Ghid practic pentru construtii de boxe

- Rolul boxei este de a separa undele acustice produse in spatele difuzorului de undele produse in fara difuzorului .
- Boxa nu are rolul de a imbunatati sunetul ci doar de a separa aceste unde .
- In lisa boxei , frecventele joase produse de difuzor se anuleaza auzindu-se doar frecventele medii si inalte .
- Explicatie : La frecvente joase difuzorul radiaza sferic .Odata cu cresterea frecventei difuzorul genereaza un fascicul de sunete tot mai directiv .Aceste frecvente medii si inalte reusesc sa se desprinda de difuzor .Frecventele joase se anuleaza unele pe altele ma refer la cele emise de spatele si cele emise de fata difuzorului .
- Boxa , functioneaza doar in domeniul frecventelor joase .
- Calculul boxei  se reduce la comportamentul difuzorului de bas in boxa .
- Difuzoarele de medii si inalte nu lucreaza cu volumul de aer din boxa si nu se fac nici un fel de calcule in acest sens .
- Atat difuzoarele de medii cat si difuzoarele de inalte nu au practic nevoie de boxa sau nu au nevoie de aerul din boxa pe care vrem noi sa o calculam aici .
- Din motive estetice , pentru economia de spatiu si pentru manevrabilitate in boxa se includ si difuzoarele de medii si de inalte , ele avnd compartimentele lor separate fata de volumul general al boxei.
- Pozitia difuzoarelor de medii si de inalte fata de ascultator este un subiect interesant dar nu il discutam la momentul de fata
- Daca difuzoarele de medii si / sau cele de inalte nu sunt separate fata de volumul general al boxei, atunci presiunea generata de difuzorul de bas poate distruge aceste difuzoare mai mici .
- Omul aude frecvente de la 20Hz la 20 mii Hz
- Frecvente joase se considera sunetele de la 20 Hz la aprox 1000 Hz - De la 1 mie Hz la 3 mii Hz consideram mediile si de la 3 mii la 20 mii Hz inaltele .
- Daca se doreste o boxa profesionala ea poate fi alcatuita doar din difuzorul de bas , atunci mediile si inaltrele vor fi intr-o incinta separata .
- Aceasta face ca boxa principala sa fie mai robusta - nemaiprezentand decupari pentru celelelte difuzore- si duce la o redare mai fidela.
- Incinta de medii-inalte emite un fascicul de sunete relativ ingust .Ea fiind mica si usoara se poate roti dupa dorinta catre ascultator.
- Pentru pretentii inalte boxa de medii+inalte poate fi atacata de un alt amplificator dedicat.In acest caz filtrele de separatie vor fi inaintea amplificatoarelor , in circuitele de semnal mic , vor fi mult mai mai ieftine   si se vor putea modifica sau regla usor.Filtrele de separatie normale, prezente in boxe contin sarma de cupru si condensatori nepolarizati -  componente comparabile ca si pret cu difuzoarele folosite .
- Ne vom ocupa mai departe deci numai de studiul difuzoarelor de basi adica de frecvente joase.
- Volumul de aer din boxa este foarte important ; el rezulta in urma unor calcule .
- Tipuri principale de boxe :
- Boxe inchise - etanse in limba engleza sealed box.
- Boxe prevazute cu deschideri sub forma de tuburi cunoscute sub denumirea de tuburi de bas-reflex in limba engleza Ported box , ported enclosure sau ported cabinet.
- Boxele inchise au urmatoarele avantaje :
- suna mai clar
- nu lucreaza cu elemente rezonante care ele insele reprezinta generatoare de sunete in afara sunetelor  inregistrate .
- sunt mai mici - ( in general )
- necesita manopera mai putina
- supora erori destul de mari al calculului volumului de aer
- claritatea sunetului in domeniul frecventelor joase ,caci numai despre joase  vorbim ,este data de faptul ca toate sunetele vin in faza adica toate sunetele de diferite frecvente pleaca la acelasi moment catre ascultator.
