamente es inevitable
Como verán desapareció casi por completo el pozo que había entre los 6 y 10Khz y se aplanaron algunas regiones.. tengo una curva de respuesta aceptable dentro de lo que cabe.

Lo que me parece curioso es la medición de campo c. en uno de los drivers.. aparentemente los medios son bastante exagerados pero queda totalmente compensado al medir entre medias. Totalmente plana. Difracción?. Desconozco cómo se comportaría cada uno por separado en bafles independientes.

 

[FЯANCO]

Noup. Los parámetros declarados por el fabricante nunca son exactos (no existen 2 altavoces iguales). Solo sirven para darte una idea de lo que has adquirido. Es obligatorio medirlos porque aunque “los numeritos” no supongan una diferencia significativa, sí que pueden marcar diferencias en el comportamiento final. Más aun en Bass reflex y derivadas, que ajustarlas puede ser un dolor de cabeza.

Tengo una duda, lo que quieres decir es que hacer mediciones a los altavoces con equipo y circuitos caseros es mas exacto ? Supongo que las empresas que se dedican a fabricar bocinas tiene equipos sofisticados y áreas donde pueden hacer sus mediciones para saber que es lo que nos están ofreciendo no?

En lo personal, solamente una vez he hecho mediciones a bocinas y la verdad no confío en los resultados, pero esto es porque nunca antes lo habia hecho, y menos sin el apoyo de alguien que me esté diciendo si esos resultados son coherentes para esa bocina, ademas de que no tenia una hoja de datos para hacer comparaciones, agregale que mis conocimientos en electrónica, acustitca, etc. son mini-minimos...

Aclaro que no estoy dudando de tus conocimientos, y mucho menos de tus capacidades ni de las personas que te están apoyando en este proyecto, solo tenia esa duda.

P.D. Tienes MP

 

[jorger]

Tengo una duda, lo que quieres decir es que hacer mediciones a los altavoces con equipo y circuitos caseros es mas exacto ? Supongo que las empresas que se dedican a fabricar bocinas tiene equipos sofisticados y áreas donde pueden hacer sus mediciones para saber que es lo que nos están ofreciendo no?

En lo personal, solamente una vez he hecho mediciones a bocinas y la verdad no confío en los resultados, pero esto es porque nunca antes lo habia hecho, y menos sin el apoyo de alguien que me esté diciendo si esos resultados son coherentes para esa bocina, ademas de que no tenia una hoja de datos para hacer comparaciones, agregale que mis conocimientos en electrónica, acustitca, etc. son mini-minimos...

Aclaro que no estoy dudando de tus conocimientos, y mucho menos de tus capacidades ni de las personas que te están apoyando en este proyecto, solo tenia esa duda.

P.D. Tienes MP

Ten en cuenta que los parámetros declarados no son más que una aproximación general más o menos exacta (que no totalmente) de lo que estás adquiriendo. De hecho, en empresas con un mínimo de renombre tales como Peerless, Vifa, TangBand, ScanSpeak, etc, en la hoja de datos ya te advierten de un % de variación de la mayoría de sus parámetros o incluso todos
NO miden los parámetros de cada altavoz que sale de fábrica.
De ahí la necesidad de medirlos sí o sí.

El hecho de medir de forma "casera" no implica falta de precisión siempre que se haga bien el procedimiento. La única diferencia es que en lugar de hacerlo en una empresa, lo haces tu mismo en casa con los conocimientos y material necesarios. Sólo cambia el lugar. El software aquí utilizado para medir los T/S es el Limp, que deriva directamente del Arta y es un software muy extendido. A mi juicio me parece súper preciso dada la experiencia que tengo con él.

Evidentemente, cuando se trata de medir respuesta final con un micrófono intervienen muchísimas variables. Todo cambia.
Un saludo !.

