Cuidados com o Divisor de Frequências de Caixas Acústicas

Apesar da sua importância, o divisor de frequências das caixas acústicas não recebe a devida atenção dos fabricantes.

De: Eduardo Martins

speaker-crossover-b

O divisor de frequências, ou crossover, é um circuito eletrônico composto de uma placa com alguns componentes, tais  como indutores, capacitores e resistores, basicamente. Sua função é receber o sinal elétrico do amplificador através dos cabos de ligação das caixas acústicas, e separar este sinal para ser distribuído entre os alto-falantes da caixa.
Esta divisão, chamada de vias, tem como objetivo adequar as faixas de frequências para o melhor desempenho de cada alto-falante. Assim, as altas frequências (agudos) são encaminhadas para o tweeter da caixa, as médias frequências para o alto-falante de médios, e os graves (baixas frequências) são direcionados para o woofer, funcionando o divisor como um filtro passivo seletivo.

A quantidade de alto-falantes e o número de vias é determinado pelo projeto de cada fabricante e pode variar bastante, mas o divisor de frequências está presente na grande maioria dos modelos de caixas acústicas do mercado.

Podemos perceber que o divisor é um componente muito importante, mas, infelizmente, não recebe dos fabricantes a atenção que deveria.

Quando desenvolvi o projeto e a construção das minhas caixas acústicas, assunto já abordado numa série de artigos publicados aqui mesmo no Hi-Fi Planet, cada detalhe foi estudado para que o desempenho máximo fosse obtido de cada componente, sem limitação de custos, buscando o verdadeiro estado de arte nos menores detalhes.
Naquela oportunidade, foi essencial a colaboração que recebi de técnicos e engenheiros especializados dos mais renomados fabricantes mundiais, e para a minha surpresa, mesmo as melhores e mais caras caixas do mercado continham limitações diversas, com a justificativa de custos e de pouco conhecimento do consumidor, que na sua maioria se prende a detalhes de menor importância ou ao “prestígio” de algumas marcas, muitas vezes obtido de forma bastante artificial.

Dentre as inúmeras trocas de informações que mantive com esse especialistas, ficou claro que o divisor de frequências também era limitado pelo custo total do projeto. Os melhores fabricantes usam componentes de excelente nível, que custam relativamente pouco quando adquiridos em lotes, mas deixam de aplicar alguns recursos que proporcionam um ganho de qualidade significativo.

teufel-definion-5-speaker-crossover-b
Montagem interna do crossover de uma caixa acústica Teufel.

Tentarei aqui relacionar alguns destes recursos interessantes que apliquei em meu projeto e que, portanto, foram comprovados na prática.

Basicamente, além dos cuidados já comuns por parte da maioria dos fabricantes, temos três soluções que serão analisadas aqui.

Blindagem do Divisor

Esta sugestão me foi feita com razões bem fundamentadas, com as quais concordei de imediato até por conta da minha formação técnica.
Os divisores de frequências são formados por componentes eletrônicos suscetíveis a interferências eletromagnéticas, principalmente pela presença de indutores, que são bobinas capazes de interagir com grande facilidade com estas interferências. Mesmo os demais componentes podem sofrer com essas interações.

É muito comum conhecermos relatos entre usuários dando conta de que as suas caixas acústicas captam estações de rádio. Os sinais de rádio frequência estão presentes na maioria dos lares, e são muito mais fortes quanto mais próximos estivermos das estações de rádio e TV e comunicações em geral.
Mesmo as interações mais fracas podem ser bastante prejudiciais, afinal, indutores também funcionam como antenas, considerando que são feitos na maioria das vezes com muitos metros de fio elétrico enrolados.

Nossos equipamentos eletrônicos, como amplificadores, players e outros são normalmente blindados externamente pelo gabinete e aterrados. Mesmo algumas etapas internas dos circuitos recebem uma blindagem formada por um invólucro metálico, para evitar interferências eletromagnéticas externas e do próprio equipamento.
Mas, os divisores de frequência não recebem o mesmo cuidado, mesmo sendo sensíveis ao problema.

A maior parte dos fabricantes alega que o custo de blindagem é muitas vezes mais alto do que o próprio divisor, trabalhoso e pouco produtivo numa produção seriada ou mesmo artesanal, mas, todos eles concordam que o ideal seria providenciar essa proteção.
Abaixo podemos ver a típica instalação de um divisor de frequências de uma caixa acústica Dynaudio Contour. Note no destaque em vermelho o local de instalação do divisor. Veja como a qualidade interna de acabamento parece não acompanhar aquela vista no lado externo.

black-and-cut-away-b

Em minhas caixas, como os divisores foram instalados em compartimento exclusivo, foi fácil providenciar uma blindagem efetiva. Mas, esse recurso pode ser feito com folhas de alumínio ou cobre revestindo a compartimento do divisor, ou mesmo utilizando uma caixa metálica para acomodá-lo.
É importante evitar que o circuito toque na blindagem, o que pode causar danos aos componentes da placa ou externos.
Para maior efetividade da blindagem, recomenda-se aterrá-la, e é justamente sobre isso que trataremos a seguir.