Fenomenul se cheama in engleza Group delay si este un parametru definitoriu pentru boxe Hi-Fi . High Fidelity.
- un alt avantaj ar fi mentinerea performantei in timp .odata cu imbatranirea materialelor difuzorului cat si comportamentul bun a lui la temperatur iinalte .Difuzorul se incalzeste la puteri mari .Parametrii lui se schmba in timpul functionarii la cald.
-incinta inchisa este mai putin influentata de schimbarea chiar si temporara a acestor parametri ai difuzoarelor.
Ca dezavajtaje in comparatie cu boxele bas-reflex :
- o coborare limitata catre frecvente foarte joase si functionarea difuzorului cu amplitudini ale membranei relativ mari la frecvente joase , fortand difuzorul catre limita lui de deplasare a membranei.
Boxele tip Bas-Reflex .
Avantaje :
- boxele bas reflex ajuta difuzorul sa redea frecvente mai joase decat poate el sa redea in mod nativ .
- reusesc sa redea frecvente mai joase fata de boxele inchise
- redarea frecventelor foarte joase in jurul frecventei de rezonanta a difuzorului se face cu o deplasare minima a membranei lui.
- aceasta minimalizeaza distorsiunile ce ar apare dataoria unei elongatii foarte mari a membranei .
- boxele tip bas reflex accentueaza un pic basul fara de  cum este inregistrata muzica efect ce este adesea apreciat de multi ascultatori .
- boxele bas-reflex sunt capabile sa ofere o presiune acustica foarte mare la frecvente joase .
Dezavantajele boxelor bas-reflex:
- sunt in general mari si deci mai grele .fiind mari necesita elemente de ramforsare in interior .
- sunt mai complicate
- necesita manopera mai multa si costa mai mult
- functionand pe principiul rezonantei tubului de bas cu aerul din boxa sunetul este de o mai slaba calitate - este colorat , apar sunete care nu sunt prezente in inregistrare .
- rezonanta tubului de bas inseamna ca boxa are tendinta sa redea sunete care nu sunt produse de amplificator ci sunt generate de catre boxa insasi .
- sigur ca aceste sunete sunt in corelanta cu sunetele muzicii dar ele reprezina colorari sau putem zice murdariri ale sunetulor .
- un alt dezavantaj pe care eu il consider major:
- unele sunete de anumite frecventa pleaca de la boxa spre ascultator intr-un anumit moment de tip iar altele ( ma refer la basi ) intarzie ceea ce strica din naturaletea sunetului.
- Ascultatorul cu ochii inchisi trebuie sa perceapa cat mai punctual imaginea fiecarui instrument in parte , boxele bas-reflex
"intind" aceste imagini virtuale ducand la impresii de instrumente mari si nedefinite in spatiu . Ma refer la cele care produc frecvente joase .
Majoritatea boxelor actuale sunt de tip bas reflex .
Ele sunt de tip comercial reusind sa redea frecvente mai joase si cu un nivel acustic foarte ridicat fata de boxele inchise .
- O atentionare referitoare la boxele bas-reflex:
sunetele de frecventa mai joasa fata de frecventa de rezonanta a tubului de bas genereaza excursii foarte mari a membranei putand sa distruga difuzorul .
Teoretic sub frecvanta de rezonanta a tubului de bas-reflex excursia membranei tinde catre infinit .
Producatorii de renume impun ,in afara filtrelor de separatie, montarea in boxele bas-reflex a unui filtru care sa impiedice patrunderea in boxa a semnalelor de frecventa mai joasa decat frecventa de rezonanta a tubului de bas-reflex.Acest filtru are o bobina mai mare decat filtrul de separatie fiind costisitor .Functionarea boxelor fara acest filtru de oprirte a frecventelor foarte joase poate sa duca ( in cazul boxelor bas-reflex) la ruperea membranei chiar la puteri relativ mici .
