Montar Caixa Ativa de 300W - Eletrônica Necessária

[emanuelneto]

Olá amigos, quero montar uma caixa ativa de 300W para uso em pequenos eventos no gabinete das imagens abaixo, porém ainda não decidir a eletrônica a usar. Abaixo vou citar as partes que pensei inicialmente e estou aceitando dicas para este projeto. Se faltou algo ou há algo errado eu gostaria que comentassem. Obrigado a todos

PARTES:
-Gabinete vazio p/ falante de 15"
-Falante Woofer 15" Jbl/Selenium 15pw Pro 325w 8ohms
-Drive Selenium/Jbl D250 Trio 200w 8ohms
-Placa de pre (a decidir)
-Placa fonte linear para alimentar o pre e power (a decidir)
-Placa amplificador com dois pares de toshibas 2SA1943/2SC5200 (a decidir)
-Placa Divisor de Frequência de duas vias (a decidir)
-Dissipador de calor de Alumínio (tamanho?)

Orçamento máximo R$1.600,00

[jplavareda]

Olá amigos, quero montar uma caixa ativa de 300W para uso em pequenos eventos no gabinete das imagens abaixo, porém ainda não decidir a eletrônica a usar.

-Falante Woofer 15" Jbl/Selenium 15pw Pro 325w 8ohms
* Se você quer usar uma potência de 300W, um falante de 325W não é o mais adequado. Para uso em PA, a potência o amplificador deve fornecer mais ou menos de 30 a 50% a mais de potência que o falante possa suportar. Exemplo: para uma potência de 300w, você deve usar falante de 150 a 200 watts. Essa parece uma informação contra-intuitiva, mas seu falante vai durar muito mais. Mas caso você já tenha esse falante, utilize uma potência de pelo menos 500W.

-Drive Selenium/Jbl D250 Trio 200w 8ohms
* Como você vai ter um sistema de apenas 2 vias, seu driver tem que ser TI (Titanium). Se não pesquisei errado, esse D250 é fenólico, e drivers fenolicos não reproduzem frenquências agudas (apenas médios). Dica: para seu driver durar mais, coloque um resistor de aproximadamente 10R/10W em série com o positivo.

-Placa de pre (a decidir)
* Tem um pré no site Eliot sound que é muito bom mesmo!

-Placa amplificador com dois pares de toshibas 2SA1943/2SC5200 (a decidir)
* Eu iria de classe D sem medo. Muito eficiente, barato e dispensa o dissipador gigante. Comprei um par de classe D de 500W no aliexpress e estou testando agora. Não é o suprassumo da qualidade (leia-se: para audiófilos), mas para o fim que você quer, dá e sobra.

Boa sorte!

[emanuelneto]

-Drive Selenium/Jbl D250 Trio 200w 8ohms
* Como você vai ter um sistema de apenas 2 vias, seu driver tem que ser TI (Titanium). Se não pesquisei errado, esse D250 é fenólico, e drivers fenolicos não reproduzem frenquências agudas (apenas médios). Dica: para seu driver durar mais, coloque um resistor de aproximadamente 10R/10W em série com o positivo.

Acho que vou optar por um sistema de 500W classe D, você tem alguma indicação de drive de titanium?

[Questão]

* Se você quer usar uma potência de 300W, um falante de 325W não é o mais adequado. Para uso em PA, a potência o amplificador deve fornecer mais ou menos de 30 a 50% a mais de potência que o falante possa suportar. Exemplo: para uma potência de 300w, você deve usar falante de 150 a 200 watts. Essa parece uma informação contra-intuitiva, mas seu falante vai durar muito mais. Mas caso você já tenha esse falante, utilize uma potência de pelo menos 500W.

Bota contra-intuitiva nisso... Como assim botar potência a mais não vai queimar o falante? Pode explicar melhor?

[raphaelCoelho]

Acho que vou optar por um sistema de 500W classe D, você tem alguma indicação de drive de titanium?

Emanuel, use o driver jbl 220TI, é um dos mais usados pra esse caso.

Compra um divisor de duas vias com um corte de pelo menos 12db/oit na alta (se fores fazer ou mandar fazer, já coloca logo 18db/oit no passa alta) e no mínimo 2KHz.
Aproveita e já atenua o passa alta em pelo menos -6db, pois a sensibilidade do drive é MUITO alta, e vai se "tapar" o som do woofer. Se fizeres ou comprares um divisor assim, esquece aquele resistor em série, pois ele estará devidamente calculado no divisor.

