Volume do gabinete do subwoofer

Calcula o volume ideal do gabinete do subwoofer (fechado e reflex) e a frequência de sintonia do duto a partir dos parâmetros Thiele-Small.

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Fórmula

Vb = Vas / ((Qtc/Qts)² − 1) [sealed]

Vas — Equivalent compliance volume (L)

Qtc — Target box Q (0.707 Butterworth)

Como Funciona

O design do gabinete do subwoofer se baseia nos parâmetros Thiele-Small (T/S): Fs (frequência ressonante de ar livre), Qts (fator Q total combinando amortecimento elétrico e mecânico) e Vas (volume de conformidade equivalente em litros — o volume de ar que corresponde à conformidade mecânica do motorista). Para uma caixa selada, o volume interno ideal para uma resposta Butterworth (maximamente plana) com o sistema Q de Qtc = 0,707 é: Vb = Vas/((Qtc/Qts) ² − 1). Isso dá uma resposta de 3 dB abaixo de aproximadamente F3 = Fs × (Qtc/Qts). Para caixas ventiladas (portadas), as fórmulas empíricas baseadas em Qts fornecem um volume de caixa maior com uma frequência de afinação mais baixa e maior extensão de graves, mas uma variação mais acentuada abaixo da frequência de sintonia. Os drivers com o Qts < 0.35 are suited for vented enclosures; Qts 0.35—0.7 suit sealed boxes; Qts > 0.7 podem funcionar em aplicações com encosto aberto (ar livre) ou com defletores infinitos.

Exemplo Resolvido

Parâmetros T/S do driver: Vas = 50 L, Qts = 0,35, Fs = 35 Hz.

Caixa selada (Butterworth, Qtc = 0,707):

Vb = 50/((0,707/0,35) ² − 1) = 50/(4,082 − 1) = 50/ 3,082 = 16,2 L

F3 = 35 × (0,707/0,35) = 35 × 2,02 = 70,7 Hz

Caixa ventilada (fórmulas empíricas aproximadas):

Vb = 20 × Qts ^ 3,3 × Vas = 20 × (0,35) ^ 3,3 × 50

= 20 × 0,032 × 50 ≈ 32 L

Frequência de ajuste de porta: Fb = 0,76 × Qts ^ 0,26 × Fs

= 0,76 × (0,35) ^0,26 × 35

= 0,76 × 0,722 × 35 ≈ 19,2 Hz

A caixa ventilada estende os graves mais profundamente (ajuste de ~ 20 Hz), mas requer o dobro do volume do gabinete. Selado em 16 L é mais compacto com um F3 mais alto, mas bem controlado.

Dicas Práticas

✓Adicione 15 a 20% ao Vb calculado para permitir que o volume de ar seja deslocado pelo suporte interno, pelo material de amortecimento e pelo deslocamento do motorista. Meça o volume da caixa pronta com água ou calcule a partir das dimensões internas menos as estruturas.
✓Forre a caixa selada com 25—50 mm de espuma acústica ou fibra de poliéster. Isso “estica” acusticamente a caixa — uma caixa selada e recheada se comporta como se fosse 10 a 25% maior, permitindo um compartimento físico menor.
✓O comprimento e o diâmetro da porta interagem com o volume da caixa para determinar a frequência de ajuste. A fórmula Fb ≈ (c/ (2π)) × √ (A/ (Vb × L_eff)) (ressonância de Helmholtz) define o ajuste da porta, onde A = área da porta, L_eff = comprimento efetivo da porta incluindo correções de extremidade (~ 0,85 × raio por extremidade aberta).

Erros Comuns

✗Usando o volume interno líquido sem subtrair o deslocamento e o reforço do driver, um driver com Vd = 2 L em uma caixa de 16 L deixa apenas 14 L de rede. Sempre subtraia o driver, o tubo de porta e os volumes de reforço do Vb alvo.
✗Tratar as fórmulas como precisas — essas são fórmulas de alinhamento simplificadas. Os gabinetes do mundo real precisam de software de simulação (WinISD, REW, Hornresp) para contabilizar perdas de portas, não linearidade do driver, ganho de espaço e efeitos confusos.
✗Construindo uma caixa portada para um driver com Qts > 0,5 — Drivers de alto QTS em gabinetes ventilados tendem a produzir um baixo inchado de uma nota com uma protuberância pronunciada em torno da frequência de ajuste da porta. As caixas seladas são mais tolerantes às variações do driver Qts.

Perguntas Frequentes

Qual é a diferença entre uma caixa de subwoofer selada e uma com porta?

Uma caixa selada é mais simples de construir e tem uma distribuição mais suave abaixo de F3 (−12 dB/oitava). Uma caixa portada usa uma porta de ressonador Helmholtz para estender a saída de graves abaixo da ressonância natural do driver, mas flui muito mais abruptamente abaixo da frequência de ajuste da porta (−24 dB/oitava). As caixas portadas geralmente são maiores e mais complexas de projetar.

O que o Qts me diz sobre qual tipo de gabinete usar?

Qts < 0,35: alinhamento ventilado (com portas) preferido — esses drivers têm alto amortecimento e se beneficiam da contribuição da porta para a extensão de graves. Qts 0,35—0,7: a caixa selada é ideal — o amortecimento moderado se adequa ao alinhamento selado. Qts > 0,7: o driver está subamortecido e pode precisar de um compartimento muito grande ou aberto; os designs convencionais vedados ou ventilados podem não funcionar bem.

Posso usar esta calculadora para midwoofers, não apenas subwoofers?

Sim As mesmas equações de Thiele-Small se aplicam a qualquer acionador de bobina móvel. As fórmulas são válidas para woofers de 40 a 500 Hz, desde que você use os parâmetros T/S corretos do driver. Para motoristas de gama completa e média em pequenas caixas seladas, a mesma fórmula Vb se aplica.

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