Filtro acústico para TPL-150

Foro dedicado a la construcción de pantallas acústicas.
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Sab Nov 14, 2020 12:40 pm

Todo esto, aunque está desarrollado de forma experimental, está basado en fundamentos de física. Básicamente me he informado con dos libros. Se usa de forma habitual en el diseño de micrófonos.

Me compré este libro que es un prodigio. Capítulos magistrales llenos de ejercicios con ecuaciones diferenciales que afortunadamente no he tenido como asignatura. Podría haber sido un auténtico suplicio aprobarla. Pero para consultar esta lleno de ejemplos de cómo funciona esto. Impedancias acústicas. diseño matemático de trompetas. Etc. Lo tiene todo.
Fundamentals of physical acoustics David T. Blacktock.
14.jpg
14.jpg (45.53 KiB) Visto 8875 veces
En concreto describe cómo puede funcionar como impedancia acústica un resonador de Helmholtz.
16.jpg
16.jpg (32.26 KiB) Visto 8875 veces
Y su impedancia resulta de este tipo.
18.jpg
18.jpg (16.18 KiB) Visto 8875 veces
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Sab Nov 14, 2020 1:21 pm

Y luego este otro excepcional libro.
Sams - Handbook for Sound Engineers - ... o Cyclopedia (Glenn Ballou) (1987)

Que al buscar en Internet está para su descarga gratuita en Google.

https://drive.google.com/file/d/1Y8wz3p ... RxCNJ/view

Este define como una impedancia en paralelo afilada a la frecuencia definida por un resonador de helmhotz. Y una cavidad en serie a 1/4 de la longitud de onda de esta otra forma una atenuación de forma periódica.
Captura de pantalla 2020-11-14 a las 12.28.03.png
Captura de pantalla 2020-11-14 a las 12.28.03.png (121.66 KiB) Visto 8873 veces
Mi filtro corresponde a este segundo tipo. Y todos mis esfuerzos por hacer plana la respuesta a 16 Khz han sido en vano. Ya que según este libro al poner una impedancia en serie del tipo 1/4 longitud de onda se produce también atenuación al doble de esta. Evidentemente al ir perfeccionando el perfil del corrector de fase con una adaptación lo más aproximada a una abertura Tractrix la atenuación a alta frecuencia ha ido mejorando. Pero creo que no voy a poder conseguir respuesta plana hasta 20 kHz. Véis que no ha sido todo perfecto. Pero estoy muy contento con el resultado. Y sobre todo al ver la respuesta impulsiva.

Respecto a ajustar el Q del filtro me he basado en estas fórmulas:
Adjuntos
Captura de pantalla 2020-11-14 a las 12.53.41.png
Captura de pantalla 2020-11-14 a las 12.53.41.png (140.24 KiB) Visto 8873 veces
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Sab Nov 14, 2020 1:27 pm

De donde queda:

F= K * raíz (superficie/volumen)

Si se considera el volumen y longitud como aproximadamente constante , se puede sacar una función de proporcionalidad a la raíz cuadrada del ancho:

F= K * raíz(ancho).

Esto permite jugar con el ancho de separación entre láminas para sintonizar el Q mientras que la frecuencia central corresponde al largo de 1/4 (sobre los 12 mm.)

Si se elige un ancho de lámina de 1 mm 5 láminas y 6 aberturas con una separación de:
5 mm trabaja sobre los 5 Khz.
4 mm. sobre los 8 khz.
3 mm. sobre los 10 khz.

El corrector de fase ha quedado con Q óptimo con una separación:
Inicial de láminas de 5 mm. 3,5 cm.: 5mm x 6 separaciones + 1 mm x 5 láminas son la abertura inicial del tuiter de 3,5 cm.
Final de 3 mm. 2,3 cm: 3mm x6 + 1 mm x 5 2,3 cm después del corrector de fase. Lo que hace abrir las frecuencias que abarca de 5 a 10 Khz. aproximadamente.
41.png
41.png (4.41 KiB) Visto 8862 veces
Si se observa el área sería decreciente según se va separando.
La excel es para calcular el perfil de las láminas horizontales de forma que el área total sea creciente de forma lo más parecida al incremento del resto de la trompeta. Para evitar pérdida en altas frecuencias.
40.png
40.png (6.61 KiB) Visto 8862 veces
Y en realidad lo que se pretende es que al comiendo y al final del filtro haya una adaptación de impedancias para que funcione. En el dibujo anterior es un tubo idéntico al principio y al final del filtro, pero para que haya una respuesta plana lo suyo es que sea una abertura tractrix.

