JBL 4355, Velhos e Poderosos

Gigantes pela Própria Natureza!

Os monitores de estúdio JBL 4355 lançados na década de 70 marcaram época no áudio profissional e enquanto os estúdios e as bandas foram grandes o suficiente para eles, simplesmente reinaram como aqueles dinossauros enormes e bocudos, os T.Rex creio.

Eles mediam 90 centímetros de altura, 120 de comprimento e 50 de profundidade e cantavam alto (126 db  ou 96 dB 1W/1m) e maravilhosamente com uma resposta de frequência plana entre 28 Hz e 20 KHz.

Eram monitores de alta sensibilidade e coroaram a época de ouro da indústria fonográfica analógica, infelizmente também marcaram o início de seu fim. A JBL já vinha tendo presença forte no áudio profissional, mas em 1969 quando o judeu canadense Sidney Harman a adquiriu, ela entrou de cabeça. Neste mesmo ano deu grande suporte ao Woodstock Rock Festival e lançou os monitores profissionais JBL 4311, sucesso absoluto, presentes em quase todos os bons estúdios de gravação da época e em muitos lares, com sua linha doméstica chamada L-100, que vendeu mais de 125 mil pares naquele ano.

Os monitores JBL 4355 foram lançadas em 1972, substituíram os JBL 4350 no topo da linha, os quais tinham dimensões similares, mas suportavam "apenas" 200 W e não desciam além de 30 Hz. É fácil distinguir entre os modelos, seja pela cor zaul dos 4355, seja pelos três dutos dos 4350.  Foram seguidos por algumas atualizações e outros modelos da mesma série, que talvez tenha chegado as anos 80, porém nada superou o glamour destes ícones, capazes despertar paixão mais de quarenta anos depois do seu lançamento e virarem objetos disputados por audiófilos e/ou colecionadores em todo o mundo, notadamente no Japão, onde um par restaurado chega a custar 80 mil reais ou mais, dependendo do grau de originalidade. No Brasil só sei de um par em São Paulo.

Sem dúvida foi um projeto muito audacioso: quatro vias em bi‑amplificação, com os subgraves e graves a cargo de dois woofers 2235H de 15” (38 cm de diâmetro) em um compartimento próprio e ligados em uma entrada independente para 300w de potência, para médias e altas frequências havia um "midrange" 2202H de 12” (30 cm de diâmetro). Ele era apoiado por um driver 2441 de alta compressão, 2" com diafragma de alumínio, instalado em uma corneta 2308 acompanhada de grandes lente acústica, e por mais um tweeter 2405 e a entrada independente destas vias era para 150 W. Os circuitos de crossover cortavam as frequências em 290 HZ, 1,2 KHz e 10 Khz e havia dois potenciômetros para atenuar o nível sonoro das vias. Quem quiser plantas e esquemas originais pode encontrar aqui.

Para homenageá-los decidi fazer a 43.55, uma humilde "réplica" bem simplificada e em escala maior dos JBL 4355, mas no princípio o projeto não estava claro e tudo começou de trás para frente...

Se comprar o bicho pega, se fizer o bicho come

Quem lida com áudio já ouviu a palavrinha mágica: depende. Verdade, em áudio tudo depende, mas há alguns princípios universais: o pior equipamento sempre será o mais importante para o resultado final e quando faltar dinheiro, você não terá mais dinheiro. O bicho pega!

Mas saiba que as pessoas felizes não medem a paixão pelo custo, fixam seus objetivos de audição por meio de revistas e sites especializados, o SPL não importa para seus vizinhos e qualquer tamanho de caixa cabe na sua sala. Todas as outras se assustam mais com o custos do que se apaixonam, não sabem bem o que querem - afinal estão sonhando - e sofrem com vizinhos chatos e salas pequenas. Neste grupo maior há elementos perigosos, que em vez de sonhar com algo novo, capaz de impulsionar a economia, não, preferem reaproveitar um alto falante em condições duvidosas ou, pior, restaurar aquela caixa v(elha)intage toda esfarelada com alto falantes mais potentes, ou "mais pior", viu no Youtube e achou facilzinho ...

Se o assíduo leitor for desta turma perigosa, então poderá haver algo aqui para dar para o bicho comer, mas inicie com algo útil, como memorizar  os cinco estágios do áudio caseiro:

1. Negação que seu som é uma porcaria.
2. Raiva de que seu som é uma porcaria.
3. Barganha de que dá para melhorar gastando quase nada.
4. Depressão por descobrir que não dá.
5. Aceitação de que fazer caixas novas não vai resolver tudo, mas se der ruim, foi terapia.

Quem sai aos seus, sempre alcança

Era janeiro de 2018, numa manhã banhada de ócio criativo decidi flertar com o perigo e abri o Mercado Livre sem nada na cabeça; e só quem não tem nada mesmo pode fazer uma besteira destas... Virou e mexeu, me deparei com um par de alto falantes Pioneer TSG 1630 ofertados por 60 reais que me chamaram a atenção, tanto pelo preço, quanto pela conservação - uma ponta de estoque de uma loja de auto peças. Pouca pesquisa foi necessária para descobrir que se tratava de um produto mundial lançado no final dos anos 90, capaz de acumular críticas positivas em vários países e ainda estar bem presente no Ebay.

Entre o pedido e a entrega decidi que faria uma Boom Box, no máximo usaria mais um tweeter, coisa simples, só para fazer barulho nos churrascos, ocorreu que nesses dias também comecei a pesquisar os equipamentos de som dos anos 70 e 80 quando os grandes concertos de Rock estavam no auge e coisas inimagináveis como o WOS (Wall Of Sound) do Grateful Dead surgiam. Por conta destas pesquisas acabei esbarrando na série profissional de monitores de estúdio da JBL da década de 70 e foi amor a primeira vista, seja pela beleza, seja pelo descomedimento. 

Bastou imaginá-los uma única vez na minha sala para me convencer de que eu precisaria de uma sala nova com casa e tudo, bem não ia rolar, então por que não fazer uma homenagem? Algo em escala, uma caixa só, usando os Pioneers e um tweeter Novik NT1 antigo que estava desemparelhado, só faltaria o midrange e o projeto original para ajustar nos tamanhos.

Demorei uns meses até encontrar os esquemas e as plantas originais das JBL 4355, então desenhei no SkechUp a frente dos monitores em tamanho original e fui reescalando até que nos furos dos woofers de 15” coubessem os TSG1630 de 6”. A sorte ajudou , o nicho do midrange de 12” ficou muito perto do que seria necessário para um alto falante de 5”.

Voltei destemidamente ao Mercado Livre e achei um bom candidato, inclusive com um cone parecido e que custava uns 50 reais com o frete.  Assim que encomendei tinha quase tudo o que precisava para o projeto,  que resolvi chamar de 43.55.

Já podia começar, só que não! Apenas as dimensões da altura e da largura puderam ser definidas a priori ao reescalar os furos dos alto falantes para aproximadamente 1:2,5, porém a medida da profundidade dependia do volume da caixa,  e ele em qualquer projeto Bass Reflex depende da sintonia buscada que é limitada pelos parâmetros dos alto falantes, algo que eu não tinha a menor ideia.

Nesta época, já pela metade de 2018, eu apenas consegui imprimir em papel a frente da 43.55 e colar em um compensado de 18 mm cortado no tamanho exato, para que eu pudesse fazer as furações o mais correto o possível (por azar perdi as fotos desta etapa). O projeto, então, ficou literalmente mofando no galpão até eu conseguir medir os alto falantes e fazer as simulações para definir quantos litros a 43.55 teria. Demorou mais quase meio ano para eu consegui medi-los, pois dependeu de um amigo convencer a sua namorada a trazer o DATs dos EUA - gratidão eterna!

Dava para medir com multímetro, uma resistência e uma caixa de testes?

Sim, claro, mas mede um para ver como é bom... 

Os alto falantes Pioneer de 6” resultaram em uma Fs de 84 Hz, o QTS em 0,76 e o Vas em 11 litros, dados que confirmaram a qualidade compatível com os 80 W e os 4 Ohms de impedância informados. A sensibilidade de 89,8 dB/W/m. O Le 0,48 mH e o Bl de 3,4 N/Amp também podem ser consideradas razoáveis, assim, no conjunto, este alto falante é um bom produto.

O  de 5" apresentou uma qualidade um pouco menor, a FS de 108 Hz, a Qts  de 1,4 e o Vas de 7 litros deixaram isso claro, mas olhando os demais parâmetros, especialmente o Le de 0,36 mH em 1 KHz e o Bl de 2,3, dá para considera-lo razoável com seus 60 W e sensibilidade de  88,9 db 1w/1m. A arte imitou a vida neste caso, porque o menor controle do cone recomendava um compartimento separado como no projeto original.

O Tweeter tem a parte traseira isolada, logo não impõe mudança no cálculo do volume do compartimento das médias e altas, exceto pelo pouco que ocupa. Sua Fs de 1,175 Hz e sua sensibilidade de 88,3 dB 1W/1m foram gratas surpresas por casar bem e se aproximar dos demais componentes do projeto, embora possa ser considerado o de menor qualidade, dado a tecnologia da época cobrar seu preço: Le e Qts muito alto para um Tweeter (0,93 mH a 1 KHz e Qts de 3,2 respectivamente) embora o Bl seja bom (4,5 N/Amp). No manual da Novik a sua curva de resposta não passa de 16 KHz e não é nada plana.

