O que é uma caixa acústica Band-Pass e como ela funciona? Som Automotivo

Hoje vou dar algumas informações sobre as caixas band-pass:

• O que é um caixa band-pass?
• Como é feita e como funciona?
• Qual a diferença dos modelos de 4ª, 6ª e 8ª ordem?
• Quais são suas vantagens e desvantagens?

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O que é uma caixa acústica band-pass?

Traduzindo, podemos dizer que ela é uma caixa de “Passa-banda”, ou seja, em seu resultado sonoro, ela deixa passar somente uma parte das frequências (uma banda de frequências).

Seu gráfico de resposta tem como característica dois filtros, um a partir de uma frequência grave, e geralmente depois do dobro ou triplo desta frequência, temos outro filtro, que atua nas frequências mais altas.

Como resultado também, temos um maior ganho nesta banda em questão que em comparação aos modelos mais comuns, como a selada e dutada.

Como é feita e como funciona uma caixa Band-Pass?

Para que isso aconteça, a construção dela também e diferente.

Em uma caixa comum, só se tem uma câmara e a parte frontal (geralmente) do alto falante subwoofer, fica para fora.

Na caixa Band-Pass, há duas câmaras, uma para cada lado do alto falante.

Neste tipo de caixa toda a transmissão do grave para o ambiente é feita por meio do duto, e o alto falante de certa forma, fica dentro da caixa.

Ou seja, o princípio de funcionamento é o mesmo das caixas seladas ou dutadas.

Porém, agora se utiliza mais um filtro, antes da interação com o ambiente externo (todo o porta malas), que é mais uma câmara com duto.

Esse filtro, aliás é o que determina o tipo de “ordem” da band-pass.

Indica a quantidade de filtros que está colocando em cascata.

Nas caixas seladas e dutadas, temos um filtro, ou seja, ao colocar o alto falante nelas, há um corte na região das baixas frequências

• Na band-pass 4ª ordem, se acrescenta outro a partir do duto da câmara frontal.
• Na band-pass 6ª ordem, se acrescenta outro filtro, a partir da utilização dos dutos da câmara traseira.

Existe também um modelo menos comum, que é a de 8ª ordem, que criando mais uma câmara com duto na série dos dutos de saída da caixa 6ª ordem.

Caixa band-pass de 4ª ordem e suas características

A de 4ª normalmente exibe uma taxa de filtragem de baixa frequência mais rasa (aproximadamente 12 dB / oitava) e melhor resposta transiente.

A band-pass de 4ª ordem geralmente é a melhor opção para todos os casos, com boa resposta geral e boa segurança mecânica para o alto falante.

Nesta caixa, usa-se apenas um duto na segunda câmara., ou seja, a primeira câmara é selada e a segunda é dutada.

Em comparação aos modelos de caixa selada e dutada, a band-pass se bem projetada, consegue um ganho na região dos graves.

A desvantagem fica pelo menor desempenho nas altas frequências.

Sua resposta geralmente fica como uma pequena montanha e sua curva de impedância possui dois picos, uma do alto falante e outra do duto.

Veja na foto:

Caixa band-pass de 6ª ordem

A de 6ª é mais eficiente e controla o movimento do cone em uma faixa mais ampla, mas normalmente tem filtro de baixa frequência mais nítido (18–24dB / oitava).

Por causa da diferença nas taxas de filtragem de baixa frequência, a de 6ª ordem geralmente precisa ser maior em tamanho para produzir a mesma extensão de baixa frequência que um projeto de 4ª.

É utilizada quando se deseja baixar ainda mais o início da resposta de frequência desta caixa, mas isso afeta diretamente na potência que poderia ser aplicada, porque quanto menor a frequência trabalhada, menor também deve ser também a potência de modo a preservar o subwoofer.

Esta é a regra do “cobertor curto” – se cobrir o peito os pés ficam de fora e se você cobrir os pés, o peito fica descoberto.

Portanto, devemos saber o que queremos – sub grave “lá embaixo” ou, potência e SPL.

Na 6ª ordem, usam-se dois dutos, um para cada câmara.

