Home Theater DIY - A Saga das Caixas de Som

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Este post foi replicado de outra postagem que também originou-se de uma réplica. Explico: originalmente (como falo mais adiante), postei sobre as caixas de som no HTFORUM, que já não está mais acessível. Depois, relatei a saga do projeto do Home Theater DIY (que é o conteúdo deste post) na instância do Discourse do Laboratório Hacker de Campinas (LHC), que pode ser acessado aqui. Segue, então, o conteúdo replicado do Discourse

A Ideia do Post

Para que esta empreitada não comece da forma que (normalmente) começam e acabam outras empreitadas, a ideia desse post é que ele vá sendo atualizado com as informações mais atualizadas sobre meu sistema de som. Ela começa, é claro, com a construção das minhas primeiras caixas de som e da primeira “versão” do sistema. Reproduzo abaixo, então, o post que fiz no extinto (e saudoso) HTFORUM, onde relatei a minha saga que se iniciou lá para os idos de 2008. O primeiro relato foi feito em dezembro de 2012.

Caixas de Som com Falantes Akron (Bookshelf)

Começo a escrever este post deixando claro minhas intenções: me apresentar ao fórum, agradecer aos usuários que me ajudaram direta ou indiretamente neste projeto que, com certeza, influenciou fortemente minha escolha profissional e, é claro, apresentar detalhes de construções, dicas, experiências e outros relatos sobre o projeto do título. A saber, seriam construídas duas bookshelfs, bass reflex com alto-falantes da Akron, construídos pelo magnífico Paulo Ramos, mais 4 amplificadores de 60W cada, um circuito denominado PL1050 que, ao meu ver, apresenta uma ótima relação custo x benefício, aliado a simplicidade do circuito eletrônico.

Primeiramente, um pouco de como tudo isso começou: nunca soube ao certo de onde vinha meu gosto para música e som em geral. Não foi algo herdado de meus pais ou de alguém muito próximo. Só sei que, desde pequeno, ficava a frente do rádio ouvindo música e, assim, vinha aquela sensação de bem estar. Eis que, com meus 15/16 anos, um pouco por falta de dinheiro para comprar um home-theater e um pouco pelo desejo de conhecer um pouco mais de eletrônica, pesquisei na internet alguns projetos de amplificadores de áudio e meu primo, bem mais velho e que tinha alguma experiência com montagens eletrônica, topou me ajudar nas montagens que viriam. Foi nesta época também que conheci o HTFORUM. Sempre ficava maravilhado ao ver os projetos que os usuários faziam e postavam, assim como o resultado final dos mesmos.

Também precisaria de um par de caixas de som para meus amplificadores. E assim, falarei primeiramente sobre as caixas de som: após baixar tutoriais e artigos sobre o assunto, me dei conta que não era uma tarefa fácil construir boas caixas de som, tanto pela complexidade das variáveis como pela falta de bons componentes acessíveis no mercado nacional. Em minhas andanças pelo fórum, observei que o senhor Paulo Ramos, também frequentador do mesmo, estava vendendo um kit com seus próprios alto-falantes e estava aí uma boa oportunidade de falantes de qualidade para o projeto das caixas de som. Um pouco receoso, entrei em contato com o Paulo Ramos, proprietário da Akron, cujos produtos eram (e são) referência de qualidade no mercado nacional. O contato foi retornado o mais breve possível e combinei de retirar os alto-falantes na própria residência do Paulo Ramos, já que morávamos em cidades vizinhas. Tinha 16 anos na época. Aqui vai meu primeiro agradecimento a esta pessoa que muito me ajudou no projeto das caixas de som: o Paulo Ramos me recebeu e a meu pai muito bem, nos convidou para uma breve audição de suas caixas Spalla em sua sala e, por e-mail, foram inúmeras as dúvidas que o mesmo me respondeu sempre com paciência e simpatia. Devo grande parte do meu interesse por acústica, alto-falantes e caixas de som a esta pessoa que me auxiliou com os mínimos detalhes de construção do par de bookshelfs.