Com os alto falantes medidos, usei o BassCad, gratuito e muito bom (!), para fazer as simulações e conforme o projeto original, também usei dois volumes separados, um para as baixas, onde ficaram os Pionners e outro para as médias altas onde pus o mid e o tweeter.

TIP Alert!

Em simulações onde o volume é compartilhado por dois ou mais alto falantes se deve considerar que a área de cone (Sd) e o Vas aumentam na mesma proporção do número deles, como se fosse um só alto falante, já os parâmetros de qualidade ficam iguais.

De pequenino é que se paga o pato

As simulações realizadas não foram auspiciosas! Mesmo alto falantes razoavelmente bons como estes Pioneers, ainda são alto falantes automotivos e foram projetados serem instalados nas portas e tampas, simulando o Bafle Infinito, assim, os volumes indicados para obter a sintonia mais baixa, ou melhor: a maior extensão possível dos graves e a curva de resposta mais plana acabaram ficando muito muito, mas muito grandes para uma Boom Box.

Fez mais sentido partir do maior volume teórico e ir reduzindo-o aos poucos, por tentativa e erro, com novas simulações até que a curva de resposta resultante ficasse aceitável e o volume factível, pois a medida da profundidade deveria harmonizar com a altura e largura. O projeto desta Bass Reflex também exigiu quebrar a cabeça para encontrar uma sintonia para a caixa que fosse capaz de cotejar o volume interno e o volume dos dutos com o reforço dos graves por volta dos 70 Hz. O problema era que o projeto fixara o diâmetro e  número dos dutos e a sintonia ideal os deixava compridos demais. Sem dúvida esta foi a parte mais difícil do projeto das 43.55, afinal, ela exigiu decidir sobre comprometimentos múltiplos e interligados.

Foram muitas simulações até achar as medidas físicas para cortar a chapa e fazer as paredes laterais, mas não me dei conta de que não descontara todo o volume das travas e das divisórias dos compartimentos, além de que ainda não sabia o volume do amplificador. Depois tive que resolver isso e foi necessário aumentar um pouco a profundidade cortando novas paredes.

Restavam ainda duas definições : as frequências de corte e a amplificação para “ativar” a caixa. Queria que não fosse necessária uma fonte externa, até cogitava um banco de baterias e preferia uma solução nacional, mas foi impossível porque as opções brasileiras se mostraram ridiculamente caras e, pior, aparentavam não ter a qualidade suficiente para valer o preço pedido, inclusive a grande maioria utilizava componentes chineses. Partiu importação direta!

Inicialmente pensei em utilizar duas placas amplificadoras simples e imitar a caixa original com dois potenciômetros na frente, mas isso implicaria em desenvolver uma solução de fonte e resolver como inserir uma codificadora de MP3 que tivesse Bluetooth. Depois de pesquisar  acabei optando pela placa integrada de ativação de subwoofer da Ayima, um verdadeiro canivete suíço por meros 24 dólares. Esta placa é completa e ainda permite a ligação diretamente na energia elétrica, pois possui um pequeno transformador integrado em uma fonte retificadora.

Não obstante, tentei importar uma placa de fonte para fazer um banco de baterias que carregasse diretamente, mas os Correios conseguiram me enganar. Não avisaram que o produto estava retido aguardando o pagamento de uma taxa de 15 reais de entrega, não era um imposto, então o exportador é quem deveria pagar. Esperaram 30 dias e devolveram por falta de pagamento e só soube do caso quando o site da China me avisou. Depois desta, abri uma exceção na minha opinião sobre as privatizações e definitivamente eu quero que o Correio brasileiro se rale!

Quem olhar as especificações da placa notará que ela parece meio fraca, afinal o fabricante informa nos graves a potência de 100 W e nos agudos 30 W, mas não há problema, pois os 80 W informados como o máximo suportado pelos Pioneers, os 40 W do “Renult” e os 25 W do Tweeter são todos PMPO e se multiplicarmos os 12 volts de operação da placa pelos pelos 3 amperes com que opera, menos 10% de perdas por calor, se pode esperar que este amplificadorzinho renda perto de 45 W RMS, o que está bem bom.

Como esta placa é mono, mas possui saídas independentes para para graves e agudos, é possível que seu filtro interno divida a potencia como normalmente ocorre em qualquer sistema: 80% para os graves e 20% para os agudos, assim é provável que os Pioneers e o "Renult" recebam no máximo 30 W juntos e o NT1  os 15W RMS restantes, ou seja, nem potência de menos, nem demais para queimar.

Crossover talvez nem fosse necessário, pois as eficiências dos alto falantes estavam balanceadas, mas como há muita sobreposição nas médias é possível que o som ficasse colorido pelo acoplamento dos três woofers, então achei bom separar minimamente e encomendei no Mercado Livre  dois divisores passivos de uma via, do tipo passa altas com cortes de 12 dB por oitava, um em 800 Hz  para as médias e o outro em 2 KHz para o Tweeter, juntos custaram 50 reais mais ou menos.

A última coisa que faltava no projeto teórico era definir a ligação dos alto falantes para casar minimamente as impedâncias. Se pusesse todos em série a impedância seria muito alta e o amplificador não conseguiria gerar SPL, já se os pusesse em paralelo, seria o contrário, a impedância ficaria muito baixa e o amplificar teria volume alto por muito pouco tempo antes de queimar.

A solução foi ligar o Tweeter de 8 Ohms em separado e colocar em série-paralelo os dois Pioneers de 4 Ohms com o “Renult” de 4 Ohms, assim a impedância media vista pelo amplificador ficou por volta de 6 Ohms, algo segura, e o volume ficou bem legal.

Partiu 43.55

A implementação começou por fazer com a Tupia os rebaixos dos alto falantes e depois, por dentro deles, abrir os furos. O furo para o tweeter, assim como as demais aberturas, eram pequenos, então foi mais fácil usar uma serra copo, inclusive nos dutos que foram montados com anéis de MDF colados.

Como disse antes, a escala tinha fixado a altura e a largura, mas não a profundidade, esta veio das simulações, cotejando entre volume e resposta. No final as dimensões externas ficaram 55 cm de largura, 38 cm de altura e 26 cm de profundidade externamente. O volume interno aproximou-se de 42 litros, tendo a câmara dos médios e tweeter ficado próxima dos 12 litros, porém o volume das paredes internas e dos reforços ocupou mais espaço que o esperado e mesmo aumentando um pouco mais a profundidade, a resposta na zona dos graves ficou um pouco mais bicuda que o esperado.

Para melhorar a estética, a frente da caixa sobrepôs todas as paredes, mas isto a enfraqueceu um pouco e exigiu reforçar com ripas coladas em todas as junções. A última abertura foi na tampa traseira para instalar o amplificador e os dutos foram feitos a partir de discos de madeira colados, após o miolo ser cortado para formar os anéis. No cálculo final eles ficaram com seis centímetros de diâmetro e 12 centímetros de comprimento. 

Grosso modo, o volume do compartimento dos graves ficou com aproximadamente 22 litros livres e o dos médios 12 litros, volumes pequenos em comparação com o ideal, então para para melhorar a sonoridade foi necessário forrar as paredes com uma manta grossa de algodão e colocar o resto que tinha de espuma acústica no compartimento dos graves. Isto faz com que os alto falantes enxerguem uma caixa maior do que a real.

Os acabamentos externos foram feitos de MDF, primeiro os três aros, um para cada alto falante, afim de esconder as bordas deles - seriam desnecessários caso o alto falante de 5” ão tivesse vindo com uma borda funda em plástico que precisou ser cortada para entrar no nicho e ficou muito feio. Os grampos foram feitos dobrando "ganchos"para pendurar quadros pintados de cinza, sua fixação por parafusados foi o bastante para segurar os anéis, mas os alto falantes foram aparafusados nos nichos.

O tweeter da caixa original tinha um plugue de fase na sua saída e a corneta do driver uma lente acústica, o plugue foi reproduzido em compensado e pintado de preto, mas é mera alegoria, já a lente teve que ser feita em madeira. Ela saiu um pouco grosseira, então resolvi apenas pintá-la com verniz, afinal a 43.55 é uma homenagem, não uma imitação. Ambas as saídas, do plugue e da lente, são compartilhadas pelo Tweeter, o qual foi internamente fixado em uma placa de compensado na qual foi feita uma abertura ligeiramente menor que seu diâmetro para criar uma câmara frontal que talvez ajude no controle do cone de papel e melhore sonoridade.

A frente foi pintada de azul, conforme o projeto original, mas infelizmente não foi possível encontrar uma tinta spray com uma tonalidade realmente próxima da verdadeira, inclusive achei horrível esta cor, mas até ser necessária uma repintura pelo uso, não vou esquentar a cabeça com isso.

O toque final foi revestir as paredes laterais e fazer os pés com madeira natural "reciclada" de Canela Preta. Foi utilizada uma peça bem antiga, retirada das tábuas de um galpão colonial aqui da Borrússia, a qual, depois de pintada com Verniz PU, acrescentou muito na aparência final do conjunto, realmente invocando o espírito vintage.

A caixa de fósforos e caixa de som

Parece até nome de parábola, mas não é, é um aviso! Fazer caixa de som a moda louco pode acabar precisando de uma caixa de fósforos para pôr fim no sofrimento, é por este motivo que mesmo um brinquedo como esse merece um pouco de estudo e algumas horas de simulação. Não resolve tudo, mas minimiza as perdas.