O outro duto, começa a fazer a região da baixa frequência e a curva de impedância assume 3 picos,

Um do duto, um do alto falante e outro do segundo duto, logo temos duas sintonias: a sintonia que faz o ganho de baixa e a de alta.

Veja na foto:

Para se ter um bom desempenho deste modelo, é necessário que cada câmara esteja sintonizada em uma frequência diferente, pois senão, vão se cancelar.

Por causa dessas características, a band-pass de 6ª tem uma reposta ainda mais limitada, geralmente tendo o seu ótimo desempenho em torno de 1ª oitava, ou seja, se a resposta ótima começar à uma determinada frequência, ela deve continuar até o dobro dela (ex: inicia em 45e vai até 90hz).

A curva de impedância possui característica interessante com 3 picos.

Assim como o modelo de 4ª ordem, temos o modelo de caixa band-pass com câmara compartilhada, utilizando dois ou mais alto falantes, onde cada um tem sua câmara dutada e compartilham outra câmara.

É a partir deste conceito também, que temos a criação de outros modelos de caixa similares, como as manifold.

6ª ordem com duto em série

Temos também, o modelo de 6ª ordem com dutos em série, onde se pega efetivamente uma caixa dutada e a alimenta em outra câmara dutada (Uma câmara alimenta outra). Basicamente, inves dos dutos irem para fora, são voltadao para dentro da segunda câmara. Como consequencia disso, seus dutos externos geralmente precisam ser enormes para evitar coloração.

Você pode escalonar as sitonias dos dutos(o mais baixo no interior) para obter uma largura de banda mais ampla, ou ajustar na mesma frequência para obter graves poderodos em uma frequência, ótimo para quem deseja SPL, mas pode deixar o grave bem chato de se ouvir em músicas.

Ter um duto alimentando outro, significa que a porta interna pode ter ruídos de vento, que serão mascarados principalmente pela segunda porta. Ou seja, o alto falante pode estar trabalhando além do limite e você pode não perceber.

Caixa Band-Pass de 8ª Ordem

Com este modelo, se utiliza mais um filtro em cascata, criando mais uma câmara com dutom fazendo uma espécie de ligação em série dos dutos de saída da caixa 6ª ordem.

O resultado é conseguir descer ainda mais a frequência de trabalho, mas é uma caixa muito mais difícil de se acertar.

QUAIS AS VANTAGENS E DESVANTAGENS EM RELAÇÃO AS SELADAS E DUTADAS COMUNS?

Vantagens

Um gabinete Band-pass pode produzir benefícios de desempenho significativos em termos de eficiência e / ou extensão de graves profundos que não seriam possíveis em projetos convencionais de tamanho igual.

Estes modelos de caixa ainda mascaram um pouco a distorção. Você pode, portanto, usar alto falantes relativamente baratos ou de baixo valor em rms e ainda obter um som com graves profundos, desde que a resposta de frequência seja boa.

Quando os parâmetros da caixa são ajustados para uma largura de banda mais estreita, a eficiência do sistema de subwoofer dentro dessa largura de banda aumenta e pode atingir ganhos de até 8dB (às vezes até mais alto).

A banda de atuação e projetos podem ser muito diferentes o que altera bastante suas vantagens, porém uma característica das caixas Band-pass que é universal, é que elas exercem maior controle do cone.

Isso acontece devido à pressão de ar controlada e que muda rapidamente em ambos os lados do alto falante, sendo assim ele é capaz de produzir altos níveis de SPL sem muita excursão.

Isso significa que ele tem menor probabilidade de ter danos mecânicos na parte principal da faixa de sub-graves.

A área do cone que antes trabalhava direto com o ambiente, agora trabalha a partir do duto. Isso permite que o instalador canalize uma quantidade potencialmente grande de energia de baixa frequência para a cabine do veículo através de uma abertura relativamente pequena, excelente vantagem para carros sedans, que possuem apoio de braços rebatíveis ou furos no tampão para alto falantes, ou seja, o porta malas deixa de interferir na resposta.

Desvantagens

A principal e gigantesca desvantagem dos modelos de band-pass é sua complexidade para o projeto e acerto de caixa, pois as regras que regem o desempenho das caixas não deixam margem para erros, principalmente os modelos de 6 e 8ª ordem.

