jueves, 3 de marzo de 2011
lunes, 27 de diciembre de 2010
DISEÑO DE UN SUBGRAVE DE BOCINA PLEGADA
Un Folded Horn (Cuerno plegado o bocina plegada) es un tipo de cajas propias para subwoofer que permite la reproducción de muy bajas frecuencias, plegando la bocina para obtener de esta manera una caja más compacta y fácil de transportar. Este tipo de cajas es ideal para espacios abiertos y cerrados mostrando en todo momento un buen rendimiento.
El hecho de plegar la bocina, radica en que una corneta (Horn) para lograr reproducir bajas frecuencias se necesitan longitudes largas, por ejemplo, para que una corneta pueda reproducir 50 Hz se necesita que la corneta tenga una longitud aproximada de 6.9 mts, por tanto, que las cajas de corneta plegada (Folded Horn) estan basadas en el pliegue o enrollado de las bocinas, puesto que de esta manera se pueden hacer más prácticas.
A caontinuación la imagen de la caja acústica de corneta plegada mas famosas en el mundo:
Figura No. 1
Ésta caja es un tipo de bocina de bajo plegado (Folded Bass Horn) que ofrece un gran rendimiento y exelente sonido cuando se trata de subgraves. La empresa que las fabrica es Cerwin Vega.
El diseño de la caja acústica que propongo, es del tipo folded horn de Cerwin Vega, con la salvedad que es aplicable a cualquier parlante que ustedes dispongan, siempre y cuando lleven el procedimiento u cálculo aquí propuesto.
Antes de comenzar con los cálculos, voy hacer mención de las características que debe tener el parlante (subwoofer) a emplear en este tipo de cajas, para así; obtener un buen rendimiento, debido a que las características propias del parlante (subwoofer) influyen drasticamente en el resultado final, sin menospreciar otros aspectos influyentes como el crossover y el amplificador.
SELECCIÓN DE PARLANTE (SUBWOOFER) ADECUADO
Todo parlante de marca trae una hoja de especificaciones, la cual, resulta ser de gran ayuda a la hora de diseñar un recinto acústico (caja) adecuado para dicho parlante.
A la hora de escoger un parlante, que sea el más conveniente en una caja acústica tipo corneta plegada (Folded Horn), hay que tener muy en cuenta las siguientes especificaciones del parlante para un buen desempeño del mismo:
Rango de Frecuencias: No es necesario que el subwoofer comience a reproducir frecuencias bajas menores a los 33 Hz, ya que las bocinas de corneta plegada son incapaces de reproducir frecuencias inferiores a los 33 Hz a 10 dB. Basta con que el subwoofer comience a reproducir desde los 35 Hz u 40 Hz.
Mms (Effective Moving Mass): Esto comprende el peso del conjunto cono, bobina y suspensiones. El valor de este parámetro es mejor que sea lo más alto posible, puesto que al ser mucho más pesado indica que puede mover más aíre dentro de una cámara acústica pequeña y sellada como es el caso en las cajas de corneta plegada (Folded Horn).
Cms: Este parámetro hace referencia al grado de elasticidad de la suspensión del parlante. Lo más recomendable es que este parámetro sea lo más bajo posible o que redondee los 110 m/N. Si el parlante se diseñó para mover una suspensión dura, esto indica que su bobina posee un alambre grueso que trae como ventaja mover un conjunto duro sin recalentarse, lo cual es lo que se persigue en estos casos.
Qes: Hace referencia al factor de calidad eléctrica. Es conveniente que este valor sea bajo, puede ser entre 0.3 y 1.5. Este factor determina la eficiencia y lo plano de las frecuencias a reproducir.
SPL: Indica la sensibilidad del parlante. Se refiere a la presión sonora que desarrolla un parlante a 1 metro de distancia aplicando 1 Watt de potencia.
Este parámetro resulta útil al momento de comparar dos parlantes para determinar cuál de los dos ejerce mayor presión sonora (es decir, suena más fuerte) a superar los 3db. Ejemplo:
Parlante A: 1000 Watt con 94 db
Parlante B: 700 Watt con 99 db
Aplicando la formula: dBp =10Log P1/P2 donde P1 es la potencia de programa del parlante y P2=1
Para el parlante A tenemos:
dBp= 10Log (1000/1) => Resolviendo obtenemos que dBp = 30
Ahora sumando éste valor a los 94 db del parlante obtenemos:
dB SPL= 94 + 30 = 124 db
Parlante B
dBp= 10Log (700/1) => Resolviendo obtenemos que dBp = 28.4
Ahora sumando éste valor a los 94 db del parlante obtenemos:
dB SPL= 99 + 28.4 = 127.4 db
En conclusión vemos que se obtiene más SPL (Presión sonora) con el parlante de 700 Watt que con el de 1000 Watt. Lo cual quiere decir que gastaría menos dineros al comprar el parlante de 700 Watt que el de 1000 Watt y necesitaría una aplicación menos potente y menos costosa para el parlante de 700 Watt que para el de 1000 Watt y obtendría un sonido más potente con el parlante de 700 Watt que con el de 1000 watt.