Y como dije solo me ha funcionado haciendo una reducción del área en vertical y adaptando luego con una trompeta. Todos los intentos sin esa reducción fueron un fracaso.

Espero que os haya gustado. Un saludo.
Última edición por luisggarcia el Sab Nov 14, 2020 9:44 pm, editado 1 vez en total.
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Sab Nov 14, 2020 1:58 pm

Encontré la marca de altavoces dipolares que habla de la resonancia típica de los altavoces dipolares que varía con la longitud del dipolo. Y trae un cálculo del filtro para cada altavoz.

Adjunto el PDF.
rd-productinfo.pdf
(1.14 MiB) Descargado 315 veces
Y esta es la descripción del filtro. Similar al inicial eléctrico que tuvimos que hacer en el TPL-150 al abrirlo como dipolo.
Captura de pantalla 2020-11-14 a las 13.53.39.png
Captura de pantalla 2020-11-14 a las 13.53.39.png (98.64 KiB) Visto 8871 veces
Captura de pantalla 2020-11-14 a las 13.54.33.png
Captura de pantalla 2020-11-14 a las 13.54.33.png (209.34 KiB) Visto 8871 veces
Avatar de Usuario
drmax
Mensajes: 1048
Registrado: Lun Oct 31, 2005 4:52 pm
Ubicación: Badalona

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por drmax » Lun Nov 16, 2020 8:40 pm

Voy entendiendo poco a poco en que consisten las "laminas" difusoras. Todas las formulas que aportas no.
Creo que te complicas la vida al hacerlo dipolo. Mas que nada por el tamaño del driver. Se supone que hay que intercalar un "bafle" mayo que la longitud de onda mas larga del driver para evitar que la onda delantera y trasera creen anulaciones e incrementos indeseados. Supongo que para eso cuentas con tu difusor-trompeta. Pero esque tambien tendras la onda rebotada por la pared de detras de la caja.
Nunca he experimentado con un tweeter en dipolo, pero si lo pensamos friamente muchos microfonos de estudio lo son en realidad.
Yo probaria antes de todo esto a poner el TPL-150 bocarriba con su tapa posterior y su trmpeta original y le ponia un libro o un tablerito de las misma medidas que la trompeta separada con unos lapices y ver como emiten en Omnidireccional. Con la sensibilidad de este driver se puede hacer de sobras.
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Lun Nov 16, 2020 11:21 pm

Cuando empecé esto no existía la trompeta. Apareció después. He probado de todo con y sin trompeta.
Pero creo que no te has enterado del objetivo inicial de todo esto.
50.jpg
50.jpg (17.93 KiB) Visto 8840 veces
Avatar de Usuario
drmax
Mensajes: 1048
Registrado: Lun Oct 31, 2005 4:52 pm
Ubicación: Badalona

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por drmax » Mar Nov 17, 2020 10:50 am

La verdad es que pillo muy poco. :x
No se como quieres integrar el Beyma en una caja o si lo vas a poner al aire sobre ella. Si la parte trasera va a radiar o no. Todas esas cosas influyen en la radiacion polar y en la imagen sonora. Para mi eso es mas importante que pequeños defectos de distorsion o irregularidades en repuesta en frecuencia.
Avatar de Usuario
amr
Mensajes: 2596
Registrado: Mié Nov 09, 2005 9:45 am
Ubicación: Por Galicia

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por amr » Mar Nov 17, 2020 11:04 am

luisggarcia escribió: Lun Nov 16, 2020 11:21 pm Cuando empecé esto no existía la trompeta. Apareció después. He probado de todo con y sin trompeta.
Pero creo que no te has enterado del objetivo inicial de todo esto.
50.jpg
El pabellón de Beyma tiene problema de coloraciones no?
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Mar Nov 17, 2020 9:28 pm

Tiene el problema del segundo armónico. Este tuiter no es muy hifi con la cámara trasera. Tanto con como sin trompeta. Tiene un segundo armónico un poco elevado. Es un altavoz de PA.

Si le quitas la trasera y lo pones en dipolo arreglas el segundo armónico que baja donde esta el tercero y se vuelve un altavoz excepcional por baja distorsión, su sensibilidad, bajar hasta 1000 Hz y que no chilla por debajo de 1000 Hz. Es fácil de filtrar.

Pero tienes que usar notch igual que sin la trompeta. Esa trompeta esta diseñada para controlar la directividad. La parte interior es plana y solo se curva al final, por lo que tiene algo de coloración pero poca.