Mesmo com a execução do projeto em softwares, ao utilizar a caixa dentro do carro, a resposta dela pode não ter um resultado satisfatório em relação à outros modelos mais comuns como as dutadas, por isso, é necessário que seja feita por profissionais que tenham conhecimento e experiência, o que acaba gerando dois outros pontos a se analisar:

• o custo de se mandar fazer um modelo desse pode a ser 2 à 4 vezes maior;
• utilizar uma caixa universal é ainda mais complicado nesses modelos, pois eles são extremamente sensíveis ao driver e ao gabinete.

Outro fator, é que é mais fácil queimar um alto-falante em uma caixa band-pass se aplicar muita potência.

Pois, como o alto-falante não se move tanto e os ruídos são mascarados pela câmara frontal, é muito difícil ouvir quando um alto falante está atuando além do limite.

A limitação natural da resposta de alta frequência do sistema, torna crítica a seleção de outros componentes do sistema, como os médios.

Em sistemas de som internos, isso pode ser bem difícil de se conseguir com médios pequenos de 5 ou 6 polegadas, por exemplo, e se não conseguirem descem muito a frequência, vão deixar um buraco na qualidade.

Outro fator que pode levar em consideração é a beleza da caixa, que pode ser uma vantagem ou destantagem:

As feitas totalmente em madeira, deixam um aspecto bem feio ao ser utilizada no carro. O que pode se resolver com a utilização de acrílico na caixa, deixando-a um dos modelos mais bonitos de se ver.

Veja no foto:

QUAIS OS PRINCIPAIS PROBLEMAS ENCONTRADOS NO MERCADO DE SOM AUTOMOTIVO PARA ESTE TIPO DE CAIXA?

O principal problema é a falta de conhecimento sobre o real tipo de resposta que esta caixa proporciona.

Ainda há muitos mitos difundidos em fóruns de som e muitos achismos de entusiastas não-profissionais do segmento.

Ao proporcionar bom equilíbrio e ataque, é o tipo de caixa adotado por puristas (que tenham carro sedan!).

Puristas são consumidores entusiastas de áudio HD e Hi-Fi, com altíssima definição, precisão tonal, equilíbrio espectral, dinâmicas micro, média e macro, ambiência, etc.

Portanto, não é para “dar mais SPL” ou para conseguir “muito SPL com qualidade de Hi-Fi” como muitos acham.

Em um sedan vai dar mais SPL que uma selada/dutada exatamente pela transferência do grave ser feito de forma direcionada, porém não é nada exagerado.

Um outro problema é executar o projeto à risca, este tipo de caixa não é muito tolerante com diferenças, muitas delas feitas no “olho” por quem faz a caixa ou pior, por achar que se fizer assim ou assado (do jeito deles) pode ficar ainda melhor.

O ideal é fazer o projeto a partir de simuladores, que apesar do projeto incomum, conseguem projetar os tipos de caixa band-pass.

O QUE DEVEMOS LEVAR EM CONSIDERAÇÃO QUANDO USAMOS UMA CAIXA DESTE TIPO (ESPESSURA DO MDF, TRAVAMENTOS, POSICIONAMENTO DE DUTO, ETC)?

QUAL O VALOR MÉDIO DE UMA CAIXA BANDA PASS?

O custo pode variar em função do “zelo” que o instalador terá para construir esta caixa, mas isso só considere se a loja tiver algum certificado de cursos de renome.

Acabamentos e seu tamanho físico também devem ser considerados. Em média, custa de 2 a 4 x mais caro que uma boa dutada.

DÁ PARA FAZER BAND-PASS COM DOIS SUBWOOFERS?

Sim, não só com dois como também com quatro subwoofers.

Neste caso atende a quem quer o SPL monstro com a qualidade no grave necessária.

Existem variações como os push-pull (um alto falante toca normalmente e outro toca com a fase invertida, ou seja, um “empurra” e outro puxa” o ar) e pull-pull também (neste caso, os dois tocam normalmente, ou seja, os dois “empurram” o ar), podendo neste caso ser ou não band-pass.

Veja um vídeo de como calcular a litragem da caixa

Veja como escolher a madeira para sua caixa de Som