DIY – Caixas Acústicas – Projeto Diamante

Mais um leitor criativo e habilidoso resolveu construir as suas próprias caixas acústicas, e com tantos cuidados e caprichos o resultado não poderia ser outro.

Quando resolvi desenvolver o meu projeto de caixas acústicas, que batizei de “A Caixa”, e foi apresentado em detalhes aqui mesmo na área DIY do Hi-Fi Planet, o fiz por decepção com os modelos comerciais disponíveis no mercado. Não porque o mercado ofereça apenas caixas de fraco desempenho, mas porque percebi que poderia fazer algo melhor, sem as limitações que os fabricantes impõem, principalmente em custo e tecnologia.
Em custo porque o mercado de áudio hi-end adota uma filosofia de oferecer produtos com custos limitados e preços elevados. A ordem é obter o maior lucro possível de um público que gasta até o que não tem neste hobby.
Em termos de tecnologia, cada fabricante usa seus próprios recursos, seja por razão de marketing ao dizer que o segredo de suas caixas são os falantes de cerâmica, por exemplo, ou simplesmente porque um fabricante não gosta de copiar idéias de outros fabricantes, por melhor que sejam.

As caixas acústicas são os principais componentes de um sistema, sem querer desmerecer a importância dos demais componentes que também precisam fornecer um desempenho satisfatório, mas o peso das caixas sobre o resultado final é muito maior do que os demais componentes de um sistema de som.
Quando resolvi instalar duas caixas novas em meu sistema estéreo, a condição mais importante foi a de não estabelecer um limite de custo, pois o único fator que seria considerado na escolha era o desempenho.
Também encontrei um problema comum de todas as caixas acústicas, onde constatei que cada qual possuía a sua própria curva de resposta de frequências, ou seja, cada fabricante impõe a sua própria assinatura em suas caixas (assinatura é o timbre com que faz que caixas apresentem sonoridades variadas). Como sabemos hoje que cada pessoa possui uma sensibilidade auditiva diferente, ter uma caixa “engessada” (padronizada), segundo o gosto do fabricante, era um idéia que não me agradava.
Além disso, eu queria ter o controle total sobre as caixas, podendo modificar seu timbre, mudá-las de “seladas” para “bass-reflex” facilmente, além de outros ajustes que me possibilitassem ajustar as caixas sem ficar preso nas intenções originais do projetista.

Testei inúmeras caixas top de linha, da série B&W Diamond (os graves e extremos agudos não eram o que eu buscava,), Dynaudio (muitas limitações além de desequilíbrio entre as unidades), MM Three (ficou um pouco melhor com as correções que fizeram na série Exact, mas ainda longe do que eu buscava), Wilson Audio (boas mas sem condições de ajustá-las o que também provocava limitações) e tantas outras. Nenhuma conseguiu me agradar inteiramente. Todas tinham características que me incomodavam.
Depois de anos de pesquisa e desenvolvimento, buscando o que havia de melhor no mundo, principalmente com segredos de muitos projetistas, consegui desenvolver as minhas caixas com o resultado que eu tanto desejava, com o melhor que cada projeto no mercado poderia oferecer.

Depois de aprovados os resultados, por mim e tantos amigos que já conheceram este projeto, busquei difundir a idéia de caixas fabricadas artesanalmente, com a filosofia do “faça você mesmo”, o que resultou em projetos únicos e de elevada qualidade de nossos leitores.

Neste artigo, trago um destes exemplos, um par de caixas desenvolvidos com dedicação e arte por um leitor que acreditou que seu projeto era possível, e que, numa clara demonstração de suas intenções, batizou este projeto de “Diamante”.
A presentação do projeto é feita pelo seu próprio autor, Marcio R. Sarge.

Música traz felicidade

Por Marcio R. Sarge

Sempre fui um apaixonado por música, desde a década de 80 quando ouvia o belo som soprado pelas caixas acústicas vintage de três vias Quasar modelo QC-500 de meu pai (Orlando), lindamente restauradas por fora e tocadas por um Gradiente model 1300; conjunto que ele ainda coloca para tocar com orgulho aos amigos em dias de festa na sala de sua casa.