Uma sugestão: tu já comprou o gabinete? Com teu orçamento tu ainda deve achar uma caixa ativa da própria JBL, com falabte de 15" e o drive.

Quanto a potência do power ser maior que a do falante, achei uma explicação de uma empresa chamada premier, que fabrica equipamentos de som automotivos:

"Caso seu amplificador seja mais fraco do que seu alto-falante, ele irá distorcer o som porque não tem potência suficiente para fazer o movimento para o alto-falante excursionar. Isso poderá causar a queima inevitável do alto-falante a qualquer momento. O ideal é sempre ter um amplificador um pouco mais forte do que o alto-falante. Caso seu alto-falante tenha 500 Watts RMS de potência, indicamos que você ligue-o num amplificador de 500 a 600 Watts RMS para tocá-lo. E caso você utilize um amplificador ainda mais forte que o indicado, seu alto-falante pode excursionar mais do que ele suporta e pode danificar todos os seus componentes inclusive a bobina que poderá derreter."

A única conclusão que chego lendo isso, é que os extremos são ruins. Falante mais potente, tu vai acabar "dando mais volume" pra ter graves, pois o cone pouco excursiona. Amplificador mais potente é um risco eminente.
Mas isso é mais para PA (sub graves e graves). No caso do Emanuel, acho que vale a boa prática de ter o falante mais potente que o amplificador.

Eu só acertei os graves do PA do meu bar, quando usei uma potência de 5000W por canal, com 6000W de falantes em cada canal. Nunca mais queimou.

[kem]

Existem placas / kits montados para caixa ativa no ML, Ali, etc.
Será que não vale mais a pena?
Em geral já vem fonte, pré, leitor USB, amplificador, etc.

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Só como exemplo:
https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-689458737-painel-amplificador-ativador-de-caixa-ativ600-_JM
https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-2020445197

[jplavareda]

Bota contra-intuitiva nisso... Como assim botar potência a mais não vai queimar o falante? Pode explicar melhor?

Um amplificador mais fraco que o falante causará distorção e fatalmente irá sobreaquecer a bobina do falante, provocando a queima do mesmo. Além disso, a qualidade sonora de um sistema onde a potência do amplificador é menor do que a suportada pelos transdutores e bem ruim. Eu mesmo utilizo há anos minhas caixas com Eminence Delta 15 polegadas (400W) em conjunto com minha QSC CX902 (550 W RMS por canal em 8 ohms) e a qualidade sonora é excelente aos meus ouvidos. Meus falantes nunca queimaram. Apenas uma das STs queimou, mas porque o vocalista de uma banda apontou o microfone direto pra ela.

É claro que um amplificador com o dobro da potência do falante nunca deverá ser utilizado no máximo... aqui precisamos ter um pouco de bom senso em relação a isso, senão o falante vai "estourar" mesmo!

Aqui as palavras de algumas pessoas muito mais qualificadas que eu pra explicar os porquês:

Eng. Roberto Borges - Engenharia Keybass:
"Na montagem de um sistema, é de suma importância que os amplificadores (potência RMS sinal senoidal), sejam dimensionados com pelo menos o dobro do suporte de potência dos alto–falantes (potência RMS Ruído Rosa), só assim os sinais musicais serão acomodados perfeitamente, melhorando muito a qualidade sonora, aproveitando o máximo dos transdutores e, principalmente, evitando a queima dos mesmos.
Nós da Keybass submetemos nossos alto-falantes a rigorosos testes de potência e vida (segundo normas NBR 10.303 e NBR 5308, respectivamente). Quando monitorado o sinal que é entregue aos transdutores, verificamos que com esta reserva de potência evitamos distorções harmônicas excessivas, não superaquecendo a bobina móvel e controlando melhor os esforços mecânicos. Nossos modelos mais potentes (800 Watts RMS) trabalham de forma ideal mesmo com amplificadores capazes de fornecer mais de 1600 Watts RMS por unidade, com grande ganho de qualidade e desempenho.”.

