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melhorando o crossover da Proxima 60F - pure acoustics

Discussão em 'DIY' iniciada por xlott, 29 Ago 2012.

  1. xlott

    xlott Usuário

    39 23 5

    Desde 10 Ago 2012
    Porto Alegre
    ola, estou criando esse tópico com o objetivo específico de analisar, discutir e propor ações de melhoria nos crossover das torres Pure Acoustics 60F.
    dois fatos me levaram a isso: a falta de bi-cabeamento e a real impedância e corte de frequência das caixas.
    Para iniciar, segue o esquema que fiz com base no que encontrei de fato dentro da caixa.

    Ver anexo 88045
     


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  2. Dombroski

    Dombroski Membro Avantajado!


    Desde 15 Ago 2008
    Curitiba
    Você pode Bi amplificar ligando o Tweeter no Borne de cima.

    Trocar os componentes por outros de mesmo valor, com qualidade superior!

    Abraços (y)
     
  3. xlott

    xlott Usuário

    39 23 5

    Desde 10 Ago 2012
    Porto Alegre
    a idéia de bi-amplificar e substituir os componentes por outros de melhor qualidade é uma boa e dá bons resultados. No entanto temos alguns pontos a serem observados nesse projeto das Próxima 60, como por exemplo a impedância das caixas que é de 4 ohms (contrariando manuais, etiquetas e outras informações divulgadas por aí, cada caixa - inclusive central e books, tem impedância de 4 ohms e não de 8). então se isso não for problema para o seu conjunto tudo bem, é possível, a princípio, separar. Outro cuidado que se deve ter também nesse projeto é que existe uma preponderância considerável na divisão em que 3 drives recebem o sinal abaixo dos 1000Hz, o que representa aproximadamente 3/4 da potencia da caixa e quando se bi-amplifica o conjunto médios-altos poderá receber uma potencia maior.
    Outro possibilidade bem interessante (e que penso em fazer, por necessidade do receiver que requer mínimo de 8 ohms) é mudar a associação dos falantes das torres que são de 12 ohms cada - dois em série em paralelo com o terceiro para obter 8 ohms; trocar os dois falantes da caixa central (dois de 8 ohms) pelos falantes das soundround (4 ohms) e alterar os crossover na parte dos graves duplicando o valor da bobina e diminuindo à metade o valor do capacitor, mantendo os demais com o mesmo valor. Assim se obteria um conjunto com 8 ohms, mas sem a possibilidade de bi-amplificar e sem blindagem magnética na central. Dúvidas: 1) essa alteração poderá causar perda no ganho das caixas? 2) poderá causar o desequilíbrio entre graves e médios-altos? abs
     
  4. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    Nossa, que thread antigo... Comprei o par de Proxima 60F no ano passado e agora estou pensando em conectá-las a um receiver AV com bi-amplificação. Infelizmente, apesar dos sugestivos 4 bornes traseiro jumpeados 2 a 2, a caixa não oferece esse recurso. Acabei removendo o crossover para restaurar essa funcionalidade, e estou entrando em contato para saber se alguém já foi bem sucedido nessa operação. Sobre os componentes, já deu para ver que tem espaço para melhoria de componentes (principalmente os eletrolíticos bipolares). Planejo ainda reavaliar a impedância dessas caixas, algo que já foi motivo de discussão no forum dedicado a elas, mas pelas medidas preliminares simplificadas que fiz em 1 kHz, dá para prever que será da ordem de 4 ohms na faixa dos graves e médios, subindo para 6 ohms na faixa dos tweeter.
     
  5. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    Em tempo: há um resistor de 2 ohms em série com o tweeter, o que eleva portanto a impedância na faixa dos agudos para 8 ohms, e não 6 ohms, conforme conjeturado antes. Resultados de medições mais precisas podem ser publicados em breve.
     