Unele amplificatoare au acest filtru in ele sub denumirea de :subsonic filter sau rumble filter.In cazul in care boxa bas-refelx nu are acest filtru in ea atunci este obligatoriu activarea acestui filtru din amplificator.
Boxele bas-reflex fata de boxele inchise necesita un calcul foarte precis al volumului de aer din interiorul lor , de asemenea lungimea si diametrul tubului de bas sunt marimi critice .
Daca boxele inchise permit o larghete a alegerii dimensiunilor lucrand non-rezonant , boxele bas-reflex cer o rigurozitate
foarte mare a dimensiunulor lor .
Montarea unui difuzor intr-o incinta bas-reflex care are volumul interior si dimensiunile tubului de bas alese aleator
( sau doar dupa aspectul estetic ) fara executarea calculelor necesare , compromite functionarea boxei.
Functia principala de extindere in jos a domeniului de frecvente dispare .
Daca frecventa de rezonanta tub-aer din boxa cade ( se nimereste ) sub frecvenata de rezonanta a difuzorului , tubul de bas nu mai asigura extindera domeniului de frecvente iar difuzorul poate suferi excursii foarte mari ale membranei , deplasari nedorite ale membranei iar functionarea lui este  scapata de sub control .
Daca rezonata tubului ( ales aleator sau doar dupa criterii estetice ) cade in domeniul util de reproducere al difuzorului atunci apare o foarte pronuntata crestere a randamentului boxei in domeniul frecventelor medii , boxa va suna ca o goarna din garile CFR  accentuand mult frecvente nedorite , generand excursii foarte mari a membranei in domeniul frecventelor medii cu riscul - si de aceasta data - de a distruge difuzorul prin cresterea necontrolata a elongatiei membranei chiar la puteri relativ mici .
Datorita impunerii calculului foarte precis in proiectarea boxelr bas-refelx nu recomand construirea acestor boxe de catre incepatori .
Dimensiunea boxelor si a tubului de bas-reflex depind strict de anumiti parametri ai difuzorului.
Atentie !: acesti parametri sunt specifici fiecarui model de  difuzor in parte .Acesti parametri nu au nici o legatura cu
diametrul difuzorului.Parametrii de calcul a boxelor sunt in principal 3 : Fs , Qts si Vas .Necunoasterea acestor parametri duce la imposibilitatea proiectarii boxei .Acesti parametri se pot lua din fisa tehnica a difuzorului sau se pot masura .In nici
un caz nu construiti boxe tip bas-reflexfara cunoasterea acestor parametri.Incinte inchise pot fi construite dar in acest caz construiti-le cat mai mari .,mult mai mari fata de diametrul difuzorului .Cereti  parametri difuzoarelor de la noi de la magazin .
In practica apar doua cazuri : 1.construirea unei boxe imitand anumite boxe construite industrial.2 .schimbarea difuzorului defect intr-o boxa construita industrial. La construirea unei boxe prin imitarea anumitor modele industriale si  alegera difuzorului  altul decat cel folosit in incintele industriale necesita refacerea tuturor calculelor deoarece este o pura loterie ca difuzorul ales sa aiba parametrii identici cu difuzorul din incintele industriale .
Aceesi discutie pe care o sa o reiau apare in cazul schimbarii unui difuzor dintr-o incinta industriala cu un difuzor de alta marca .
Parametrii Fs, Qts si Vas cum ziceam nu au nici o legatura strica numai cu diametrul difuzorului .
Ei tin mai mult de : puterea magnetului , dimensiunea intrefierului -locul unde se concentreaza liniile de camp magnetic care trec prin bobina , masa sistemului oscilant format din bobina , mosor, membrana , fire , spiderul de centrare si cofrajul membranei.De asemenea tin de factorul de amortizare mecanic si electro-magnetic.Neavand difuzorul original nu construiti fara calcul doar prin imitarea dimensiunilor  unor boxe ci refaceti calcului avand parametrii noului difuzor .