Lh/No. Iteraciones y obtenemos (1,195574039/100) = 0,01195574
d. La variable Ag de la ecuacion Sx su valor sera tomado a partir de la iteración 1
del valor que tenga Sx(m2) en la iteración anterior a la que se esta calculando, es decir.
el valor de Ag sera igual al valor Sx(m2) de la iteración aterior, en esta caso la iteración 0, cuyo valor
es igual a 0,020137244, por tanto para la iteración 1 Ag=0,020137244, el valor de m es contante igual a 4,748919128 para toda iteración y el valor de x igual al valor X m de la iteración en este caso x=0,01195574
Para las demas iteraciones se procede de igualmanera, las iteraciones la puede generar en excel, es mucho más rápido.
Esto sería lo que tu estarias calculando:
Sx = es el area de secciones del cuerno a "x" distancia. ejemplo
Esquema De la corneta
Esquema de la Caja Acústica Plegada
CÁLCULOS
Parámetros del Parlante Subwoofer
Potencia del Parlante: 1000W /*No tiene relevancia para el cálculo*/
Pulgadas del Parlante: 18 pulgadas /* No tiene relevancia para el cálculo*/
Rángo de Frecuencias: 45 Hz - 5000 Hz (Frecuencias que reproduce el parlante adecuadamente)
Potencia del Parlante: 1000W /*No tiene relevancia para el cálculo*/
Pulgadas del Parlante: 18 pulgadas /* No tiene relevancia para el cálculo*/
Rángo de Frecuencias: 45 Hz - 5000 Hz (Frecuencias que reproduce el parlante adecuadamente)
Fs = 50 Hz (Frecuencia de resonancia)
Qts = 0.42 (Total de Q del parlante)
Vas = 0.0525 m3 (Volumen que equivale al de las suspensión)
Datos de la Corneta a Construir
Fb = 40 Hz (Frecuencia más baja a reproducir por la corneta)
Fc = 130 Hz (Frecuencia más alta a reproducir por la corneta)
Nota: Las frecuencias Fb y Fc son decididas por ustedes mismos, teniendo como base la respuesta en frecuencia del parlante y la finalidad para la cual ustedes quieran, ya sea subgrave, grave, medio y brillo.
Calcular Área de la Garganta (At)
Donde, C =344 m/s (Velocidad del sonido) y el resultado de At se da en metros cuadrados.
Calcular Área de Boca (Sm)
Calcular La Constante de Acampanamiento (m)
Calcular Longitud de la Corneta (Lh)
Calcular los litros de la cámara del parlante
Iteraciones para construir la bocina
Nota: Entre mayor sea el número de iteraciones mucho mejor es.
a. En la iteración cero en Xm colocaremos siempre cero y en Sx(m2) colocamos el valor igual al área de la garganta, osea el que corresponde a Sm.
b. Sabemos que Lh corresponde a la longitud total que debe tener el bafle plegado o se la longitud de la corneta. Por tanto,
si decidimos hacer como en mi caso 100 iteraciones, debo por tanto dividir el valor de Lh entre el número de iteraciones que deseo hacer, como sigue a continuación:
b. Sabemos que Lh corresponde a la longitud total que debe tener el bafle plegado o se la longitud de la corneta. Por tanto,
si decidimos hacer como en mi caso 100 iteraciones, debo por tanto dividir el valor de Lh entre el número de iteraciones que deseo hacer, como sigue a continuación:
Lh/No. Iteraciones y obtenemos (1,195574039/100) = 0,01195574
d. La variable Ag de la ecuacion Sx su valor sera tomado a partir de la iteración 1
del valor que tenga Sx(m2) en la iteración anterior a la que se esta calculando, es decir.
El cálculo para Sx(m2) para la iteración 1 es:
el valor de Ag sera igual al valor Sx(m2) de la iteración aterior, en esta caso la iteración 0, cuyo valor
es igual a 0,020137244, por tanto para la iteración 1 Ag=0,020137244, el valor de m es contante igual a 4,748919128 para toda iteración y el valor de x igual al valor X m de la iteración en este caso x=0,01195574
Para las demas iteraciones se procede de igualmanera, las iteraciones la puede generar en excel, es mucho más rápido.
