Construção de subwoofer Hi-end

O objectivo deste tópico é descrever o processo de planeamento, design e construção de dois subwoofers de topo, de 18".

O primeiro desafio foi a escolha do driver, e depois de considerar as várias opções possíveis, a escolha recaiu no BMS 18N862:
- http://www.bmsspeakers.com/index.php?id=bms_18n862

Este driver foi medido pelo Josh Ricci no data-bass.com, tendo sido descrito como:

"This is one of the best all around bass drivers I've found yet. It's got enough displacement to legitimately reproduce the low stuff, it is quite efficient and doesn't require much more than a 1kw amp to get most of its performance, its coil will handle that much amp all day long without breaking a sweat. It is rugged and immune to bottoming for the most part, with good overload characteristics, it has very low distortion thanks to the triple shorting rings and it has an excellent top end that can easily be used up into the 450Hz range"

Medições completas na review: https://data-bass.com/#/systems/5c48e01911126b0004ca12ec?_k=fra5er
Este driver é o driver usado pelo Procella Audio P18 Subwoofer - https://www.soundstage.uk.com/p/procella-audio-p18-subwoofer/

Este driver é usado pelo Troels Gravesen, no seu The Loudspeaker, TL-1:
- http://www.troelsgravesen.dk/The-Loudspeaker.htm

Um pormenor muito importante na escolha do driver, foi o facto de poder ser comprado em PT em qualquer loja de audio.

Passo 1 - Simulação do Driver - Caixa

Depois de escolhido o Driver, o passo seguinte foi extrapolar a performance do mesmo, e para isso, foi usado o Software de simulação WinISD:
- http://www.linearteam.org


O software é bastante simples de usar, sendo que o primeiro passo é usar os parâmetros THIELE-SMALL do driver, e criar o Driver no WinISD:


Depois de introduzido o driver, o passo seguinte é introduzir a dimensão da caixa, e ajustar a potencia disponível ao parâmetro XMAX (deslocamento máximo) do driver, de forma a perceber qual a potência máxima que se pode aplicar ao driver, quando colocado numa caixa com a dimensão escolhida.

- Dimensões da caixa: 125L



- Potência aplicada vs Xmax



- Resposta Prevista



Um SVS SB16 ultra consegue cerca de 83db aos 10Hz; O BMS mediu 91db aos 10Hz no data-bass.com, ou seja, seriam necessários 2.5 SVS's SB16 Ultra para ter o mesmo desempenho que um BMS.

Passo 2 - Design da Caixa

Dimensões



Interior



Passo 3 - Construção da caixa

As caixas foram construidas por um carpinteiro profissional, usando Contraplacado marítimo de 25mm (para dar rigidez), e MDF verde (para adicionar densidade).











Resultado final



O primeiro sub foi completado em 2015, e o segundo em 2019.

Passo 4 - Amplificação

A amplificação é feita por um American Audio VLP 2500, capaz de 1100W RMS Per Channel @ 4 Ohms
Este amplificador classe H pesa cerca de 25kgs, onde metade do peso vai para o transformador:


Nota: Se fosse hoje, teria antes escolhido um Behringer NX6000D, por dois factores, peso e DSP incluído.

Passo 5 - Verificação de resultados e equalização

Medição de dois drivers, nearfield, microfone a 10cm do centro do driver:


Note-se que os drivers foram comprados com 4 anos de intervalo, a caixa 2 levou uma camada extra de isolamento (massa betuminosa), e não há praticamente nenhuma diferença na resposta entre ambos.

Medição de um dos drivers, nearfield, microfone a 10cm do centro do driver, níveis de distorção a inferiores a 1%, mesmo com SPL entre os 90db e 110db:


Medição de ambos os subs isoladamente, no ponto de audição, a cerca de 4m de cada sub



Medição de ambos os subs em conjunto, no ponto de audição, a cerca de 4m de cada sub
[/B]

Passo 6 - Equalização

Resposta final após aplicação de Dirac Live:

Bravo pela fabricação e pela atenção que foi dada aos detalhes. Dois sub's com altifalantes de 45cm deve dar um belo impacto no extremo grave. E então, a escuta concorda com as medidas ou hà divergência 

Basicamente é o melhor que já ouvi em qualquer lado.

O BMS é um driver especial, pois conjuga algo raramente encontrado nos subwoofers comerciais (a excepção são os novos subwoofers da PSA, que usam drivers semelhantes da B&C, especificamente o fabuloso B&C IPAL): a capacidade de chegar às frequências mais baixas, conjugada com a capacidade de cobrir todo o espectro até aos 450Hz.

Conjugado com o driver, a caixa é quase indestrutível, pesa cerca de 40kgs, sendo virtualmente inerte.
O resultado final é um sub capaz de estremecer toda a sala, e ao mesmo tempo produzir o impacto no peito transmitido pelas frequências entre os 50Hz-100Hz.