Nu schimbati un difuzor intr-o boxa folosind un difuzor de alta marca decat dupa refacerea calculelor volumului de aer din boxa si dimensiunile tubului de bas-reflex.Verificati ca volumul de aer calculat sa corespuna cu cazul practic .
Uneori este necerara reajustarea tubului de bas-reflex .Pentru calculul boxelor exista pe internet mai multe site-uri .Cautati-le cu google dupa : ported box online calculator, sealed box online calculator, speaker cabinet design , laudspeaker project , DIY speaker .Un site la care apelez eu este:  www.lalena.com .Gasiti acolo Speaker Box Enclosure Designer.
Acolo trebuie avut grija ca numerele sub 1 se scriu asa : ".7" si nu :  "0.7" si trebuie activat sistemul metric , litri si  centimetri (nu inch). Verificati proiectul cu cel putin doua softuri diferite .Asa vom putea inlatura erorile de introducere a datelor sau alte greseli .
Un alt site foarte serios este : http://graph.flexunits.com:8080/ de la : http://www.audiotechnology.dk
Parametrii de acolo se inlocuiesc cu parametrii noi .Se pot trasa si grafice .
Atat in cazul undei reparatii cat si in cazul construirii unei noi incinte vom monta difuzorul numai dupa ce programele ne
confirma volumul boxei .
Modificari ce le putem aduce boxelor :
Montarea unui tub de bas reflex mai lung pe care il putem apoi scurta .
Montarea unui tub de bas reglabil ( avem in magazin ) .
Micsorara volumului de aer din boxa prin adaugarea de corpuri solide in boxa , cuburi de lemn pline sau goale dar etanse.
Marirea volumului aparent de aer din boxa prin indesarea de fibra in boxa .
Montarea mai multor tuburi de bas din boxa .
Inchiderea tubului de bas adica trecerea de la incinta cu tub de bas la incinta inchisa .
In caz ca volumul necesar ( calculat ) difera substantial vom trece la construirea unei incinte noi .
Masurarea parametrilor Fs , Vas si Qts :
Este necesar un generator sinusoidal audio , un aplificator , sau o placa de sunet+softul adecvat , un amplificator audio capabil sa dezvolte puterea nominala a difuzorului , un voltmetru AC calibrat sau verificat pentru frecventele de lucru , o cutie ( o boxa ) de testare .Se poate folosi si metoda adaugarii de masa ( ingreunarea membranei cu o greutate cunoscuta ) .
Este util un cantar de bijuterii ( avem la a magazin ).Nu voi descrie aici metodele de masurare .Ma puteti contacta la email
adipascuromania@yahoo.com pentru informatii gratuite.Atat vreau doar sa spun ca inainte de masurare difuzorul trebuie rodat .Aceasta operatie este necesara nu doar pentru masurarea parametrilor lui ci si pentru o functonarea optima in boxa.
Rodarea difuzorului se face prin aplicarea unui semnal la frecventa lui de rezonanta .Difuzorul va functiona asa 24...48 de ore fara boxa , (fiind suspendat in aer) la o amplitudine relativ mare fara a  se forta spre limitele lui maxime de elongatie .
Folosirea frecventei de rezonanta duce la o amplitudine mare  cu incalzire foarte mica .Prin rodaj difuzorul "isi da drumul"
spiderul de centrare cat si cofrajul se dezmortesc si difuzorul va functiona la parametrii lui nominali de fabrica .
Inaintea acestui rodaj valorile Fs , Vas ,  Qts cat si sunetul pot diferi fata de ce ne asteptam noi sa avem .
Constructia boxelor :
Pentru a diminua efectul undelor stationare din boxa boxa va avea anumite raporturi intre inaltime , latime si adancime .
