lunes, 4 de agosto de 2014

Sistema de sonido para avion RC

Todo esto que sigue a continuación son mis experiencias para dotar de sonido a un avión eléctrico de RC, concretamente el Chato que pretendo hacer. En principio lo coloque en la entrada donde voy colocando todo lo referente a la construcción de este avión, pero es que me parece que esto del sonido tiene 'miga' suficiente como para una nueva entrada, además de que así no extenderemos mas de la cuenta la de la construcción de avión.

En fin.... Posibles sistemas para dotar de sonido a nuestro avión RC. Sistema de tipo carraca o bien  solución electrónica. Así a bote pronto lo mas ligero podría parecernos la carraca, pero después de hacer algún experimento lo descarto rápidamente, porque de ligero no tiene nada, además de voluminoso. Cosas parecidas a esta:


En un avion de RC no tenemos ninguna rueda de radios ni a un chaval que le de al pedal, asi que hay que idear algun mecanismo con motor propio o que utilice de alguna forma el que mueve la helice, lo cual es complicado. Ademas la potencia necesaria no es poca. Hice algún experimento pero los resultados no fueron los deseados, aunque tengo que reconocer que habría que investigar un poco mas.

En cuanto a la solución electrónica..... pues mas sencilla de desarrollar e integrar en el modelo, osea el típico reproducctor de sonido + altavoz. Hay soluciones comerciales así que mire a ver que podía comprar y en principio me fui a lo barato, cosa mas rara ¿no?:


Claramente insuficiente, no da la potencia necesaria. Así que me conseguí un amplificador de 60w y se lo conecte junto con un altavoz que tenia por casa, y si.... aquello sonaba bien. El problema es el tocho de altavoz necesario, y es que este como digo no se caracteriza por ser liviano y pequeño precisamente. ¡Pero bueno!..., lo mismo hay altavoces mas ligeros y chiquitines. Rebuscando por la red encontré altavoces de 4'' y 25w, de 160-170 grms.


http://www.monacor.de/en/products/speaker-technology/hi-fi-speakers/3/sph-30x4/
http://www.visaton.com/en/industrie/breitband/r10s_4.html

En los foros de modelismo estos son los que todo el mundo dice utilizar precisamente para estos menesteres. Los Visaton pesan 170grms y son baratos, alrededor de 10€. Los monacor pesan 160grms y el precio..... pues algo así como 30€. Compre un Visaton R10S y le probé, ¡y no! no fue porque fuera el mas barato (ya estaban pensando mal de mi, ¿a que si?). Tiene una sensibilidad de 90db. No suena mal, incluso con el modulo de HobbyKing que solo da 15w. Según parece el altavoz lo es todo. Un dato interesante que obtuve por la red, es el de que el duplicar la potencia del amplificador tiene por efecto  aumentar en 3dbs el sonido. Asi pues si empleamos altavoces de mayor sensibilidad el efecto seria el mismo que si subimos la potencia de nuestro sistema, y eso pinta muy bien. Por ejemplo los Monacor con una sensibilidad de 87dbs a 25w supuestamente sonarian igual que los Visaton de 90dbs de sensibilidad a 12,5w de potencia. No hice la comparativa practica con los Monacor porque no los tengo, pero si con unos pioneer  de coche que deben de andar por los 86dbs, y si es verdad que suenan mucho menos que el Visaton. Asi pues la sensibilidad que tenga el altavoz es muy importante. Otra cosa es la fidelidad del sonido, la gama de frecuencias que son capaces de reproducir y esas cosas, Desde ese punto de vista los mas sensibles por lo visto son tambien los menos fieles al sonido original. Pero como aqui de lo que se trata es de 'atronar' el campo de vuelo, pues habra que buscarlos bien sensibles.

