Bom dia outra vez a todos
Então vou agora chegar à conclusão disto tudo, e falar
das minhas colunas.
Como quase toda a gente, comecei por ter aparelhagens
convencionais...
Mas uma coisa que nunca me satisfez foram as
colunas. Como disse ontem numa resposta, a REVELAÇÃO
veio quando ouvi as primeiras monovias, e e apaixonei
pelas Lowther...
E mais tarde ouvi as Supravox, que é uma marca francesa
derivada da SEM, fabricante de quase todos os altifalantes
dos rádios franceses desde o início dos anos 30, e que
foi fundada em 1956 (por sinal o ano em que eu nasci).
Em 1964, a RTF encomendou-lhes um "full-range" de
215mm para monitor de estúdio, com 96dB, que foi usado
durante mais de 20 anos inclusivamente pela RTL, pela RAI
e pela Europe 1, que como sabem fizeram muitas emissões
e gravações de muito boa qualidade.
Ainda se produz, com as referências RTF64 ou RTF64
bicône (o de dupla membrana, que tem melhor resposta
nos agudos) e a companhia tem outros produtos.
E decidi fazer os meus primeiros pavilhões com este
altifalante, que tem características próximas dos Lowther,
mas uma resposta mais uniforme. Houve pelo menos
5 protótipos até chegar à solução...
O que é que é preciso para um altifalante poder ser
utilizado num pavilhão? (Não vou explicar os parâmetros
Thiele-Small que quase toda a gente aqui deve conhecer)
A frequência de ressonância (Fs) não é o mais importante,
embora se queira o mais baixa possível, pois
a reactância do próprio pavilhão anula-a como num "bass
reflex" (Olson e outros autores), o que lhe permite
reproduzir frequências muito abaixo desta frequência,
sendo que a única verdadeira limitação são a linearidade
do driver e as características do próprio pavilhão...
É importante a membrana ser leve <10gramas, ter
pequena excursão linear (neste caso 4mm), ter um volume
equivalente (Vas) não demasiado grande (75 litros para o
Supravox, melhor que o Lowther PM2a com 115), pois é
preciso comprimi-lo para obter pressão, e um "Qts", ou
inércia total eléctrica e mecânica o mais baixa possível e
em qualquer dos casos bastante inferior a 1.
Quanto ao pavilhão, se como Voigt demonstrou, e é
essa a solução adoptada por Klipsch, a curva mais
adequada a um pavilhão frontal é a Tractrix, nos pavilhões
traseiros a melhor parece ser a Exponencial pura.
A ideia, é sempre reforçar as frequências do altifalante
e obter mais potência usando o pavilhão.
Se nos primórdios (e nalguns casos ainda hoje) era
necessário reforçar a onda frontal, como desde os anos
40 dispomos de full-range que são lineares até aos 20kHz,
em emissão directa frontal, a única coisa que faz sentido,
quanto a mim, é reforçar os graves que é onde há perdas
e os pavilhões frontais já não fazem sentido.
Neste exemplo, que é do tipo usado pelo nosso amigo
Ricardo Onga-ku, a onda traseira não é aproveitada, mas
sim amortecida dentro da caixa, e o que se perde em
potência por trás, procura-se recuperar pela frente... não
vejo o interesse...
Se por outro lado existir uma câmara de compressão
(Vf na figura), isso aumenta ainda mais a potência do
altifalante pois aumenta o "sopro" para dentro do pavilhão
Porém, a onda traseira também é perdida... e além disso
o ângulo de difusão da membrana é estreitado pelo
pavilhão, tornando o sistema demasiado direccional, o
que só é bom se o ouvinte estiver a muitos metros de
distância. É um sistema que só é geralmente usado em
"public-address", por exemplo em estádios... e foi por
causa destes problemas que se desenvolveram os
pavilhões muiti-celulares, com maior dispersão sonora
O que nos traz às colunas que utilizam directamente
a onda frontal produzida pela membrana nos médios e
agudos, e em que há uma câmara de compressão que
não interfere nestas frequências, pois tem uma abertura,
através da qual recupera a onda traseira e a amplifica
graças a um pavilhão...
