A caixa Karlson

Apresentação

A caixa Karlson foi idealizada em 1952, anos de ouro para o equipamento de som, quando se desejava a perfeição máxima para o ouvinte e consumidor. Foi contemporânea das grandes descobertas e patentes com ajuste fino que ate hoje perduram para os amantes da boa musica. O grande interesse era construir uma unidade que pudesse reproduzir toda a gama audível de 20Hz a 20.000 Hz dentro de uma variação máxima de +ou – 1.2 db.

Tudo isto já tinha sido obtido em 1930, mas a custa de grandes cornetas múltiplas para as diversas gamas de freqüência uma vez que as cornetas têm alta eficiência na gama para a qual são projetadas, mas propiciam cortes abruptos acima e abaixo delas.

A proposta enfrentada parecia impossível, obter de um único ponto, de uma só fonte vibrátil geradora de som toda a gama audível.

As freqüências se comportam de maneira diferente, os transientes são caprichosos pos de acordo com o espectro em que se  efetuam comportam-se de maneira diversa. A massa do cone do alto falante também influi nessa parafernália de comportamento.

Evidentemente que toda a solução é sempre um compromisso favorecendo este ou prejudicando aquela parte do espectro audível.

O fato é que no primeiro projeto de Karlson foi utilizado um alto falante de 15”. Certo...para os baixos. E os agudos? Sem tweeter? Sem crossover? Sem coaxial? - Exatamente. O corte exponencial  que propicia uma carga variável ao alto falante foi a solução.

O alto falante de 15” também não é um woofer. É um alto falante de alta eficiência e cone leve para cumprir esta missão.

O fato é que John E. Karlson disse para si mesmo e seus companheiros de trabalho: Ora, se usamos um só amplificador para todas as freqüências porque teremos que usar vários alto falantes? Nós podemos ouvir com um ouvido apenas - Existe a solução.

Com este arranjo, alcançou-se :

·        A resposta plana no espectro audível,

·        A resposta a transientes nesta mesma gama

·        A dispersão uniforme no ambiente em todo o espectro

·        E o mais importante que foi o fasamento de todas as freqüências por provirem de uma ponto único.

·        Um outro detalhe importante para a época foi a uniformidade de impedância de carga ao transformador de saída tornando mais estáveis os amplificadores da época e oferecendo-lhes menos oportunidade de distorção.

A solução:

A caixa Karlson pode ser classificada como um ressonador de banda larga. O ressonador no desenho abaixo é uma coluna de ar em um tubo fechado. Sua característica é ressoar em apenas uma freqüência cujo comprimento de onda é o quádruplo do comprimento da coluna, ressonando também nos harmônicos impares desta mesma freqüência, conforme mostra a parte a da figura 1.

Nas freqüências nas qual o comprimento da coluna equivale a meio comprimento ou um múltiplo dela, a reflexão gerada na abertura do tubo estará em fase oposta causando a anulação da freqüência em questão, não sendo, portanto gerado som algum.

Se promovermos uma abertura no tubo no lado aberto, este tubo não mais terá um comprimento definido e forçará os picos dos harmônicos ímpares a abrirem, como vemos na parte b da figura 1.

Se aumentarmos este corte para 2/3 do tubo, desenhando o corte em forma exponencial quanto à sua largura, obteremos a banda larga demonstrada na parte c da figura 1.

Figura 1

Fig 2

Aqui demonstramos os diversos princípios dos transdutores acústicos comparados.

John Karlson idealizou a sua caixa conjugando o tubo de corte exponencial ao pricípio do bass-reflex que anteriormente descrevemos, não se esqueça, este também originalmente baseado no princípio do ressonador de tubos, de forma a reforçar ainda mais a irradiação na baixas freqüências,

Desta forma definimos a caixa Karlson  como uma associação de um bass-reflex com um ressonador de banda larga.

A caixa bass-reflex conjugada com o ressonador exponencial à frente do alto falante, propiciam uma forte carga de ar nos sinais fortes o que impede o movimento do cone favorecendo com isto, menor distorção já que limita as grandes incursões do cone, e ao mesmo tempo melhor resposta a sinais delicados pois nestes casos a carga atmosférica não é quase solicitada.

Fig 4

A Experiência demonstrou a necessidade de combater algumas estacionarias que se formavam no interior do gabinete através da colocação de três travesseiros nos faces indicadas no corte lateral.

A caixa Karlson foi chamada de Ultra-fidelity pelas razões apresentadas e pelos resultados obtidos.

O projeto em si muito bom tem suas limitações. -Não há possibilidade de ajustar a resposta da caixa ao cômodo, uma vez que só há um alto falante e a resposta final esta pré estabelecida. Os controles de tonalidade do amplificador seriam uma solução ainda imperfeita. Por isto, nasceu o sistema de décades de resistores, também chamado de equalizador de zonas ou equalizador gráfico (quando possui potenciômetros lineares) Na época o famoso Blonder-Tonque  com dez oitavas controláveis. Veremos depois.

Outra possibilidade mais simples seria a colocação de um squaker  e um tweeter  nas partes planas da caixa, com L pads para controle de intensidade. Perderíamos, porém a vantagem do som pontual e da uniformidade de distribuição.

Karlson desenvolveu vários outros projetos baseados no mesmo princípio.

Vamos aqui demonstrar alguns demonstrados em artigos e propagandas da época.

A pratica todavia comprovou ser o modelo de 15” a que possui melhor  desempenho.

Fig 5

Caixas acústicas para alto falante de 8” e de 5”

Fig 6 e 6a

Caixas para auditório Alto falante de 8”

Fig 7

Em sistemas para Estádio 

A seguir gráficos de montagem.