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Bogotá, 12 de diciembre de 2017

 

 

CROSSOVER PASIVO DE 3 VÍAS DE SEGUNDO ORDEN

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Presentamos un divisor de frecuencias de segundo orden que puede ser ampliado en potencia y modificado en las frecuencias que entrega.
Debido al éxito de nuestro crossover pasivo básico para principiantes que hicimos ya hace unos años, nos vimos en la necesidad de ampliar el tema. En esta ocasión haremos un crossover que puede ser usado con amplificadores que tengan una potencia de hasta 500W por canal. Así los pueden usar con nuestros amplificadores estéreo de 1000W.
Una de las grandes ventajas de este divisor de frecuencias es que su tarjeta es bastante amplia, lo que permite en dado caso ampliar su potencia con sólo fabricar bobinas con alambre más grueso y obviamente, recalculando las vueltas de alambre.
También podemos cambiar su punto de corte de la frecuencia cambiando los condensadores y la inductancia de las bobinas.

 

El crossover que aprenderemos hacer a continuación es del tipo Butterworth o Filtro Pasivo, que por lo regular se usa en el sonido Hi-fi.
NOTA
: Antes de encaminarse a realizar este proyecto, debe leer el artículo del Crossover de 3 vías de primer orden. En él se encuentra la teoría básica necesaria para entender este circuito.

Algunos ejemplos de cómo cambiar el corte de frecuencias

Como un buen crossover o divisor de frecuencias debe estar acorde con los parlantes, caja y gusto del escucha, a continuación mostramos un par de ejemplos de cómo al cambiar el valor de un componente, se cambia el corte de frecuencias.

La bobina del Woofer

El corte de frecuencias de las frecuencias bajas para el woofer o parlante de bajos, se realiza principalmente con una bobina que se coloca en serie con el parlante. Entre más alto es el valor de la bobina, mayor será el corte de frecuencias medias y altas, dejando pasar, únicamente las frecuencias bajas.

Observemos el gráfico de la izquierda. Éste representa el corte que da una bobina de 1.8 mH en el woofer de nuestro crossover. El parlante tiene un tope de 1000 Hz y a partir de ahí se da una caída rápida de frecuencias. Quiere decir que el woofer reproduce todos los bajos, llegando hasta 1KHz que ya es algo de banda media.

En cambio en el gráfico de la derecha, tenemos un corte con una caída a los 500 Hz. La bobina de 3.6 mH no permite el paso de frecuencias medias, como si lo permitía la bobina de 1.8 mH. Así que con este ejemplo se puede dar una idea de cómo cambiar el valor de la bobina del bajo, para conseguir el corte de frecuencias de su gusto.

Bobina del Tweeter

Ahora veamos el caso opuesto. El corte de frecuencias altas para el tweeter se hace con condensadores en serie y bobinas en paralelo. Entre más bajo es el valor de la bobina, el corte de frecuencias bajas y medias será mayor y va subiendo hacia las frecuencias altas.


En el gráfico de la izquierda se muestra como al colocar una bobina en paralelo con el tweeter, se logra un corte de frecuencias desde los 3500 Hz hacia abajo. Eso es un brillo bastante agudo y delgado. Personalmente da un sonido delgado que me parece bastante agradable.
En cambio en el gráfico de la derecha tenemos que el corte de frecuencias es más abajo, más o menos por los 2500 Hz. Este sonido es un poco más medio, pero tiene más volumen. Ya será a gusto de cada quien el tipo de corte que desee lograr.

Los condensadores en los Crossover

El comportamiento de los condensadores es totalmente inverso al de las bobinas. Con ellos también se pude experimentar cambiando los valores hasta lograr el corte ideal.
Lo invitamos a que haga muchas pruebas. Reiteramos que lograr un buen sonido depende de muchos factores como; la caja, tipo de parlantes y por supuesto el crossover, y eso sin contar que debemos tener un buen amplificador.
A continuación daremos algunos consejos prácticos a la hora de armar su propio divisor de frecuencias de 3 vías, de segundo orden.

Construcción de las bobinas

La formaleta

La bobina está formada por un rollo de alambre enrollado sobre un núcleo que puede ser de aire o en muchos casos de hierro-silicio.
Para sostener el alambre sobre el núcleo sin que se desperdicie, se requiere de una formaleta.

 

 

 

 

 

 

En los crossover de marca la formaleta esta hecha de plástico, pero como no son comerciales, nos vimos en la necesidad de hacerlas con cartón paja o algún tipo de cartón duro.
Se enrolla cartón sobre el núcleo, teniendo en cuenta que el ancho no cubra los orificios de las láminas del núcleo, ya que esos orificios son para posteriormente asegurar la bobina con tornillos.
Luego se construyen dos cuadrados de cartón más grueso, que serán las tapas laterales de la formaleta. Todo se pega con pegante instantáneo.
NOTA: Como no conseguimos cartón grueso, de al menos 3 milímetros para los laterales, lo que hicimos fue pegar varios cartones, hasta dar la consistencia ideal para las tapas.