Bom, silêncio total na Borrússia, meu cachorro desmaiado num monte de serragem e eu, rezando para Pan, giro os botões, ligo a caixa na tomada e aperto "On": ala fresca tchê!!! Uma mulher dá uma baita berro em inglês avisando que o BlueTooth estava disponível. O cusco saiu correndo enquanto eu ficava pensando porque nunca acerto o lado do volume.

Uns minutos de chiadeira infernal e consigo ligar o telefone pelo Bluetooth, então a Janis Joplin começou a cantar “Cry baby, cry baby, cry baby, Honey, welcome back home...” de forma linda e com um pouco de ajuste nos controles de tonalidade o som ficou forte e confortável.

Em seguida passei o RTA com o microfone do celular mesmo para ver se a resposta estava bem plana e para minha surpresa ficou bom. Dias depois consegui tempo para medir melhor a curva de resposta usando um microfone calibrado e o resultado foi surpreendentemente bom, publiquei no FaceBook no grupo do AudioBr. Como meu telefone deu problema mortal, não sei vou conseguir achar estas capturas de tela novamente, se conseguir, atualizo o post depois.

Casa Grande e Senzala

Bom, o destino da 43.55 era a senzala da churrasqueira, e acabou indo para o quarto do meu filho na casa grande - um presente por ele ter passado no vestibular... afff.

Se alguém estiver curioso com o custo do projeto acho que não posso dizer exatamente, porque além de aproveitamentos sem um valor específico, também demorei muito para terminar, mas creio que o total deve ter ficado entre 350 e 400 reais no máximo, sem contar a mão de obra porque a do terapeuta é mais cara...

Quem quiser que compare, por exemplo, um tubinho de irritar desse da JBL (que decadência!) custa mais de mil reais e suas cópias perto de 500. Quando muito têm 40 W PMPO e o grave é curtinho, pois usa dois radiadores passivos minúsculos.

Ai deve ter gente dizendo: “ATA”, mas ela é portátil, tem bateria, etc...

Podem comparar, então, com algo mais parecido. A Party Box 2000 serve, também é da JBL e possui quase as mesmas funções da 43.55, mas custa mais de dois mil reais, mas tem umas luzinhas bem legais... já na qualidade do som confesso que não sei, nem tenho como saber, mas o desafio está aceito, ela promete de 45 Hz a 18 KHz com -6dB com 2 x 6,5” e (?) 3 X 2,5”...

JOTABELE-SE 

É Cedro que podes fazer um Mini System 2.1 Bass Reflex com TLs

Nestes dias de primavera anda chovendo aos cântaros, muita ovelha ensopada e algum tempo livre fora do normal, porém o futuro é do trabalho acumulado, mas enquanto o seu lobo não vem aproveito para um pouco de "britolagem".

Gostei muito do resultado das Moiras e decidi fazer mais caixas de som, mas desta vez que coubessem na minha sala e que as pudesse levar para onde fosse, então pensei em um Mini System adequado aos 120 watts RMS do amplificador de ativação de subwoofer que comprara para as Moiras, mas depois me pareceu muito fraco.

Mini System em Cedro

Este amplificador eu encomendei da China por 36 dólares via AliExpress, a foto dele está abaixo e seu modelo é o SW-501 da Aiyima, uma boa empresa. Em reais custou perto de R$ 120,00 sem a fonte, mas por sorte tinha uma genérica de notebook que serviu super bem.

Ele é bem pequeno, conseguiu passar direto pela alfândega depois de uns 30 dias esperando, o que foi bom, não o tempo, claro, mas por não ter sido tributado. Alguém pode pensar que isso é bobagem porque ele está longe dos 50 dólares, mas na importação direta não há cota e tudo que se manda vir, acrescido do frete, pode ser  tributado em 50% conforme o valor atribuído pela receita.

Nós gaúchos, graças a um Desgovernador do PMDB chamado Rigoto - o Chorão, ainda sofremos um achaque extra da Secretaria da Fazenda Estadual que com a maior cara de pau cobra o ICMS de uma mercadoria que nunca circulou.

Bom, o amplificador já estava a mais de um mês encima da mesa e eu pensando no que faria, cheguei a calcular um sistema com blocos de concreto de construção, mas a litragem deles é muito pequena e o peso demasiado, mas gostei da ideia e talvez use umas sucatas que tenho outra hora, assim resolvi olhar no Mercado Livre o que encontrava de bom e barato.

Qual concepção? A lei dos "omi" ajuda?

Antes de sair por ai comprando é importante lembar que caixas boas são construídas entorno dos alto falantes, então, sistemas bons também devem ser construídos entorno do amplificador.

Neste caso o amplificador alega ter 120 Watts em três canais, como não tenho um voltímetro, um gerador de sinais e um resistor de capacidade conhecida, não posso medir ele para ter certeza de sua potência RMS (Root Mean Square), a que importa.

Fazer o quê? Bom, como este projeto todo está solidamente baseado em chute científico apoiado na sorte, não custa lembrar que amplificadores, como quase tudo nesta época, são péssimos em eficiência, sendo seguro não esperar mais que 25% de sua potência teórica (usando tensão de alimentação e não a de saída) gere som.

O fabricante não disponibiliza manual, ou eu não achei,  mas se não me engano, o chip dele é o 3836, logo um AB com capacidade de 30 Watts, de forma que devem ser dois integrados, um para os canais estéreo (30 Watts + 30 Watts) e outro em mono (60 Watts).

No corpo da placa do amplificador está gravada a informação de que ele aceita fontes de alimentação entre 15 e 22 Volts de tensão e até 5 Amperes de corrente,  condizente com os alegados 120 Watts  do "max powerconsumption".

Para se tirar a prova basta olhar a mandala famosa da lei dos "omi" que está ai do lado: a potência teórica é a tensão de alimentação multiplicada pela corrente informada.

P = I*V 

P = 75 a 110 Watts.

Com uma ideia da potência máxima teórica é possível aplicar um fator de potencia de 25% para aproximar até potência real de trabalho do amplificador:

18,7 a 27.5 Watts RMS.

É interessante lembrar que amplificadores não são demandados igualmente pelos alto falantes, não apenas por suas diferentes capacidades de suportar potência, mas porque ritmos musicais diferentes possuem, igualmente, diferentes conjuntos de frequências, como cada uma dessas frequências demanda uma quantidade diferente de energia, grosso modo, 60% da potencia dos amplificadores vai para os graves, 35% para os médios e 15% no máximo para os agudos.

Um sistema 2.1 precisa, por esta razão, ter mais potencia no canal dos graves e o construtor do amplificador sabe disto, logo dos 19 a 27,5 Watts RMS, possivelmente 10 a 20 Watts vão para o canal dos graves e o restante vai para os outros dois canais meio a meio.

Mas isso não é nada!

Os ato falantes pequenos normalmente são vendidos apenas com a divulgação da sua capacidade de suportar potência (50 Watts mais ou menos) e sua impedâncias (4 Ohms).

Essa potência informada jamais é a RMS, pois se fosse, os valores informados seriam tão baixos que os tornariam pouco atrativos.

Os fabricantes divulgam a chamada potência de pico musical, ou PMPO ("Peak Music Power Output"), que não é padronizada e pouca credibilidade possui, tanto que é recorrente a indústria multiplicar por quatro a potência RMS planejada para um determinado alto falante suportar e aplicá-la, por poucos instantes,  um número repetidamente grande de vezes, para depois avaliar os danos no controle de qualidade e assim estabelecer a "potencia de marketing".

Alto falantes pequenos, desta forma, dificilmente suportam mais que 12 Watts de potencia RMS a 4 Ohms, ou seja, é quase tudo que o que amplificador da Aiyima deve ser capaz de entregar em cada canal se for alimentado por uma fonte de 22 Volts e 5 amperes, sendo esperado o dobro  no canal mono dos graves.

Depois de tantos chutes científicos chega a hora do suporte da sorte: pela indústria um sistema 2.1 projetado para este amplificador, digo: planejado para este amplificador, deveria ter uma caixa de graves que não ultrapassasse 110 Watts PMPO e as caixas satélite poderiam ter quantos alto falantes se quisesse, desde que a soma das potências PMPO suportadas por eles não ultrapassasse os 60 Watts, tudo sob 4 Ohms de impedância e por cautela, se deve diminuir isso um pouco, ficando em 100 e 50 Watts respectivamente.

Fiz isso?

Claro que não e deu ruim!

Navegar é preciso, o Mercado Livre não é Preciso

Com a concepção estabelecida eu gostaria de achar bons alto falantes baratos, daqueles produzidos por fadas madrinhas para os unicórnios, mas o melhor era não ter muitas expectativas, então nem tentei falar com vendedores mais conceituados, casas do ramo, etc. e fui direto no Mercado Livre ver o que achava em 10 x sem juros.

Digitando "minisubwoofer", "miniwoofer", "full range" "2,5", etc. aparece cada coisa... Sem esperança de ter alguma informação dos parâmetros, muito menos que algum vendedor de alto falantes de 2 a 3 polegadas tivesse saco de informar isso, mesmo que soubesse do que se tratava, decidi que o melhor era não voar alto.

A opção foi procurar qualquer coisa chamada de "mini sub woofer" que tivesse jeito disso: bordas de suspensão em borracha que parecessem bem moles e depois rezar que em uma caixa Bass Reflex ele rendesse um pouco abaixo de 100 hz e fiz da mesma forma para os médios e agudos, procurei o que fosse chamado de "mini woofer full range" e tivesse jeito de alguma qualidade.