Aterramento da Caixa Acústica

Alguém já viu uma caixa acústica aterrada?
Eu também nunca tinha visto uma ao vivo, mas vi uma foto de protótipo de um fabricante europeu em que as caixas eram aterradas. Achei bastante curioso, e descobri que essa ideia não é tão bizarra como pode parecer.

O aterramento tem a função de complementar a blindagem do divisor de frequências, ou mesmo de aterrá-lo diretamente em alguns projetos. Pode ser aplicado também em alguns casos para aterrar os alto-falantes e o cabeamento interno.
Pode parecer um exagero, mas não é. Um bom aterramento pode proporcionar um ganho de qualidade nas caixas ao eliminar sinais espúrios indesejáveis, proporcionando um melhor desempenho sonoro do sistema.
No meu caso, os cabos de conexão de minhas caixas ao amplificador passam por um tubo de cobre também aterrado, o que evita a captação de interferências eletromagnéticas pelos cabos.
Não estamos falando aqui em fantasias bizarras, mas em aplicação pura e simples de tecnologia conhecida e empregada em muitos equipamentos elétricos e eletrônicos, de uso industrial a aplicações em equipamentos médicos de alta confiabilidade. Conceitos bem mais razoáveis e realistas do que muitas tecnologias fantasiosas aplicadas em muitos outros acessórios de áudio caríssimos, principalmente cabos.

Neste caso, teremos um ponto de contato na caixa acústica que permitirá a conexão de um cabo para aterramento. Na prática isso é mais simples do que parece, mas representa custos aos fabricantes de caixas que acabam ignorando esse recurso.

Vibração

Quando instalado no mesmo compartimento dos alto-falantes, os divisores de frequência ficam diretamente expostos à vibração provocada pelos alto-falantes. Essa é outra condição indesejável.
É muito mais econômico e simples para o fabricante acomodar o divisor em qualquer espaço dentro do compartimento da caixa.

Quando projetei as minhas caixas, todos os alto-falantes foram alojados em compartimentos exclusivos, até para evitar as tão comuns e danosas interações entre eles. Descobri, inclusive, que instalar dois ou mais woofers num mesmo alojamento não é correto, já que isso diminui a precisão de movimento dos cones.
Os graves que obtenho de minhas caixas são muito precisos, secos e com duração correta, muito provavelmente por conta dessa sugestão que adotei, mas, até o divisor de frequências recebeu um local apropriado para instalação, longe das vibrações provocadas pelo deslocamento de ar dos alto-falantes e distante também dos campos magnéticos gerados pelos seus imãs. Essa construção pode ser vista no desenho simplificado abaixo, mostrando as diversas câmaras internas e o compartimento do divisor indicado em vermelho.

compartimento-caixa-divisor

Conclusão

Espero que as recomendações aqui indicadas possam ser adotadas em futuros projetos de quem deseja construir uma caixa acústica com os melhores cuidados, ou mesmo por alguém que queira melhorar o projeto de suas caixas atuais.

Existem muitas bobagens que o mercado oferece ao consumidor, envoltas de explicações das mais absurdas, mas as sugestões oferecidas aqui são reais e oferecem ganhos também reais na qualidade sonora, além de corrigir alguns problemas que alguns usuários relatam em seus sistemas.

Façam as suas experiências, e compartilhe os seus resultados com os demais leitores. Todos agradecem.

 

for the serious

7 Comentários em Cuidados com o Divisor de Frequências de Caixas Acústicas

  1. Como sempre, excelente matéria, muito explicativa e valiosa para nós hobbystas. Mas pra quem não vai fabricar suas próprias caixas, tem alguma marca (Não sei se é ético falar marca aqui) que você conheça que de a devida atenção a estes detalhes?

  2. Olá, Amarildo,

    Obrigado por sempre participar deste humilde espaço.

    Existem boas caixas acústicas no mercado, mas nenhuma com todos esses cuidados construtivos.

