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Diseo, implementacin y caracterizacin de cajas acsticas
Diseo, implementacin y especificacin de cajas acsticasAutor: Jose Miguel Guardeo RomeroTutora: Mara del Carmen Clemente Medina
Proyecto Fin de CarreraIngeniera Tcnica de TelecomunicacionesSonido e ImagenFebrero 2009
Desarrollo de la exposicinIntroduccinDiseo tericoImplementacinEspecificacin en laboratorioConclusionesIntroduccin
ObjetivosDiseo e implementacin de un altavoz de 3 vas con refuerzo de graves (Bass-Reflex)Respuesta en frecuencia extensaRespuesta en frecuencia planaPresupuesto asequible (minimizar costes)Introduccin
Diafragma:-Rm-Cm-MmIntroduccinAltavoz dinmico de bobina mvilNecesidad del uso de cajasAltavoz omnidireccional a baja frecuenciaRadiacin por ambas carasDesfase 180 entre radiacionesProblema: Interferencias destructivasSolucin: aislar radiacin trasera
IntroduccinNecesidad de uso de varias vasBuena respuesta en baja frecuenciaNecesidad diafragma grande y rgidoNecesidad de gran suspensinBuena respuesta en alta frecuenciaNecesidad diafragma ligeroNecesidad de suspensin pequeaProblema: Ningn altavoz cubre todo el rangoSolucin: usar ms de un altavoz con filtrado
IntroduccinConceptos previosTransduccin electro acsticaDiseo TericoElctrico(v,i)
Mecnico(f,u)
Acstico(p,U)
Elctrico(v,i)
Mecnico(f,u)
Acstico(p,U)
Emisor (Altavoz)Receptor (Micrfono)Conceptos previosUso de analogas electroacsticas (circuitos)
Sistema mecnico Masa-Resorte
Analoga impedanciaSistema resonador de HelmholtzAnaloga impedancia
Diseo TericoConceptos previosCircuito electroacstico completo (interconexin)Diseo Terico
Parmetros Thielle-Small de altavoz bobina mvil
Aproximacin pistn circular plano de radio aAproximacin baja frecuencia, ka< 1Circuito simplificado
Diseo TericoParmetros Thielle-Small de altavoz bobina mvil
Funcin de transferencia
Pulsacin de resonanciaFactor de sobretensin totalElasticidad acsticaParmetros Thielle-Small para el diseo
Diseo TericoDiseo caja bass-reflexModelo y circuito simplificado equivalente
Diseo TericoCaudales de radiacin Diseo Terico
Funcin de transferencia normalizada de Small (filtro paso alto 4 orden)
Pulsacin de sintoniaFactor de sobretensin de fugas (prdidas)Diseo Terico Diseo basado en alineaciones de filtro
Diseo Terico
Alineaciones tpicas: B4,C4,QB3
Diseo TericoDiseo mediante grficas de Small Diseo Terico
Diseo mediante tablas de ThielleNAjustekBqhQts1QB372,6810,52,100,1802QB362,287,481,860,2093QB341,774,461,430,2594QB321,452,951,160,3035B41011,4110,3836C40,80,871,060,930,4157C40,60,730,730,860,4668C40,50,640,560,810,5189C40,40,600,480,720,557 Eleccin de Altavoces, requisitos
Diseo Terico
Especificacin de parmetros de Thielle-SmallProducto Eficiencia-Ancho de Banda EBPFactor de sobretensin total de suspensin, Qts
Evitar rizado Diseo TericoRespuesta en Frecuencia y sensibilidad
Clculo del volumen de la caja
Diseo TericoClculo de parmetros fundamentales:
Volumen interno de la cajaFrec. de sintonaFrec. de corte del sistemaDatos de entrada:
F. de sobrecarga total del altavoz
F. de sobrecarga de fugasVariables:
Relacin entre complianciashSintona del sistemaqRelacin entre f-3dB y fsElasticidad acstica
Frec. de resonancia
Diseo TericoMtodo Grfico de Small
Ajuste B4 (B=0 y k=1)0,95h=1f3/fs=q=1
Clculo de parmetros:
Diseo TericoClculo mediante uso de tablas
Otras alineaciones: BB4, SBB4,SC4 Y SQB3
Mayor precisin
