[TUTO] Medição dos Parâmetros T&S

[André Lima 0]

Introdução

 

 

Antes de iniciar um projeto de construção de sonofletores é necessário conhecer os parâmetros mais importantes do falante que definem o seu comportamento em baixas freqüências.

 

Esses parâmetros, conforme definidos pela teoria de Thiele-Small, são:

 

Vas = Volume equivalente do falante

Qts = Fator de Qualidade

fs = freqüência de ressonância.

 

Estas grandezas costumam apresentar bastante variação entre marcas e modelos diferentes de falantes, mesmo entre os de igual diâmetro e freqüência de ressonância. Como os projetos de caixas acústicas são sensíveis a mudanças (mesmo reduzidas) nestes parãmetros não é conveniente iniciar algum projeto sem haver antes determinado os valores destas grandezas.

 

Também é necessário medi-los quando se pretende usar projetos de construção já prontos e para os quais não haja indicação precisa do modelo e marca do falante apropriado. Nesses casos, conhecendo os parâmetros Vas, Qts e Fs, é possível a adaptação do projeto para extrair o máximo de suas características.

 

O emprego em um projeto de qualquer outro falante que não o corretamente especificado através do uso dos parâmetros Thiele-Small, invalida os dados da construção e arrisca os resultados a serem obtidos.

 

Um pouco de teoria

 

Os parâmetros já referidos foram derivados das constantes eletromecânicas dos falantes para facilitar a análise das características dos diferentes falantes, e não podem ser medidos diretamente por instrumentos, excetuando-se a freqüência de ressonância.

 

Portanto necessitamos antes determinar outras grandezas e obter Vas e Qts através de cálculos posteriores. Para a determinação de Vas a primeira grandeza a ser medida é a compliância mecânica, Cms .

 

A complíância mecânica corresponde ao inverso do que se poderia chamar de rigidez mecânica, grosseiramente correspondendo ao que se poderia chamar de maior ou menor facilidade de movimentação do diafragma do falante. A compliância mecânica Cms é calculada através da aplicação de uma força conhecida sobre o cone do falante e medindo-se o deslocamento resultante.

 

O valor de Cms é dado pela relação entre esse deslocamento e a força aplicada, esta podendo ser obtida por meio de uma massa conhecida colocada sobre o diafragma do falante, mantendo-se este na horizontal e com o eixo orientado verticalmente.

 

Cms = deslocamento/força

ou:

Cms = X/ (9,8 x M’)

 

onde: X = deslocamento em metros

M' = massa adicionada em quilogramas

 

A partir da compliância mecânica Cms é possível calcular a compliância acústica Cas, que corresponde ao valor de Cms multiplicado pelo quadrado da área efetiva do diafragma, ou seja:

 

Cas = Cms x Sd2

 

onde Sd corresponde à area efetiva do cone do falante, sendo calculada por meio de seu diãmetro:

 

 

Onde d = diâmetro do cone do falante.

 

Conhecendo Cas, calcula-se o volume equivalente por:

 

 

onde: Vas = Volume equivalente em metros cúbicos

= Densidade específica do ar (1,18 Kg/m3)

c= Velocidade do som no ar (aproximadamente 345m/s)

 

Existe outro método muito empregado para o cálculo de Vas, o qual consiste no emprego de uma caixa de volume conhecido. Primeiramente mede-se a ressonância do falante ao ar livre e posteriormente na caixa. Este tipo alternativo de determinação de Vas será explicado pormenorizadamente mais adiante e torna-se útil inclusive para verificação do acerto das medições tomadas ­pelo primeiro método.Muitos autores recomendam este método por ser considerado mais preciso.

 

Já o valor de Qts é calculado através do levantamento de pontos da curva de impedãncia do falante. Após a determinação da freqüência de ressonância fs procuram-se duas outras freqüências, f1 e f2, uma acima e outra abaixo de fs. Veja a figura 1, que mostra a curva característica de um falante nas vizinhanças da ressonância.

 

 

Vamos precisar das seguintes definições:

 

Re: resistência à corrente contínua da bobina móvel;

Rs: impedãncia (valor análogo à resistência, porém em corrente alternada) do falante na freqüência de ressonância fs;

f1: freqüência abaixo de fs;

f2 a freqüência acima de fs .

 

As freqüências f1 e f2 são aquelas nas quais a impedância do falante vale:

 

 

 

O fator de qualidade Qts pode ser dividido em duas partes distin tas, uma dependente de grandezas mecânicas:

 

Qms:fator de qualidade mecânico, e outra dependente de grandezas elétricas;

Qes: fator de qualidade elétrico.