 

[jorger]

Seguimos con más avances. De vuelta con el woofer..
Después de mucho pensar la geometría del recinto (ni que fuese tan complicado), terminé optando seriamente un down-firing. Por qué? Bueno, tengo varias razones.
Como un comienzo, viendo el post de Dr.Z: https://www.forosdeelectronica.com/f32/hacer-subwoofer-waf-aceptable-carpinteria-dr-z-118044/
Hay un dato en especial que no deja de ser útil e interesante:

Cuando se usa un subwoofer en modo "down-firing", el cono del parlante sufre el efecto de la fuerza de la gravedad y queda desplazado de su posición de equilibrio, corriéndose en dirección al piso. Para mantener la simetría del desplazamiento del cono a lo largo de todo su recorrido, se sugiere que este corrimiento del cono de su posición de reposo (también conocido como sag) sea menor o igual al 5% de Xmax.

La formulita para calcular el suodicho "sag" la tenemos en el mismo post:
%Sag= 981000/(Xmax·(2·Π·Fs)²)

En el caso del Tymphany tengo: %Sag= 981000/(3·(2·Π·71,22)²) ; --> ~1.64%
Bastante por debajo de lo considerado aceptable.
PD: Yo tampoco entiendo de donde vienen tan pocos datos en la fórmula, ni qué relación sacaron con la elasticidad y compilancia de la suspensión
De cualquier modo no está nada mal el resultado como para empezar.

La segunda razón es que, teniendo en cuenta lo que me ha costado el woofer (que tampoco es demasiado), no me agrada la idea de que el cono llegara a sufrir algún golpe por muy accidental que fuese o, la típica metida de dedos para ver cómo se mueve
Por lo que, cuanto más protegido esté y más inaccesible, mejor.

Por último no me gusta la monotonía en los diseños, así que es una oportunidad para ponerlo en práctica. Veremos qué tal..

El concepto viene a ser ni más ni menos ésto:





Todo en MDF de 16mm.
Ahí se ve perfectamente cómo voy a colocar el amplificador, la toma de corriente, el transformador (en la cara interna claro), y un panel de "control": Como la idea era hacerlo todo lo más flexible posible voy a incluir un control de volumen para el woofer, otro para los satélites, y un ajuste de frecuencia de corte superior del woofer, que habría que ajustar después según necesidades.
También va a estar ahí el interruptor de encendido y la salida de audio para los satélites en jack de 3.5mm.
Una imagen:


En un lateral se ven 3 rectángulos dibujados que hacen referencia a la cara interior del bafle y que, empezando por arriba son: Puente rectificador+filtrado, Filtro subsónico, y el LPF que hará el corte con los satélites.

Todo está a las medidas exactas. De hecho me gusta y acostumbro a dibujar todo lo que que propongo antes de ponerme a hacer nada, para tenerlo todo bien claro y que no se me escape nada a última hora.

PD: Y la entrada de audio? no la dibujé ni creí necesario hacerlo. También tendrá su propio control de volumen:


Ya tengo toda la madera comprada. Ahora sólo es cuestión de ponerse a montarlo todo. Los filtros serán casi la última parte del proyecto. Y digo casi porque después de eso vendrá otra tanda de mediciones y ajustes, y por último si no se me escapa nada, la terminación de todas las cajas.

No lo he comentado desde que creé este tema pero, cualquier crítica constructiva, opinión y sugerencia es bienvenida

 

[elucches]

Acerca del origen de la ecuación para %Sag.

Fuerza f que ejerce la gravedad sobre el cono de masa Mms cuando el parlante está horizontal:
f = Mms * g
donde g es la aceleración de la gravedad, que vale aprox. 9.81 m / s^2.

Desplazamiento x del cono, cuya compliancia sea Cms, debido a esa fuerza:
x = f * Cms
y reemplazando f por el segundo miembro de la primera ecuación:
x = g * Mms * Cms

Frecuencia de resonancia del parlante al aire libre:
fs = 1 / (2 * pi * sqrt(Mms * Cms))
de donde
(2 * pi * fs)^2 = 1 / (Mms * Cms)
o
Mms * Cms = 1 / ((2 * pi * fs)^2)

Por lo tanto reemplazando Mms * Cms en la ecuación de x queda:
x = g / ((2 * pi * fs)^2)
y teniendo en cuenta el valor de g en mm / s^2 eso es:
x = 9810 / ((2 * pi * fs)^2)

Expresando x como porcentaje de Xmax es:
%Sag = 100 * x / Xmax
y reemplazando x por lo de arriba queda la ecuación que usaste:
%Sag = 981000 / (Xmax * (2 * pi * fs)^2)