A visão geral do projeto da Bookshelf:

A caixa é do tipo bass reflex com o duto atrás da caixa. No baffle, há uma diferença de 6 graus em relação ao plano vertical de modo a compensar a diferença de fase temporal entre o tweeter e o midbass. Foi usado internamente, no baffle e na traseira, compensado de certa qualidade (sem espaços ocos ou imperfeições), o resto do material é MDF, fora o duto, feito com cano de PVC e moldado nas extremidades para melhorar a dinâmica do ar. O rebaixo dos alto falantes foi feito com o uso de uma peça de MDF de 6mm por cima do baffle, onde o alto-falante atravessa a peça de 6mm e encaixa na peça inferior.

A fota acima é do baffle, em detalhes. Algo a ser comentado nesta parte é que, caso não tenham uma tupia a disposição, ao fazer o corte com uma serra tico-tico, certificar-se de deixar bastante espaço de folga para poder lixar depois e deixar a circunferência correta. Tive que consertá-la com massa plástica, uma vez que o furo foi mal feito por um marceneiro.

Como todo iniciante em marcenaria, tive diversos problemas na construção da estrutura de madeira, principalmente no que tange ao acabamento. Felizmente, a massa plástica ajudou-me a corrigir erros e homogeneizar a superfície da caixa. Uma dica que convém mencionar aqui consiste em não usar, na mesma peça, massa plástica e massa branca. A massa branca é um pouco melhor de ser usada para corrigir pequenos erros, enquanto a massa plástica serve para erros mais grotescos.

A imagem acima mostra em detalhe a parte traseira da caixa, a saída do duto (feito com cano de PVC e moldado em garrafa de vidro, nas extremidades), bem como o local de encaixe dos bornes da caixa. Vale mencionar aqui que utilizei como encaixe dos bornes uma peça de acrílico, material barato e que serviu bem à função. Ainda de acrílico, fiz o suporte para o divisor de frequências utilizado:

O filtro é do tipo LinkWitz-Riley, de 12 dB/8ª, com corte em 2.5 kHz. Os capacitores utilizados foram de 4uf, de polipropileno metalizado (MKP) da EPCOS, comprados na Casa dos Capacitores, na região da Sta. Efigênia em São Paulo e os indutores encomendados na transformadores Líder, também na região. Os resistores utilizados são cerâmicos e de carbono. Além do filtro, foi usada também uma rede zobel, em paralelo com o midbass para correção da curva de impedância do mesmo e, finalmente, um circuito L-pad para atenuação do tweeter ,uma vez que o tweeter possui maior sensibilidade que o midbass. Todo o circuito está montado na placa acima que foi fixada ao fundo da caixa, próximo aos bornes. Para a fiação interna foi utilizado o Power Cable de 4mm, da Tiaflex. A caixa foi revestida internamente nas laterais com feltro betumado (aquele revestimento usado por baixo de carpetes) e também um pouco de algodão sintético atrás do midbass. As dicas para a construção do divisor de frequências e revestimento interno também são creditadas ao senhor Paulo Ramos. Novamente, muito obrigado.

Os bornes de contato eu achei na Dual Comp, também na região da Sta. Efigênia. São bornes de metal e com um bom acabamento. O resultado final:

O revestimento foi feito com laminado PET na cor preta. O material é relativamente fácil de trabalhar e oferece um bom acabamento. (poderia abrir um tópico só pra falar do laminado, mas caso alguém demonstre interesse, posso comentar mais a respeito). Uma dica importante é: para o acabamento, após a aplicação do laminado, passar um estilete (com uma lâmina nova) bem rente à madeira para a remoção da rebarba nas laterais e então utilizar um giz de cera preto nas laterais para a remoção de qualquer imperfeição. Fica muito bom. Recomendo o material. É fácil de limpar e passando-se silicone (esses de pneu de carro), fica um acabamento muito bom. Nas fotos acima o acabamento não estava limpo.

Mais detalhes da construção da caixa aqui.

