lunes, 27 de junio de 2011

Divisores de frecuencia económicos y efectivos ¿Será posible?

[ESTE ARTÍCULO MERECE SER RE-ESCRITO, YA QUE POR ALGUNA CAUSA LA PRIMER MEDICIÓN DE UN DIVISOR ATENUADO SALIÓ MAL Y NO ES COMPARABLE CON EL RESTO DE MEDICIONES]



Para el que ose leerlo igualmente, lo dejo on-line





Este artículo lo hice pensando en todos aquellos que empiezan a incursionar en "Que hay adentro de las cajas de parlantes"
No me hago responsable de lo que pueda salir si se copia lo que hice

Estaba investigando qué es lo que pasa cuando fabricamos un simple y "magico" filtro para nuestros drivers, compuesto por un capacitor en serie con el tweeter o driver



La "formula mágica" es:

1.000.000
--------------- = C
2pi x R x Fc

pi= Numero pi 3,141592...
R= Impedancia del driver, si tiene en serie una resistencia debe sumarse (Según un artículo de Selenium) [en Ohms]
Fc= Frecuencia de cruce [En Hertz]
C= Valor del capacitor a usar [En microfaradios-uF]

Normalmente tiene una impedancia nominal de 8 Ohms, pero en la realidad esa impedancia no es constante para todas las frecuencias, veamos que pasa con la impedancia del driver que usaré:



Se vé claramente que a pesar de ser de "8 Ohms" según su etiqueta, la impedancia predominante es 6 Ohms y a partir de 6KHz empieza a irse rápidamente para arriba.
También hay dos picos de resonancia en torno a los 2KHz.
El driver que se midió no estaba sobre ninguna corneta, por eso las resonancias son tan bajas.

Las mediciones son eléctricas, no está contemplada la respuesta en frecuencia del driver.

Primero me cercioré que al medir directamente en los bornes la respuesta fuera plana y en el 0dB así no tengo que corregir el offset



Luego medí que pasa con un capacitor de 2,2uF en serie



Si aplico la formulita teniendo en cuenta la impedancia en 5,8 KHz me da un valor bastante parecido a los 2,2uF

Como abajo de 500Hz no hay casi nada voy a hacer un Zoom para ver mas en detalle lo que pasa por arriba.



Normalmente el Tweeter/Driver es de más sensibilidad y menos potencia que el woofer, así que nos vemos en la necesidad de atenuarlo para que no suene más arriba que el woofer y que no se queme facilmente.

Entonces agregamos una Resistencia de 10 Ohms, y como dice el artículo, el valor de capacidad cambia, o si mantenemos fijo el capacitor cambiamos la frecuencia de cruce, en este caso sería de esperarse que el corte esté por los 4KHz

____________________________________________
____________________________________________


[EDIT] [ACA ESTA EL ERROR]

Photobucket



¡El corte se fue para arriba y no se atenuó! sigue sonando en altas frecuencias al mismo nivel que sin atenuar.
Y en la parte grave le pasa mas o menos la misma cantidad.
Así que no protejemos tanto, solo redujimos lo que pasa entre medio.

[EDIT] [ESA GRAFICA Y CUALQUIERA QUE SE REFIERA AL DIVISOR SIMPLE ATENUADO NO ES VALIDA, NO ASÍ LAS QUE SE REFIEREN AL FILTRO BÁSICO COMPUESTO ÚNICAMENTE POR UN CAPACITOR (Curva Rosa, Divisor 1) ]
____________________________________________
____________________________________________

El verdadero gráfico al atenuar es el siguiente:

Photobucket

Las frecuencias son distintas porque usé un capacitor de otro valor, pero la idea es que se vea que pasa al aumentar el valor de la resistencia puesta en serie.

De arriba hacia abajo:
Sin Att
Att = 4,7 Ohms
Att = 10 Ohms
Att = 15 Ohms
Att = 22 Ohms

La gráfica "baja" pero la frecuencia mínima que deja pasar el filtro no se ve afectada, o sea, baja el nivel de lo que escuchamos que es la parte aguda, pero la parte dañina para el driver no se alteró para nada.

En busqueda de alguna solución alternativa, que no sea caer en un divisor con bobinas, que son complicadas de calcular correctamente o de hacerlas en casa, y no se consiguen en comercios, me puse a hacer mediciones de un sistemita alternativo que utiliza un amigo.

Probé infinidad de variables pero solo voy a pegar los gráficos concluyentes

Así que hice lo siguiente: un filtro que en vez de tener un parlante en la salida tiene una resistencia



Y a la salida de esto conectamos el primer circuito básico capacitor-driver de la siguiente forma:

Photobucket

Lo construí con un capacitor de 4,7uF y una Resistencia de 15 Ohms

Según la "fórmula mágica" da como frecuencia de cruce 2,3KHz, y le queda al otro filtro "Re-filtrar" por arriba

lo que resulta es esto:



Por encima de la frecuencia de cruce es exactamente lo mismo, pero por abajo la pendiente de atenuación es mayor

Para que no queden dudas sobre las pendientes de cada uno de los tres ejemplos, tomé esta gráfica con los trazos más por arriba para que se vea que pasa en las frecuencias de abajo



(Están todas las gráficas amplificadas la misma cantidad de dB's)

Puede verse que la de mayor pendiente es la del ultimo filtro "Alternativo" y el que menos pendiente tiene es el del capacitor en serie con una resistencia, paradójicamente el que pensábamos que "protegia"

Estas diferencias de pendiente seguramente tienen alguna diferencia de fase, que es la siguiente:



El adelanto es mayor, así que cuidado con las otras vías...

Bueno, ya tenemos una pendiente mejor, pero seguimos sin saber si se puede atenuar, así que le puse una resistencia en serie a la entrada

Photobucket

Voilá:



Verdaderamente atenúa (Aprox 8 dB's), pero con un rizado levemente distinto.

En la captura que sigue equiparé la curva del Divisor alternativo atenuado con la del divisor simple de un único capacitor.



Es prácticamente la misma forma pero por debajo de 1,5KHz la pendiente de atenuación es mayor en el crossover alternativo.

y la fase queda practicamente intacta en la zona de cruce de los filtros (Como decía bien arriba, en torno a los 6KHz)





Podemos concluir que tengo exactamente el mismo filtro que cuando empecé, pero con una atenuación efectiva para proteger el driver y con una pendiente de atenuación mayor en las frecuencias que no se desea reproducir







[ESTE ARTÍCULO MERECE SER RE-ESCRITO, YA QUE POR ALGUNA CAUSA LA PRIMER MEDICIÓN DE UN DIVISOR ATENUADO SALIÓ MAL Y NO ES COMPARABLE CON EL RESTO DE MEDICIONES]