Pero está bastante bien. Esta es la respuesta.
Captura de pantalla 2020-11-17 a las 20.42.06.png
Captura de pantalla 2020-11-17 a las 20.42.06.png (86.03 KiB) Visto 8822 veces
Tiene también perdida a partir de los 14 Khz. como la mía. Porque reduce el área de 3,5 cm a 2,7 cm. Creo que puede merecer la pena diseñar un corrector de fase que se adapte a esta trompeta. Y creo que es fácil de construir con la impresora 3D.
55.jpg
55.jpg (12.5 KiB) Visto 8822 veces
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Mar Nov 17, 2020 9:43 pm

drmax escribió: Mar Nov 17, 2020 10:50 am La verdad es que pillo muy poco. :x
No se como quieres integrar el Beyma en una caja o si lo vas a poner al aire sobre ella. Si la parte trasera va a radiar o no. Todas esas cosas influyen en la radiacion polar y en la imagen sonora. Para mi eso es mas importante que pequeños defectos de distorsion o irregularidades en repuesta en frecuencia.
Va sobre ella radiando hacia delante y detrás. También probé a cerrar de otra forma la parte trasera. Pero le afecta incluso una cámara de 30 cm de fondo.

Pero en modo dipolo no veas cómo suena en mi sala que tengo mucho fondo. Mejor que sin esa radiación trasera. El sonido no parece salir de la caja si no de detrás y del centro de la escena.

La radiación lateral ni la he medido. A ver si un día me animo. Tengo las paredes laterales a más de dos metros. Así que me afecta poco y pienso que con la trompeta lo que ha hecho, si acaso, es mejorar.
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Mar Nov 17, 2020 10:06 pm

Uno de los intentos de tapar la respuesta trasera.
56.jpg
56.jpg (50.74 KiB) Visto 8818 veces
Avatar de Usuario
drmax
Mensajes: 1048
Registrado: Lun Oct 31, 2005 4:52 pm
Ubicación: Badalona

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por drmax » Mié Nov 18, 2020 11:02 am

No te tomes a mal mis respuestas de antes, que nadie te critica tu forma de exponer los datos. Lo que pasa es que es un poco facil perderse entre tantos datos y graficas.
Yo lo que intentaba averiguar o aclarar es un dato que creo importante:
Yo diria que no estamos ante un caso de altavoz o driver con la clasica membrana tipo tambor moviendose adelante hacia atras y emitiendo como un clasico dipolo.
Aqui al tener una membrana plegada como un acordeon lo que se me ocurre es que en realidad esa membrana rectangular si le quitamos la tapa trasera estara emitiendo en la misma fase por delante y por detras. Osea practicamente tienes una radiacion Omnidireccional limitada por la forma y dimensiones de la membrana y por las caracteristicas de la trompeta delantera. La trompeta precisamente esta para evitar la dispersion y controlarla en unos angulos apropiados para que el sonido no se pierda hacia el suelo o el techo y de paso evitar la degradacion de los agudos.

Precisamente escuchas "tan bien" esos agudos porque estas recibiendo la onda directa mas la reflejada por la pared posterior y el techo. Si la radiacion fuera la tipica de un dipolo tendrias los errores y "vacios" tipicos de este tipo de caja acustica. Aunque muchos aficionados Humitas o incluso profesionales opinen que esa es la forma mas correcta de escuchar las grabaciones de audio.
Al no tener un dipolo "clasico" no puedes emplear los trucos y experiencias de los que usan ese tipo ce "cajas sin caja". Aqui hay que usar ejemplos de cajas tipo push-push con dos drivers emitiendo en direccion opuesta pero en la misma fase y casi que tambien ejemplos basados cajas tipo Dolby Atmos con radiacion directa y reflejada en el techo.
Los puristas suelen arrugar la nariz cuando hablas de hacer cajas que atentan contra la hiperdireccionalidad de agudos, pero siempre han existidos cajas excepcionales que han usado sistemas asi. Las Wilson Audio Grand Slamm tenia segun el modelos tweeter frontal, trasero y otro a 45º hacia el techo o los tres juntos. Pero como era una caja High-End de las caras de verdad nadie las criticaba. Ahora con el Dolby Atmos ver cajas emitiendo la techo tampoco genera polemicas. :wink:
Imagen