Sabiendo todo esto mi objetivo en principio seria mejorar el sistema empleando altavoces de alta sensibilidad junto con cajas acusticas mas eficientes, ¿Bassreflex?. Consultando las bases de datos de los fabricantes traté de encontrar altavoces de 4'' con mas sensibilidad. Mas grandes los hay hasta de 100dbs, pero de 4'' no encuentro nada mas que de 90dbs como mucho. Rebuscando en todo esto me topo con cosas como los 'drivers pasivos' y los 'excitadores'. ¿Y que es un 'excitador'?. No vayan a pensar mal, ¡que solo es esto!:


http://www.daytonaudio.com/index.php/loudspeaker-components/loudspeaker-drivers-by-series/exciters/daex25vt-4-vented-25mm-exciter-20w-4-ohm.html

El excitador es básicamente un altavoz pero sin cono, solo el motor, y para que suene hay que pegarlo sobre alguna 'cosa', ya sea esta una ventana, puerta, tabla de madera, mesa o el falso techo de tu salon, y eso... si es que te gustan las decoraciones minimalistas y no quieres que se vea tu HIFI. Estos que pongo concretamente pesan solo 70grms y admiten 20w. En la web de MrRCSound hablan bien de ellos. En esta pagina se vende un sistema de sonido (de 20w x 2) para rc que utiliza los susodichos y en principio pintaba bien, poco peso, mucho ruido, instalacion facil, etc., ¡la leche!. Así que encargue un sistema completo con dos excitadores y lo monte en el acrobático que tengo paa probar.


Bueno......así en el suelo sonar... 'suena', pero en vuelo solo se oye en las pasadas sobre la pista, y no mucho. Además es demasiado extridente, asim... que se te mete por el oido.....yiiiiii!!!, pocos bajos y demasiados agudos.

Para su instalacion solo hay que proceder a pegar los excitadores en el chapado interior de nuestro  avión. Y lo cierto es que funciona, pero como el sonido depende de las cualidades sonoras de lo que le pegues, si nuestro avión es un 3D con un fuselaje de madera super aligerado y entelado, con poco material que vibre,  pues eso es que no te va a sonar nada. En otro tipo de modelo lo mismo suena bien, ¡no digo que no!, pero como dependes de como sea este, materiales y tal y tal, pues como que es un poco loteria. Así que me dedique a pegar 'el dispositivo' a todo lo que encontré por casa.... cajas de zapatos, botes de plástico, latas, chapas de contrachapado, foam, tubos.... tratando de encontrar el mejor sonido, ¿no dicen que la experimentacion es la madre de la ciencia?, pues eso... muuu cientifico. Al final llegue a la conclusion de que mejor invento  que el altavoz no iba a encontrar. Pero son pesados, y el excitador es mas ligero, ¡pero claro! suena de p... pena, ¿y si monto un altavoz a partir de un excitador, un cono y algo de madera y depron?. ¡Pues dicho y hecho!. En total 100grms y un rendimiento francamente bueno, me sorprendió. Tiene unos buenos bajos, con un sonido 'profundo' como debe ser para un motor. En vuelo con uno de estos llamemosles 'excitador-altavoz' ya se oye, aunque no mucho de lejos.

Estos son los altavoces probados. El grandote es un pioneer de 4'' y 25w dos bias, pesa 470grms. El de mas arriba es el Visaton  R10S, de 4'' y pesa 170grms. El chiquitin de abajo es el excitador, solo 70grms.


Para realizar mi excitador-altavoz lo que hice fue sacarle a uno de los pioneer el cono con su centrador para luego pegar este al excitador.


A continuación me hice un chasis de contrachapado. Las piezas donde van pegados el excitador y el cono son de contrachapado de 2mm, mientras que el lateral curvo va en contrachapado de 0,6, aunque también se puede hacer con depron. Con mas depron y algo de guata se le da mas volumen a la caja y ya esta!




 El invento ya se vende hecho, y pesa 113grms, pienso que es la mejor opción.



http://www.parts-express.com/dayton-audio-bmt25-4-balanced-mode-2-transducer-20w-4-ohm--295-236

Eso si..... no le he probado, pero supongo que debería de ir bien.

