บทที่ 5: ตู้ปิด ตู้พอร์ต และ Passive Radiator

บทที่ 5: ตู้ปิด ตู้พอร์ต และ Passive Radiator

ศัพท์สำคัญประจำบท

ศัพท์หลักที่ต้องเข้าใจก่อน

คำศัพท์	ความหมายแบบสั้น	ใช้กับงานลำโพงอย่างไร	ตัวอย่าง/ข้อควรระวัง
Sealed (ตู้ปิด)	ตู้ปิดสนิทใช้อากาศเป็นสปริง	เบสแน่น คุม cone ดี	เบสไม่ลึกเท่า ported
Ported (ตู้พอร์ต)	ตู้มีท่อพอร์ตช่วยสั่นพ้อง	เบสลึกขึ้นโดยไม่เพิ่มวัตต์มาก	จูนผิด = boom/ลมพอร์ต
Passive Radiator (PR)	“พอร์ตแบบแผ่น” ไม่มีรู	ลดเสียงลม เหมาะกับตู้เล็ก	ต้องจูนมวลให้ถูก
Vb	ปริมาตรตู้ (ลิตร)	ใช้คำนวณตู้ใน WinISD	Net volume ต้องหักปริมาตรดอก/พอร์ต
Fb	ความถี่จูนของพอร์ต/PR	กำหนดว่าเบสพุ่งตรงไหน	Fb สูงไป = boom ไม่ลึก
Qtc	ค่าความหนืดของระบบตู้ปิด	เลือกโทนเบส (แน่น vs บวม)	Qtc สูงเกิน = เบสบวม

ศัพท์เสริมที่จะเจอในบท

คำศัพท์	ความหมายแบบสั้น	ใช้กับงานลำโพงอย่างไร	ตัวอย่าง/ข้อควรระวัง
F3	ความถี่ที่ตกลง 3 dB	ใช้บอก “ลงได้ลึก” คร่าว ๆ	F3 ไม่บอกความดังทั้งหมด
Port Velocity	ความเร็วลมในพอร์ต	สูงเกิน = เสียงลม (chuffing)	มักตั้งเป้า <17 m/s
Bracing	โครงค้ำในตู้	ลดการสั่นของแผ่นตู้	ตู้สั่น = เสียงขุ่น
Damping	วัสดุซับเสียงในตู้	ลด standing wave/เสียงก้อง	ใส่มากไปอาจลดประสิทธิภาพ

เปิดบท: ทำไมตู้ไม่ใช่แค่ “กล่องใส่”

มือใหม่มักคิดว่าตู้ลำโพงคือ “กล่องไม้ที่เอาไว้ใส่ดอก” แต่ในทางเสียงศาสตร์ ตู้คือ วงจรเชิงกล (mechanical-acoustic circuit) ที่ปรับแต่ง frequency response ของดอก:

• ตู้ปิด = แอร์สปริง (air spring) ที่ควบคุม cone ให้สั่นเร็วขึ้น → เบสแน่น แต่ไม่ลึก
• ตู้พอร์ต = ตัวสั่นพ้อง Helmholtz resonator ที่ช่วยดัน cone ให้ผลักอากาศเพิ่มที่ความถี่ต่ำ → เบสลึกขึ้น 3–10 dB
• Passive Radiator = พอร์ตที่ใช้แผ่นกระจายเสียงแทนรู (ไม่มีเสียงลม)

ข้อสังเกตจากชุมชน DIY ไทยและปัญหาที่พบบ่อย: “ทำตู้ใหญ่ ๆ แล้วเบสจะออกดี” — ผิดครึ่งหนึ่ง ถ้าดอกมี Vas=5L แล้วคุณทำตู้ 50L แบบ ported ด้วย tuning สูงเกิน → เบส boom ที่ 80–120Hz แต่ไม่ลึก ถูกต้องคือใช้ WinISD คำนวณตู้ที่เหมาะกับดอก ไม่ใช่เอาตู้ที่เหลือมาใส่ดอก

ภาพที่ 5.1 เปรียบเทียบ 3 ประเภทตู้: ตู้ปิด (เบสตึง ควบคุมง่าย), ตู้พอร์ต (เบสลึก ดัง แต่ต้องจูนพอร์ต), Passive Radiator (ไม่มีรู ไม่มีเสียงลม แต่ต้องปรับมวล)

ตู้ปิด (Sealed / Acoustic Suspension)