    • 1
  6. cristianolo

    cristianolo Usuário


    Desde 17 Jan 2009
    Porto Alegre
    Se tens equipamentos de medição eletroacústica, vai fundo
    Vou acompanhar aqui
     
  7. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    Saiu o primeiro (re)projeto do crossover da Proxima 60F. As medições de impedância dos drivers foi bastante reveladora. Vamos primeiro aos 3 woofers. Em sua região mais plana, sua associação paralelo mostrou resistência equivalente da ordem de 5.2 ohms, elevando-se a 5.5 ohms em torno de 1 kHz. A indutância equivalente foi de aproximadamente 0,30 mH. O midrange apresentou resistência equivalente de 4.2 ohms e indutância equivalente de 0,16 mH, enquanto o tweeter exibiu 4.5 ohms e 0,033mH respectivamente.

    De posse desses dados, sairam as redes de Zobel indicadas nos esquemas anexos, importantíssimas para que os drivers se apresentem perante o crossover como carga essencialmente resistiva. No caso do tweeter, por causa de sua maior eficiência, foi necessário adicionar um divisor "L-pad" (no projeto original, era um mero resistor de 2 ohms) com atenuação de 3.4 dB e resistência equivalente de 4.6 ohms.

    O cálculo das redes de Zobel saiu pela calculadora online do site da V-Cap, e para o resto do projeto utilizei o site da Okawa Denshi e o simulador online PartSim para conferir. As frequências de corte foram de 700 Hz e de 5600 Hz, sendo que para o filtro passa-faixas (de quarta ordem, bem melhor que o original de terceira ordem que vem de fábrica) apliquei um fator de 1.43 por causa da interação causada pela proximidade dos polos. Mesmo estando 3 oitavas afastados, a interferência mútua é grande por causa do baixo amortecimento (Q = 0.5) associado à técnica de projeto. É a primeira vez que estou usando Lynkwitz-Riley no lugar do Butterworth mas posso adiantar que estou MUITO satisfeito com os resultados pois a resposta permanece plana ao redor das frequências de transição. Os cuidados que precisam ser tomados são:

    1) O cruzamento deve ocorrer nos pontos de -6 dB, e não nos de -3 dB conforme estávamos acostumados;

    2) O atraso (ou avanço, conforme o caso) de fase é de 90º o que requer que o driver intermediário (midrange, no caso) seja conectado com a polaridade INVERTIDA para que tudo dê certo.

    Sobre os esquemas anexos: eu aproveitei para desenhar as redes de Zobel somente para fins de registro, mas é importante salientar que a simulação NÃO DEVE SER FEITA incluindo essas redes, pois sua única (porém IMPORTANTÍSSIMA) finalidade é cancelar a indutância equivalente dos drivers para que eles se apresentem como carga essencialmente resistiva ao crossover. Essa foi a chave para o sucesso para a obtenção das curvas de resposta desejadas, para não se falar que a maioria dos amplificadores fica muito mais estável e "feliz" ao excitar cargas que não se apresentam como acentuadamente reativas.

    Evidentemente, a "cereja do bolo" foi poder finalmente separar os bornes dos woofers para poder usar o recurso de biamplificação do receiver. É uma pena que as Proxima 60F que chegam ao nosso mercado tenham essa funcionalidade removida! Seus drivers, porém, parecem ser de boa qualidade, mas infelizmente estão conectados a um crossover de qualidade bastante discutível, com duas de suas três bobinas com núcleo laminado que distorce bastante, sem se falar nos sabidamente deficientes (nesse tipo de aplicação) eletrolíticos bipolares que finalmente pude substituir por poliéster metalizado. Aproveito para frisar a importância do uso de resistores de potência NÃO INDUTIVOS, tanto nas redes de Zobel como no L-pad do tweeter, e que sejam de no mínimo 10 watts (o resistor do crossover original era de apenas 5 watts).