Acest raport al dimensiunilor poate fi :    1.62    ,    1   , 0.62 .
Se numeste raport de aur in limba engleza golden ratio .
El rezulta in urma unor calcule foarte  complexe .
Principuil este acesta : nici o latura nu este dublul celeilalte , nici o latura nu este triplul celeilalte, ... si tot asa .
Cea mai proasta alegere posibila este un cub perfect .
Tot din aceste considerente de a urmari  "stingerea" undelor stationre difuzorul de bas nu se va plasa in centrul panoului frontal .El se va  plasa mai jos aprox la 1/3 din distanta .Difuzorul de inalte se va plasa in asa fel incat axa lui
sa fie indreptata catre ascultator .Daca ascultatorul sta pe fotoliu atunci difuzorul trebuie sa fie la nivelul urechilor ascultatorului .De aceea difuzoarele de inalte sa plaseaza in partea de sus uneori foarte sus sau chair intr-o incinta separata ( si mai sus ) .
Alegera difuzorului ( de bas ) :
- In primul rand un difuzor bun este un fifuzor cu randament ridicat.
Putem proba mai multe difuzoare , chiar fara sa fie montate in boxe , le putem observa deplasarea membranei.
Degeaba un difuzor are o putere mare daca el nu are randament.
Puterea unui difuzor este definita ca putere INPUT electrica.
Randamentul unui difuzor depinde foarte mult de la o mara la alta , de la un model la altul.
Un parametru de urmarit ar fi presiunea maxima in dB a sunetului dar testele practice sunt mai relevante.
In magazinul nostru suntem bucurosi sa executam impreuna teste gratuite a diverselor difuzoare , sa facem comparatii
chiar cu modelede aduse de acasa de dumneavoastra.
Alte criterii de alegere a difuzoarelor ar fi spatuil ocupat de boxa , puterea sunetului si fidelitatea.
Vorbind de difuzoare de bas sau de banda larga : pentru fidelitate alegem nici mai mult nici mai putin de 16 centimetri sau 6.5".
Cand nu avem spatiu alegem 13 cm sau mai mic.Daca dorim putere mare a sunetului alegem difuzoare mari si foarte mari.
Difuzoarele mari si foarte mari la o deplasare mica a membraneiimping un volum de aer considerabil si se preteaza pentru sonorizari.
Boxe sau difuzoare PA inseamna :public adress .Sunt folosite la cluburi, discoteci sau in aer liber.Ele avand o membrana mai grea nu pot urmari chiar asa de fidel semnalul muzical.
Difuzoarele de 16 cm sunt ideale pentru Hi-Fi , audiofili sau monitoare de studio pentru controlul inregistrariror fiind ascultate de la distante mai mici de 2 metri.
Difuzoarele mai mici de 16 cm au membrane usoare si au frecventa de rezonanta Fs ceva mai ridicata (fata de 60Hz)  .
In general boxele nu pot reda frecvente mai joase fata de frecventa de rezonanta ( in aer liber) a difuzorului inclus.
Boxele bas-reflex incearca sa redea frecventa putin mai jos fata de Fs avand un sistem rezonator ( tub bas reflex  + aerul din boxa ) acordat la o fercventa sub frecventa de rezonanta a difuzorului in aer liber.
Practic avem doua sisteme rezonante cuplate intre ele.
Primul este difuzorul insusi iar al doilea este volumul de aer din tubul de bas-reflex cu volumul de aer din boxa.
Volumul de aer din tubul de bas-reflex cu aerul din boxa poate fi asimilat cu o sticla cu gatul lung.
Gatul sticlei constituie tubul de bas-reflex si aerul din sticla constituie volumul boxei.
Cand suflam inclinat in acea sticla ea produce un sunet de frecventa constatnta .
La fel boxa de bas reflex are o frecventa proprie de rezonanta .