Do meu ponto de vista, é preciso pensar num pavilhão
como se fosse um "bass-reflex"...
... MAS que em vez de ter um tubo cilíndrico estreito com
apenas UMA frequência de ressonância, por ser uma
"corneta" exponencial tem um tubo que alarga, e
responde a toda uma gama de frequências!!!
E enquanto no bass-reflex se quer que a caixa seja
grande e amortecida para haver o menor sopro
possível para dentro do tubo para evitar o tal VOUFF e o
"baixo de uma nota só"...
...no nosso caso queremos VOUFF e sopro para dentro do
pavilhão para podermos amplificar TODAS as frequências
graves e não apenas uma delas!!!
Para calcular a pressão, faço o cálculo usando um
programa qualquer que calcule o volume de um
bass-reflex, mas em que procuro obter um comprimento
do "port" (o tubo ou abertura) o mais longo possível,
para duas situações: a) uma caixa que corresponda ao
volume da câmara com compressão de 1/4 ou menos do
Vas (ou seja uma compressão de 4x ou superior) e b) uma
caixa que corresponda ao volume total interno da coluna,
incluindo o pavilhão que ela tem lá dentro.
No primeiro caso, a abertura deve corresponder à área
da garganta, e no segundo, à área da bôca do pavilhão.
Se se conseguirem satisfazer as condições de a) no
primeiro caso, a área ser entre 1/3 e 1/4 da área da
membrana e o comprimento do tubo ser de pelo menos
1/4 do comprimento do pavilhão, e b) no segundo, o
comprimento do tubo ser aproximadamente o do próprio
pavilhão, em ambos os casos para a frequência que se
pretende atingir ou mais baixa - estamos bem....
Porquê? Porque isto significa que vamos ter pressão
suficiente para fazer vibrar uma coluna de ar para dentro
do pavilhão, a partir da câmara de compressão, e se
pensarmos no pavilhão como um bass-reflex, em que o
"port" está integrado no volume, que a onda chega até
à bôca.
Mas qual é o comprimento??? Fácil: a solução utilizada
já nos instrumentos musicais desde o século XVII pelo
menos, é usar os nós de vibração das oitavas (os
segundos harmónicos).
Uma flauta, que desce a 280Hz, mais ou menos, tem em
geral cerca de 50-60cm de comprimento, o que equivale a
METADE do comprimento de onda correspondente a essa
frequência, ou seja à oitava superior, 560Hz. No caso do
fagote, que desce a 30Hz, a que corresponderia um
comprimento de onda de 11 metros, o comprimento
do tubo é de cerca de 5,5 metros, ou seja, metade
também. Um piano de concerto tem a corda mais grave
com metade do comprimento da onda mais grave; e um
vertical com 1/4, e dá a mesma nota... embora com
menos potência... (havendo neste caso regulação por se
tratar de uma corda metálica sob tensão).
Já estou a ver o jpamplifiers a dizer que os pianos, mesmo
de cauda, têm distorção... e qual flauta qual o quê: só
mesmo uma trompa alpina que tem o comprimento de
onda todo, inteirinho!!! Lol
Como a pressão sonora obtida com um driver eléctrico
é superior à da vibração da palheta accionada pelo sopro
humano, que apenas faz vibrar uma coluna de ar à
pressão atmosférica, e devido às óbvias limitações de
espaço, ficamo-nos por 1/4 do comprimento de onda da
frequência mais baixa que pretendemos reproduzir.
Este é o método adoptado por todas as marcas, excepto
quando se faziam pavilhões para os Cinemas... que
usavam metade da onda como os pianos de cauda.
Numa simulação isto dá que para uma superfície de
membrana Sd de 263mm2, e para uma Fo (frequência
mais baixa a reproduzir) de cerca de 40Hz, a que
corresponderiam 8,58 metros, tendo em conta um Vas
de 75 litros - o comprimento devem ser 2,15 metros,
a área da garganta entre 65 e 87 cm2, e o volume da
câmara de compressão =< 18 litros.
