Como projetar seu próprio filtro passivo?

As dimensões específicas de uma caixa de sub-woofer não são realmente muito importantes. Uma vez que você saiba o volume da caixa e você saiba onde você vai instalar a mesma, você terá alguma idéia das restrições de tamanho. Por exemplo, na distância entre o assoalho do seu porta-malas e o porta pacotes é de 40,6 cm, então provavelmente você não deverá fazer a sua caixa mais alta que 40,6 cm. Da mesma forma, se a largura do porta-malas (entre as duas caixas de roda) é de 96,5 cm, então você tem bastante espaço para se trabalhar.

Também você pode fixar alguns parâmetros da caixa baseado nas especificações do alto falante, que são os seguintes:
Profundidade do alto falante: 11,6 cm
Deslocamento do alto falante: 0,91 litros

Abaixo você vê um desenho de uma caixa de sub-woofer e suas medidas.

Por causa da altura de montagem do alto falante, você deve saber que a caixa deve ter uma profundidade de 14,6cm (é sempre bom deixar pelo menos um espaço de 3cm atrás do alto falante, mas deixe mais se você puder). Se você usar um duto direto (cano de PVC com diâmetro de 3 polegadas), então a caixa deverá ter no mínimo 33 cm de profundidade (deixando 5 cm entre o fim do duto e a parede traseira da caixa), assumindo que seu duto vai ficar totalmente dentro da caixa. Se você usar um duto flexível ou escolher deixar uma parte do duto estendendo-se para fora da caixa, então você pode fazer a caixa menos profunda.

Nós também sabemos que em sub-woofer de 10", o comprimento e largura devem ser de no mínimo de 12" (deixando 1" de cada lado do sub-woofer). Obviamente, as duas dimensões não podem ser de 12", pois dessa forma nós não poderíamos colocar o duto na mesma face que o sub-woofer. Com o volume, lembre-se de algumas coisas. O volume recomendado é o volume interno global. Tanto o alto falante como o duto irão tirar volume da caixa. Isto significa que você deve levar em conta esses descontos. (Por exemplo: Fazendo com que o volume interior da caixa seja maior que o volume recomendado) Neste caso, você sabe os seguintes dados do alto falante:

Volume necessário: 35,4 litros = 35400 cm3
Deslocamento do alto falante: 0,9 litros
Deslocamento do Duto: Considerando um duto de 3" (diâmetro interno), sendo de PVC o material teremos um diâmetro externo de 3,5" (0,25" de espessura da parede). O volume de um cilindro é calculado pela seguinte fórmula:

Onde:
p = constante = 3,1416
r = raio do duto = 3,5"/2 = 1,75" * 2,54 = 4,445 cm
h = altura do duto = 33 cm - 1,9 cm (espessura da parede da caixa - MDF)= 31,1 cm

Assim temos:
Deslocamento do duto: 1930,43 cm3 / 1000 = 1,93 litros
Volume interior total: 35,4 + 0,9 +1,93 = 38,23 litros = 38230 cm3

Agora para calcular as dimensões da caixa retangular temos o seguinte:

Volume = C x L x P (Comprimento x Largura x Profundidade)

Se você sabe que o a profundidade mínima do interior é de 38,1 cm (pois o duto é de 33,1 cm e você deve deixar pelo menos 5 cm entre o fim do duto e a parede da caixa) nós podemos dizer:

C x L x 38,1 = 38230
C x L = 1003,4

Nós também sabemos que a largura deve ser de no mínimo 12" = 30,5 cm (pois o diâmetro do alto falante é de 10"), nós podemos continuar:

30,5 x L = 1003,4 L = 32,9 cm

Portanto agora nós determinamos que o interior da caixa deve ter 30,5 x 32,9 x 38,1 cm.

Obviamente, isto não vai funcionar, pois não há onde colocar o duto! Você deve ter que estender o duto para fora da caixa, ou usar duto flexível. Tenha em mente que se você tiver uma parte do duto para fora da caixa, o deslocamento do duto também vai mudar.

Para simplificar, no caso deste exemplo, vamos usar duto flexível.

Isto vai permitir que você diminua a profundidade de sua caixa de aproximadamente 15,24 cm.

C x L x 15,24 = 38230
C x L = 2508,5
30,5 x L = 2508,5
L = 82,2 cm

Isto é um pouco mais razoável. Isto será uma caixa plana e larga. Novamente, tenha em mente que estas são as medidas internas. Se você usar uma madeira (MDF) de 1,9 cm (3/4") (e você deve!) para construir a caixa, isto vai acrescentar 3,8 cm (1,5") a cada uma das medias anteriormente calculadas.

Assim temos:

C x L x P = 32,4 x 86 x 41,9 cm

Lembre-se que a profundidade de 17,6 cm (limitada pela altura do alto falante) e a comprimento de 30,5 cm são valores mínimos e você pode alterá-los se por exemplo você não tiver espaço suficiente no porta malas para uma caixa de 86 cm. Se você tem, por exemplo 71cm, então:

Largura máxima externa: 71cm
Largura máxima interna: 67,2cm (3,8cm de parede)
C x L x P = 38230 cm3 L x 67,2 x 17,6 = 38230
L = 32,3 cm (interno)
L = 36,1 cm (externo)

Entendeu? Pode ser um pouco complicado, mas faz parte da brincadeira de se construir uma caixa e obter o máximo desempenho do seu dinheiro investido!