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Tenho visto muitos equipamentos “in a box” de qualidade duvidável vendidos aos montes hoje ao grande público, principalmente no tocante as caixas acústicas que os compõe. São frágeis, de dimensões modestas e apresentam uma qualidade sonora inferior. Após pesquisar e verificar que teria que gastar uma quantia obscena em um par de caixas que valesse a pena, decidi então por construí-las eu mesmo, pacientemente e de acordo com meus escassos recursos, sem abrir mão de uma excelente qualidade final. O projeto recebeu o nome então de “diamante” pelas razões explicadas ao longo deste artigo.

A escolha dos falantes

Sempre admirei o som das caixas vintage da década de 70 e 80 de alta litragem. O som dos alto-falantes de 12 polegadas me fascinaram desde pequeno (uma vez que os de 15 ou 18 polegadas poderiam sacrificar muito espaço em minha modesta sala e deixariam a “patroa” e a “vizinhança” enfurecida). Começando como leigo percebi ao longo do tempo a diferença existente na borda dos alto-falantes que os fabricantes adotavam; alguns com a borda elástica em espuma ou borracha formando uma ondulação única entre a carcaça e o cone do alto falante (suspensão acústica) característicos de um grave retumbante com som mais próximo ao estilo barril, mas minha paixão era mesmo os de borda rígida e seca (bass-reflex) formando por pequenas ondulações entre a carcaça / cone, com um grave seco, forte e imediato (o som da bateria me agrada muito neste alto-falante). Após alguns comparativos e por atender a potência, sensibilidade e resposta que desejava optei pelos graves da Selenium/JBL modelo 12 PW7 a um custo de R$ 390,00 cada (agosto 2014). 

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Foi aplicado ainda um gel importado nas bordas, este gentilmente cedido por outro audiófilo entusiasta e amigo – Roberto Nóbile, de maneira a protegê-los do ressecamento posterior (Ribeirão Preto tem características de deserto em alguns meses do ano). Consultei ainda alguns fabricantes nacionais de tweeters e médios e fiquei decepcionado ao constatar que em minha cidade – a disponibilidade de venda de tweeters de domo de seda e médios de qualidade era para lá de escassa. A escolha de um bom tweeter e um médio razoável era fator determinante para a qualidade final do projeto. Lendo o artigo completo “A Caixa” de Eduardo Martins (http://hifiplanet.com.br/blog/projeto-a-caixa/) surgiu a inspiração para a escolha. Decidir que não utilizaria drivers com cornetas, tweeters piezoelétricos ou convencionais de cone de papel em virtude da sonoridade que não me agradava, também não tinha recursos para a aquisição de falantes da consagrada empresa dinamarquesa Scan-Speak, assim optei pela importação direta dos médios e tweeters a um custo compatível com o meu desejo.

Para os médios optei por um par de alto-falantes produzido pela Topsafe Technology Co. Ltd. de 6.5 polegadas com 90 dB/W/m, cobrindo a faixa de resposta de 65 a 15.000 Hz, 300W de potência musical em 8 ohms (150 W RMS) e dimensões do imã de 80x40x15 mm, a um custo de US$ 21.52 cada

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Para os tweeters escolhi o modelo QA-2101F blindado e domo de seda (pois ainda não tinha a certeza se faria um ambiente isolado dos agudos na caixa para acondicioná-los), 4 polegadas fabricado pela Kasun, diâmetro externo de 104 mm. em alumínio, 60W de potência musical em 8 ohms (30 W RMS) a um custo de US$ 26.90 cada.

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Filtro de frequências passivo (crossover) uma escolha delicada

A adoção de um filtro passivo, onde as frequências são divididas em faixas de acordo com a melhor reprodução para a qual um alto-falante foi projetado, é de suma importância no projeto. A ordem de um crossover indica o quão profunda é sua curva de atenuação em uma dada frequência escolhida (frequência de corte), sendo determinada pelo número de elementos que armazenam energia (capacitores,  indutores, etc). Um crossover de primeira ordem irá atenuar 6 dB cada oitava acima da frequência de corte, um crossover de segunda ordem irá atenuar 12 dB em cada oitava acima da frequência de corte, um de terceira ordem 18 dB/oitava, e assim sucessivamente. Crossovers de 6 dB/oitava tem uma sobreposição de frequências maiores próximos a frequência de corte e utilizam menos materiais para sua construção, já os de 18 dB/oitava apresentam uma separação mais definida das frequências enviadas ao tweeter, médio e woofer, sendo geralmente mais caros e de projetos mais precisos e complicados.

crossover

Para saber a frequência de corte aproximada nos crossovers, basta verificar com o fabricante do alto falante qual a frequência de ressonância, sabendo este valor, o corte do crossover deve estar a no mínimo uma oitava acima, isto é, acima do dobro da frequência de ressonância para evitar alteração no som nessa faixa de atuação do falante.