หลักการ: ดอกอยู่ในตู้ที่ปิดสนิท (ยกเว้นรูสายไฟเล็ก ๆ) อากาศในตู้ทำหน้าที่สปริงที่ควบคุม cone แทน spider + surround

ข้อดี:

• Transient response ดีที่สุด (เบสตีแล้วหยุดเร็ว — เหมาะกับ jazz, classical, acoustic)
• ตู้เล็กกว่า ported สำหรับดอกเดียวกัน
• ไม่มี tuning frequency → ไม่มี port noise (chuffing)
• ป้องกัน cone overexcursion ได้ดีกว่า ported ที่ความถี่ต่ำกว่า tuning

ข้อเสีย:

• เบสไม่ลึกเท่า ported (F3 สูงกว่า)
• ต้องใช้กำลังมากกว่า (ไม่มี resonator ช่วย)
• ไม่มี boost ที่เบส → sensitivity ต่ำกว่า ported 3–6 dB

เลือกดอก: Qts 0.4–0.7 เหมาะกับ sealed (ถ้า Qts < 0.4 ตู้จะเล็กมาก แต่เบสแห้ง ถ้า Qts > 0.7 เบสจะ boom)

Qtc (System Q ของตู้+ดอก):

• Qtc = 0.5: แน่นที่สุด แต่เบสต่ำที่สุด (ตู้ใหญ่)
• Qtc = 0.707 (Butterworth): ความถี่ตัดที่ต่ำที่สุดโดยไม่มี peak → สมดุล
• Qtc = 1.0: มี peak เล็กน้อยที่เบส → boom นิดหน่อย (ตู้เล็กที่สุด)

WinISD: เลือก Sealed → ใส่ Qtc ที่ต้องการ → WinISD คำนวณ Vb (box volume) ให้

ตัวอย่าง: ดอก 4 นิ้ว Fs=75Hz, Qts=0.55, Vas=6L → WinISD บอก Qtc=0.707 ต้องใช้ตู้ ~4.5L (ถ้าทำตู้ 2L → Qtc=1.0+ → boom ถ้าทำตู้ 10L → Qtc=0.5 → แห้ง)

ภาพที่ 5.2 ตู้เล็ก (Vb < Vas) เบสแห้ง Qtc สูง vs ตู้ใหญ่ (Vb ≥ Vas) เบสลึก Qtc ต่ำ แต่ต้องมีกำลังขับมากขึ้น

ตู้พอร์ต (Ported / Bass Reflex)

หลักการ: ตู้มีรู (port) เปิดสู่ภายนอก อากาศใน port สั่นพ้องกับอากาศในตู้ (Helmholtz resonator) ที่ความถี่ tuning (Fb) ช่วยดัน cone ให้ผลักอากาศออกทาง port เพิ่มขึ้น → boost เบสที่ความถี่ต่ำ

ข้อดี:

• เบสลึกกว่า sealed (F3 ต่ำกว่า 1/3–1 octave)
• Sensitivity สูงกว่า sealed 3–6 dB ที่เบส (ประหยัดกำลัง)
• เหมาะกับ pop, EDM, rock (ต้องการเบสดัง)

ข้อเสีย:

• Transient response ช้ากว่า sealed (เบสตีแล้ว “กังวาน” นานกว่า)
• ถ้าเล่นความถี่ต่ำกว่า tuning frequency (Fb) cone จะ move มหาศาล → bottoming (ต้องใช้ subsonic filter)
• Port noise (chuffing) ถ้า port เล็กเกิน → ได้ยินเสียงลม “วู้ วู้”
• ตู้ใหญ่กว่า sealed

เลือกดอก: Qts < 0.4 เหมาะกับ ported (ถ้า Qts สูงเกิน 0.5 → ported จะมี hump ใหญ่ที่เบส)

คำนวณพอร์ต:

• Port area (cm²) = (Vd × 16,500) / (port velocity ที่ยอมรับได้) — ถ้า port velocity > 17 m/s จะ chuff
• กฎ thumb: port diameter ≥ 1/4 ของ cone diameter (เช่น ดอก 6 นิ้ว → port ≥ 1.5 นิ้ว = ~38mm)
• Slot port (รูสี่เหลี่ยม) ให้ port area เท่ากับ round port ที่เส้นรอบวงเท่ากัน

Port Length: ยิ่งยาว = tuning frequency ยิ่งต่ำ ยิ่งสั้น = tuning frequency ยิ่งสูง

Flared Port (พอร์ตปากบาน): ลด port noise ได้ 30–50% เพราะลด turbulence ที่ปากพอร์ต