Achei algumas opções entorno de 2,5" bem baratas e pareciam servir para a minha finalidade: sistema portátil que tocasse suficientemente bem para valer o trabalho de montar. Um plano realístico...

Comprei um "mini subwoofer" de 2,7", dois "mini woofers" de 2,5" que usam em Home Theaters da Sansung e dois "mini qualquer coisa" de 2" da Eastech:

Os cinco custaram R$ 150,00 a perder de vista, sem juros e com o frete, ou seja, 30 reais na média, o que é um bom preço na minha opinião. Quem se interessar pode falar com o vendedor, pois ele possui outros modelos mais caros e itens variados, seu nome é Roger e foi bem rápido no envio.

Claro que não havia informação alguma dos parâmetros, além das respectivas impedâncias de 3, 4 e 4 Ohms  e potências suportadas  de 75, 66 e 50 Watts estampadas nos versos dos alto falantes.

O resultado da minha falta de opções, paciência e insensato otimismo foi que comprei /ás cegas mesmo e acabei com potência de menos para os graves e de mais para os médios e a coisa não arredondou como eu queria, mas antes vamos falar dos alto falantes.

O Sansung estava informado "errado", pois na verdade é feito pela BH Acoustel e o modelo correto é o U076L02SSK2 que possui 26 Watts RMS, diferente dos 50 anunciados de um outro modelo praticamente igual, não fossem as bordas viradas do chassi.

Pesquisando um pouco na internet não achei nada sobre os alto falantes que comprei e como não tenho um traçador de impedância, muito menos um RTA, tive que cavar mais fundo até achar um Data Sheet do "Sansung":

Analisando a curva de resposta acima se pode ver que o "mini woofer" da "Sansung" tem a sensibilidade baixa como esperado, entorno de 81 dB, sua frequência de ressonância é 150 Hz e o ponto de menos 6 dB deve estar nos 120Hz. Uma oitava a baixo é 60 hertz e este deve ser o piso audível deste alto falante.

Da Eastech achei dois catálogos no site, porém em nenhum havia informações sobre estes modelos que comprara, óbvio! O jeito foi extrapolar os dados médios do que estava informado nos diversos modelos e não esperar muito da sintonia das caixas. No dia em que eu puder medi-las farei os ajustes, principalmente da litragem da caixa bass reflex, pois se tiver excesso de volume ele pode ser corrigido colocando dentro isopor, ou coisa assim, além do duto, que também pode ser sintonizado novamente sem estragar tudo.

Neste rumo, amparado tão somente pela sorte, resolvi ter a crença de que o "mini subwoofer", segundo os modelos mais parecidos do catálogo, deveria tocar bem entre 100 hz e 4 Khz  e o "mini qualquer coisa" tende a não ser, nem mais sensível, nem mais amplo que o "Sansung", logo é de se esperar que ele toque melhor acima dos 1000 hz e suba até um pouco mais, quem sabe vá a 16 Khz ou mais. Decidi dar-lhe um tratamento de Tweeter e cortei ele pelos 11 Khz , com isso também se alivia um pouco a potência drenada por ele.

O diabo mora nos detalhes

Como desenhar o mini system? Achei melhor definir a caixa de graves primeiro, pois segundo minha crença o alto falante deveria ter uma freqüência de ressonância entorno de 100 Hz, embora não fizesse a menor ideia do Vas e do Qts dele. Bom, um alto falante pequeno destes não pode ter um Vas grande e o Qts deve ser médio alto, porque é um pouco macio e tem um motor pequeno.

Existem programas de simulação e projeto de caixas ótimos por ai, mas com o nível baixíssimo de informações que dispunha não dava para perder tempo com ferramentas complexas, usei o "Speaker Box Desingner" comprado na AppStore por uns R$ 6,00 e é capaz de calcular e simular caixas seladas, "Bass Reflex" e "Band Pass" com o mínimo de informação possível. Pior, acho que faz isso bem, pois já comparei os resultados dele com outros bem mais complexos e foram muito próximos, inclusive a curva de resposta.

Usei um Vas (resistência que as suspensões aplicam sobre o cone ao ar livre, comparando essa resistência a uma massa de ar em litros) pequeno: 0,5 litros e o Qts (fator de qualidade total do alto falante) adotei 0,8, algo médio alto. A frequência de ressonância Fs deixei 100 Hz mesmo. O diâmetro do alto falante medido foi 6,4 cm e o Xmax, no olho, pareceu uns 3 mm.

Para o cálculo da caixa dutada não havia porque usar outro fator de qualidade (Qtc) que não o tradicional 0,707 e estabelecer o amortecimento crítico. Como estava pensando em algo pequeno, com um duto apenas, o diâmetro perto de 3 cm fazia sentido. Claro que fiz várias simulações, estes valores adotados foram os que mais gostei.

O programa retornou que o volume desta caixa deveria ser 4,62 litros, ela responderia a cima de 77 Hz (duvideodó) e o comprimento da porta deveria ser de 6,5 cm para que a frequência de corte ficasse em 70 Hz a -3 dB.

Infelizmente não consigui gravar o gráfico da simulação, meu telefone não tem salvador de tela e não tenho outro para fotografar, mas a curva é bem simples, são leves os picos. O primeiro está nos 75 Hz e deve ser o duto, o segundo está nos 150 Hz e é poco aparente, deve representar o alto falante. Entre eles há um leve vale que deve chegar a -2 dB nos 110 Hz e o maior ganho é de 1 dB aproximadamente perto dos 190 Hz.

O que ainda seria possível para melhorar um pouco esta caixa? Resolvi montar na forma Down Fire, ou seja, com o alto falante posicionado para baixo e o duto em uma lateral, desta forma poderia ficar encostada em uma parede e o ar na frente do alto falante, contido pela superfície de apoio, daria alguma resistência extra ajudando o controle do cone e quem sabe um reforcinho nas baixas.

Tá, mas e a forma? Ai o Diabo veio e fez o que sempre ele faz... lembrei que tudo ainda deveria ser mais ou menos bonito sem a sorte ajudar. Pensei, pensei, desenhei, desenhei, repensei, nada...

Apelei para o I-Ching, faço isso seguido e sugiro a todos: com a pergunta "que forma" serenamente na cabeça cliquei as varetas virtuais e pimba:

Vi o projeto desenhado no hexagrama!

Só estava de cabeça para baixo, óbvio, mas não é assim que fica a china? A Terra era a estante, o piso, o suporte e o fogo o mini system.

Coméquié? 

O Mini System deveria ter a forma de um paralelepípedo!

Simples assim: a caixa Bass Reflex no fundo, suportando as satélites encaixadas na sua frente, de forma que pudessem ser afastadas ou destacadas e afastadas mais, quando uma noção estereofônica mais forte fosse requerida.

Como o volume da Bass Reflex - Down Fire deveria ser aproximadamente 5 litros, para se poder descontar o alto falante e o duto, então as duas caixas satélite não poderiam somar um volume muito diferente. Esta restrição permitia duas caixas seladas mais ou menos quadradas ou duas mini torres fixadas na horizontal, escolhi essa opção pela beleza... o Diabo novamente complicando tudo: as mini torres seriam Linhas de Transmissão.

Para harmonizar as dimensões pela proporção áurea de 1,62 fiz um monte de contas e no fim tive que aceitar alguns comprometimentos: a profundidade da caixa Bass Reflex deveria ser tal que coubesse o alto falante e sua altura deveria ser um poco menos que a metade de sua largura.

Nas TLs não daria para usar uma seção longitudinal com área equivalente ao dobro da soma dos SDs dos alto falantes e para responderem bem das médias baixas em diante, teriam que ter um comprimento mínimo de linha bem estofado, para que reforçasse os 100 Hz, pois os poucos dados técnicos disponíveis indicavam haver SPL suficiente acima dos 500 Hz indo até os 16 KHz. Não é, mais ou menos, o que se consegue ouvir depois dos 40 anos? Eu, com certeza, muito menos!

Na configuração de linhas dobradas, para sintonizar em 90 Hz, precisariam ter um comprimento interno de 97 cm e isto implicaria em algo perto de 50 cm por fora, uma medida muito grande para a largura da Bass Reflex. Novamente houve um pequeno comprometimento da qualidade.

SketchUp horas depois ficou assim:

No detalhe a caixa Bass Reflex Down Fire. O volume interno final ficou em 5,18 litros, descontados o duto de 0,15 litros e o alto falante, o volume líquido final ficou no entorno dos 4,7  litros. A caixa, por fora, mede 43,5 X 19 X 11 cm, um tamanho bom para um Mini System compacto "pero no mucho". Todas as paredes possuem uma espessura de 15 mm (era 19 mm) exceto a frente da Bass Reflex dimensionada com 25 mm para encaixar e suportar as TLs. A parede do duto foi reduzida para 6,5 cm na versão final da caixa.

As TLs estão detalhadas abaixo. Tive que sacrificar a câmara inicial e apenas os alto falantes foram deslocados do início da linha, isto diminuiu a resposta nos médios altos, mas não se configurou  como um grande problema, pois normalmente eles são até excessivos.

O comprimento total da linha também não atingiu os 97 cm como pretendia, para ajustar as dimensões às da caixa de Bass Reflex o comprimento interno da linha ficou em 75 cm aproximadamente.

Sem nenhum estofamento interno a sintonia seria 115 Hz, o que já seria razoável, mas com lã na primeira parte e a curva (60% da linha) possivelmente elas cheguem nos 100 Hz, pois a velocidade do som reduz quando a constante de viscosidade do meio se elevada - o limite teórico seria 50 Hz, mas possivelmente o excesso de estofamento acabaria abafando o som e reduzindo a qualidade.