Para un buen sonido hace falta caja de resonancia si o si.  Yo he resuelto el tema haciéndola con depron. En mi caso las medidas de la caja para el altavoz resultante es de 10 cm de diámetro x 7cm de fondo, con relleno de guata, y hermética. La guata permite reducir el volumen de la caja, es decir, que una caja 'enguatada' equivale a otra sin 'enguatar' pero con mayor volumen, para obtener un mismo sonido. Estas cajas me las hago ahora para prueba pero supongo que podré prescindir de ellas cuando haga la instalación en el modelo, ya que me las ingeniare para utilizar el volumen del mismo fuselaje. Solo hay que buscar sitio para instalar los excitadores, y supongo que en el suelo de la cabina habrá sitio suficiente, y de paso ya tenemos hueco por el que salga el sonido. No obstante la parte trasera va entelada, así que no hay problema en ponerlos internamente.

¿Que porque mi excitador-altavoz da mayor rendimiento con menos peso que los altavoces comerciales?. Buena pregunta..... Aparte de que los altavoces no se diseñen para instalarlos en aeromodelos... Supongo que sera por el hecho de que los excitadores han sido fabricados utilizando imanes de neodimio, mucho mas potentes y por ello mas ligeros que los de un altavoz convencional. Y luego que mi chasis es de madera en lugar de chapa, que todo suma (o mejor dicho... en este caso resta).  El imán de los altavoces Monacor SPH-30X/4 es de neodimio, en principio debería de dar una potencia acústica similar, pero por las especificaciones que da el fabricante (87dbs) da menos rendimiento que los Visaton (90dbs), y estos están por debajo del mio, por poco eso si. Todo esto son apreciaciones personales ya que no dispongo de un medidor de decibelios. En un principio utilizaba una aplicacion para el móvil que se supone hace eso, pero depende del diseño del móvil que el rango que es capaz de medir sea mas ancho o estrecho, y es normal que por encima de cierto valor el micrófono de este se sature y no nos de una lectura correcta, así que al final termine haciéndolo 'de oido'.

También he probado con dos excitadores-altavoces contrapuestos (uno delante y otro detrás) que suena... pero que muy bien. Los conos están hechos en cartón y son mas grandes que los del pioneer de 4'', que vendran a ser como unos altavoces ovales de 4x6 pulgadas. Los centradores los hice con goma látex. El ponerlos contrapuestos es por repartir mejor el sonido y por pegar los excitadores iman con iman. Y es que supuestamente cuanto mayor sea el campo magnetico mas sonido obtendremos. Por ahi lo llaman 'cañon magnetico', pero lo cierto es que no he notado que eso funcione. Conectando solo un altavoz no veo mucha diferencia de sonido con respecto al anterior con el cono mas pequeño, quizás un pelin mas, pero no mucho, asi que un cono mas grande tampoco parece ser la solucion. Con los dos altavoces en marcha evidentemente da mas sonido. Los graves han disminuido, pero eso debe ser por el material con el que hice el cono o quizas por su mayor tamaño. Utilizando algo mas lijero y rigido seguro que mejoran. En fin... no pude probarlo en vuelo porque medí mal y no entra en el avión de prueba, por muy poquito. Pesa unos 200grms.


Bueno el caso es que rehice el tema (que ya vamos por la version 3.0), con nuevas medidas eso si, y cambiando el diseño para probar el sistema de driver pasivo, esa cosa que ya cite un poco mas arriba. Un driver es un altavoz, ni mas ni menos (palabro que viene del guiri), y un driver pasivo es un altavoz pero sin motor (es decir.... sin excitador en este caso), solo el cono con su centrador 'pa que se mueva'. Van siempre en pareja, es decir.... un altavoz y un driver pasivo dentro de la misma caja. El pasivo se mueve por la presión generada por el altavoz. Bueno el caso es que la 'cajita' resultante externamente es igual a la anterior, pero en lugar de mover cada cono con un excitador coloque los dos al mismo lado para que movieran juntos el mismo cono. El cono trasero le deje libre, es decir que este es el driver pasivo. Los conos no son conos en sí, los llamo así para que me entendáis, pero en este caso son dos chapas cortadas en contrachapado de 0.6mm. Los hice así por simplificar. ¿El resultado?, pues muy bueno, esta cajita suena mas que las anteriores y con mejores bajos aun. En vuelo ya se oye bien, digamos que suficiente como para que nos decidamos a emplearlo, ¡esto ya marcha!


