Aprenda fácil cómo hacer un divisor de frecuencias pasivo de dos vías.
Crossover de 2 vías de segundo orden
Presentamos un divisor de frecuencias de segundo orden en dos versiones:
La primera es para usar con tweeter y woofer, y la segunda es para usar con driver y woofer. Ésta permite más potencia.
En esta ocasión haremos un crossover que puede ser usado en cabinas activas o pasivas, con una potencia de hasta 300W RMS.
Una de las grandes ventajas de nuestro divisor de frecuencias, es que diseñamos la tarjeta de buen tamaño. Esto permite, que en dado caso, se pueda ampliar su potencia con sólo fabricar bobinas con alambre más grueso. Obviamente, recalculando las vueltas de alambre.
También podemos cambiar su punto de corte, cambiando el valor de los condensadores y la inductancia de las bobinas.
El crossover que aprenderemos a hacer a continuación es del tipo Butterworth o Filtro Pasivo, que por lo regular se usan en el sonido Hi-fi.
NOTA: Antes de encaminarse a realizar este proyecto, recomendamos leer el artículo del Crossover de 3 vías de primer orden. En él se encuentra la teoría básica necesaria para entender éste tipo de circuitos.
Teoría del divisor de frecuencia
Diagrama esquemático
Etapa pasa bajos
El filtro pasa bajos comienza con una bobina en serie de 1mH, que en conjunción con el condensador de 11uF, logran un corte en los 2000Hz. Para algunos es un woofer reproduciendo demasiada banda media, pero si estamos hablando de hacer un bafle full range es totalmente válido.
Hay que entender, que como no tenemos parlante medio, es necesario que el woofer haga parte del trabajo. De ésta manera no se pierden frecuencias.
El condensador del woofer de 11uF no polar, está formado por 2 condensadores de 22uF 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, obtenemos un condensador de 11uF no polar.
La resistencia limita y protege el condensador, y la bobina restringe los picos de exceso de bajos, que puedan hacer distorsionar el woofer.
Etapa pasa altos
El filtro pasa altos comienza con un condensador de 5 uF en paralelo, que se encarga de restringir las frecuencias bajas y algo de frecuencias medias.
Luego tenemos una resistencia que puede ser desde 1.5, hasta 4.7 ohmios. Ésta se encarga de proteger el tweeter de excesos de corriente. Se coloca con una potencia de 10W ya que cuando el amplificador trabaja a su máxima potencia, la resistencia se calienta.
Luego de la resistencia viene otro condensador de 5 uF en serie. En el punto de unión de la resistencia y el segundo condensador, tenemos un circuito paralelo con una bobina y una resistencia de protección. La bobina se encarga de restringir la frecuencias bajas y medias.
El corte de frecuencias altas de éste filtro es de 3000 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.
En ese caso se recomienda subir la bobina a unos 0.5mH, y así el tweeter reproduce un poco de frecuencia media (2500Hz) y suena más fuerte.
Ahora bien, si se usan dos tweeter de bobina, se recupera el volumen y el sonido es delgado y fino. En ese caso no es necesario modificar la bobina.
Cómo calcular un divisor de frecuencias?
No es tarea fácil. Las fórmulas para calcular bobinas son algo complejas. En nuestro caso hemos diseñado este crossover, para usarlo con una caja que también fue diseñada por nosotros.
Sin embargo, para las personas que quieren o necesitan un rango de frecuencias diferente al que proponemos, les dejamos a continuación dos programas para calcular divisores de frecuencia.
Basta con colocar la impedancia del woofer y del tweeter, y la frecuencia de unión entre los dos parlantes. El programa hará el cálculo de la bobina y del condensador principal.
Las páginas son: diyaudioandvideo.com y shopping.na3.netsuite.com
Materiales
1 Circuito impreso del crossover, que puede hacer a partir de los dibujos que entregamos en este PDF y con ayuda de nuestro tutorial: Fabricación de circuitos impresos, que se encuentra en nuestra sección de tutoriales.
1 Resistencia de entre 1.5 ohmios hasta 4.7 ohmios a 10W
2 Resistencias de o.47 ó 0.56 ohmios a 10W
2 Condensadores de 22uF a 250V
4 Condensadores de 10uF a 250V
8 terminales tipo espadín o lengüeta de 6.3 mm
2 carretes reciclados con un núcleo de 2.6 cms de altura por 1.5 cms de radio interno (aprox).
2 tornillos de 1/8 x 1.5 pulgadas con tuerca y arandela.
Pegante instantáneo
Pegante sintético blanco
Pintura negra a base de aceite
Thinner
Cinta de enmascarar
Pintura negra a base de aceite
Papel adhesivo transparente o papel Contact
23 láminas de hierro-silicio de 7.5 cms por 1.2 cms
2 hojas de 1/8 de cartón paja grueso (entre 390 gr, 420 gr)
22 metros de alambre de cobre aislado calibre 22 AWG
7 metros de alambre de cobre aislado calibre 18 AWG
Soldadura de estaño.
Herramientas
Un multímetro que tenga el servicio de medición de Mili henrios.