    Um último comentário diz respeito ao projeto do gabinete. Desta vez, foi possível comprovar que o midrange se encontra acusticamente acoplado aos woofers, deslocando-se junto a eles como se fosse uma espécie de radiador passivo. Aparentemente, ele é robusto o suficiente para suportar tal tipo de mau trato, mas acho impossível que isso não venha acompanhado de uma elevação nos níveis de distorção por intermodulação que os projetistas de amplificadores tanto se esforçam para manter tão baixos quanto possível. Aproveito para perguntar se mais alguém já havia observado essa característica algo inusitada das Proxima 60F, e o que acha disso.

    Saudações a todos,

    FB

    LPF.png BPF.png HPF.png
     
    • 1
  8. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    Olá a todos,

    E as surpresas continuam! Notem a serigrafia do local onde estava soldado o resistor de 2 ohms que fica em série com o tweeter... Identificando-o como C4 (vejam no detalhe), o que que pode querer dizer que o layout original previa o uso de um filtro passa-altas de terceira ordem, diferente do de segunda ordem encontrado no exemplar adquirido.

    20181204_222951-3.jpg

    Em fase de conclusão o levantamento do "as-built" desse projeto, já tendo ficado claro que os drivers de médios e de agudos são de 4 ohms nominais, enquanto os de graves são de 16 ohms nominais (o que explica estarem em paralelo).

    Descobri ainda no site audiojudgement.com uma fórmula diferente para o cálculo das redes de Zobel: Cz = L/Rz^2 enquanto o site da V-Cap claramente usa Cz = Le/Re^2 o que dá uma diferença considerável (56% a mais). Estou repetindo os experimentos de correção de fase para ver qual dá mais certo.

    Mais notícias em breve. Saudações a todos,

    FB
     
    • 1
  9. cristianolo

    cristianolo Usuário


    Desde 17 Jan 2009
    Porto Alegre
    Chegou a fazer o levantamento das curvas de resposta acústica dos drivers?
    Se o crossover tiver uma abordagem puramente elétrica, pode haver falhas na resposta
     
  10. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    As respostas elétrica e acústica estão intimamente ligadas. Adicionalmente, o levantamento acústico só seria fiel em câmara anecóica e ao longo do eixo do lóbulo principal que no caso do projeto por Lynkwitz-Riley, é eixo ortogonal:

    n160fig2.png

    Já no caso dos projetos convencionais (Butterworth), estando os drivers de médios e agudos situados acima dos woofers (como no caso das Proxima 60F), o lóbulo principal projeta-se para baixo com prejuízo tanto para a resposta quanto para a imagem espacial:

    n160fig1a.png

    Hoje em dia, o projeto de crossover considerado estado-da-arte é o L-R (Lynkwitz-Riley) de 4ª ordem (se for passivo) ou de 8ª ordem (se for DSP). O projeto de 2ª ordem que apresentei é um compromisso coerente com a (baixa) qualidade das Proxima 60F principalmente por causa de seu crossover original, abaixo de qualquer crítica: é realmente MUITO deficiente. Não é de se admirar que estas caixas não sejam respeitadas nos demais mercados onde são comercializadas.

    FB

    Referências: https://www.rane.com/note160.html
    https://www.cnet.com/forums/discussions/anyone-heard-of-pure-acoustics-speaker-company-193383/
     
  11. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    Este processo envolve um aprendizado interessante. É um prazer poder compartilhar. As informações no http://audiojudgement.com tem-se revelado um mina de ouro.

    A elevada separação entre os múltiplos alto-falantes das caixas do tipo coluna impõem uma limitação. Segundo consta, a distância entre os drivers não pode exceder o comprimento da onda acústica na frequência de transição do crossover:
    vertical-separation.jpg
    No caso das Proxima 60F, a distância entre o woofer inferior e o midrange é de 54 cm, enquanto entre o midrange e tweeter é de 12 cm. Com isso, as frequências de transição do próximo projeto caem para 600 Hz e 2800 Hz, respectivamente.

    20181206_140049.jpg

    Neste momento, as Proxima 60F sobre um pouco no meu conceito. A se julgar pelo recorte na moldura do tweeter, parece ter havido um esforço no sentido de reduzir a distância entre ele e o midrange.