    A minha decisão de construir as minhas próprias caixas decorreu justamente pela minha decepção com as opções existentes. Mesmo modelos custando mais de 100 mil reais tinham limitações. Eu testei caixas do melhor nível com limitações absurdas. Cheguei a pegar um par de Dynaudio Confidence que tinha sonoridade diferente estre elas.
    Mesmo um modelo da Wilson Audio, que até então era a minha referência, também não me agradou em vários aspectos.
    Assim, resolvi partir para o meu próprio projeto.
    Você sabia que mesmo caixas de alto nível usam dutos sintonizados de plástico que vibram? Um fabricante me sugeriu mandar fazer um duto em aço inox, revestí-lo com resina emborrachada e travá-lo internamente. Que fabricante faz isso? Caixas de mais de 100 mil reais usam um tupo injetado de 5 reais.
    Muitas caixas caríssimas usam tweeters ordinários chineses de menos de 50 dólares no varejo. No atacado este preço cai muito mais. Então onde está a razão de preços tão elevados?

    A melhor solução é uma caixa artesanal, que não custa barato também, mas quem quiser se aventurar na construção de uma caixa estado de arte vai gastar a metade de uma caixa comercial de alto nível e vai obter um resultado muito superior em extensão e qualidade de graves, detalhamento, timbres mais precisos, a recriação de um palco sonoro que em nada tem a ver com aquele que estamos habituados a ver, e uma fidelidade sonora muito grande.
    Mas, se isso, infelizmente, não está ao seu alcance, recomendo uma caixa de boa qualidade, honesta, como a PL300 ou PL200 da Monitor Audio (tem outras muito boas também), e investir num bom tratamento acústico e na customização sonora do seu sistema.

    Há quem diga que caixas acústicas representam mais de 60% do resultado de um sistema. Eu já pensei assim também, mas hoje sei que seus ouvidos são mais importantes do que qualquer equipamento. A customização de um sistema de som, conforme comentado em vários artigos que já publiquei, faz toda a diferença. Muitos leitores já usaram esta técnica, e o resultado é sempre muito positivo.
    Se você puder comprar caixas boas, mesmo mais econômicas e fizer a adequação do sistema aos seus ouvidos, esteja certo que terá um resultado muito mais fiel do que quem gastou 1 milhão para montar um sistema buscando resultados “planos” ou “condições ideais de reprodução ao vivo” (mesmo sendo esta outra ilusão).
    Os fabricantes e as publicações técnicas não querem que o consumidor saiba disso, porque assim eles gastam fortunas em equipamentos e cabos tentando eternamente ter um sistema que lhes agrade. E mesmo quando acham que chegaram perto do ideal, acredite em mim, estão muito longe disso.
    Estou escrevendo algo sobre isso para publicar em breve.

    Eu tenho um amigo que possui caixas torres de 8 mil reais, e ele me disse que conseguiu um resultado muito melhor do que os sistemas bem mais caros que ele já ouviu e que não estão adaptados aos seus ouvidos. Não adianta ter caixas que, por exemplo, respondem de forma perfeitamente plana até os 50Khz se os seus ouvidos apresentam uma atenuação de 10 dbs a peartir de 15Khz, e acredite, não conheci ninguém até hoje que não tivesse algum desvio de sensibilidade auditiva.

    Abraços

    Eduardo

  3. Olá Eduardo
    É com grande satisfação que leio mais um dos seus artigos com uma abordagem simples e objectiva conforme é seu hábito!
    É inteiramente verdade que o crossover é uma peça fundamental no desempenho das caixas acusticas.
    O representante da Monitor Audio em Portugal altera a configuração dos crossover dessas mesmas colunas aos clientes que o desejarem e disse-me que as Monitor Audio nunca tocaram tão bem assim como nunca vendeu tantas colunas dessa marca.
    Há uma empresa em Tóquio que faz upgrade de colunas JBL e uma das alterações introduzidas é implementar os divisores de frequências em caixas fora das colunas de som. Com estas alterações a qualidade sonora dessas mesmas caixas é impressionante!
    Estou a pensar utilizar essa solução nas minhas Tannoy.
    Resta-me enviae-lhe aquele abraço.
    Bem Haja!

    José Santa

  4. Olá Eduardo.
    Muito interessante sua materia sobre os filtros crossover, entretanto ficou o desejo, e a dúvida de como projetar e construir o circuito. Como sou novo aqui no Hi-Fi Planet, não sei se este assunto já foi abordado.
    Parabéns pelo excelente site.

  5. Olá, José Carlos

    Obrigado pela participação e pelo elogio.
    Realmente não abordamos o projeto de divisores de frequências por tratar-se de assunto bastante técnico e orientado. Mas, se você tiver paciência e fizer uma boa busca pela internet, vai encontrar muitas informações sobre projeto e construção de divisores de frequências que podem te ajudar bastante.

    Grande abraço

    Eduardo

Faça um comentário