 

O valor de Qms é obtido por:

 

 

O valor de Qes é definido por:

 

 

Para obtermos Qts podemos relacionar Qms e Qes da seguinte forma:

 

 

Portanto, teremos o indice de mérito total, Qts dado por:

 

Roteiro de medições

 

Determinação da compliância mecânica - Cms

 

Obtém-se a compliância mecânica medindo-se a excursão do cone entre a posição de repouso e a posição para a qual o cone é deslocado com a adição de uma massa conhecida.

 

Esta massa pode ter de 0,25 kg até 0,50 kg, usando-se por exemplo pesos de latão. A excursão não deve ­ser demasiado grande, para não ser atingida a região não linear da suspensão, sendo de no máximo 0,5 cm para falantes grandes e de 0,2 ou 0,1 cm para falantes menores. Não devem ser usados pesos de metal ferromagnético, pois isto perturbaria a medida.

 

A partir da medida feita com um paquímetro, podemos calcular:

 

Cms = dX/ (9,8 x dM)

 

onde:

dX = deslocamento em metros

dM = massa adicionada em quilogramas

 

Determinação da freqüência de ressonância (fs)

 

Usa-se nesta medida um oscilador, um milivoltímetro de áudio e ainda uma resistência de aproximadamente 500 ohms a 1 kohm conectada entre o oscilador e o altofalante em teste. A resistência é usada para transformar a saída do oscilador, quando sob carga, em uma fonte de corrente­constante. Veja o arranjo na figura 2.

 

 

O alto falante deve, de preferência, encontrar-se em área livre, sem paredes ou chão a menos de 1metro de distancia.

Nestas condições faz-se uma varredura em torno das freqüências onde se acredita estar a ressonância e é efetuada a leitura da freqüência em que o voltímetro apresente o maior valor. Esta é a freqüência de ressonância fs do altofalante.

[André Lima 0]

CONTINUAÇÃO

 

 

Determinação do fator de qualidade (Qts)

 

Para o cálculo de Qts é necessário primeiramente calcular o valor de resistência da bobina móvel. Esta medida pode ser tomada por um ohmímetro comum. Chamaremos a este valor de Re.

Montamos agora o circuito da figura 3.

 

 

Para a freqüência de ressonância fs anota-se o valor da corrente e da tensão presentes. É conveniente manter a tensão em 1 volt, que é um valor padrão para este tipo de medição.

 

Calcula-se agora a impedãncia Rs do falante na ressonância.

Rs=Vs/Is, onde:

Vs= Valor da tensão nos terminais do falante na ressonância, em volts;

Is= Valor da corrente absorvida pelo falante, em amperes.

 

Agora, vamos achar as freqüências f1 e f2 para as quais a impedância do falante seja:

 

, sendo f1 menor que f2

 

Como I = V/R, então a corrente esperada nos pontos f1 e f2 será:

 

 

Se mantivermos V= 1volt durante o transcorrer desta medição então bastará achar as freqüências f1 e f2 para as quais a corrente seja:

 

 

A tensão não necessita ser obrigatoriamente a especificada acima, porém é muito importante que seja exatamente sempre a mesma ao variar o oscilador entre fs , f1 e f2.

 

Durante a varredura de freqüências a tensão tende a variar bastante, portanto é importante estar atento. Calcula-se Qts por:

 

 

Os valores de f1 e f2 obtidos devem satisfazer à igualdade:

 

 

Em caso de discrepância é conveniente repetir o processo até ter-se certeza dos valores medidos. Note que o cálculo de fs a partir da fórmula acima é mais preciso do que a medição direta. Isto acontece porque a indicação do voltimetro varia relativamente pouco nas vizinhanças de fs, induzindo a erro facilmente. Portanto em caso de dúvida adote o valor de fs calculado.

 

Determinação do volume equivalente (Vas)

 

Vas pode ser determinado por dois métodos diferentes:

 

a) Através de Cms

 

Sendo:

 

 

onde:

Cas= compliância acústica;

Cms= compliância mecânica;

Sd = área efetiva do cone

 

e

 

 

onde:

= densidade do ar (1,18 kg/m3);

c = velocidade do som no ar (aproximadamente 345 m/s)

 

Para a aplicação destas fórmulas só nos falta medir Sd. A área efetiva do cone é dada por:

 

 

 

onde d é o diâmetro efetivo do cone.