    Mais novidades em breve. Saudações a todos os curiosos,

    FB
     
  12. cristianolo

    cristianolo Usuário


    Desde 17 Jan 2009
    Porto Alegre
    Checou se algum dos alto-falantes tem algum cone break significativo?
     
  13. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    Essa é uma pergunta interessante pois guarda relação com uma eventual má escolha para as frequências de transição do crossover, principalmente se o mesmo for muito simples (primeira ou segunda ordem). Mais sobre isso logo abaixo.

    Em situações normais, apenas os woofers são solicitados acima e abaixo de suas frequências de ressonância, e por terem que lidar com as baixas frequências (e consequentemente excursões elevadas de cone) são normalmente os drivers mais susceptíveis ao assim chamado cone breakup que pode estar associado tanto a problemas na borda externa (flacidez, início de ruptura) quanto no cone propriamente dito (deformações causadas por falta de rigidez).

    No caso dos drivers de 6.5" das Proxima 60F, em volumes normais de audição não detetei nenhuma dessas tendências (ainda utilizando o crossover original). Os cones me parecem bem rígidos, e o levantamento da curva de impedância exibiu dois picos de ressonância (típicos dos gabinetes "dutados") bem equilibrados em amplitude o que indica adequação de projeto do gabinete similar à ilustrada abaixo:

    impedance-bass-reflex-matching-peaks.jpg

    Embora não esteja aparelhado para plotar tal gráfico, consigo determinar a impedância ponto-a-ponto em osciloscópio digital.

    Estendendo a análise ao midrange e ao tweeter, detetei frequências de ressonância próximas a 140 Hz e a 900 Hz (respectivamente) o que deixa bastante margem de segurança para as frequências de transição que se pretende utilizar no segundo projeto (600 Hz e 2800 Hz).

    Aproveito para citar novamente minha estranheza com o fato do midrange movimentar-se em baixas frequências (como se fosse um radiador passivo) pois o usual é isolar sua parte traseira do interior da caixa.

    Já o tweeter de domo macio me rendeu um achado desagradável ontem à noite. Excitando-o diretamente (sem o crossover) em baixa amplitude com o gerador senoidal ao redor de 900 Hz (justamente a frequência de máxima excursão) notei acentuada distorção, típica de "cone batendo". A boa notícia é que consegui melhorar consideravelmente a situação depois de afrouxar levemente os 3 parafusos Philips para buscar uma centragem um pouco melhor. Não esperava por isso, pois se trata de um ajuste bastante crítico. Notei ainda aumento de distorção ao redor de 14 kHz que independe da centragem e pode estar associada a alguma ressonância de cone.

    Voltando ao tópico "crossover" propriamente dito, refiz as medidas dos indutores originais para entender melhor as frequências de transição escolhidas pelo fabricante. Para os graves, o simulador indicou -90º em 550Hz com o ponto de -3 dB em 750 Hz (filtro subamortecido para uma impedância nominal de 5.3 ohms).

    Para os agudos, onde a medida de indutância apresentou uma diferença um pouco mais expressiva em relação aos valores originalmente apresentados no início deste forum em 2012 (0,37 mH contra 0,28 mH), o simulador indicou +90º em 4.6 kHz e -3 dB em 5.3 kHz (filtro sobreamortecido para uma impedância nominal de 4.5 ohms).

    Em resumo, a frequência de corte inferior situa-se próxima ao valor planejado para a próxima versão do crossover melhorado enquanto a frequência de corte superior apresentou-se quase uma oitava acima. Resta ver se o tweeter tolerará bem reproduzir essa faixa extra de frequências (lembrando ainda que o L-pad de -3.4 dB do projeto anterior será mantido).