Optei pelo meio termo escolhendo um de -12 dB/oitava na configuração Linkwitz-Riley por considerar superior em relação as configurações Butterworth e Bessel. Adquiri então um par de 3 vias, 400 W a 8 ohms com cortes em 1.250Hz – 5.000Hz, 1 resistor de atenuação para graves e tamanho de 162 x 121 mm a US $ 30.00 cada.

Bicablagem? vantagem ou perda de tempo

Fato que cresce a cada dia em atenção, e tem se tornado um diferencial aos fabricantes hi-end de caixas acústicas, é a separação das ligações entre agudos/médios e graves denominado bicablagem (alguns utilizam até a tricablagem), ou seja, um par de cabos dedicado aos médios e agudos, e outro par para os woofers, evitando perdas e aumentando a qualidade sonora final percebida.

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Mito para alguns, relevância para outros, decidi que meu projeto também iria contemplar a bicablagem, assim adquiri bornes traseiros separados para a ligação das caixas. Foram comprados a um custo de US$ 3.46 cada. Importante ressaltar que foi necessário também separar manualmente com uma serra dremel os circuitos da placa nos crossovers adquiridos, e retirar as linguetas de junção entre os 2 terminais.

A inspiração

Sempre admirei os detalhes construtivos e o design das caixas produzidas pela Wilson Audio localizada em Utah – EUA, das inglesas Bowers & Wilkins (B&W) e das JBL´s. A opção por um projeto deveria considerar que eu mesmo faria os cortes e junções das madeiras com ferramentas manuais (serra circular, tupia, etc.), sem a utilização de cortes a laser ou auxiliado por computador (o que não caberia no meu orçamento).

projeto_inicial

Iniciei apredendo a manusear o SketchUp da Google, ferramenta até então gratuita e sendo uma versão simplificada do software CAD para elaboração projetos pelo computador. Meu projeto inicial contemplava uma belíssima caixa torre com orelhas laterais na parte superior, e logo ele se mostrou de difícil execução. Para a confecção das orelhas seriam necessários cortes em ângulos variáveis, o que seria um verdadeiro “fiasco” para quem tem vagas noções de carpintaria e ferramentas básicas. Pesquisando mais um pouco, encontrei um modelo da JBL que me agradou muito, as TL260.

tl260

A caixa apresentava alguns detalhes interessantes e que supriria minhas necessidades, algumas delas eram:

  1. Dimensões estreitas e altas (o local disponível em minha sala não era tão grande em largura)
  2. Paredes não paralelas (o que reduziria as reverberações internas e formação de ondas estacionárias)
  3. Design belo e moderno
  4. Aspectos construtivos de fácil execução (mas a parte inferior delas não me agradava tanto)
  5. Alta litragem para os graves

 

O projeto e cálculos preliminares

O projeto foi todo desenvolvido no SketchUp e depois espelhado verticalmente , pois as caixas deveriam serem simétricas invertidas, ficando com as seguintes medidas externas finais:

  • Base maior e inferior: 47 cm de largura
  • Topo: com 26 cm de largura
  • Profundidade: 36 cm
  • Altura total: 137 cm

projeto

A razão destas medidas foi o espaço exato para as caixas serem acondicionadas em minha sala, além de conseguir contruí-las utilizando somente 1 chapa de mdf  cru de 20 mm. (174 cm. x 278 cm.) e 1 chapa de fórmica (125 x 308 cm.) para o revestimento frontal e laterais.

Corte do MDF

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Corte da Fórmica

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Partimos então para o cálculo do volume no compartimento dos graves seguindo os parâmetros thiele small informados pela Selenium/JBL para o 12 PW7. Chegamos a um volume de cálculo ideal (vb) de 78,6 litros (o volume construído para o projeto diamante resultou em 82,5 litros para os graves). O cálculo da frequência de corte (f3) e de sintonia (fb) ficou próximo a 40 Hz. Foi ainda utilizado um duto sintonizado de 10 cm de diâmetro e 10,90 cm de comprimento para cada caixa.