A proporção de afinamento da linha, por conta das dimensões externas restritas, igualmente ficou aquém do desejado e arrastou a relação início (ou garganta) e boca com ela: as áreas de cone (Sd) de ambos os alto falantes somadas resultam em  70 cm2, logo a TL deveria iniciar perto dos 140 cm2  (Sd + Sd ) e isso foi impossível, da mesma forma a área da boca não atingiu 100 cm2.

A área inicial das TLs ficou restrita a 50 cm2, sem câmara e sem garganta, e a boca tem quase 10 cm2 - uma redução entorno de 5:1, algo pesada quando o usual 1:3 ou menos.

Com estas concessões à forma a sonoridade das TLs empobreceu um pouco nos graves e na região dos médios altos e por não terem Tweeters, as frequências mais altas, acima dos 18 Khz, ficaram muito fracas. Para ajudar, a caixa de graves teria que subir acima dos 400 hz, mas o alto falante não é tão bom e se ela receber muita potência começa a distorcer bem antes disso.

O projeto, então, se não contemplasse as preocupações estéticas relatadas, teria as TLs com o comprimento da linha interna de pelo menos 90 cm, iniciando em uma câmara atrás dos alto falantes com uma área seccional perto de 140 cm2, que iniciasse a se estreitar na altura da metade do segundo alto falante, onde se configuraria uma garganta que seguiria diminuindo até a boca, onde a área seccional não seria maior que  100 cm2, por fim, 2/3 da linha seriam estofados e a câmara também receberia uma camada de espuma nas paredes.

Se sabia, porque não arrumou antes? Ora, os comprometimentos estavam claros na fase de desenho e cálculo, mas se não montasse o sistema. como poderia comprová-los na prática? Escutei um dia desses que só existe fracasso se a gente não aprende nada, então, na pior das hipóteses o resultado seria mediano e Mini System serviria só para diversão, mas eu aprenderia um pouco mais. Risco justo.

E agora José?

Amplificador na mão, alto falantes na mão, bastava encomendar os cortes em MDF... só que não, pois tudo não ocuparia um quarto de uma chapa e não dá para fazer protótipos em série.

Resolvi fazer em madeira e para não pesar muito, nem ficar caro, mudei o cálculo original de 19 mm de espessura para 15 mm e defini o corte das seguintes peças retangulares:

Com as medidas em punho fui no Fábio, um artesão, marceneiro, artista e amigo, além de vizinho aqui na Borrússia e perguntei se ele não cortava essas madeiras para mim. A sorte voltou e em pouco tempo ele achou um monte de recortes velhos de Cedro ( título o "É Cedro que Podes..." vem de uma infeliz tentativa de piada de um outro amigo chamado Zeca...) muito lindos e bem secos. Abaixo as fotos antes e depois de desempenar, a plainar e cortar.

A montagem iniciei pela furação e para os alto falantes apenas precisei comprar uma broca copo de 71 mm, pois a de 66 eu já tinha, em seguida cortei as peças dos pés que são as únicas em ângulo para conformam as curvas da linha. O amplificador também exigiu um buraco grande e quadrado, que foi feito a partir de quatro furos de uma broca 12 mm em cada canto, depois ligados em corte com a serra Tico-Tico.

O Cedro é uma madeira macia e boa de trabalhar, porém lasca e racha fácil, além do seu pó ser um tipo de rapé - se não trabalhar de máscara é dureza. Nesta foto está uma montagem provisória para ver como ficou o conjunto e testar o som sem estofamento (um horror).

Por fim, muita lixa 280 e acabamento com 320, pintar com verniz PU de assoalho do lado de fora e com tinta emborrachada Batida-de-Pedra por dentro, três e duas demãos respectivamente e esperar tudo secar.

Usei parafusos pretos como acabamento e todas as junções foram bem coladas . Quando aparafusei os alto falantes nos furos tive muito cuidado de não passar o anel de vedação deles para o lado de fora, deixando sempre todo o diâmetro das carcaças em contato com a madeira para evitar vazamentos.

Antes de fechar as tampas frontais com os alto falantes apliquei lã natural nas TL e no interior da Bass Reflex, pensei em colar alguma manta fibrosa nas paredes, mas a potência é tão pouca que dispensei e não pareceu ter fito falta mesmo. Quando testei com a lã o som foi completamente diferente do barril anasalado de antes.

Dica: vai atrapalhar em uma desmontagem de manutenção no futuro, mas ajudou muito colar as bordas das caixas com fita dupla face de espuma. Elas ficaram muito bem seladas e isso foi extremamente importante para a qualidade delas, pois a superfície da madeira é muito mais rugosa e imperfeita que a do MDF, ou mesmo de um compensado naval.

Na foto ao lado também se pode ver notar o capacitor de poliester que apliquei no "mini-qualquer-coisa". Ele tem 3,36 microfarad e sob uma impedância de 4 Ohms deve estar cortando por volta dos 12 KHz. Poderia usar os crossovers chineses que estão dando sopa na minha gaveta, mas não acho que fossem fazer muita diferença neste projeto e iam encarecê-lo muito.

Os capacitores não fizeram muita diferença no som, é verdade, e talvez eu tenha que admitir um dia o erro de ter usado os "mini-qualquer-coisa" ao invés de Tweetrs... exigiram mais potência e implicaram na elevação da impedância, pois se os ligasse em série ela seria menos de 2 Ohms, muito baixa para o amplificador, em paralelo eles a elevaram para 8 Ohms - alta, mas segura.

Tudo montado, apenas ficou faltando voltar no Fábio para fazer as guias de encaixe das TLs na Bass Box, Acho que se usar uma tupia e uma fresa Rabo-de-Andorinha para fazer trapezoidais na tampa da Bass Reflex de 25 mm e fazer as guias em uma madeira mais dura para colar e aparafusar costas das TLs vai ficar bom.

Falaram finalmente!

Na hora do pipoco a sorte foi um amparo e eles falaram bem, mas como já comentei antes, senti os graves com pouca extensão, possivelmente pela baixa qualidade do alto falante da Bass Reflex e a sobra de potência que recebe ao ter 4 Ohms de impedância em mono contra os 8 das TLs que usam dois canais.

Glue vs HornResp

A sintonia da caixa Bass Reflex parece ter sido acertada, pois o Xover do amplificador muda muito o resultado do meio de sua graduação (mais ou menos 60 hz) para o máximo de 150 Hz, por outro lado a disposição Down-Fire do alto falante não influenciou muito.

As concessões estéticas cobraram seu preço nos médios também, pois percebi uma certa falta na região da voz, possivelmente pelas TLs não terem câmaras traseiras e terem ficado muito estreitas, mas a definição e os ataques estão acima do esperado. Quando as testei sem o estofamento eram quase barris falantes, depois melhoraram muito, mas não estão baixando a mais de 100 hz.

#gatochato chateando

Em resumo, a brincadeira rendeu um Mini System bom para som ambiente, onde não for requerido muito volume e se for usado para escutar música sem muita pretensão de fidelidade e baixos encorpados fica muito bom.

Para o bem e para o mal, a minha impressão final foi que o som dele ficou igual ou melhor a muitas opções comerciais que se acham por ai custando bem mais que R$ 500,00. Eles tocam o suficiente para agradar e não vão incomodar nenhum vizinho. Nas frequências em que a resposta está boa os transientes e o ataque são excelentes e depois que ele amaciar vai melhorar bem mais. Vou medir um dia.

O que se destacou mesmo foi o inusitado da madeira, já que não se vê caixas assim. Tinha medo que ressonariam demais e que poderiam tocar muito diferente uma da outra, etc... Nada, como a potência é pequena, não ficou fácil perceber uma contribuição indevida da madeira e é impossível não se maravilhar as vendo brilhando, com os veios da madeira natural a mostra em um conjunto de medidas e proporções bem harmoniosas.

Tem Concerto ou Conserto?

Sim, ambos!

O Mini System encara música clássica e jazz, assim como MPB e samba em volume e qualidade comportados, mas se quiser ouvir Jacó Pastorius no 10 elas não vão ser agradáveis. Igual se usar elas para rock pesado, forró, eletrônica, pois vai faltar SPL e a extensão nos graves complicará com distorções, além da falta da ponta final dos agudos que vai deixar as guitarras e os pratos um pouco vazios, mas também nunca foi um projeto Hi Fi, então não se pode reclamar tanto.

Como pude identificar os dois furos mais embaixo: o alto falante de graves muito limitado e as TLs com impedância muito alta, creio que vou mudar o projeto no futuro para corrigir isso tudo.

Usar, ao invés da Bass Reflex, uma Air Coupler com dois alto falantes de 6,5 polegadas um pouquinho melhores em push-pull deve levar os graves até os 50 Hz e a impedância do sistema casará em 8 Ohms, ai um novo amplificador e Tweeters sobre as TLs devem resolver o resto.

Teste de Campo

Meu celular é péssimo! A gravação ficou bem pior que na vida real, mas sério, o Mini System não desapontou completamente, só não lacrou e olhando para o custo benefício, acho que valeu muito a pena, pois gastei 100 dólares (R$ 350,00) e só de terapia eu economizei vinte vezes mais...