ตัวอย่าง: ดอก 6.5 นิ้ว Fs=45Hz, Qts=0.35, Vas=15L → WinISD บอก ported optimal ที่ Vb=20L, Fb=38Hz → F3 ≈ 35Hz (ลึกกว่า Fs!) แต่ถ้าทำตู้ 10L → Fb ต้องสูงขึ้น → F3 สูงขึ้น → เบสหาย

ภาพที่ 5.3 ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวพอร์ต/เส้นผ่านศูนย์กลาง vs ความถี่จูน (Fb) — พอร์ตยาวขึ้นหรือเส้นผ่านศูนย์เล็กลง = Fb ต่ำลง

Passive Radiator (PR)

หลักการ: แทนรูพอร์ต ใช้แผ่นกระจายเสียง (radiator) ที่ไม่มี voice coil/magnet — ถูกดันโดยแรงสั่นของ cone ผ่านอากาศในตู้ เหมือน piston ที่สั่นพ้องกับ cone

ข้อดี:

• ไม่มี port noise (chuffing) เพราะไม่มีลมไหลผ่านรู
• ไม่มีรูที่ต้องระวัง (เด็กยัดมือ, แมลง, ฝุ่น)
• ดูสวยงามกว่า (บางคนชอบดู PR สั่น)

ข้อเสีย:

• แพงกว่าพอร์ต (ต้องซื้อ PR แยก หรือใช้ดอกเก่าไม่มี magnet เป็น PR)
• ต้องปรับ mass (ใส่น้ำหนัก) ให้ tuning frequency ถูกต้อง
• Xmax ของ PR ต้องสูงพอ (มักต้อง ≥ Xmax ของ active driver)

Mass ของ PR: ยิ่งหนัก = tuning frequency ต่ำลง ยิ่งเบา = tuning frequency สูงขึ้น วิธีปรับ: ใส่น้ำหนัก ( washer, ดินน้ำมัน, หรือน้ำหนักเฉพาะสำหรับ PR) บน PR

ตัวอย่าง: ใช้ดอกลำโพงเก่า ไม่มี magnet (หรือถอด magnet ออก) เป็น PR — ใส่น้ำหนักจน resonance ของ PR (เมื่ออยู่ในตู้) เท่ากับ Fb ที่ต้องการ (เช่น 35Hz) วิธีวัด: แขวน PR ด้วยยางยืด ตีแล้วฟังเสียง / ใช้ REW วัด

วัสดุตู้ — ไม่ใช่แค่ “หนา”

MDF (Medium Density Fiberboard):

• ข้อดี: หนาแน่น สม่ำเสมอ ไม่มี knots ตัดง่าย ราคาถูก (ฟิตละ 200–400 บาท)
• ข้อเสีย: หนัก ดูดความชื้น (ระวังในที่เปียก) ไม่ทนต่อการกระแทก
• ใช้: ตู้ลำโพงมาตรฐาน 15–18mm สำหรับลำโพงขนาดเล็ก–กลาง

Plywood (ไม้อัด):

• ข้อดี: เบากว่า MDF ทนความชื้นมากกว่า แข็งแรงกว่า
• ข้อเสีย: มี knots ไม่สม่ำเสมอ ราคาสูงกว่า อาจมี voids (ช่องว่างภายใน)
• ใช้: ตู้ที่ต้องเบาและทนทาน (ลำโพงพกพา, stage monitor)

Acrylic / PVC:

• ข้อดี: ใส สวย ทำความสะอาดง่าย
• ข้อเสีย: สั่นง่าย ( resonances ที่ 500–2000Hz) ต้องหนา ≥ 8mm ถึงจะพอใช้ ราคาสูง
• ใช้: ตู้โชว์ ลำโพงโต๊ะทำงาน

3D Print (PLA / PETG / ABS):

• ข้อดี: ออกแบบรูปทรงอะไรก็ได้ ไม่ต้องใช้เครื่องมือไม้
• ข้อเสีย: PLA อ่อน สั่น (ต้อง wall thickness ≥ 3–4mm) ร้อนแล้ว deform ABS หดตัว PETG ดีที่สุด
• ใช้: ตู้เล็ก ๆ (จิ๋ว) หรือตู้ที่มีรูปทรงซับซ้อน

ความหนาที่แนะนำ:

• ลำโพง 2–3 นิ้ว: 9–12mm
• ลำโพง 4–5 นิ้ว: 12–15mm
• ลำโพง 6.5–8 นิ้ว: 15–18mm
• ซับวูฟเฟอร์ 10–12 นิ้ว: 18–25mm

ข้อสังเกตจากชุมชน DIY ไทยและปัญหาที่พบบ่อย: ตู้ราคาถูกบางครั้งใช้ chipboard (particle board) ที่บาง 9mm + ไม่มี bracing → สั่นตัวเองที่ 100–300Hz → เสียง muddy ไม่ชัด วิธีแก้: เติม bracing (ไม้ขวางภายใน) หรือทา damping material (ข้อมูลจากประสบการณ์ส่วนตัว/กลุ่ม DIY ไทย ไม่ใช่ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์)

ภาพที่ 5.4 Standing wave ในตู้ลำโพง — คลื่นเสียงสะท้อนผนังซ้อนคลื่นต้น แก้ด้วยการใส่ absorbent หรือออกแบบตู้ไม่เป็นทรงสมมาตร

Damping Material (วัสดุซับเสียงภายใน)

ทำไมต้องมี:

• ดูดซับ standing wave (คลื่นสะท้อน) ภายในตู้ → ลด resonances
• ชะลออากาศ → เพิ่ม “effective volume” (เหมือนตู้ใหญ่ขึ้น 20–30%)
• ลดเสียงก้อง (echo) ภายในตู้

ชนิด:

• Polyfill (ใยสังเคราะห์ คล้ายหมอน): ราคาถูก ใช้ง่าย ไม่มีฝุ่น ใช้ 0.5–1 lb/ft³
• Fiberglass insulation: ดีที่สุดในการดูดซับ แต่มีฝุ่นระคายเคือง ต้องใส่ถุงหรือกางข่าย
• Acoustic foam (โฟมหนา): ดีกับความถี่สูง แต่เบสผ่านได้ → ใช้ร่วมกับ polyfill
• Egg crate foam: ราคาถูก ดีพอใช้ หาซื้อได้ที่ห้าง

วิธีใช้: ไม่ต้องยัดเต็มตู้ (อาจลด volume มากเกิน) แต่ให้กระจายตามผนัง โดยเฉพาะด้านหลังดอกและด้านตรงข้าม สำหรับตู้เล็ก ๆ ใช้ 20–50% ของ volume

Baffle Step และ Diffraction

Baffle Step: เมื่อความถี่ wavelength ยาวกว่าความกว้างของ baffle (แผงหน้าตู้) เสียงจะ “หลุดรอบ” ไปด้านหลัง baffle → สูญเสีย 6 dB (เพราะเสียงจากด้านหลัง cancel ด้านหน้า) ทำให้เบสต่ำลง

วิธีแก้:

1. Baffle ใหญ่ขึ้น (แต่ทำตู้ใหญ่ขึ้น)
2. Baffle Step Compensation (BSC) ใน crossover หรือ DSP — boost เบส 3–6 dB
3. ใช้ Near-field Monitor (ฟังใกล้ ๆ) ที่ baffle step มีผลน้อย

Diffraction: เสียงที่ขอบ baffle (มุมตู้) สะท้อนกลับ → ทำให้ frequency response มี ripple (ขึ้นลง) ที่ 2–10 kHz

วิธีแก้:

1. ขอบ baffle โค้ง (roundover) ไม่มีมุมคม
2. Baffle ใหญ่ → ripple ที่ความถี่ต่ำลง (อาจนอกช่วงที่สนใจ)
3. ใช้ DSP จูนออก

ทดลองทำเอง

ทดลอง 1: คำนวณตู้ด้วย WinISD

อุปกรณ์: WinISD, T/S parameters ของดอก

ขั้นตอน:

1. เปิด WinISD → New → ใส่ T/S (Fs, Qts, Vas, Re, Sd, Xmax)
2. เลือก Sealed → กำหนด Qtc=0.707 → บันทึก Vb, F3
3. เลือก Vented → ให้ WinISD คำนวณ optimal → บันทึก Vb, Fb, F3, กราฟ response
4. เปรียบเทียบกราฟ sealed vs ported — เห็นไหมว่า ported มี boost ที่เบส?
5. ลองเปลี่ยน Vb ของ ported → ดูว่า F3 เปลี่ยนอย่างไร

คำถาม: ถ้าดอก Vas=10L, Qts=0.4, Fs=50Hz → Sealed ที่ Qtc=0.707 ต้องใช้กี่ลิตร? Ported optimal กี่ลิตร? F3 ต่างกันเท่าไร?