Esto sería lo que tu estarias calculando:
Sx = es el area de secciones del cuerno a "x" distancia. ejemplo
No. Iteraciones
|
X m
|
Sx (m2)
|
0
|
0
|
0,020137244
|
1
|
0,01195574
|
0,021313653
|
2
|
0,023911481
|
0,022558788
|
3
|
0,035867221
|
0,023876663
|
4
|
0,047822962
|
0,025271528
|
5
|
0,059778702
|
0,026747881
|
6
|
0,071734442
|
0,028310481
|
7
|
0,083690183
|
0,029964368
|
8
|
0,095645923
|
0,031714874
|
9
|
0,107601664
|
0,033567644
|
10
|
0,119557404
|
0,035528652
|
11
|
0,131513144
|
0,037604221
|
12
|
0,143468885
|
0,039801044
|
13
|
0,155424625
|
0,042126205
|
14
|
0,167380365
|
0,044587201
|
15
|
0,179336106
|
0,047191967
|
16
|
0,191291846
|
0,049948902
|
17
|
0,203247587
|
0,052866897
|
18
|
0,215203327
|
0,055955359
|
19
|
0,227159067
|
0,059224248
|
20
|
0,239114808
|
0,062684105
|
21
|
0,251070548
|
0,066346084
|
22
|
0,263026289
|
0,070221996
|
23
|
0,274982029
|
0,074324336
|
24
|
0,286937769
|
0,078666333
|
25
|
0,29889351
|
0,083261988
|
26
|
0,31084925
|
0,08812612
|
27
|
0,322804991
|
0,093274412
|
28
|
0,334760731
|
0,098723465
|
29
|
0,346716471
|
0,104490849
|
30
|
0,358672212
|
0,110595162
|
31
|
0,370627952
|
0,117056086
|
32
|
0,382583692
|
0,123894455
|
33
|
0,394539433
|
0,131132318
|
34
|
0,406495173
|
0,138793015
|
35
|
0,418450914
|
0,146901246
|
36
|
0,430406654
|
0,155483157
|
37
|
0,442362394
|
0,164566419
|
38
|
0,454318135
|
0,174180322
|
39
|
0,466273875
|
0,184355865
|
40
|
0,478229616
|
0,19512586
|
41
|
0,490185356
|
0,206525033
|
42
|
0,502141096
|
0,218590141
|
43
|
0,514096837
|
0,231360088
|
44
|
0,526052577
|
0,244876049
|
45
|
0,538008318
|
0,259181608
|
46
|
0,549964058
|
0,274322892
|
47
|
0,561919798
|
0,290348723
|
48
|
0,573875539
|
0,307310777
|
49
|
0,585831279
|
0,325263747
|
50
|
0,59778702
|
0,344265523
|
51
|
0,60974276
|
0,364377374
|
52
|
0,6216985
|
0,385664151
|
53
|
0,633654241
|
0,408194493
|
54
|
0,645609981
|
0,432041049
|
55
|
0,657565721
|
0,457280711
|
56
|
0,669521462
|
0,483994863
|
57
|
0,681477202
|
0,512269645
|
58
|
0,693432943
|
0,542196229
|
59
|
0,705388683
|
0,573871111
|
60
|
0,717344423
|
0,607396427
|
61
|
0,729300164
|
0,642880278
|
62
|
0,741255904
|
0,680437081
|
63
|
0,753211645
|
0,720187938
|
64
|
0,765167385
|
0,762261023
|
65
|
0,777123125
|
0,806792
|
66
|
0,789078866
|
0,85392446
|
67
|
0,801034606
|
0,903810378
|
68
|
0,812990347
|
0,956610611
|
69
|
0,824946087
|
1,012495412
|
70
|
0,836901827
|
1,071644981
|
71
|
0,848857568
|
1,134250043
|
72
|
0,860813308
|
1,200512467
|
73
|
0,872769048
|
1,270645915
|
74
|
0,884724789
|
1,34487653
|
75
|
0,896680529
|
1,423443668
|
76
|
0,90863627
|
1,506600666
|
77
|
0,92059201
|
1,594615661
|
78
|
0,93254775
|
1,687772457
|
79
|
0,944503491
|
1,786371435
|
80
|
0,956459231
|
1,890730524
|
81
|
0,968414972
|
2,001186229
|
82
|
0,980370712
|
2,118094711
|
83
|
0,992326452
|
2,241832939
|
84
|
1,004282193
|
2,372799904
|
85
|
1,016237933
|
2,511417905
|
86
|
1,028193674
|
2,658133914
|
87
|
1,040149414
|
2,813421011
|
88
|
1,052105154
|
2,977779918
|
89
|
1,064060895
|
3,151740605
|
90
|
1,076016635
|
3,335864004
|
91
|
1,087972375
|
3,530743816
|
92
|
1,099928116
|
3,737008428
|
93
|
1,111883856
|
3,955322934
|
94
|
1,123839597
|
4,186391285
|
95
|
1,135795337
|
4,430958554
|
96
|
1,147751077
|
4,689813343
|
97
|
1,159706818
|
4,963790323
|
98
|
1,171662558
|
5,253772926
|
99
|
1,183618299
|
5,560696195
|
100
|
1,195574039
|
5,885549796
|
Esquema De la corneta
Figura No. 2
Esquema de la Caja Acústica Plegada
Figura No. 3
Construcción de la caja plegada:
Para construir la caja plegada mostrada en la figura No. 3 del esquema de la caja plegada, deberemos primero establecer cada parte, según el cálculo realizado, como por ejemplo:
Para construir la caja plegada mostrada en la figura No. 3 del esquema de la caja plegada, deberemos primero establecer cada parte, según el cálculo realizado, como por ejemplo:
- Definir las dimensiones de la garganta
- Definir las dimensiones secciones S1, S2, S3,S4
- Definir la dimension del área de la garganta S5.
- Establecer las distancias X1, X2,X3,X4
- Definir las dimensiones de la cámra donde se instala el parlante, osea V.
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