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A montagem

Foram feitos todos os cortes do mdf de acordo com o projeto proposto utilizando-se uma serra circular einhell (semelhente ao modelo makita para cortes em mármore) com disco específico para madeira Bosch. Nesta fase, a régua de aço e as réguas de alumínio (semelhantes as utilizadas por pedreiros na construção civil) se mostraram ótimas para o traçado.

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Iniciei a montagem utilizando-se sargentos de 90 graus (como os abaixo indicados), parafusos chatos 5×35 e cola branca para uma vedação perfeita.

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Entre os compartimentos destinados aos falantes foi inserido sarrafos de reforços 2,5 x 2,5 cm.

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E ainda uma divisão de reforço vazada para o espaço destinado aos graves.

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Realizei o corte e rebaixos para a inserção dos alto-falantes e do duto sintonizado no painel frontal com uma tupia manual Makita modelo 3709. Importante ressaltar que o duto sintonizado deveria entrar no furo de maneira exata e sem sobras, evitando assim vibrações.

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Após ler alguns artigos sobre spikes decidi não usá-los, uma vez que após alguns estudos a eficiência deles não traria vantagens significativas e ainda precisaria movimentar eventualmente as caixas para limpeza (e que certamente não ficariam leves). Optei por 4 rodízios e a inserção de caibros maciços aparelhados 6×6 cm inferiores, o que traria maior resistência contra eventuais batidas na parte inferior da caixa. No entanto, em conversa posterior por e-mail com o Eduardo Martins, ele conseguiu me convencer da necessidade de algo que apoiasse a caixa no chão de maneira a evitar a movimentação involuntária pelos rodízios, assim optei por inserir 4 fixadores rosqueáveis cromados em cada caixa.

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Todos os vãos na parte inferior entre as madeiras e reentrâncias das cabeças dos parafusos foram recobertos com massa para madeira, e posteriormente lixados e pintados com esmalte sintético brilhante na cor cerâmica.

Iniciei o preenchimento dos módulos com uma camada dupla de feltro isolante, sendo estes colados com cola branca + cola quente, grampeados na primeira camada e somente colados com cola quente na segunda camada.

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Para a instalação do divisor passivo de frequências, instalado no mesmo gabinete do tweeter, porém com uma divisão de mdf entre ambos, foi aplicado papel alumínio em suas faces internas de maneira a evitar interferências externas, principalmente nos indutores do divisor.

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Inseri ainda dois dutos de ventilação para o habitáculo do divisor de frequência e uma chave margirus próxima aos bornes de ligação, que habilita ou desabilita um resistor de atenuação dos graves presente na placa do divisor.

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Toda parte traseira das caixas foi pintada com esmalte sintético preto fosco. Fiz uma divisão na tampa traseira separando assim os módulos de graves/médios do módulo de agudos/divisor para facilitar o acesso e manutenção, caso necessário. Os dutos de ventilação e o duto sintonizado receberam posteriormente uma tela de proteção contra a entrada de insetos.

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Iniciei o revestimento com a fórmica padrão mogno texturizada M411tx e cola de contato (a aplicação da cola com rolo de lã se mostrou para mim o melhor método de colagem), e novamente o desbaste dos excessos de fórmica foi realizado com a tupia e lixa fina.

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Para a inserção dos alto-falantes apliquei uma fina camada de adesivo emborrachado branco em seu perímetro (vendido como “veda frestas” para janelas), e mais outra camada de massa de calafetar de maneira a assentar e isolar perfeitamente o ambiente externo do interno dos falantes. Já o duto sintonizado foi fixado com cola branca e cola quente. A forma diagonal em 45 graus da parte inferior me agradou mais (não queria algo muito reto, assim tive a ideia de fazê-lo semelhante a lapidação dos diamantes, nome dado ao projeto das caixas).

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Já com os falantes inseridos foi a vez de acomodar a lã de vidro de 25 mm, permitindo assim um isolamento acústico mais eficiente nos módulos de graves e médios. Envolvi com uma camada dupla cada compartimento.

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Ao final foram colocadas as tampas traseiras vedadas também com massa para calafetar, parafusadas ao corpo principal da caixa e inseridos 2 puxadores de alumínio em barra para melhor manipulação e proteção da parte traseira. Todos os parafusos foram pintados de preto para um melhor acabamento.

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Detalhes dos fixadores rosqueáveis cromados (spikes) para apoio das caixas no chão. Os rodízios para movimentação posterior / eventual ficaram embutidos e não visíveis.