Tijeras
Cautín
Bisturí tipo punta de lanza
Destornillador
Pinzas
Un lápiz
Una regla o un metro para medir
Lija de grano grueso
Un cepillo de dientes reciclado
Una broca de 5/64 de pulgada
Y un taladro eléctrico.
NOTA: si no consigue las láminas de hierro silicio, puede usar láminas de hierro normal o galvanizado. Esto cambia la inductancia y el valor de la bobina. Así que se hace INDISPENSABLE tener un multímetro que mida mili-henrios, para poder medir la bobina y dar las vueltas de alambre faltantes por la pérdida, al no usar el material adecuado.
Las bobinas
Las bobinas son componentes indispensables en los divisores de frecuencia. Su función es atenuar frecuencias, dependiendo de la forma como se conecten.
Están formadas 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 despliegue, se requiere de una formaleta.
En éste caso hicimos dos bobinas con núcleo de aire y una con núcleo de Hierro-silicio.
En las dos bobinas de núcleo de aire el alambre está enrollado en carretes reciclados de esparadrapo, del mismo usado en primeros auxilios.
En los crossover de marca la formaleta que lleva el núcleo de hierro-silicio, está hecha de plástico, pero como éstas 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, 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, nos vimos en la necesidad de pegar varios cartones, hasta dar el grosor y consistencia ideal.
Construcción de las bobinas
La construcción de las bobinas es muy simple. La primera bobina de izquierda a derecha es una de las bobinas del woofer (0.28mH). Es de núcleo de aire. Enrollamos 10.6 metros de alambre calibre 22.
La otra bobina es la principal del woofer (1mH). Está formada por 23 láminas de transformador en forma de (I). Su tamaño es de 7.5 cms por 1.2 cms, y la suma de éstas láminas da 1.2 centímetros. En caso de que sean muy delgadas, deberá agregar tantas láminas sean necesarias, hasta lograr la altura de 1.2 centímetros.
La bobina del tweeter, al igual que la bobina pequeña del woofer, está construida sobre un carrete reciclado. Se enrollan 10.8 metros de alambre de cobre aislado calibre 22 AWG. Con esto se logra una inductancia de 0.3mH.
NOTA: Si no logra conseguir las láminas de hierro-silicio, del mismo tamaño al que usamos, para hacer la bobina principal del woofer, o simplemente no consigue el material adecuado, lo puede reemplazar por láminas de hierro común, conocido como (cold rolled).
Claro está que como éste material no va a generar la misma inductancia, tendrá que dar más vueltas de alambre y obligatoriamente deberá tener un multímetro que mida inductancia (inductómetro). Así verificar que la bobina quede con la inductancia correcta.
Las cajas acústicas para los altavoces
Tengamos en cuenta, que un buen sonido depende de muchos factores como; la caja, tipo de parlantes y por supuesto el crossover. Esto sin contar que debemos tener un buen amplificador.
Por esta razón entregamos el diseño de unas cajas acústicas, adecuadas para usar con nuestro divisor de frecuencias de 2 vías.
Es un diseño sencillo para parlante de 8 pulgadas. La caja le refuerza el woofer, para que éste reproduzca toda la gama de frecuencias bajas, desde los 20 Hz.
Su interior va recubierto con guata 500. Esto actúa como un “amortiguador”, evitando que se escuchen sonidos parásitos, producidos por vibraciones de la caja.
El desfogue va en la parte trasera de la caja. Esto da un efecto interesante, sobre todo cuando colocamos nuestra caja en la esquina del cuarto. Se genera un amplificador de bajos, bastante agradable.
Podemos experimentar con el largo del desfogue. Entre más largo, se aumentan los bajos, aunque si se nos va la mano, se puede ahogar el sonido.
Divisor de frecuencias para driver y woofer
Pensando en las cabinas activas, también en las pasivas con parlante de 15 pulgadas, tan usadas hoy en día, decidimos publicar también el crossover ideal.
Las diferencias con nuestro primer divisor son muy pocas. Básicamente es más robusto. Usa alambre más grueso en las bobinas y por consiguiente éstas son más grandes. Puede usarlo con potencias de hasta 500W RMS. Claro está que si desea más potencia, deberá usar alambre más grueso en las bobinas, y dar más vueltas, midiendo con el multímetro en escala de milihenrios.
El valor de la bobina del driver es de 0.6 mH, para que reproduzca frecuencias desde los 2500 Hz aproximadamente. Ya esto depende de la calidad y tipo de driver.
La otra diferencia es que trae un fusible tipo bombillo. Éste se encarga de consumir el exceso de corriente que pueda estropear el driver.
Para terminar, ya no usamos condensadores polares conectados por su negativo para convertirlos en no polares. Usamos los típicos condensadores de poliéster de alto voltaje, que se usan regularmente en este tipo de crossover.
Esperamos disfruten este proyecto.
Video de ensamble y prueba de estos crossover y su instalación en las cajas.
To watch the video in English, click here
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>>>Descargue aquí<<< El archivo PDF con el diagrama, el circuito impreso y la lista de materiales del Divisor de frecuencias de 2 vías para tweeter y woofer. También los planos para hacer las cajas acústicas.
>>>Descargue aquí<<< El archivo PDF con el diagrama, el circuito impreso y la lista de materiales del Divisor de frecuencias de 2 vías para driver y woofer.