Divisor de 3 Canais Para Caixas Acústicas (ART2209)

A separação dos sinais de um amplificador para três alto-falantes de uma caixa acústica deve ser feita por um filtro especial. Este filtro utiliza componentes passivos apenas (bobinas e capacitores) e é simples de construir. Neste artigo apresentamos um interessante divisor que pode operar com amplificadores de até 100 watts por canal.

Existem alto-falantes que são próprios para a reprodução de sons graves, outros para os médios e também os alto-falantes de agudos ou tweeters.

Uma caixa acústica bem dimensionada que leve estes três tipos de alto-falantes reproduz com a maior perfeição possível toda a faixa de sons audíveis, mas precisa também de elementos adicionais importantes para seu funcionamento: um filtro divisor de frequências.

Este filtro faz com que a cada alto-falante chegue apenas os sinais que ele é capaz de reproduzir, evitando assim desperdício de potência e mais do que isso, evitando a sobrecarga dos circuitos.

O filtro divisor que descrevemos neste artigo pode ser usado com amplificadores que admitam saídas de 4 ohms, e emprega 3 alto-falantes de 4 ohms: um woofer ou alto-falante de graves, um mid-range ou alto-falante de médios e um tweeter ou alto-falante de agudos.

Daremos no artigo elementos para que o leitor use alto-falantes de 8 ohms e use o seu sistema num amplificador que tenha saída para esta impedância.

COMO FUNCIONA

Num divisor de frequências para três alto-falantes, a faixa de áudio é dividida em 3 setores: graves, médios e agudos com frequências dadas aproximadamente pelo gráfico da figura 1.

Figura 1 – As faixas de sons

O ponto de transição (crossover) em que um alto-falante deixa de reproduzir o som, para começar o outro varia em função das características dos próprios alto-falantes usados e que depende do fabricante.

Para os alto-falantes comuns estes pontos costumam ficar em torno de 700 Hz e 3000 Hz, mas nada impede que variações ocorram num projeto específico.

A separação dos sinais de frequências diferentes é feita por filtros passivos que basicamente usam bobinas e capacitores.

A propriedade aproveitada é bem conhecida da maioria dos leitores: enquanto os indutores ou bobinas apresentam uma oposição à passagem do sinal que aumenta com a sua frequência, os capacitores apresentam uma oposição ou reatância que diminui com a frequência, conforme vemos no gráfico da figura 2.

Figura 2 – Reatâncias, capacitiva e indutiva

Assim, para deixar passar os graves somente, bloqueando os agudos, e também os médios, basta ligar em série com o Woofer (alto-falante de graves) um indutor de valor relativamente alto.

Um capacitor despolarizado (C1 e C2) e um indutor menor, deixam passar para a etapa seguinte os sinais médios e agudos.

Os agudos são bloqueados por L3 que deixa chegar ao mid-range (FTE2) somente os sinais desta faixa, ocorrendo então a sua reprodução. Por outro lado, os capacitores CS e C36 bloqueiam os médios e deixam passar para o tweeter somente os agudos.

C3 e C4 desviam para a terra o pouco que passar de sinais de agudos para o mid-range, evitando sua presença r no alto-falante, e do mesmo modo, L4 desvia para a terra o que ainda restar de graves e médios que possa aparecer sobre o tweeter.

Usando alto-falantes de 4 ohms, a impedância total do circuito será de 4 ohms, já que, como temos a divisão da reprodução em faixas, os alto-falantes não trabalham com o mesmo sinal, não é válida a regra da associação em paralelo.

Esta regra de mudança de impedância é válida para alto-falantes iguais, que devam reproduzir a mesma faixa e sejam ligados em paralelo. Dois alto-falantes iguais de 4 ohms em paralelo resultam em uma impedância final de 2 ohms, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Ligação de alto-falantes

Veja que, como estamos trabalhando com sinais de áudio, os capacitores devem ser despolarizados. Um modo de se obter um capacitor despolarizado a partir de eletrolíticos comuns (casos os tipos próprios não sejam obtidos),consiste na ligação em oposição destes componentes conforme mostra o próprio diagrama.

MONTAGEM

Na figura 4 temos o diagrama completo do aparelho em sua versão para 4 ohms.

Figura 4 – Diagrama completo do divisor

A disposição dos componentes, que podem ser instalado na própria caixa acústica é mostrada na figura 5.

Figura 5 – Aspecto da montagem

Os capacitores são do tipo despolarizado com metade dos valores indicados, ou seja, para o de 100 uF podemos substituir C1 e C2 por um único despolarizado de 47 ou 50 uF.

Outra opção que é a mais comum e utilizada no nosso caso consiste na utilização de eletrolíticos para 35 V ou mais.

As bobinas são enroladas com fio esmaltado ou mesmo fio comum 18 em formas de 7 cm de diâmetro externo e 2 cm de diâmetro interno.

Estas formas são pequenos carretéis que podem ser feitos de papelão ou outro material não condutor, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Forma para as bobinas

L1 consiste em 250 espiras de fio; L2 em 180 espiras, e L3, L4 em 100 espiras de fio.

Para um sistema de 8 ohms, reduza à metade os valores dos capacitores indicados. As bobinas serão alteradas da seguinte forma: L1 terá 350 espiras, L2 terá 250 espiras e tanto L3 como L4 passarão a 150 espiras.

A espessura dos fios de ligação é importante na montagem, devendo ser usados fios 16 ou 18, principalmente para os casos em que se operar com altas potências.

Na escolha dos alto-falantes é preciso levar em conta que eles devem ser especificados de modo a suportar a potência de cada canal do amplificador com que sejam usados.

Assim, se o amplificador for de 100 W (rms), os alto-falantes devem ser de pelo menos 100 watts (rms), lembramos que a potência IHF tem valores que correspondem ao dobro do rms.

USO

Para utilizar seu divisor de frequência é simples, bastando ligar a caixa na saída do amplificador.

Como recomendação final lembramos que os alto-falantes precisam estar em fase para a melhor reprodução, o que significa a observância na ligação das marcações em vermelho ou preto.