Habria que observar la membrana del tweeter y si como creo que igual por delante y por detras, tendremos efectivamente la misma fase por las dos caras.
Prueba a poner el tweeter sin trompeta ni tapa de atras y acerca las cajas a la pared trasera. Si emite como yo creo la imagen estereofonica se incrementara drasticamente.
Dejaras de escuchar ese efecto de retraso de la imagen por detras de las cajas que es creado por el desfase temporal incrementando la reverberacion y un cierto efecto eco.
Atenuando bien el teweeter (yo en mis pruebas usaba un atenuador L-Pad de potenciometro) tendras una imagen acustica del copon. Con voces tridimensionales y percusiones que aparecen casi fisicamente en la pared.
Pero todo depende del patron de radiacion del driver con y sin trompeta. Por eso te decia que seria importante tener las graficas de radiacion polar.

Si todo esto no te interesa en tu proyecto y unicamente buscas afinar al maximo la respuesta frontal entonces igual lo que habria que hacer es probar si variando la resistencia del aire contenido en la camara trasera mediante relleno aislante y taladritos-tapon o un variovent afecta a la curva de impedacia y de rebote en la de respuesta en frecuencia como haria en un driver con membrana "normal".
Imagen
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Mié Nov 18, 2020 9:24 pm

No me molesto.

Interesante comentario. Funciona juntándose y separándose los pliegues, lo cual quiere decir que por delante se cierran expulsando aire y por detrás se abren atrayéndolo. Y viceversa. Pero creo que es dipolo.

Quizás haya forma de comprobarlo midiendo a 90 grados a ver si se ve alguna cancelación. O dos micrófonos uno delante y otro detrás exactamente a la misma distancia y ver la fase de cada uno. O simplemente un micrófono y la respuesta impulsiva.

Hace el mismo efecto que las cajas que has puesto y precisamente destacaba ese efecto tan bueno en mi sala de esa onda trasera. La escena es espectacular. Pero por si los puristas, he intentado de muchas formas tapar por detrás. Puse foto de una de las tapas.

Y he probado por detrás todo tipo de absorbente. Lo primero que estuve probando es a hacer un relleno distinto, una cámara trasera distinta, tamaños enormes, etc. para bajar ese segundo armónico. Pero se estropeaba la respuesta en frecuencia. Y después ya en dipolo a tapar la cámara trasera, poner paneles absorbentes sin caja, etc y también se estropea.
Avatar de Usuario
luisggarcia
Mensajes: 576
Registrado: Mié Nov 02, 2005 12:33 pm
Ubicación: Madrid

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por luisggarcia » Mié Nov 18, 2020 9:59 pm

Es dipolo ¡Confirmado! La respuesta impulsiva es al revés atrás y delante.
Avatar de Usuario
Celedonio
Mensajes: 4893
Registrado: Lun Jun 04, 2007 10:41 am
Ubicación: Barcelona

Re: Filtro acústico para TPL-150

Mensaje por Celedonio » Sab Nov 21, 2020 11:38 pm

Hola,

lo que no consigo entender es la importancia que le prestas a la distorsión harmonica, aquel segundo harmonico a -40 dB según tu indigno de un tweeter de alta fidelidad....

Es cierto que muchos tweeters de cupula baratitos tienen comportamientos similares e incluso mejores con señales de 1 W, entorno a los 90 dB spl...

pero tampoco los TPL de Beyma han sido diseñados para estos niveles domésticos... Pueden sonar bien a niveles de presión sonora que destrozarían literalmente a sus homologos "hifi" aunque los cortaran una octava más alto...

Y de todas formas por muy fea que suene la palabra distorsión harmonica, no faltan estudios sobre su audibilidad para demostrar que no hay tanto problema con ello... Siendo la regularidad de la respuesta en frecuencia en todas las direcciones, ausencia de resonancias, la principal prioridad...

De modo que aquella chapuza de Beyma consistiendo en pegar una pieza de fieltro grueso en la parte trasera de los TPL para matar aquella resonancia sobre los 7-8 kHz me parece a mí una idea brillante por la sencillez del recurso, y la pega resultante, totalmente irrelevante.

Evidentemente, un inconveniente potencial de aquella pieza de fieltro, no es la distorsión harmonica, sino que impide el funcionamiento en dipolo, pero claro, los TPLs de Beyma no han sido diseñados para funcionar en dipolo... Sencillamente, esto no es su guerra...

Tampoco tengo nada en contra de los dipolos, pero me ha parecido conveniente dejar cada cosa en su sitio.
Por lo visto lo demás no importa ná de ná ...

https://www.youtube.com/watch?v=pxoW-00Zyho