 

O diâmetro efetivo d é medido diametralmente de um ao outro lado do cone, tendo-se o cuidado de tomar a medida a partir dos centros da borda flexível que prende o cone à carcaça do alto- falante.

 

Portanto, a fórmula para o cálculo de Vas que será usada é:

 

PROCURE FIGURA ABAIXO: figura 1

 

ou, aplicando os valores das grandezas, e sendo DX=X2-X1:

 

PROCURE FIGURA ABAIXO: figura 2

 

onde:

 

X2 - X1 é o deslocamento medido do cone de cm;

DM é a massa adicionada ao cone;

d é o diâmetro efetivo medido do cone

Editado 6 de Junho de 2004 por André Lima

[André Lima 0]

cONTINUAÇÃO

 

 

B) Através de medidas tomadas com o uso de uma caixa de volume conhecido.

 

Esta série de medições poderá ser feita com a ajuda de uma caixa fechada ou sintonizada a uma freqüência determinada. Neste exemplo vamos utilizar uma caixa fechada.

 

Dispondo-se de uma caixa bem selada, sem qualquer revestimento interno, com volume conhecido Vb, que esteja entre 20 e 50 litros, deve-se repetir os cálculos dos valores da freqüência de ressonância, a qual chamaremos agora de fb e do seu fator de qualidade, que chamaremos de Qtb.

 

Calculamos Vas por:

 

 

Outra fórmula mais simplificada que pode ser usada é:

 

 

Nesta fórmula estamos supondo que o valor das massas acústicas envolvidas não variou substancialmente ao ar livre e na caixa, simplificação essa que introduz um certo erro no cálculo, mas que por outro lado, facilita a medição.

 

Ressalte-se que, para esta medição o altofalante será posicionado na caixa em um orifício de tamanho coerente com o seu diâmetro e deve ser mantido bem pressionado contra esta, a fim de serem evitadas as fugas de ar. Não se deve esquecer de considerar a influência do volume do alto-falante em relação ao volume da caixa. Assim, se este estiver por dentro do orifício do painel o volume estimado do mesmo será subtraído do volume da caixa.

 

Verificação das medidas

 

Se na medição anterior foram usados tanto o método a quanto o método b, isto será útil para a verificação da correção das demais medições.

 

Calcula-se novamente Vas através da fórmula acima, cujo resultado deve coincidir com o valor anterior. Discrepâncias menores que 10% não necessitam ser levadas em conta. Para discrepâncias maiores recomenda-se refazer as medições.

 

Ressalte-se que pelo método b obtem-se os valores mais precisos pois a medida do diâmetro efetivo do cone não é tão fácil quanto possa parecer à princípio, tornando pois os valores calculados mais sujeitos a erros.

 

A esse respeito é importante observar que um erro qualquer na medida de d é amplificado de 4 vezes ao ser calculado o valor de Vas.

 

Exemplo de medições e cálculos

 

Para exemplificar o método exposto, vamos utilizar um falante de vinte centímetros, comumente encontrado no comércio. O equipamento usado pelo autor nesta medição constou de um gerador de áudio digital, multímetro, paquímetro e um amplificador de áudio, para aumentar o nível de sinal.

 

Medição da resistência da bobina móvel

Aparelho usado: Multímetro;

Valor medido: Re = 5,9 ohms

 

Medição da freqüência de ressonância

Aparelhos usados: gerador de áudio, multímetro (escala 2 V, alternada) e resistência de 470

Circuito usado:conforme a figura 2.

Valor medido: fs = 52 Hz

 

O valor de fs encontrado nesta medição serve mais como referência, uma vez que o método usado não apresenta muita precisão. Neste exemplo o valor da freqüência pode ser variado de 51 a 53 Hz sem alteração significativa do valor mostrado pelo voltímetro.

 

Obtenção de Qts

Aparelhos usados: gerador, multímetro (escala 10 V alternada), outro multímetro (escala 250 mA, alternada),

Circuito utilizado:conforme a figura 3.

Valores medidos: Na freqüência de 52 Hz, com o voltímetro ligado diretamente nos bornes do falante (para evitar a interferência da queda interna do aparelho usado como miliamperímetro) e medindo 1V foi lida a corrente de 35,5 mA.

 

Durante esta leitura pode-se aproveitar para validar o valor de fs , pois na freqüência de ressonância, ao manter-se a tensão constante, o valor da corrente deve ser mínimo.