O projeto das caixas de som começou com aquele primeiro e-mail destinado ao Paulo Ramos, que me ajudou imensamente ao longo de toda a concepção do projeto. No entanto, por falta de planejamento minha, falta de materiais e ferramentas adequados e falta de tempo, principalmente, ficou engavetado durante algum (muito) tempo. Era ano de vestibular, tinha que decidir o rumo da minha carreira profissional, me dedicar a algo que tinha certeza ser minha vocação: a Engenharia Elétrica e, por falar em elétrica, passamos então aos detalhes dos amplificadores:

Amplificadores PL1050

Aos 15/16 anos, quando não se conhece nada de eletrônica e/ou montagens, tudo é novo e surpreendente. Começa-se então por procurar projetos conhecidos e simples para serem montados e testados. Foi neste momento que me deparei com o projeto do amplificador PL1050, que era vendido como um kit por uma loja em São Paulo. O projeto consiste em um amplificador que entrega 50W, em 8 Ohms, com alimentação assimétrica de 36V. Trocando-se o par de transistores de saída, TIP120/125 pelo TIP122/127, os diodos do circuito por diodos BA315 e aumentando-se a tensão de alimentação para 40V, consegue-se maior potência de saída e melhor resposta do circuito. A topologia do circuito é esta:

Parece muito simples de ser montado e realmente o é. Quem quiser maiores detalhes, só pedir que eu mando o PDF com o layout das placas e demais detalhes. Em todo caso, é só procurar na internet por PL1050, não será difícil encontrar este material. Fiz as placas pelo método térmico, ou seja, imprime-se, em uma impressora a laser, o layout invertido em uma transparência e então passa-se este layout para a placa com o ferro de passar roupas. Bem simples.

A imagem acima mostra 5 placas do circuito do amplificador, ainda sem os transistores de potência e os diodos, que seriam montados no dissipador. Aqui entra um ponto importante a ser levado em conta: o circuito do amplificador não pode ser classificado como high-end. As caixas de som estão um patamar acima dos amplificadores. No entanto, o circuito é extremamente simples em sua concepção, muito barato e com ótimo custo x benefício. Posso afirmar com certeza que foi uma ótima escolha para começar a mexer com montagens eletrônicas. A primeira versão montada, da foto acima, foi testada em um sistema de razoável qualidade, com caixas da Sony, do final da década de 70 (não me recordo o modelo, infelizmente, mas não era de integrados), muito bem conservadas e de ótima qualidade (3 vias, woofer de 12”) e o amplificador, alimentando tais caixas agradou e muito no resultado, tanto a mim quanto ao dono das mesmas. Este circuito é totalmente recomendado por mim, não vai desapontar a iniciantes e não me desapontou como uma das primeiras montagens que fiz, com 16 anos.

E, para melhorar a performance do amplificador, com a ajuda de meu primo (aquele que sabia um pouco de eletrônica), adaptamos uma fonte de PX para dar os 40V que precisávamos. O circuito escolhido tinha baixíssimo ruído, proteção contra curto-circuito e ótima estabilidade. Mantém a tensão de saída praticamente constante após a estabilização térmica dos componentes. (a quem interessar, também posso falar mais sobre o circuito da fonte regulada). Ainda integramos um circuito de proteção contra sobre tensão, acionado por um relé que “desliga” (desarma) a fonte.

Como pode se perceber, foram usados capacitores que juntos somavam quase 20000uF, tudo isso para garantir potência aos graves.

A placa definitiva, confeccionada em fibra de vidro, teve também as trilhas estanhadas, como mostra a imagem acima. Como a placa da fonte, as placas definitivas dos amplificadores também foram confeccionadas usando-se placa de fibra de vidro. Neste ponto, vale a pena ressaltar a péssima qualidade da placa em fenolite. Apesar de ser mais fácil de cortar, a placa de fenolite é pouco resistente ao calor do ferro de solda e suas trilhas de cobre se soltam facilmente, algo que raramente acontece com a fibra de vidro.