Prof. Homero Sette - Ex-consultor Selenium e ex-consultor Bomber:
"A música possui um fator de crista tipicamente igual a 10, que é a relação entre a potência musical e a potência média. Assim, um amplificador de 1.000 watts por canal, reproduzindo um programa musical típico, vai entregar apenas 100 watts de potência média. Sendo exigido acima disso, irá distorcer severamente ou acionará os limitadores.
Se a distorção não for evitada, você colocará em grande risco a vida dos falantes. Irão superaquecer e sofrerão grandes esforços mecânicos, que podem estragá-lo. Para que você tenha uma "pegada" forte (punch) no seu som, sem o risco da distorção harmônica excessiva, é preciso que seus amplificadores tenham potência de sobra. Os falantes Selenium podem suportar programas musicais variados com potências de pico (valor máximo) atingindo até 4 vezes a potência RMS!
Resumindo, o mínimo recomendado para um bom desempenho de nossos falantes, são amplificadores capazes de fornecer o dobro da potência RMS dos mesmos. Você terá mais SPL, mais qualidade e maior retorno para o seu investimento.".

Sérgio Mathias - Depto. Técnico Snake:
"Todo sistema de som trabalha com um sinal musical de natureza dinâmica e com variações muito rápidas que podem facilmente saturar a saída dos amplificadores (clipping), ocorrendo assim o recorte do sinal entregue aos alto falantes. Esse sinal de natureza senoidal passa a ter uma forma de onda quadrada com comportamento similar à corrente contínua. É como se o amplificador estivesse com a saída em curto entregando DC aos alto falantes, agravado pelo fato de que a onda quadrada alterna rapidamente entre positivo e negativo, gerando harmônicos altamente destrutivos.
Para se evitar isso recomenda-se trabalhar sempre com uma reserva de potência para que os transientes muito rápidos e de curta duração não saturem o amplificador.
Se o alto falante suporta até 800 watts RMS, deve-se controlar o sinal entregue a ele mantendo-se um nivel médio equivalente a aproximadamente 700 watts para que não trabalhe no limite, porém o amplificador deve ter uma reserva de potência para manejar sinais de curta duração com o dobro ou mais em relação à potência nominal, evitando-se a saturação e a distorção com os danos consequentes. É o que se chama de potência de programa musical. Em suma, o som deve ser sempre limpo e agradavel, e a potência usada com muito bom senso.".

Bem, não vou mais me prolongar nas citações, mas adianto a vocês que isso é quase que um consenso entre os maiores especialista do ramo.

Forte abraço!

[emanuelneto]

Compra um divisor de duas vias com um corte de pelo menos 12db/oit na alta (se fores fazer ou mandar fazer, já coloca logo 18db/oit no passa alta) e no mínimo 2KHz.
Aproveita e já atenua o passa alta em pelo menos -6db, pois a sensibilidade do drive é MUITO alta, e vai se "tapar" o som do woofer. Se fizeres ou comprares um divisor assim, esquece aquele resistor em série, pois ele estará devidamente calculado no divisor.

Se o amigo poder me indicar um tutorial ou algum link/esquema eu agradeço bastante pois tenho interesse de montar eu mesmo sobre medida

[raphaelCoelho]

Se o amigo poder me indicar um tutorial ou algum link/esquema eu agradeço bastante pois tenho interesse de montar eu mesmo sobre medida

Emanuel, existem inúmeras calculadoras online para isso, e muito material com os cálculos para crossovers de 1a, 2a, 3a e até 4a ordens.
Mas depois de tanto pesquisar, e usar algumas dessas calculadoras, baixei dois apps, que funcionam bem, os resultados deles batem com os que eu fazia a mão e nas calculadoras. Vou deixar uma imagem dos ícones deles, são free, para android.

Um artificio bom de se usar, é calcular um determinado tipo em 2a ordem, anotar os dados, e fazer o mesmo cálculo (mesmos parâmetros) para 3a ordem, e usar 2a ordem para woffer e 3a ordem para o drive (apenas 1 capacitor a mais).
Para atenuar o drive, tu pesquisa por "L pad tweeter attenuation calculator".
As bobinas são feitas com núcleo de ar.
Escolhe uma bitola de fio que suporte a potência dissipada (geralmente a do woofer é bem maior). E escolhe no teu cálculo, um valor de capacitor comercial (vai alterando o tipo do divisor e a frequência de corte, até chegar em um valor comercial ou que possa ser feito com associações).
Eu utilizei muito capacitor de prolipopileno, desses de arranque de motor (ventilador, por exemplo), são maiores mas a durabilidade é grande.