 

Temos:

 

 

O valor da corrente nas freqüências f1 e f2 será:

 

 

Ajustamos agora o gerador de forma a obter em duas freqüências diferentes, acima e abaixo de fs a corrente de 77 mA com tensão constante de 1V. Este procedimento é bastante delicado, pois não é muito simples acompanhar a variação de dois aparelhos indicadores ao atuar-se em um terceiro, mas com um pouco de calma e habilidade esta dificuldade é contornada.

 

Obtivemos: f1 = 35 Hz e f2 = 78 Hz

 

Para avaliar a precisão dos resultados fazemos a prova:

 

 

Caso não os valores não coincidam por pequena margem, adote o valor de fs como o resultado do cálculo acima, pois a determinação de f1 e f2, se bem feita, é mais precisa.

 

Caso contrário, repita estas medições.

 

Valor obtido de Qts:

 

 

 

 

Obtenção de Vas

Aparelhos usados: paquímetro e pesos de chumbo com massas conhecidas (podem ser os normalmente usados em redes de pesca) e com pesos determinados em balança de precisão.

Medida do paquímetro ao centro do cone: x1 = 1,955 cm

Nova medida com o cone lastreado com 282 g: x2 = 2,110 cm

Diâmetro efetivo do falante (medido de centro a centro da suspensão do cone): 16,7 cm

 

Obtenção de Vas:

 

 

 

 

Logo Vas = 37 litros.

 

 

 

Referências

 

Paulo Albuquerque - Sonofletores em Baixas Frequêncías, Antenna, junho de 1980 a fevereiro de 1981.

 

 

M. Colloms - High Performance Loudspeakers, Pentech Press, 1978.

 

 

Homero Sette Silva - Análise e Síntese de Alto-Falantes e Caixas Acústicas pelo Método Thiele-Small, H.Sheldon, 1996

 

 

Vance Dickason - Caixas Acústicas e Alto-falantes, H. Sheldon, 1993

 

 

cRÉDITOS À eQUIPE ÁUDIO eXPESSO

[André Lima 0]

fIGURA 1 Q TAVA FALTANDO

 

 

FIGURA 2

 

[gusk4x4 0]

era mais fácil postar o link

 

http://www.audioespresso.com.br

[bigbota 0]

era mais fácil postar o link

 

http://www.audioespresso.com.br

concordo mas acho que assim estimula o cara a ler hehe!! ta valendo!!!

[André Lima 0]

Claro q é mais fácil muuuuuuito mais fácil postar o o link ( vc naum imagina a qtde de figuras q vc tem q linkar), mas a questão é q desse modo atrai muito mais gente. O pesssoal olha e já vê se interessa o naum. Se todos postassem os artigos intessantes poderíamos centralizar as informações além de geram um banco de dados para o fórum q poderemois utilizar para futuras explanções referentes ao assunto.

[gusk4x4 0]

Claro q é mais fácil muuuuuuito mais fácil postar o o link ( vc naum imagina a qtde de figuras q vc tem q linkar), mas a questão é q desse modo atrai muito mais gente. O pesssoal olha e já vê se interessa o naum. Se todos postassem os artigos intessantes poderíamos centralizar as informações além de geram um banco de dados para o fórum q poderemois utilizar para futuras explanções referentes ao assunto.

tudo bem, mas muito mais trabalho teve a pessoa que sintetizou todas as informações, que criou este artigo se baseando em vários livros e conhecimentos.

 

essa pessoa teve o prazer de receber uma referência de uma linha, com o nome do seu site com a grafia errada. coitado!

[André Lima 0]

tudo bem, mas muito mais trabalho teve a pessoa que sintetizou todas as informações, que criou este artigo se baseando em vários livros e conhecimentos.

 

essa pessoa teve o prazer de receber uma referência de uma linha, com o nome do seu site com a grafia errada. coitado!

concordo q mais trabalho teve a equipe do site. Mas naum sei se vc percebeu q eles naum creditaram a autoria do artigo a uma pessoa ou grupo específico, apenas postaram suas referências q estão tb descritas neste post. As vezes existem pessoas q estão preoculpadas em difundir algum tipo de conhecimento, esse é o prinincipio das grandes pesquisas e dos grandes artigos científicos.

 

Caso eu postasse apenas o link estaria fazendo o mesmo q o reproduzir na integra como o fiz. Confesso q pequei na grafia, mas acho q isso qlq um está passivel. Nenhum momento requeri a autoria do artigo p minha pessoa, só expandi o objetivo central do autor a um novo universo (fórum).