O Dirac é a cereja no topo do bolo, e permite remover a influencia negativa da sala, tornando a resposta final praticamente plana dos 8Hz aos 150Hz.
Os subs servem de base às colunas L/R, pelo que dessa forma posso tirar partido das capacidades dos drivers de 18", tendo o crossover a 150Hz.

Em suma, o resultado final, seja em música ou cinema, é extraordinário

Sem palavras! Quando se quer mesmo levar um projecto avante, consegue-se!

Muitos, muitos parabéns!

Alexandre Vieira escreveu:

Sem palavras! Quando se quer mesmo levar um projecto avante, consegue-se!
Muitos, muitos parabéns!

Estás repleto de razão! Aliás, tal intento foi verificado no primeiro fim-de-semana de Setembro...

Caro Neo_2018, coloque esse sistema afinado e pronto a ser transportado. Que tal partilhar o seu conhecimento e engenho na próxima organização desta malta que anda com receio de espalhar convites?

Para o ano já a vacina matou o bicho e se não matar, esses "monstros" de 40Kg matam com certeza.

Parabéns pelo belo trabalho e obrigado por o ter partilhado connosco.
São com certeza subs de respeito que muita gente gostaria de ouvir...

Não menos difícil que o planeamento e construção, será decerto conjugar equipamento capaz de reproduzir o resto das frequências no mesmo padrão de qualidade.
Brutal, sem duvida...!!

Excelente projecto e execução! Um pormenor: um altifalante desse gabarito e especificações ter uma fs tão alta para o tamanho(18'') não deixa de ser curioso (25,1 Hz). Digo-o por comparação com um "modesto" altifalante Phillips de 12'' (AD 12100 W8 de 40W de "power handling capacity" em caixa de 80 Litros) cujo fs é de 19 Hz! Outros tempos (1970)...

@EuricoB, o FS é até bastante baixo quando considerarmos a sensibilidade (95db), e o cone extremamente leve (227g).
O BMS 18N862 é um driver particular, que consegue não só reproduzir as frequências mais baixas, mas ao mesmo tempo cobrir um enorme espectro de frequências, até 500Hz.

Um driver como o Dayton Ultimax 18", com um FS de 19.5Hz, 88.6db de sensibilidade, e cone com 665g, consegue ligeiramente mais SPL aos 10Hz, mas dificilmente pode ser usado acima dos 100Hz.

Realmente são valores impresionantes: a leveza do cone e a sensibilidade de 95db é brutal, qualquer amplificador com 10 Watts põe esse BMS 18N862 a tocar alto! Estou a ficar fã dos BMS! E são oriundos e fabricados na Alemanha. (Talvez para algum projecto futuro, quem sabe).

E para terminar, quero agradecer a mensagem de esclarecimento que o neo_2018 teve a gentileza de enviar. E indo ao encontro do que o neo_2018 aqui refere passo a citar um excerto de uma publicação da Phillips (1970):

"Every loudspeaker has a fundamental resonance frequency. The two most important factors in determining what this frequency will be are the mass of the cone and the stiffness of its movement. Because good reproduction cannot be obtained below resonance frequency, the aim is to get the resonance frequency as low as possible. Increasing the mass and reducing the stiffness will lower the resonance frequency ; the converse is also true." ( Phillips Building Hi-Fi Speaker Systems )
Obrigado e sempre ao dispor,
Eurico Barradas

Caro Eurico.

Tem no data-bass.com uma análise detalhada ao BMS, efectuada por uma das pessoas mais competentes na area, o Josh Ricci.

Relativamente à escolha do BMS, é preciso contextualizar o período em que escolhi o driver (2015), e as colunas L/R/C que iria usar para acompanhar o subwoofer.

Em 2015, havia muito poucas opções, além do BMS apenas se conseguia o Ultimax 18", que é um driver tecnicamente inferior, e por pouco menos que o BMS (500€ vs 600€). Relativamente às colunas, na época estava convicto que iria sempre ter colunas relativamente pequenas, daí ter um enorme interesse na capacidade do BMS de poder ser usado até aos 500Hz. Actualmente tenho o crossover nos 160Hz, algo que muito poucos subwoofer conseguem fazer, e isso deve-se à extensão e linearidade do BMS.

Se fosse hoje em dia, teria optado por um driver diferente, pelas seguintes razões:

- Estou a construir umas colunas com drivers de 12, pelo que o subwoofer apenas necessita de chegar até aos 80Hz,
- Existem hoje em dia muito mais opções.