[xformer]

[Questão]

Um amplificador mais fraco que o falante causará distorção e fatalmente irá sobreaquecer a bobina do falante, provocando a queima do mesmo. Além disso, a qualidade sonora de um sistema onde a potência do amplificador é menor do que a suportada pelos transdutores e bem ruim. Eu mesmo utilizo há anos minhas caixas com Eminence Delta 15 polegadas (400W) em conjunto com minha QSC CX902 (550 W RMS por canal em 8 ohms) e a qualidade sonora é excelente aos meus ouvidos.

Hum, faz sentido... Você trabalha a meia potência pra ter mais qualidade e sem distorção...

Muito obrigado! Concordo plenamente agora contigo.

[emanuelneto]

Ainda estou lendo muito sobre o assunto, por se tratar de uma caixa que irá ficar numa média de 6 horas ligadas aos finais de semana (bar), eu confesso que ainda tenho receio de usar o dobro da potência

neste vídeo o youtuber fala que se quer qualidade, use o dobro da potência, mas se quer segurança, use a mesma potência.

https://www.youtube.com/watch?v=G5_YMOPuESY

Neste próximo vídeo um outro youtuber dar ótimos exemplos com músicas explicando o que acontece com o alto falante

https://www.youtube.com/watch?v=2cpHo3_hR-E

[hgamal]

Eu se fosse construir uma caixa destas usaria bi-amplifcação, onde são usados dois amplificadores, um par aos grave e outro para os agudos (no caso de duas vias). Isso tem várias vantagens.

- O filtro de cross-over usado é colocado na entrada dividindo o programa que alimenta cada amplificador. Isto pode garantir uma a divisão de frequências mais precisa (no meu caso tem um adicional de não ser necessário construir um indutor);
- Devido a diferença de performance entre tweeters e woofers, pode-se usar uma potência de amplifcador de agudos de 20 a 25% menores que a de graves;
- Como se usa amplificadores diferentes para cada sessão (aguda e grave) pode-se controlar melhor a potência entregue, dando um nível a mais de segurança alto-falantes.

Muitas dessas caixas chinesas e vários produtos de ponta são fabricadas usando este método.

O National Audio Handbook de 1976 (que já foi a bíblia introdutória de áudio para muita gente), no capítulo 5.1, traz algumas explicações sobre a biamplificação.

Aqui tem o National Audio Handbook para baixar:

   http://bitsavers.trailing-edge.com/components/national/_dataBooks/1976_National_Audio_Handbook.pdf

[emanuelneto]

Eu se fosse construir uma caixa destas usaria bi-amplifcação, onde são usados dois amplificadores, um par aos grave e outro para os agudos (no caso de duas vias). Isso tem várias vantagens.

A Mackie faz muito isso, exemplo é na série THUMP que usa TDA7294 para as altas e um classe D de maior potência nas baixas (só não recordo o modelo)

[jplavareda]

neste vídeo o youtuber fala que se quer qualidade, use o dobro da potência, mas se quer segurança, use a mesma potência.

https://www.youtube.com/watch?v=G5_YMOPuESY

A questão aqui é que ele está utilizando um amplificador que tem a capacidade de entregar 4000WRMS e está limitando eletronicamente a 2000W. Ou seja, ele tem uma folga de potência de 2000 watts e nunca irá jogar onda quadrada no falante. O amplificador está empurando o falante "com os pés nas costas", sem o mínimo esforço. Agora se você utilizar uma força de 300W pra empurrar um falante de 325W, além da perda de "punch", possívelmente seu amplificador vai saturar, porque pra você chegar ao grave desejado, vai ter que tacar volume e, consequentemente, onda quadrada vai pro falante.

Achei o vídeo didático e gostei das conclusões. Se for um equipamento que VOCÊ irá operar, colocaria mais potência! Agora, se for um equipamento que será operado por um leigo, coloque a mesma potência por segurança. Mas fique preparado para a possibilidade de queima recorrente, principalmente do falante.

A ideia da bi-amplificação é excelente!

PS.: não veja minha insistência com maus olhos... estou apenas me baseando em algumas experiências próprias. O ganho sonoro é indescritível e se você utilizar sistema com termo, seus falantes dificilmente irão queimar.