Cedre-se

A matemática e a marcenaria de um Sistema 2.1 de caixas de som TL DIY

Os anos setenta nem tinham dado e os oitenta só prometiam que eu iria me perder por aí quando, numa tarde quente, descobri que meu irmão e alguns amigos estavam fazendo um par de caixas de som. Gravei aquelas cenas para toda vida, foi uma revelação e tanto quando aquelas coisas mágicas que faziam o som da eletrola do meu Pai, que tanto eu desejava ver como eram por dentro, viraram mundanas, estavam ao alcance e até podiam ser construídas.

Na época não sabia que eram caixas Bass-Reflex de três vias com alto falantes e Tweeters da antiga e pioneira Selenium. Não sei se ainda existem, mas ficaram penduradas no "quarto de estudos" por muitos anos... as perdi de vista em meados de 1996 quando, sem desconfiar de que alguns meses mais tarde estaria morando no Amapá e nunca mais voltaria para a quela casa, eu iniciei uma reforma na garagem que nunca terminou e as guardei na casa da minha Tia, mas é bem capaz que elas ainda estejam por lá.

Desde então perdi os graves na minha vida e mesmo comprando mais de uma dezena de "mini systens", "mid systens" e outras tralhas sonoras nunca consegui preencher o vazio sonoro da falta delas e pode ser por este motivo que em 2006 comecei a pensar em construir caixas de som na solidão de Brasília.

Nessa época baixei um monte de livros e manuais sobre alto falantes, projetos de caixas, sonorização de ambientes, engenharia de som e por ai vai. Até um pouco de eletrônica estudei enquanto lia o Dickason no original, debulhava o Youtube e minerava foruns de discussão; mas ficou na teoria, me faltava uma "garagem de homem" e não podia ir para a prática.

Quando vim para Osório e comecei a resolver o caso da garagem e pude retomar os estudos sonoros. Foi então que as caixas de som tipo Linhas de Transmissão chamaram a minha atenção pela matemática peculiarmente simples e complexa ao mesmo tempo. Fiquei curioso, pois nunca tinha visto ou escutado um bicho destes, muito raros no Brasil do Pancadão.

Este ano consegui passar o sonho a limpo e posso contar um pouco da estória delas, que inicia pelos sábios ensinamentos do Balu:

"Eu uso o necessário. 

Somente o necessário. O extraordinário é demais. Eu digo necessário, Somente o necessário, Por isso é que essa vida eu vivo em paz"

Construir caixas de som tem algo de sagrado, não parece combinar com ostentação e fetiches, embora muito se veja por ai, principalmente neste universo paralelo dos audiófilos "audiotas" competitivos, capazes de comprar cabos de milhares de dólares e equipamentos que custam apartamentos.

Tinha que declarar a necessidade de enfrentar os mitos para construir algo verdadeiro e fazer deste sonho uma forma de aprendizado pessoal.  A primeira decisão foi focar no essencial, pagar apenas por produtos honestos e verdadeiros e pesquisar ao máximo todas as alternativas, desconfiando de tudo, sempre. Foi assim que comecei a busca dos alto falantes pelo mercado não convencional, evitando os sites muito lindos, os especialistas muito eloquentes e os templos especializados em som junto com seus profetas.

No Aliexpress os preços eram bons, mas o peso destes produtos parece inviabilizar o frete de pequenas quantidades, além de raramente os parâmetros estarem disponíveis e isso implica em voo cego, algo que só os morcegos e os patos da Fiesp gostam.

Dentre os fabricantes nacionais as opções eram essencialmente para som automotivo, os quais, via de regra, são um pouco ruins para caixas de som "home", exceção possível são os produtos da NAR Audio, que servem de base para o único projeto comercial de caixas Linha de Transmissão brasileiro, as famosas Baubo. Elas são assinadas pelo Renato Lyra, um nome acima de qualquer suspeita no meio DIY Audio nacional e só não os adotei porque estouravam a meta dos trezentos reais que me impus para não irritar o Balu.

Virou e mexeu, estava quase desistindo da meta quando achei o site do José Souza, um carioca atencioso e apaixonado por som que comercializa alto falantes, cabos, kits, etc. com preço justo e de forma honesta. Ele tem uma loja virtual direta chamada Souza Custons, e também usa o Mercado Livre, onde é possível economizar um pouco no frete. Foi a salvação, já que ele importa quantidades maiores e consegue um preço bem melhor pelo frete diluído, além disso, boa parte dos alto falantes têm os parâmetros medidos e publicados de forma sincera. Comprei o Kit para um sistema 2.1 por menos que a meta em maio deste ano e superei minhas expectativas em um Subwoofer pequeno, mas cumpridor!

Este kit vem completo para montar duas caixas pequenas Bass Reflex de duas vias e um Sub passivo, inclusive traz capacitores para os Tweeters, dutos e plugs. Montar conforme as recomendações foi a minha primeira ideia, cheguei a fazer os cálculos de volume, mas mudei de ideia ao ver no YouTube a avaliação muito positiva feita pelo Renan Lopes, responsável pelo projeto inovador Estudo do Audio.

Pausa: recomendo enfaticamente a inscrição neste projeto para todos que se interessem em apreender sobre áudio com alguém que tem experiência e conhecimento teórico de sobra. 

Como ele mediu os alto falantes ao vivo e bateram os dados com o que estava no site, me convenci de que aqueles "midibasszinhos" iam além da BookShelf recomendada pelo Souza e mudei o projeto.

To boldly go where no man has gone before

Masá! Agora só faltava o desenho da caixa e navegar um pouco foi preciso. Pensei em copiar as Balbos, o que não seria feio, pois o Renato disponibiliza gentilmente as plantas, embora venda o kit também - seres de luz e de som fazem assim, só não fui por ai porque havia diferenças significativas entre os meus alto falantes Eastech e os Nar Audio dele.

Lembrando do quadro do Touro do Picasso, resolvi buscar inspiração na internet.

O Ministério do Vai dar Merda Alerta que é sábio ir do complexo para o simples.

Encontrei projetos e desenhos lindos, mas tão cheios de dobras, cortes e recortes que demandariam horas e horas de marcenaria e muito dinheiro, por outro lado, aqueles que se mostravam simples, eram por demais simplórios e dificilmente poderiam ser obra que alguém que dominasse a matemática necessária deste tipo de caixa.

Estava decepcionado quando encontrei na seção DIY do Speaker Building, onde realmente tem coisas muito boas e bem explicadas, a inspiradora OA-Transient II que me convenceu da existência de um caminho simples e de bons resultados neste mundo DIY Audio.

Sua solução inteligente e inédita de base, feita com apenas duas peças, que além de formarem os pés, moldam uma passagem facilitada para as ondas sonoras e o ar na dobra do duto é brilhante e eu queria muito ter tido esta ideia. Só não copiei o projeto porque ele é vendido e coerentemente com o caminho do touro, devia ser o máximo desconstrutivo possível: já tinha as as linhas gerais do design na cabeça, precisava, apenas, encontrar uma forma ainda mais limpa e uma estrutura ainda mais simples para construir minhas TLs.

Half Mile Cars and Quarter Wavelength Loudspeaker

Um carro de racha destes deve correr 800 metros contra o relógio e só os bons ficam abaixo dos 10 segundos. Não vai cair no Enem, mas eles atingem a média de 288 Km/h, quase 85% da velocidade do som e também não serve para desenhar TLs, mas introduz suas ideias mais básicas: há um trajeto a ser percorrido com uma velocidade determinada para atingir um determinado fim.

Os alto falantes tocam para os dois lados, emitindo ondas sonoras em fases distintas conforme o cone se move para frente ou para trás e as Linhas de Transmissão (TL) usam as ondas sonoras traseiras do alto falante para melhorar a performance, como se fossem um turbo, porque as conseguem por na mesma fase das ondas frontais quando elas se encontram, evitando cancelamentos e promovendo um acoplamento sonoro que eleva o volume, ou Pressão Sonora  (SPL) de determinadas frequências que seriam dificilmente percebidas.

Baubo

Para fazer isto elas possuem um duto comprido responsável pela sintonia da caixa, por onde as ondas sonoras traseiras são escoadas contidamente durante um tempo suficiente para que sejam atrasadas em um quarto de ciclo e assim entrarem em fase com as ondas dianteiras. Normalmente o duto tem o tamanho de um quarto do comprimento de onda da frequência de ressonância do alto falante (parâmetros Fs), pois esta é a mais baixa frequência gerada com energia suficiente para percebida dentro da faixa de sensibilidade dele. Este é o motivo pelo qual as TL também são conhecidas como caixas de um quarto de onda (Quarter Wavelength Loudspeaker).

Simples assim, só que não!