Por fim, acabei fazendo 4 amplificadores, dois dos quais estão sendo usados para amplificar as bookshelfs. O gabinete que abriga os amplificadores foi feito em madeira (erro meu, melhor seria se fosse de metal, mas acabou ficando um pouco grande). Para controle de sinal, utilizei potenciômetros Alpha lineares em paralelo com resistores de 1%, técnica usada para simular um efeito logaritmo que apresenta um bom resultado, conforme descrito em: http://sound.westhost.com/project01.htm. A fiação de interconexão de sinal dos amplificadores foi feita com cabos blindados da Tiaflex que apresentam ótima malha de aterramento. É importante também aterrar a carcaça de metal do potenciômetro de modo a eliminar zumbidos e demais perturbações no controle de volume. A sensibilidade do amplificador é baixa, sendo que o mesmo consegue amplificar sinais de um CD player ou de um computador.

Foto do gabinete dos amplificadores (quase) pronto:

Ainda vou trocar os knobs dos potenciômetros. Ambos os potenciômetros são duplos, o da esquerda controla o canal estéreo e o da direita, ainda não finalizado, controlará dois amplificadores com sinal mono, para um futuro projeto de subwoofer. A qualidade da foto não ficou muito boa, mas utilizei um acrílico branco na frente do gabinete, com furações onde coloquei leds atrás da placa de acrílico, obtendo-se este efeito. Na foto parece muito forte o brilho do led, mas não o é.

Mais fotos do conjunto de amplificadores + fonte regulada aqui.

Amigos do fórum, esta é minha primeira grande postagem. Desculpem-me se fui pouco (ou muito) detalhista em algum ponto. Por favor, me avisem sobre possíveis erros e me corrijam. Comentários, adendos, dúvidas e questionamentos serão sempre muito bem-vindos. Se precisarem, posso detalhar mais sobre algum processo, seja na fabricação das caixas ou dos amplificadores, bem como fornecer maiores detalhes sobre os amplificadores e a fonte. Gostaria de deixar registrado que esse projeto, apesar de sua simplicidade, influenciou fortemente minha escolha profissional e trouxe grandes aprendizados, técnicos e de vida. Comecei a pensá-lo com 15 anos, fui terminar o projeto das caixas e dos amplificadores no começo do ano, perto de fazer 21 anos. Muitos anos se passaram desde a idealização ao término do projeto: falta de tempo, falta de planejamento, falta de ferramentas, falta de peças e soluções para os problemas encontrados. Tudo isso serviu para um propósito: aprendizagem. Já penso nos novos projetos que virão subsequentes a este, agora com um pouco mais de maturidade e planejamento. Pouco depois que comecei o projeto, veio o momento da escolha profissional, vestibular, mudança etc… escolhi a engenharia elétrica como profissão, Campinas como minha nova cidade e a Unicamp, como faculdade. Estou indo para meu último ano de faculdade com a certeza de que a escolha foi bem feita e ainda um sonho (um pouco quanto remoto, devido às possibilidades de mercado) de me especializar e trabalhar na área de áudio, eletroacústica e eletrônica voltada a este segmento.

Mais uma vez, obrigado aos frequentadores do fórum pela ajuda. Sempre acompanhei de perto diversos posts e realizações dos amigos. Obrigado, em especial, ao senhor Paulo Ramos por toda ajuda durante a concepção do projeto das Bookshelf. Obrigado também ao meu primo Carlos, pela ajuda nas montagens e paciência em ensinar algumas dicas de eletrônica a um inexperiente.

Abraços cordiais e até logo, estou a disposição!

Este foi o post que resgatei (rest in peace) do HTFORUM. Perdoem a fala prolixa e os muitos agradecimentos. Em especial, já adianto que as books são maravilhosas e me servem até hoje!

Os amplificadores PL1050 surpreendem pelo custo benefício. São ótimos considerando a facilidade de montagem e o custo. A fonte é super dimensionada para este amplidicador, bem como os transformadores.

Aguardem os novos capítulos desta história. Irei atualizar o post com as novas atualizações e, se tudo der certo, quero organizar melhor as informações para tornar este post um artigo (quem sabe) a ser postado no embarcados.com.br.

Abraços!