Diseo TericoClculo mediante uso de tablas
AlineamientohqRizado (dB)SBB41,00001,31811,09660,24SQB30,98891,00650,97760SC40,98851,00700,97770AlineamientoVAB (L)fb (Hz)fl (Hz)Rizado (dB)SBB472,833538,30,24SQB395,3834,634,20SC495,3334,534,20Clculo volumen necesario
Vb=VAB+Vsw+Vsm+Vst+Vcf+Vma97L Diseo TericoClculo de la puerta de Bass-Reflex
Diseo TericoForma de la caja
Evitar simetras (fenmenos de difraccin y ondas estacionarias)
Posicin de tubo (separacin del woofer y de la trasera de la caja)
Diseo TericoCroquis del diseo de la caja
Simulacin asistida por ordenadorComparar distintos tipos de sistemasComprobar especificaciones del fabricanteConocer respuesta aproximada a priori del sistemaComprender el comportamiento del sistema Diseo Terico Diseo Terico
Respuesta en frecuencia
Diseo TericoImpedancia elctrica de entrada
Pantalla infinitaCaja Bass-Reflex Diseo TericoCaudales de radiacin
Caudales sistema Bass-Reflex Comparativa caudal total en diferentes sistemas Diseo TericoDesplazamiento del diafragma
Diseo TericoRetardo de grupo
Diseo del filtradoFiltro de cruce de 1er orden (6dB/oct.) Diseo TericoFiltro paso alto (RC)Filtro p. banda (RLC + red Zobel)Filtro paso bajo (RC + red Zobel)
Consideraciones de filtradoFrecuencias de corte separadas de la fsZona de cruce estableImpedancia no cte. (uso red Zobel)Tamao componentes pasivos Diseo Terico Diseo Terico
Clculo de componentes
fi=500Hz fs=4KHzFabricacin de la cajaPosibilidades de construccinEleccin de materialesHerramientas necesariasCoste econmicoProceso de implementacinProceso de implementacinConstruccin de la caja
Replanteo posicin de altavoces y tuboProceso de implementacinApertura de orificios
Proceso de implementacinRecinto para el filtro y ensamblado
Proceso de implementacinRefuerzos y relleno
Proceso de implementacinSellado y preparacin de altavoces
Proceso de implementacinAcabado
Proceso de implementacinImplementacin del filtro de cruce
Materiales Filtro Acabado UbicacinEspecificacin en laboratorioUso de equipo especifico de acsticaCmara anecoicaPlataforma PulseCaracterizacin de altavocesRespuesta en frecuenciaSensibilidadDirectividadDistorsinParmetros Thielle-Small (Anexo I)Resultados obtenidosComprobar resultadosConclusionesEspecificacin en laboratorioEquipo usado en el laboratorio de acstica
Cmara anecoicaEquipo de medida y alimentacinMicrfono de precisinEspecificacin en laboratorioMedida de la respuesta en frecuenciaColocacin
Respuesta en frecuencia del sistema (1W, 1m, 0)Especificacin en laboratorioRespuesta a baja frecuencia------ Puerta libre------ Puerta tapada
Especificacin en laboratorioSensibilidad 1KHz, 1W, 1m
Especificacin en laboratorioDirectividad: montaje
Especificacin en laboratorioDirectividad: diagramas polares
Especificacin en laboratorioDistorsin Total Armnica (THD)
ConclusionesBuena respuesta a baja frecuencia gracias al refuerzo de graves (+6dBs)Respuesta frecuencial aceptable gracias al filtradoTamao y peso considerablePresupuesto asequibleBuen acabado estticoLneas futuras de trabajoDiseo de otros filtros de cruce con distintos componentesImplementacin de caja cerrada y pantalla infinitaImplementacin de cajas con otras formasSistemas con varios altavocesRespuesta del altavoz en distintos recintos y posicionesFin de la presentacinAutor: Jose Miguel Guardeo RomeroTutora: Mara del Carmen Clemente Medina
Proyecto Fin de CarreraIngeniera Tcnica de TelecomunicacionesSonido e ImagenFebrero 2009