    A atualização dos valores para as redes de Zobel fica para um próximo post. Por causa da dependência dos valores das indutâncias equivalentes (Le) dos alto-falantes com a frequência, tais redes também necessitarão ser recalculadas, pois exceto para o tweeter, estou priorizando ajustar Le ao redor das novas frequências de transição do crossover. No caso do tweeter, a rede de Zobel não tem efeito sônico direto, visando apenas neutralizar a característica indutiva da caixa em frequências ultrassônicas, facilitando com isso o trabalho para o estágio de potência (pois alguns amplificadores exibem sinais de instabilidade nessa situação).

    Saudações a todos,

    FB
     
  14. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
  15. cristianolo

    cristianolo Usuário


    Desde 17 Jan 2009
    Porto Alegre
    Isso não é bem uma verdade, por isso perguntei no meu post anterior sobre ter feito alguma medição acústica dos alto-falantes, a fim de poder corrigir isso no crossover
     
  16. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    Não existe correção possível para alto-falantes ruins: nem no crossover, nem em qualquer outra parte do sistema. Quem lançou originalmente este post observou a baixa qualidade dos componentes utilizados no crossover das Proxima 60F e enxergou (acertadamente, no meu ver) espaço para melhorias.

    Um dos problemas desse tipo de caixa é justamente algo que à primeira vista parece bom: a presença do midrange. Fosse um sistema de duas vias, o projeto por Linkwitz-Riley seria a escolha óbvia. O problema é que para sistemas de três vias, ele requer uma década (ou no mínimo três oitavas) de distância entre as frequências de corte inferior e superior do filtro passa-faixa. Utilizar as frequências de corte demandadas pela distância entre os drivers (600 Hz e 2700 Hz) implica no uso de um filtro considerado de banda estreita, levando de volta ao clássico Butterworth.

    Isso pode à primeira vista parecer uma má notícia. A boa notícia é que algumas fontes citam bons resultados utilizando filtros de terceira ordem para mitigar o pico de 3 dB nas frequências de transição associados ao projeto por Butterworth (curva 2 na ilustração abaixo). O truque reside em operar os drivers em quadratura (defasagem de 90º) nessas frequências o que ocorre naturalmente quando se utilizam tais filtros. Outra vantagem reside no fato de tornar-se desnecessário inverter a polaridade de um dos drivers como ocorre nos projetos por Linkwitz-Riley de segunda ordem (curva 1 abaixo).

    LR_curves.gif

    Utilizar um crossover de 18 dB/oitava para as Proxima 60F certamente facilitará o trabalho de seus drivers graças à maior atenuação nas faixas de rejeição, além de tornar mais seguro o funcionamento do tweeter após deslocar-se sua frequência de transição uma oitava para baixo. Um dos problemas acústicos que observo nas Proxima 60F é o fato do driver de médios ser utilizado na prática como um driver de médios + médios-agudos, deixando para o tweeter praticamente a função de um supertweeter. Isso torna o posicionamento do ouvinte muito crítico, o que é péssimo para caixas frontais. Apesar da inexistência de um pórtico ou corneta para esse driver, tweeters de domo tendem a apresentar um diagrama de irradiação bem mais interessante do que alto-falantes de cone. Limitar o midrange à função de reproduzir apenas as frequências médias e liberar os médios-agudos para o tweeter certamente beneficiará a imagem sonora que as caixas frontais têm a responsabilidade de proporcionar. Dependendo do conteúdo musical e tipo de equalização utilizados, é de se esperar um aumento da fração de potência enviada ao tweeter, mas acho que todos aqui sabem o quão fantasioso é o número (250 WRMS) divulgado pela Pure Acoustics para estas caixas e levarão isso em conta.

    Os filtros passa-baixas e passa-altas de terceira ordem já foram calculados manualmente (e simulados para conferir). Para o filtro passa-faixas, tentei ir pelo claredot.net mas não deu certo. Felizmente, o projeto do the12volt.com funcionou perfeitamente (procurar por "Third Order Narrow Band Pass Filters"). Optei por não divulgá-los ainda pois o valor de alguns dos capacitores resultou bastante elevado o que acaba encarecendo o crossover (principalmente quando não se deseja incluir eletrolíticos bipolares como é o caso). Havendo interesse por parte desta comunidade, continuarei a narrar as próximas etapas deste interessante projeto.