Construcción de las bobinas

 

La construcción de las bobinas es muy simple. El núcleo está formado por cierta cantidad de láminas de transformador en forma de (I). Para el caso de la bobina del medio, usamos 28 láminas de hierro-silicio de 6.8 cms por 1.2 cms, y para la bobina del bajo usamos 30 láminas de hierro-silicio de 7.5 cms por 1.3 cms
Luego de tener los núcleos y haber construido la formaleta sobre cada uno de ellos, se procede en enrollar el alambre magneto hasta conseguir la inductancia deseada.
La bobina del tweeter está construida sobre un carrete reciclado de esparadrapo, del mismo usado en primeros auxilios. Se enrollaron 16 metros de alambre de cobre aislado calibre 21 AWG, para lograr una inductancia de 0.65mH. Para la bobina del parlante medio se enrollaron 6 metros de alambre de cobre calibre 18 AWG, para lograr una inductancia de 0.6mH. Y para la bobina del parlante bajo o woofer, se enrollaron 12 metros de alambre de cobre aislado calibre 16 AWG, para lograr una inductancia de 1.8mH.

NOTA: Si no logra conseguir láminas de hierro-silicio del mismo tamaño al que usamos o simplemente no consigue el material adecuado, lo puede reemplazar por láminas de hierro común, conocido como (cold rolled).
Claro está que como este material no va a generar la misma inductancia, tendrá que dar más vueltas de alambre y obligatoriamente tener un multímetro que mida inductancia (inductómetro), para verificar que la bobina quede correcta.

 

Bobina del tweeter

 

La bobina del tweeter trabaja en equipo con un condensador de 2.2 uF. Claro que eso puede variar, dependiendo del corte de frecuencia que se desea.
Como explicamos anteriormente, el corte de frecuencias altas de éste crossover es de 3500 Hz. Este corte es ideal para tweeter piezoeléctricos, ya que estos son muy chillones. Así se reduce su distorsión. Pero si se usa un tweeter de bobina, el sonido va a ser más suave y si solo se usa un tweeter, se perderá algo de volumen, A pesar de que el sonido es mucho más bonito.
Si se usan dos tweeter de bobina, se recupéra el volumen y el sonido es delgado y fino.
Pero si solo tenemos un tweeter de bobina y es de buena calidad, podemos probar con una bobina de 1mH y condensador de 3.3 uF. Todo esto es al gusto y requerimiento del tweeter a usar.

 

 

 

 

 

Bobina del parlante medio

 

Para el caso de la bobina del medio, en este caso es algo diferente. Su función es la de restringir frecuencias altas y no está trabajando con ningún condensador. El condensador que va en serie con esta bobina hace todo lo contrario. El condensador restringe frecuencias bajas, mientras que la bobina en serie restringe las frecuencias altas.
Un corte de entre 2500 Hz y 3000 Hz se logra con bobinas entre los 0.6 y 0.8 mH
De igual manera que en la bobina del tweeter, se puede experimentar subiendo o bajando su valor, hasta lograr el punto que deseamos.

 

 

 

Bobina del woofer

 

Esta bobina es la más polémica. El gusto de cada persona es bastante diferente.
En este caso es una bobina de 1.8 mH que hace el corte a los 1000Hz. Para algunos es un woofer haciendo demasiado medio, pero si estamos hablando de hacer un bafle full range es válido. Hay que entender que el medio hace el corte y su cruce con el bajo en los 1000 Hz, así que no se pierden frecuencias.
Sin embargo un corte a los 500Hz es muy usual. Así que si desea ese corte, es necesario enrollar 24 metros de alambre, usando el mismo núcleo.
Más adelante haremos otros crossover de 3 vías con diferentes cortes para que comparen.

 

 

 

 

 

La etapa del woofer también tiene un condensador de 22 uF no polar, que está formado por 4 condensadores de 22 uF polares. ¿Porque hacer esto?
Sencillamente porque los condensadores no polares de alto voltaje son escasos o son muy costosos.
Recordemos que al colocar dos condensadores polares unidos por sus negativos, se convierten en un condensador no polar de la mitad de la capacitancia de ambos condensadores. Y si se colocan dos condensadores en paralelo, su capacidad se suma.
Al tener dos condensadores de 22 uF en serie, tenemos un condensador de 11uF no polar, pero como son dos series colocadas en paralelo, volvemos a obtener una capacitancia de 22 uF no polar.

 

 

 

En la etapa del tweeter primero tenemos una resistencia que puede ser desde 8.2 ohmios, hasta 15 ohmios. Se coloca con una potencia de 20W ya que cuando el amplificador trabaja a su máxima potencia, la resistencia calienta.
Luego de la resistencia viene dos condensadores de 4.7 uF en serie y unidos por sus polos negativos. Así se consigue un condensador de 2.3 uF, que es lo más aproximado a los 2.2 uF que tenemos en el diagrama eléctrico. Éste condensador se encarga de limitar el paso de frecuencias bajas y medias.
Luego sigue la bobina de 0.65 mH en paralelo a la salida del crossover, que también se encarga de restringir la frecuencias bajas y medias.

 

 

 

 

 

La etapa para el parlante medio tiene dos condensadores de 22 uF en serie, unidos por sus negativos, que forman un condensador de 11 uF No polar. Como lo sabemos los condensadores en serie restringen el paso de frecuencias bajas.
Luego sigue la bobina de 0.6 mH que también está en serie y que restringe las frecuencias altas. Así solo llegan frecuencias medias al parlante medio.

 

 

 

 

Video de ensamble del crossover de 3 vías de segundo orden

 

 

NOTA: Los valores de las bobinas y condensadores aquí expuestos en nuestro crossover, han sido calculados para una impedancia de 8 ohmios. Si su deseo es hacer un crossover para trabajar con parlantes de 4 ohmios, se debe dividir a la mitad el valor de las bobinas, y duplicar el valor de los condensadores.

 

 

 

 

Temas que te pueden interesar: Crossover activo de 3 vías   Teoría básica del crossover   Amplificadores

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