 

Então por favor, qdo for criticar alguém q está se esforçando p o bem comum dos membros do fórum penses um pouco nas motivações dessa pessoa.ç

 

E p caso alguém queira ler o mesmo artigo no site, é só visitar :

 

Audio espresso

 

 

Sem resentimentos,

Até mais

[kaska_jj 0]

era mais fácil postar o link

 

http://www.audioespresso.com.br

Entaum por que vc não postou ???

[removido 65]

tudo bem, mas muito mais trabalho teve a pessoa que sintetizou todas as informações, que criou este artigo se baseando em vários livros e conhecimentos.

 

essa pessoa teve o prazer de receber uma referência de uma linha, com o nome do seu site com a grafia errada. coitado!

Caraleo!

 

Gusk seu bicha, estas de volta guri???

 

Bjundas

 

Rapha

[Edson_Cunha 0]

Onde consigo encontrar as imagens deste tutorial? Não estão sendo mais exibidas.

 

Desde já agradeço!

[rick demolidor 222]

Amigo, o tutorial tem apenas 11 anos .

 

A última atividade do autor do tópico junto ao fórum, foi em janeiro de 2006.

[almatias 10]

Amigo, o tutorial tem apenas 11 anos .

 

A última atividade do autor do tópico junto ao fórum, foi em janeiro de 2006.

Esse ressuscitou bonito

kkkkk

[LFelipe 15]

Esse tutorial foi de autoria do André Lima ou foi retirado de algum site?

Seria bacana mesmo dar uma desfibrilada no tópico e atualizar as fontes das imagens, pois o conteúdo é excelente para leigos como eu, que buscam informação com tal didática...

[rick demolidor 222]

Esse tutorial foi de autoria do André Lima ou foi retirado de algum site?

Seria bacana mesmo dar uma desfibrilada no tópico e atualizar as fontes das imagens, pois o conteúdo é excelente para leigos como eu, que buscam informação com tal didática...

 

Concordo com você,

 

Porém as imagens não são hospedadas no servidor do fórum e sim pelo próprio autor do tópico em um servidor dedicado para imagens .

 

Como já citado por mim, a última atividade do autor André Lima foi em janeiro de 2006.

 

Caso ele tenha retirado de algum site, o mesmo também pode ter saído do ar e consequentemente suas imagens junto.

 

A fonte também não foi citada.

 

Enfim, é impossível atualizar todo o conteúdo do fórum.

 

Abraço

[cmpicolo 126]

Ai o novato abre tópico novo e não da continuidade em tópico antigo, "descem o pau" no novato que não usou a pesquisa..

 

E o que o Rick falou, bom, não tem nem o que completar.. é isso e ponto.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MMMMMmmmmmaasssssss, como hj em dia temos o Google, e não a Barsa..

 

http://www.idealgratis.com/cursos_gratuito/som_automotivo/curso_som_automotivo_p04.php

 

Outros resultados da pesquisa: https://www.google.com.br/search?q=Introdu%C3%A7%C3%A3o+Antes+de+iniciar+um+projeto+de+constru%C3%A7%C3%A3o+de+sonofletores+%C3%A9+necess%C3%A1rio+conhecer+os+par%C3%A2metros+mais+importantes+do+falante+que+definem+o+seu+comportamento+em+baixas+freq%C3%BC%C3%AAncias.+Esses+par%C3%A2metros%2C+conforme+definidos+pela+teoria+de+Thiele-Small%2C+s%C3%A3o%3A+Vas+%3D+Volume+equivalente+do+falante+Qts+%3D+Fator+de+Qualidade+fs+%3D+freq%C3%BC%C3%AAncia+de+resson&oq=Introdu%C3%A7%C3%A3o++++Antes+de+iniciar+um+projeto+de+constru%C3%A7%C3%A3o+de+sonofletores+%C3%A9+necess%C3%A1rio+conhecer+os+par%C3%A2metros+mais+importantes+do+falante+que+definem+o+seu+comportamento+em+baixas+freq%C3%BC%C3%AAncias.+++Esses+par%C3%A2metros%2C+conforme+definidos+pela+teoria+de+Thiele-Small%2C+s%C3%A3o%3A+++Vas+%3D+Volume+equivalente+do+falante++Qts+%3D+Fator+de+Qualidade++fs+%3D+freq%C3%BC%C3%AAncia+de+resson&aqs=chrome..69i57&sourceid=chrome&es_sm=122&ie=UTF-8

[ThiagoD 4]

aparelhinho da hora , eu não conhecia mas é bem salgado o preço.

 

 

https://www.eam.com.br/loja/clio-pocket.html

[armandoerik3 0]

encontrei a fs em 46 hz

 

mais empaquei na hora de encotrar f1 e f2