Boxele tip bas-reflex redau putin sub frecventa de rezonanta a difuzorului dar numai putin.In linii mari o boxa nu poate reda sub frecventa de rezonanta a difuzorului.
De aceea este bine sa alegem un difuzor cu Fs cat mai coborat Un difuzor cu Fs foarte scazut s-ar putea fabrica usor prin folosirea unei membrane grele dar aceasta ar avea inertie mare si nu ar putea tine pasul cu cele mai delicate sunete .
De aceea tot timpul exista  un compromis sau o echilibrare a parametrilor : limita frecventei cele mai joase  , claritatea si randamentul.
Un alt parametru de a alege difuzorul este Qts .
El reprezinta factorul de calitate al sistemului rezonant -vezi fizica sistemelor oscilante- al difuzorului incluzand atat factorul de calitate mecanic cat si factorul de calitate electromagnetic.
Qts este pentru un difuzor un indiciu a capacitatii de control al "motorului" asupra membranei.
Cu cat Qts este mai mic cu atat motorul difuzorului exercita un control mai mare asupra sistemului mobil.
Qts ul difuzoarelor poate avea valori intre 0.2 si 0.9 .
El reprezinta o valoare fixa pentru fiecare model de  difuzor toate difuzoarele identice din acelasi model au -teoretic - acelasi Qts si valoarea lui se scrie in fisa tehnica a difuzorului.
Boxa cu difuzor are si ea un Q . Se cheama Qtc (total cabinet) .Qtc totdeauna este mai mare fata de Qts !
Putem spune si asa : boxa va avea Qtc intotdeauna mai mare fata de Qts-ul difuzorului.
Qts dat in fisa difuzorului reprezinta comportamentul lui in gol ( in aer liber) , fara sa fie montat in nici o incinta.
Qtc (al boxei cu difuzor in ea) are o valoare ideala de fix 0.707 .
Aceasta inseamna ca boxa este capabila de 2 lucruri : ea va putea reda frecventa cat mai joase dar in acelasi timp nu va prezenta nici o supracrestere ( a caracteristicii amplitudine-frecventa ) (ne referim numai la difuzorul de bas) .
Un Qtc (boxa) mic , <0 .707="" .="" .compensarea="" a="" acest="" acompaniata="" adica="" ajungandu-se="" al="" altele="" amplificator="" amplificatorului="" apreciat="" atenuarea="" br="" bune="" cadere="" caracteristicii="" catre="" caz="" corectia="" corectiilor="" corectorul="" corespunzatoare="" cu="" de="" defazaje="" deoarece="" destul="" din="" domeniul="" dorit="" este="" facuta="" fata="" fi="" foarte="" frecventa="" frecvente="" frecventelor="" in="" inseamna="" intarziate="" introduce="" joase.folosirea="" joase="" la="" luctu="" nu="" o="" poate="" prelungire="" prematura="" raspunsului="" redea="" reusind="" rezultate="" sa="" sistemul="" sunete="" ton="" totusi="" unele="" vin="">Dupa parerea mea este foarte importent ca o boxa sa redea sunete fara intarzieri pe anumite domenii de frecventa .
Acest comportament de generare in faza a tuturor sunetelor  este mai important decat raspunsul amplitudine-frecventa.
Un Qtc prea ridicat adica mai mare de 0.707 duce la limitare a raspunsului catre frecventele joase acompaniata de o
crestere (o cocoasa) artificiala a raspunsului in frecventa .
Aceasta supracrestere apare chiar inainte de caderea catre limita a caracteristicii amplitudine-frecventa.
Caderea cate limita a caracteristicii amplitudine-frecventa va fi cu atat mai abrupta cu cat Qtc va fi mai mare .
De asemenea cu cat Qtc este mai mare cu atat supacresterea de care vorbeam va fi mai pronuntata .
Vezi figura Nr 3 cu Qtc ul.


sursa http://www.audio1.ro/ghid-practic-pentru-construtii-de-boxe.html