Estas são a meu ver as melhores opções em 2021, cada uma adequada a um propósito especifico:

Se pretende um subwoofer Puro, que cubra a gama mais baixa de frequências, e com extensão reduzida aos normais 80-100Hz, ou seja, baixo Fs, elevado MMS, valor de inductancia não relevante, xmax elevado:
- Fi Car Audio HT-3 18: Um driver excepcional, 33mm xmax, motor de neodymium, é de longe a melhor opção disponível na europa, custo na casa dos 650€ entregue em PT.

Se pretende o melhor dos dois mundos, um driver capaz de ir bastante baixo, mas ao mesmo tempo linear até aos 200/300Hz, capaz de um enorme "chest slam":
- B&C 21DS115, review detalhada no data-bass.com
Pode ser facilmente comprado em PT numa loja de Audio profissional, custa cerca de 550€.
Como desvantagem, é um driver enorme de 21", mas com engenho consegue-se integrar num movel ...

Uma alternativa ao B&C, com um desempenho quase equivalente, mas um pouco mais barato (400-450€), é o Lavoce SAN214.50, analise detalhada no data-bass.com
É difícil de arranjar em PT, mas pode ser importado de França.

O BMS 18N862 continua a ser uma excelente escolha caso se pretenda algo mais pequeno que o 21", com a desvantagem de ser um pouco mais caro.

Como em PT a maior dos espaços não são dedicados, as colunas L/R/C são normalmente pequenas, com drivers de 5", 6.5", no máximo de 8", o que faz com que este tipo de subwoofers PA uma excelente escolha, pois o impacto de um driver de 18" a reproduzir as frequências entre os 50Hz-100Hz (alem das < 50Hz) é muito maior que os minúsculos drivers de 5/6/8 das colunas habituais

Um subwoofer com qualquer um dos drivers mencionados, desde que colocado numa caixa sólida e bem construída, consegue superar qualquer subwoofer existente no mercado, independentemente do preço.

Por exemplo, comparando um SVS SB13 Ultra (1600€), com um BMS DIY, seriam necessários 2 SVS para igualar os resultados < 40Hz, e mais de 4 para igualar acima de 40Hz:



Para quem não quer gastar tanto nos drivers, consegue-se também excelentes resultados com drivers como o Faital PRO 18HP1030, que se consegue obter em PT por cerca de 200€. Um excelente exemplo aqui.

Nos Estados Unidos, esta a começar a existir bastante interesse em subwoofers que cubram uma gama de frequências mais elevada, e isso consegue-se com recurso a altifalantes de renomadas marcas de audio profissional, como B&C, BMS, Beyma, etc.

O Tom Vodhanel, membro fundador dos SVS (o V em sVs é de Vodhanel), que agora comercializa a marca Power Sound Audio, lançou recentemente uma gama de Subwoofers baseado nos subwoofers da B&C, usando inclusive o fantástico B&C IPAL, review data-bass.com

- PSA S1812
- PSA S18ipal

É possível adquiri-los na Europa, mas infelizmente o custo é muito maior que nos USA.

A vontade de ir buscar um Arendal é cada vez mais pequena cada vez que vejo projectos como este, muitos parabens! Para a performance que se consegue extrair com o dinheiro investido é muito difícil ir pelo caminho de um subwoofer comercial e não ficar com um peso na consciência!
Infelizmente teria que ir para um de 15' e já seria esticar a corda... mas o que me esta a deixar reticente é a questão da amplificação, e como leigo pergunto-lhe, porque não um módulo integrado na caixa da hypex com dsp por exemplo? vê alguma desvantagem na implementação? isto por uma questão de conveniência sempre se fica com menos uma caixa de amplificação em cima da mesa!

A vantagem de um amplificador em separado, é que caso avarie, é bastante simples de substituir, e qualquer amplificador pode ser usado, desde que tenha potência suficiente.

Um modulo integrado Hypex é uma excelente escolha, mas caso avarie, a troca poderá ser mais complicada.
Se quiser avançar com um projecto semelhante, abra um tópico que terei todo o gosto em ajudar.

É uma pena ver tão poucos projectos destes em PT

neo_2018 escreveu:

A vantagem de um amplificador em separado, é que caso avarie, é bastante simples de substituir, e qualquer amplificador pode ser usado, desde que tenha potência suficiente.

Um modulo integrado Hypex é uma excelente escolha, mas caso avarie, a troca poderá ser mais complicada.
Se quiser avançar com um projecto semelhante, abra um tópico que terei todo o gosto em ajudar.

É uma pena ver tão poucos projectos destes em PT

Nem minha passado pela cabeça a questão da avaria do módulo... neste momento estou em processo de venda de subwoofer e de amplificador para financiar dois projectos que tenho em mente, o do subwoofer diy que pela construção da caixa de madeira certamente levará mais tempo, e o da "montagem" de dois monoblocos da purifi que mais dia menos dia se concretizará, certamente abrirei tópico com duvidas e partilhas de experiência!