O ouvido humano nos permite perceber sons de 20 a 20.000 Hertz (Hz) e como as vibrações são para todos, se deve lembrar que a melhore caixa de som do mundo não vai produzir som, ela só pode reforçar e harmonizar o que foi gerado pelo alto falante e de uma forma geral, todas seguem alguns princípios: 

• Ondas sonoras de frequências mais baixas precisam de mais energia para alcançarem o mesmo volume sonoro percebido por alguém.
• Para tocar música o amplificador gasta 60% de sua potência gerando os graves, não mais que 30% para os médios e o restante para os agudos. 
• A propagação do som não guarda linearidade, ou seja, quando nos afastamos da fonte sonora a intensidade do som cai muito mais rápido do que aumenta a distância, tanto que a medida sonora denominada decibel (dB) possui uma escala logarítmica que desenhada em um gráfico resulta numa curva e não uma reta.
• Em termos práticos para manter o mesmo volume ou pressão sonora percebido por um ouvinte se ele se se distanciar mais a metade do caminho até a fonte sonora, será preciso aumentar a potência no dobro.
• O nosso ouvido não é igualmente eficiente para todas as frequências, pois ouvimos muito melhor entre os 1.000 e os 10.000 Hz, onde se situam os comprimentos de onda típicos da fala e por isso os telefones são sintonizados nesta faixa, donde vêm o completo fracasso deles para reproduzir música pelo seus alto falantes pequenos.
• As pessoas são capazes de perceber variações no volume ou pressão sonora apenas acima de 03 decibéis para mais ou para menos e para gerar uma elevação desta monta o amplificador deve aumentar a potência em duzentos por cento. Um amplificador de 100 Watts só é efetivamente mais potente (gera mais SPL) 5 vezes que outro de 3 Watts!
• Ondas sonoras trazem no primeiro segmento, que corresponde a 1/4 do seu comprimento total, todas as informações originais, as quais são repetidas nos três quartos seguintes, primeiro por decrescimento e em seguida, na metade final, por espelhamento na mudança de fase (sinal).

Para calcular uma TL com alguma chance de sucesso, na verdade duas, já que uma será o Subwoofer e a outra o Mid Bass do Kit foi preciso chamar os universitários.

Muita teoria e um método de cálculo acurado para estas caixas pode ser encontrado no site mantido pelo Martin J. King chamado Quarter-wave, está em inglês, mas com boa vontade e alguma sorte o Google Translate consegue ajudar. Ele também comercializa um software bem completo para o cálculo das TLs, pois as coisas complicam quando são usados dois ou mais alto falantes, são escolhidos locais diferentes para eles no duto e usados materiais distintos para preenchê-lo.

Este software é meio caro para nós e como foi escrito em Math Lab custa mais caro ainda, pois precisa deste programa matemático para funcionar. Ocorre que seres de luz e som ajudam mesmo, e no seu site também se pode obter uma planilha capaz de fazer toda a parte básica dos cálculos. Creio que ela foi produzida por um colaborador chamado Bjorn Johannesen, que também assina um ótimo texto explicativo de como funciona o software do Martin.

Uma fonte em português é o livro Caixas Acústicas e Alto Falantes do Dickason, traduzido pelo Homero Silva e comercializado pela Sheldon na sexta edição revisada e ampliada. Ele vai muito além das TLs, embora sobre elas apresente integralmente o método clássico que Augspurger  realizou em meados do século passado e que serve de fonte para quase todo mundo, pois até ele, não havia um modelo matemático que simulasse o funcionamento de uma TL de forma consistente.

Vale a pena, ainda, visitar o site mh-audio-nl onde há 60 ou mais calculadoras para quase tudo que se precisa em sonorização, duas dedicadas ao cálculo das TLs, uma especialmente interessante porque ajusta o tamanho do duto em função da variação da velocidade do som (pode ser calculada em outra página) causada pelo material de preenchimento do duto. Algo que pode parecer uma firula, mas é fundamental para a sintonia da caixa se lembrarmos que a distância a ser percorrida por uma onda sonora em um duto é uma função do tempo e da velocidade do som uma vez que a aceleração pode ser desprezada.

Se alguém achar mais informações e fontes, por favor, me avise e se quiser disponibilize nos comentários, só molhamos o dedo neste oceano.

As Três Moiras

É costume as pessoas darem nomes às coisas que criam e as caixas de som não fogem da regra, já falei das Balbos, da OA-Transient II, mas tem também a D'apolito e muitas outras, inclusive de outros tipos, como a famosa Euclides que hoje está em guerra com as Full Trap pelos paredões nacionais.

Quem conhece um pouco de mitologia clássica deve lembrar das três irmãs temidas até por Zeus, pois fiavam, teciam e cortavam a linha da vida sem ninguém poder impedir e merecem uma homenagem. Vou chamar minhas TLs  de Moiras, as MID são Cloto e Láquesis e a Sub Átropo, porque é matadora.

Elas começaram pelos parâmetros dos Mid Bass e do Subwoofer vs algumas regras que fui juntando das várias fontes utilizadas e em especial o texto do Risch:

• A sintonia da caixa deve ser 5 a 10 Hz abaixo da Frequência de Ressonância (parâmetro Fs) do alto falante se a qualidade total (parâmetro QTS) dele muito maior que 0,35 e se ela for próxima ou menor, então a sintonia da caixa deve ser 5 a 10 Hz acima da Fs do alto falante.
• Uma TL inicia em uma área fechada, abaixo dela há uma câmara ligada ao duto pela abertura inferior denominada garganta e ele se estende e afina (conicidade) até a saída, ou boca:
• a área da parte fechada (topo) deve ser duas ou três vezes a área útil do cone do alto falante (parâmetro SD).
• a conicidade do duto deve respeitar uma proporção máxima de 10:1, modelos clássicos usam 4 ou 3:1 entre a área da seção fechada e a boca. 
• a boca deve ter uma área igual a SD, ou ligeiramente inferiror e pode ter uma porta de abertura regulável para sintonia fina da TL.
• Os alto falantes devem ficar um pouco para dentro do duto, distanciados do topo entre 1/15 e 1/30 do comprimento total do duto.
• O duto deve ser preenchido com material fibroso nos dois primeiros terços de seu comprimento deixando no mínimo os 30 cm finais sempre livres. Isto filtra ressonâncias, picos e vazios agindo como se o duto fosse mais comprido. 
• Cada curva imprime um efeito no duto como se ele tivesse mais três ou quatro centímetros.
• O volume interno da TL deve ser um pouco maior que o Volume Equivalente do alto falante (parâmetro Vas).

A Planilha do Martin e as duas calculadoras da internet permitiram fazer várias simulações, mas o ponto de partida deve ser comprimento teórico do um duto reto de 1/4 de onda encontrado pela divisão da velocidade do som (344 m/s) por 4 vezes a frequência de ressonância do alto falante:

• A Fs de 54,7 Hz do Subwoofer indica um duto de 1,57 metro.
• A Fs de 78 Hz do Midbass indica um duto de 1,1 metro.

Como o desenho permitia incluir uma curva e preenchimento do duto com material absorvente, as simulações resultaram em dutos com comprimentos reais um pouco menores:

• 1,04 metro para o Sub.
• 0,88 metro para os Mids.

Pois foram derivados dos dutos efetivos encontrados nas simulações:

• 1,5 metro para o Sub.
• 1,05 metro para os Mids.

Com estes valores foi possível definir as linhas básicas das caixas e optar por apenas uma curva no duto, assim as caixas teriam uma forma longilínea e harmônica, sem ultrapassar um metro de altura. O projeto em SketchUp pode ser baixado aqui junto com o plano de corte.

Uma vez calculado o duto e definida a altura era necessário definir a largura e a profundidade. A primeira pode ser definida discricionariamente e 20 centímetros foram a escolha porque é um múltiplo aproximado da altura final das caixas, se for usada a proporção áurea (6 X 1,62), além disso compatibiliza bem com a largura dos alto falantes e é um tamanho bom para manusear e trabalhar. Além disso a profundidade seria parecida ajudando na estética.

O cálculo da profundidade exigiu usar o volume calculado na planilha do Martin (Vb), donde saíram as medidas da garganta e da boca também. Com o  Vb e as demais medidas foi fácil encontrá-la (nem descontei a parede interna): o Sub requereu 0,215 metro e os Mid 0,2 metro. Estas medidas são todas externas derivadas do volume interno que requereu o desconto da espessura do material utilizado para manter a importância do Vas no cálculo das TLs.

Foi escolhido o MDF de 18 mm para a estrutura das caixas porque a potencia do sistema ficou entorno de 100 Watts, assim não requereria travamentos e reforços para complicar a execução.

A Hora do Lego é a Legal!!!!

Tudo calculado e desenhado, com os alto falantes na mão, basta achar um revendedor de MDF que corte com precisão milimétrica (o meu deixou a desejar...). Neste ponto é interessante acrescentar mais duas metas que me impus.

Quando iniciei os estudos de design das caixas defini que elas não poderiam utilizar mais que uma chapa de MDF e que o aproveitamento teria de ser acima de 50%, deu certo, como pode ser visto no plano de corte - as duas chapas de 740 x 740 mm são para outro projeto, aguardem.

O desenho deveria ser o mais reto possível, para que pudesse ser utilizado por qualquer pessoa com um mínimo de bom senso, uma furadeira aparafusadora e alguns grampos para colagem. Foi por este motivo que não fiz os pés em V como a OA-Trasient II, embora achasse genial a solução, quando me dei conta de que se eu encompridasse o máximo as caixas, poderia apostar que seria desnecessário atenuar os cantos da curva no pé das caixas, mesmo nas Mid, onde as frequências mais altas tenderiam a sofrer mais.

Foi uma aposta que parece ter dado resultado, pois não senti reverberação, nem que o SPL tenha caído, mas de qualquer forma vou testar quando os Crossovers chegarem e eu tiver que abri-las novamente, para isso colei umas curvas com MDF de 3 mm e vou instalar, mal não fará, apenas deve resultar em nada.

A chapa custou aproximadamente R$ 60,00 reais e cada corte R$ 3,00, logo, tudo saiu uns R$ 120,00 incluindo os parafusos e a cola.