    Saudações a todos,

    FB

    Referência interessante (em português!): http://www.amplificadoresnextpro.com.br/Barros_Crossovers Linkwitz-Riley.pdf
     
  17. cristianolo

    cristianolo Usuário


    Desde 17 Jan 2009
    Porto Alegre
    E qual seria a solução para esse mid range? A

    [​IMG]

    Ele não tem resposta plana
     
  18. fbetti

    fbetti Usuário


    Desde 9 Jan 2008
    São Paulo
    Olá, boa noite,

    Nossa, ressonando em 75 Hz... Baixo, esse valor, para um midrange... Parece tratar-se de um midwoofer. Para fins de cálculo da rede de Zobel, um bom palpite para Re seria 3,8 ohms (note como a impedância passeia em torno desse valor entre 300 Hz e 500 Hz). Ao redor de 3 kHz (um valor provavelmente próximo da frequência de transição a ser utilizada), essa impedância sobre para algo em torno de 5,2 ohms, o que nos leva a um valor de Le da ordem de 0,2 mH. A rede de Zobel resultante a ser posta em paralelo com a bobina do alto-falante seria composta por um resistor de 5 ohms em série com um capacitor de 13 microfarads (na prática, um de 10 microfarads há de funcionar bem).

    Quanto à resposta acústica, a coisa fica mais complicada. Presume-se que as três curvas (em preto, verde e vermelho) tenham sido medidas em posições ou ângulos diferentes. Aliás, esse é um dos principais problemas associados aos projetos de caixas com múltiplos alto-falantes: interferências causadas por múltiplos falantes reproduzindo a mesma frequência. Tais interferências ocorrem até mesmo a partir das ondas acústicas originadas a partir de um mesmo cone, e para minimizá-las, uma das técnicas empregadas é o uso de "phase plugs" como o que se vê no midrange das Proxima 60F (os woofers também o utilizam, mas diferentemente do midrange onde o plug é fixo, os dos woofers deslocam-se solidários aos seus respectivos cones).

    Em que pese a SPL em 3 kHz parecer variar entre 86 dB e 91 dB (ao longo das três curvas), não vejo tal resultado como particularmente ruim para esta categoria de caixa. Pelo contrário: parece-me até bastante bom. O problema seria forçar tal driver a trabalhar acima de 5 kHz para poupar o tweeter com evidente detrimento para a qualidade sonora nessa importante faixa dos médios-agudos o que considero francamente desaconselhável conforme expus no post anterior.

    Resumindo: usando-se a rede de Zobel em conjunto com um bom crossover (passivo ou ativo) de no mínimo 12 dB/oitava e com frequência de corte superior de no máximo 3 kHz deve levar - no minha modesta visão - a bons resultados.

    Quanto à frequência de corte inferior, haveria a necessidade de analisar conjuntamente a resposta dos woofers eventualmente presentes no projeto, a menos que se trate de uma caixa do tipo midwoofer-tweeter, conforme suspeitei no início. A presença de um único pico de ressonância demonstra que a curva foi obtida ou a partir de um alto-falante aberto, ou montado num baffle não-dutado. Não tentarei adivinhar além disso, mas arrisco dizer que parece ser seguro utilizar este midrange em frequências a partir de 500 Hz com corte de no mínimo 12 dB/oitava.

    Só para complementar, gostaria de acrescentar que a frequência de ressonância do midrange existente em uma das minhas Proxima 60F situa-se acima de 140 Hz - estando, porém, montado na caixa. A propósito: alguém teria alguma ideia sobre como desmontar o midrange e os woofers dessas caixas? Não vejo nenhum parafuso aparente, apenas um anel de acabamento que não me arrisquei a tentar extrair com receio de causar algum dano.

    Saudações a todos,

    FB
     
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