Con este sistema se obtienen mas bajos porque permite un mayor movimiento del cono, y eso se traduce en mayor presión sonora. Además el driver pasivo se mueve con un ligero retardo (consecuencia de su inercia) con respecto al que genera realmente el sonido, lo que hace que la honda trasera entre en fase con la delantera, es decir, que ambas se sumarian. Es algo similar al funcionamiento de las cajas BassReflex. En teoria se pueden 'sintonizar', solo hay que añadir mas o menos peso al cono libre. A mas peso menor sera la frecuencia de resonancia. En fin.... que yo no me entretuve en hacer eso.... aun. Otra caracteristica de estos sistemas es que el volumen de la caja puede ser menor sin que ello afecte al sonido. Realmente eso no es mucho problema si lo que vamos a utilizar como caja es el fuselaje del avion, pero como necesitemos por lo que sea de una... pues no nos vendria mal, ¿o no?.

¡Bien!... Version 3.1, digamos que una 'release' de la 3, porque el diseño es el mismo, driver pasivo y tal, pero utilizando un excitador mas gordo de 40w. Las salidas del MrRCSound solo admiten 20 o 25w. No se.... quizas haya alguna forma de conectarlas juntas a un mismo altavoz para obtener mas potencia, pero para probar me resulta mas sencillo comprar un ampli de 40w baratucho, ¡no vayamos a trabajar en exceso!.



El ampli se alimenta desde 9 hasta 24v. Como la bateria del modelo es de 6s eso hacen 22.2v, osea que bien. Lo conectamos a una de las dos salidas que tiene el MrRCSound previstas precisamente para eso. El excitador en esta ocasion simplemente va pegado sobre el cono, siendo este ahora de contrachapado de 1mm para reforzarlo (Este 'exciter' pesa 148grms), y todo el conjunto se aguanta gracias a un centrador de goma-latex homemade. En los anteriores siempre pegaba el excitador sobre un soporte que era el que aguantaba su peso, pero el diseño del de 40w es ligeramente diferente y hace mas dificil instalarlo de esa manera. Ademas en pruebas que hice con los anteriores de 20w no aprecie diferencias entre sujetarlos o no, y si suena igual pues nos decantaremos por lo mas simple que ademas es algo mas ligero. Por lo demas todo identico al 3.0, medidas incluidas, o eso espero.
Buueno..... o quizas no debi simplificar tando y haberlo sujetado bien. Este proto no paso de las pruebas 'prevuelo'


¡No!, en serio, hay que refrigerar el tema de alguna forma, 40w son muchos y se calienta en exceso. Estuve un buen rato con el en marcha tratando de ajustarlo, se calento, y el pegamento utilizado por el fabricante no aguanto tal temperatura y el iman salto disparado, ¡literal!. Sonoro CLONK!! y a continuacion silencio total. Jiji. Bueno..... al menos esta vez el experimento exploto en el cuarto prototipo, lo que ya es un logro. He revisado la bobina y esta bien, solo hay que volver a pegar en su sitio el iman. De todas formas muy mal por el fabricante, el pegamento podria ser mejor, aunque tengo que reconocer que refrigerar algo asi de pequeño es dificil.

Aparte del problema del iman me encuentro que el nivel de señal que entrega el MrRCSound no es suficiente para poner el sistema de 40w a tope, apenas pasa de 20w. Asi que conecte un potenciometro a la salida amplificada para ir ajustando el nivel de entrada del amplificador, y entonces o daba poco sonido o se pasaba distorsionando mucho. Quizas fuera por eso que se calento tanto.