Assim, e no caso do Fostex FE206E que é o driver que
utilizo actualmente pois o Supravox exige um pavilhão
muito maior (e já fiz vários, mas neste momento está à
espera que eu tenha espaço), e que tem uma Fs de 39Hz,
um Vas de 54,53 Litros, e uma Sd de 206cm2,
para uma câmara de compressão com 12 litros, e um
"port" de 78 cm2, cerca de 1/3 da Sd, temos um
comprimento de 1,15 metros, mais de um quarto do
comprimento necessário para uma frequência de 39Hz.
A 30Hz, seriam 2,02 metros... o que significa que quanto
mais baixa a frequência mais longe vai o sopro para
dentro do pavilhão, a partir da câmara de compressão...
que é o que nós queremos!
Se construirmos um pavilhão com uma curva exponencial
com uma garganta de 78cm2, para uma Fo de 39Hz,
usando por exemplo o calculador disponível em
http://fullrangedriver.com/singledriver/exphypcalc.html
isto dá um comprimento total, para uma coluna de
encostar à parede, de 3,72 metros. A cerca de metade
deste comprimento, isto dá uma bôca de 1.120-1.130cm2.
Como temos limitações de espaço, podemos fazer ao
contrário, e ver que frequência podemos obter com o
comprimento disponível. E depois de vários protótipos
desenhados em papel, fixei-me nas seguintes dimensões
interiores: 28x40x80. Isto dá 89 litros. Subtraindo o
volume interno do magneto e as madeiras, mas não a
câmara de compressão, que tal como o tubo do
bass-reflex, entra no cômputo do colume, ficam cerca de
85 litros, mais ou menos, e um comprimento do pavilhão
de 205cm.
Ora, então qual seria a resposta de um Fostex 206e em
bass-reflex numa caixa de 85 litros com um port de 1.120
cm2 e 205 cm de comprimento?
Pelos programas de simulação daria 29,5Hz!!!
CLARO QUE ISTO SÃO APROXIMAÇÕES, E TENTATIVAS
DE PERCEBER O FUNCIONAMENTO ATRAVÉS DE
EXTRAPOLAÇÕES... isto é uma ARTE mais do que uma
ciência...
Mas todavia quer dizer que podemos contar com uma
resposta da câmara de compressão de 12 litros, com
aquela abertura de 78cm2, suficiente para injectar pressão
no pavilhão, onde ela vai progressivamente diminuir
mas fazer aumentar a amplitude das frequências mais
graves até à bôca, que com 1.120cm2 e estando a 205
centímetros de distância ainda deve ser capaz de
responder a uma onda mais ou menos de 35Hz... vá lá!
E como o comprimento do pavilhão estudado é de 203cm,
isso corresponde a 1/4 da onda de 42Hz, e a mais de 1/4
do comprimento resultante da progressão exponencial para
36-39Hz, que encurta o pavilhão mais do que a
hiperbólica, embora menos do que a tractrix, o que
significa que é previsível que a resposta desça pelo menos
a 40Hz (e de facto chega lá...)... não sei se acompanharam
este raciocínio, mas não vão faltar comentários...
PARA OS QUE DESEJARIAM UMA EXPLICAÇÃO MAIS
CIENTÍFICA E MAIS EXACTA, tenho de referir que
a) em muitos altifalantes de marcas reputadas (Tannoy,
Klipsch, etc) o encurtamento dos pavilhões é ainda mais
pronunciado;
b) como Olson (o incontornável) demonstrou que, ao
contrário dos pavilhões de médios e agudos, nos de
graves, a regularidade da expansão do pavilhão é de
somenos importância, razão pela qual eles podem ser
dobrados e ter secções rectilíneas
c) eu fiz a partir de planos com medidas exactas o
"reverse-engineering" de algumas Lowther e Tannoy, e
descobri que todas elas tinham correcções das medidas
ideais para satisfazer as necessidades práticas das
dimensões admissíveis.
Isto são colunas para quem não pode ter em casa uns
"horns" da Western Electric...
A construção é em MDF de 19mm
A selagem interna com acrílico é muito importante
AINDA continua... mas vai acabar já de seguida
...