A primeira etapa da montagem foi acender uma vela para São Gelásio e seguir com fé marcando os furos dos parafusos com o espaçamento de 5 cm no Sub e 8 cm nas Mids. Em seguida localizei parede interna para estabelecer a proporção entre a garganta e boca, lembrando que ela termina na curva do pé das caixas. Foi fácil marcá-la levando em conta que a curva tinha o raio de 5 cm e que a altura da garganta era o resultado da sua área calculada na planilha dividida pela largura interna (164 mm).

Quando todos os furos foram marcados, inclusive nas paredes frontal e traseira, topo e base, foi realizada a pré-furação de tudo e feitos os rebaixos para as cabeças dos parafusos não ficarem salientes.  A montagem iniciou pela fixação das paredes internas em uma das laterais, passando cola especial para madeira nas duas faces de contato. Também pus cola nos parafusos antes de apertá-los meio das peças para as pontas. Foram usados grampos para pressionar as placas uma contra a outra durante a secagem de 6 horas.


Aqui cometi um pequeno erro ao esquecer de instalar os conectores dos cabos antes da colagem e como tive que fazer isso depois, com as caixas já coladas, isto dificultou o trabalho desnecessariamente e exigiu que eu comprasse uma serra copo específica.

Com as paredes laterais fixadas nas paredes internas foi fácil fixar o tampo, propositadamente externo às paredes laterais, para não repetir a fixação da base que foi feita por dentro das paredes. Pode ser crença, mas como um dos maiores defeitos de caixas mal construídas é a vibração indesejada das paredes externas, é bom se precaver e além de fixá-las solidamente umas as outras, não se deve repetir o mesmo padrão de montagem.

O passo final foram as paredes traseiras, lembrando que para respeitar a proporção calculada da conicidade do duto elas ficaram diferentes no Sub e nos Mids. Rente com as paredes laterais no caso do primeiro e recuadas para dentro no segundo.

Neste momento as paredes frontais já estavam furadas e era necessário fazer as furações para os alto falantes. Os Tweeters tem o diâmetros de uma polegada, os  Mids quatro e meia e o Sub seis e meia, há serra copo para cada um deles, porém são caras, então preferi usar minha Bailarina, que não faz um bom acabamento mas estava na mão, já que tinha serra copo apenas para os Tweeters.

Ai me ocorreu que se fixasse os alto falantes por fora e os Tweeters por dentro da parede frontal aproximaria os centros magnéticos e isso ajuda a diminuir a defasagem das ondas sonoras, coisa boba neste nível de fidelidade, mas não havia motivo para não fazer, apenas exigiria a produção de painéis externos na frente das caixas, mas eles ajudariam muito a quebrar as linhas excessivamente retas do conjunto.

Passei a Tupia por fora em cada furo dos alto falantes e com uma retífica ajustei eles para os aros que possuíam pequenos cantos. Os Tweeters iam ficar fundos e a direcionalidade seria excessiva, assim pareceu interessante fazer um alargamento no furo deles, de forma que passei a Tupia com uma fresa de 45° e depois fiz o mesmo nos painéis frontais. Somando a espessura dos dois notei que criara minicornetas com quase 3,5 centímetros de comprimento, o que pode ser pouco, mas como equivale a 1/4 do comprimento de onda de 2, 4 Khz é possível estarem ajudando um pouco no reforço dos agudos.

Bora pintar!

A chatice da pintura é diretamente proporcional a ânsia de escutar logo as caixas de som... que martírio, mas sabia que se eu testasse tudo antes de pintar elas ficavam daquele jeito para sempre...

Bom, tinha que seguir o figurino, passei massa de para madeira em todas as peças e lixei para alisar as imperfeições, desbastando os erros de colagem. O segundo passo dos acabamentos foi misturar pó do coletor da lixadeira com selador e tapar todos os furos dos parafusos. Ai voltei a lixar, mas com lixa média e depois fina.

Enquanto pensava na cor e no acabamento frontal decidi pintar toda a parte interna com tinta branca emborrachada anti vibração que chamam de Batida de Pedra, gastei uma lata e custou R$ 13,00. Fazendo isso vi que secava rápido e era fácil de aplicar, assim resolvi pintar por fora com o mesmo produto, mas em preto, pois embora o acabamento fosse fosco, com um verniz ficaria bem bonito.

Quando ia pintar as laterais decidi fazê-las com o mesmo acabamento dos painéis frontais que ainda nem sabia qual seria. Pintei de preto os tetos, as paredes frontais e as bases e sentei para pensar nos acabamentos.

Primeiro minha garagem é uma bagunça e estava de saco cheio de chutar uma chapa colada de Pinus que ficava sempre no caminho, não importava o trajeto, então peguei ela e cortei em três para fazer os painéis frontais.

Me ocorreu que nas Mids ficaria bonito um acabamento em meia lua e cortei uma fatia com minha Tico-Tico, só que errei no caminho e o corte foi para dentro ao invés de tocar na quina da tábua, mas não foi o o Leminski quem disse que distraídos venceríamos? Ficou bem bonito este por acaso.

Prensei uma chapa na outra para usar como molde e cortei a segunda pelo avesso. Mais meia hora de lixa elas se encaixaram o suficiente - afinal, um pouco de rusticidade é da natureza DIY.

Olhando os painéis cortados percebi que o detalhe do engano permitia fazer uma peça para o Sub que ia completar o semi círculo sem grande trabalho, só cortar e furar, assim fiz ela e parei, pois ainda não sabia qual acabamento dar nos painéis frontais e nas paredes laterais.

Passei uns dias procurando na internet, queria colar placas de madeira (machetagem) mas o preço era alto demais, então fui no YouTube e no Pinterest buscar gráficos e fotos que servissem para imprimir uns adesivos, mas novamente o preço desaconselhou. Por acaso vi uns videos de artesanato e me caiu a ficha, por que não usar alguma técnica de pátina? Pesquisa feita, escolhi o Falso Couro por ser muito fácil e com algum esforço extra é possível dar algum efeito legal de profundidade que fazem no Faux Bulr.

As laterais e os painéis frontais foram pintados com um fundo, lixados e depois cobertos com duas demãos de tinta PVA laranja. Após a secagem receberam uma camada grossa de Betume a base de água na cor Café misturado a um gel matizador para atrasar a secagem, até que fosse rolado um paninho úmido e macio de malha que produz o efeito estriado. Na finalização foi pulverizado um pouco de verniz para isolar a camada de fundo e por cima foram feitos uns riscos com um vermelho bem vivo, também com PVA, usando um pincel de leque, isto deu alguma profundidade nas peças, mas não ousei muito.

O brilho veio das três demãos de Laca PU para piso e lastimei não ter pistola de pintura, teria ficado bem melhor. Aprendi uma coisa: a laca PU é linda, mas cria bolhas pequenas na superfície que secam e deixam feio o acabamento, para acabar com elas basta passar uma pistola de ar quente logo depois de pintar, elas e estouram na hora.

A Hora do Pipoco!

Bora Montar!

Não tem mistério no recheio das caixas, foi colar a espuma nas paredes envolvendo os drivers e preencher com fibras, usei lã natural, o espaço livre até dois terços do comprimento do duto interno, cuidando para que pelo menos os últimos 30 centímetros antes da boca fiquem livres.

Afim de evitar que a lã se desloque com o tempo, pinguei um pouco de cola nas paredes antes de assentá-la e prendi alguns parafusos para tramar as mechas de lã sem apertar.

Como as paredes frontais já estavam pitadas, apenas aparafusei os Tweeters por trás e os alto falantes pela frente vedando seus aros com uma cola de silicone.

Com os drivers fixos nas tampas cortei o cabo paralelo em cinco pedaços de um metro cada e soldei três deles nos contatos dos Mids e do Sub. Depois soldei os capacitores nos polos positivos dos Tweeters e os cabos restantes neles.

A última coisa foi soldar os cabos em paralelo, conforme as polaridades, nos bornes. Desta forma a a impedância das caixas Mid ficaram em 3 Ohms e a do Sub em 6 Ohms.

Como as potências ficaram em 45 Watts nas MIDs (25 do Midbass e 20 do Tweeter) e 60 Watts na Sub elas casaram como uma luva no amplificador Ching-Ling 2.1 que tenho e alega  entregar 100 Watts por canal e 150 para o Subwoofer sob impedâncias de 2 a 8 Ohms.

Restava apenas aparafusar as paredes frontais e sobre elas os painéis com parafusos pretos para melhorar a estética.

Liguei esperando o pipoco do curto circuito, ou o esturro do aterramento, mas milagres correm com coisas bobas também! Saiu um som muito bom, consistente, agradável em volume e com muita definição e ataque nas subidas dos rocks que eu gosto. Após ajustar no amplificador para cortar o Subwoofer tudo arredondou maravilhosamente.

Dindim & Tim Tim:

Os alto falantes e as chapas custaram R$400,00.
As tintas, lixas e pinceis utilizados no acabamento acrescentaram mais R$ 80,00.
A montagem final ainda exigiu alguns metros de cabo paralelo de boa qualidade que custaram R$25,00, quatro novelos de lã natural a R$ 12,00 cada e uma placa de espuma acústica que custou R$ 35,00.
Os pés foram feitos com doze porcas garra e doze parafusos Alen que custaram R$ 12,00.
Estimo que em tinta tenha gasto uns R$30,00

Somando tudo, creio que as caixas de som devem ter atingido um custo final perto de:

R$ 630,00

Nenhum dos meus aparelhos de som custou menos que isso, nenhum deles toca tão bem quanto as TLs: estou feliz e triste ao mesmo tempo.

Cloto, Átropo e Láquesis.

"OVA-SE"!