¡Bien!.... Iman pegado y vuelta a la carga..... ¿Y es?.... decepcionante. Suena menos. Ademas no se porque pero el sonido pierde bajos. Pruebo tambien con otro amplificador, este de 35w con el mismo resultado. Quizas el mayor peso del cono y los centradores mas gruesos influiran en algo. Por otra parte y como ya dije este excitador de 40w es diferente a los de 20w. En los de 20 el iman va suspendido sobre unas membranas plasticas que permitian un mejor movimiento, y en los de 40 dicha membrana se sustituye por una anillo metalico con tres brazos que actuan como suspension, pero que resultan ser demasiado rigidos. No es ningun defecto, esta diseñado para ser anclado a soportes mas solidos y yo le monto sobre algo mucho mas ligero. ¡Eso si! el nuevo pegamento aguanta como un campeon, una mierda el de fabrica.

Habra que pasar entonces a la release 3.2. ¡Si bueno!, ¡ya se!, no deberia de estar hablando de 'Release' sino mas bien de 'Beta', me perdonen la chorrada.

El caso es que estoy en esto cuando un amigo me comenta sobre la posibilidad de usar en los altavoces un electroiman en lugar de un iman permanente, pues para ahorrar peso. He consultado en la red y eso ya esta inventado, se llaman altavoces electrodinamicos. Se habla mucho de ellos en los foros sobre restauracion de radios antiguas, creo que es patente de Edison, osea.... que ya vienen de antiguo. En los inicios de la electronica se utilizarian por ser mas sencillos de construir que un iman. En fin.... que son tan pesados como los de iman y encima tienen mayor consumo. ¡Tonteria de idea!

Continuando con el 3.2. Cambiamos los centradores por otros nuevos mas finos, volvemos a la chapa de contrachapado de 0.6 y anclamos el excitador a la caja. Con todo esto recuperamos mucho de los bajos perdidos pero sigue sin igualar al 3.0. Parece ser que dos excitadores dan mas rendimiento que uno solo mas potente.

En fin..... que con esto llevo ya mas de un mes, y no creo que pueda mejorar mucho mas, asi que doylo por terminado. Montaremos 2 exciters en el avion en driver-pasivo (3.0) y ya veremos como nos sale.


En cuanto a los sistemas de sonido que he probado decir que pienso que deberian mejorar mucho:

1.- El de HK tiene una potencia insuficiente de 15w (Creo), y su altavoz no vale para nada. Si lo comprais sustituirlo al menos por el Visaton R10S y notareis muchisima diferencia, pero mucho mas, no hay color.

2.- El sistema de MrRCSound V4.1, que es con el que he realizado las pruebas en vuelo, da 25w x2, lo que hacen 50w en total, diría yo que ese es el mínimo para que se oiga 'algo', que así que algún 'glow' vuele al mismo tiempo que tu ya es que se te oirá poco o nada. Un defecto que le noto es que al simular el arranque da mas potencia que después simulando el motor ya en marcha. Al acelerar parece que baja la intensidad sonora. Esta muy conseguido, pero tiene esa pega, cuando el motor debería sonar mas resulta que suena menos. Una de las cosas que dice el manual es que en días calurosos el circuito puede llegar a desconectarse para autoprotejerse, es decir.... que va al limite. Quizás sea por eso que en marcha le hayan reducido el volumen. Tambien es posible que al acelerar , como el sonido es mas agudo, si el altavoz  es menos eficiente en esa frecuencia... pues normal que se oiga menos, ¿no?. ¿Tendriamos que emplear un twetter entonces?. Otra pega es que no se lleva bien con mi emisora JR. El sistema no reconoce bien el corte de motor, y suele ocurrir con demasiada frecuencia que cuando bajas la palanca aquello siga sonado. Otro defecto es que has de encenderlo  10 segundos mas tarde que la radio para dar tiempo al receptor para que se inicie y poder asi reconocer correctamente el nivel de relenti de tu emisora, es lo que dice el manual. Con lo facil que seria que el el modulo de sonido esperase esos 10s para hacer la lectura despues del encendido ¿no?, ¿seria tan complicado?.

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