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Confeccionei dois aros feitos sob medida em mdf circundando os falantes médios e graves para um melhor acabamento e de maneira a ocultar os parafusos de fixação dos falantes. Aqui já é possível verificar as cavidades de apoios para inserção da tela ortofônica de proteção.

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Os apoiadores da tela ortofônica foram importados da China a um custo de 15 dólares o lote com 24 peças (não achei similares no Brasil). O tecido ortofônico preto foi adquirido na Altana Tubes em Tietê – SP a um custo de R$ 33,00 o metro (1 metro foi utilizado para as 2 caixas).

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Avaliação Final

Após longos 2 anos planejando e trabalhando em cada detalhe, escutar estas belezas tocando em minha sala é algo recompensador e motivador. A escolha do Marantz 5009 para a reprodução foi acertada, sendo um equipamento que permite a bicablagem entre outros ajustes (apesar do som ficar infinitamente mais limpo no modo “pure direct” onde não há qualquer “tratamento” nas frequências de saída e todos os circuitos que possam interferir na audição perfeita como iluminação do painel e vídeo são desligados). Os “flacs” e “waves” são reproduzidos na sua melhor forma e de maneira brilhante e profunda. O palco sonoro manteve-se preservado e envolvente. As caixas ficaram sólidas como rocha (e tal como, pesadas e estáveis igualmente).

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A construção destas belezas foi algo muito prazeroso neste período, e não poderia de deixar de agradecer a todos que me auxiliaram nesta obra prima (todos os citados neste artigo) mas um agradecimento especial e carinhoso preciso fazer a minha esposa Viviane, que suportou este tempo de incômodos, barulho e serragem (e acreditem ela irá penetrar pela casa toda de maneira implacável) me apoiando sempre. Tenho certeza que o resultado final valeu a pena !

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Para os que se entusiasmaram com a ideia de construção de suas próprias caixas acústicas, o custo dos materiais deste projeto ficou próximo dos R$ 2.000,00, algo acessível para a maioria de nós mortais. Certamente os falantes utilizados podem sofrer upgrades para os topos de linha posteriormente, o que podem aumentar o custo final do projeto, por enquanto eu não vejo esta necessidade, mas o mundo da música é certamente algo mágico e envolvente…

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Abaixo seguem as fotos do primeiro upgrade realizado em setembro/2016, foram inseridas plaquinhas douradas em referência ao construtor na parte frontal, e identificação dos bornes na traseira das caixas. O aspecto final deu um ar personalizado e organizado.

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Um grande abraço a todos !

Marcio R. Sarge

Sobre o autor deste projeto:

Tenho 44 anos, fiz 1 ano de engenharia em SP mas me formei em administração aqui na USP de Ribeirão Preto, casado, tenho 2 filhos e tenho como hobbies: música, aviação, trekking em ambientes selvagens, cutelaria, bodyboarding, além de trabalhos manuais. Trabalho em nossa gráfica familiar (www.gcomgrafica.com.br)

Recentemente eu comentava com um amigo que esteve aqui em casa que, se apenas um leitor apreciasse um dos artigos que publico aqui no Hi-Fi Planet, e dele pudesse extrair alguma coisa útil que lhe trouxesse algum benefício, o esforço para publicá-lo já teria valiado a pena.

Com uma mídia “especializada” que nega o óbvio, insistindo em conceitos ultrapassados, afirmando que cabos servem para ajustar sistemas, que acessórios caríssimos e sem qualquer utilidade provocaram ganhos “abismais” em seu sistema, elogiando todos os produtos de seus parceiros e anunciantes, e mantendo revendas exclusivas dos “maravilhosos” produtos avaliados, o audiófilo se vê cada vez mais isolado num mundo confuso que é o áudio de alta-fidelidade. Essa confusão não existe de fato. E cada um pode atingir resultados muito satisfatórios com informações corretas e investimentos justos.

Parabéns ao Marcio pelo excelente projeto, pelo capricho que teve e por ter acreditado que podia fazer e fez.

Fico feliz por ter colaborado de alguma forma.

Que isto sirva de incentivo para outros leitores que sonham em realizar algum projeto pessoal.

 

2 Comentários em DIY – Caixas Acústicas – Projeto Diamante

  1. Parabéns ao autor pelo projeto, pela dedicação e empenho em construir a sua própria caixa acústica. Belo trabalho realmente.
    Também tenho um projeto semelhante mas com o nascimento de minha segunda filha acabou novamente postergado.
    Ainda chego lá.

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