ทดลอง 2: ทดสอบ Port Noise

อุปกรณ์: ตู้ ported ที่ทำเอง, เพลงเบสหนัก (เช่น sine wave 30–50Hz)

ขั้นตอน:

1. เปิดเพลงเบสที่ระดับปกติ
2. เอามือวางที่ปากพอร์ต — รู้สึกลมไหม? แรงแค่ไหน?
3. เพิ่ม volume — ได้ยินเสียง “วู้ วู้” (chuffing) ไหม?
4. ถ้ามี chuffing → พอร์ตเล็กเกิน ต้องใช้พอร์ตใหญ่ขึ้นหรือ flared port

คำถาม: ถ้าพอร์ตเส้นผ่านศูนย์กลาง 30mm แต่ดอก 8 นิ้ว Xmax=8mm — chuffing เกิดที่ความถี่เท่าไร? (เฉลย: มักเกิดที่ความถี่ใกล้ Fb ถ้า port velocity > 17 m/s)

ทดลอง 3: ฟัง Baffle Step

อุปกรณ์: ลำโพงตู้เปิด (ไม่มีหลัง) หรือตู้ baffle ขนาดต่าง ๆ

ขั้นตอน:

1. ต่อลำโพงเข้า baffle ขนาด 10cm×10cm (เล็ก)
2. เล่น sweep 100Hz → 1kHz — ฟังว่าเบสต่ำหายไปเมื่อไร?
3. เปลี่ยนเป็น baffle 30cm×30cm (ใหญ่)
4. เล่นอีกครั้ง — เบสต่ำยังคงอยู่ไหม?

คำถาม: ทำไม baffle ใหญ่ถึงได้ยินเบสต่ำดีกว่า? (เฉลย: เมื่อ wavelength ยาวกว่า baffle width เสียง “หลุดรอบ” baffle → สูญเสีย 6 dB ถ้า baffle ใหญ่ → wavelength ที่หลุดรอบต้องยาวกว่า → เกิดที่ความถี่ต่ำกว่า)

อาการเสียที่เจอบ่อย

อาการ	สาเหตุ	วิธีตรวจ	ปกติ	ผิด
เบส boom แต่ไม่ลึก	Port tuning สูงเกิน / ตู้เล็กเกิน	วัด Fb (เล่น sweep แล้วฟัง peak)	Fb ใกล้ Fs ของดอก	Fb > Fs มาก
เบสแห้ง ไม่มี punch	Sealed ที่ Qtc สูง / ตู้ใหญ่เกิน	WinISD ดู Qtc	Qtc 0.5–0.707	Qtc > 1.0
Port noise (chuffing)	Port เล็ก / ไม่มี flare	ฟังที่ปาก port ตอนเบสหนัก	เงียบ	วู้ วู้
เบส muddy ไม่ชัด	ตู้สั่น / ไม่มี bracing	แตะตู้ตอนเล่นเบส	นิ่ง	สั่นมาก
เบสหายไปบางความถี่	Standing wave ในตู้	REW วัดตู้ว่าง / มี damping	เรียบ	มี dip
แหลม harsh	Diffraction ที่ขอบ baffle	มุม baffle คม	โค้งมน	คม

Decision Rule

ถ้าคุณต้องการ…	เลือก…	เพราะ…
เบสแน่น punchy	Sealed, Qtc 0.707	Transient เร็ว ไม่กังวาน
เบสลึกดัง	Ported, optimal tuning	Helmholtz resonator boost
ไม่มี port noise	Passive radiator	ไม่มีลมไหล
ตู้เล็กที่สุด	Sealed หรือ PR	ตู้ปิดเล็กกว่า ported
ประหยัดกำลังที่เบส	Ported	Sensitivity สูงกว่า 3–6 dB
เสียงเอกoustic/jazz	Sealed	Transient ดีที่สุด
EDM/hip-hop/มัน ๆ	Ported หรือ PR	เบสลึกดัง

สรุปบทที่ 5

1. ตู้ไม่ใช่กล่อง แต่เป็นวงจรเชิงกลที่ปรับ frequency response
2. Sealed: เบสแน่น punchy ตู้เล็ก แต่ไม่ลึก ไม่ boost
3. Ported: เบสลึกดัง ประหยัดกำลัง แต่มี port noise และ bottoming ต่ำกว่า Fb
4. Passive Radiator: ไม่มี port noise แต่ต้องปรับ mass และแพงกว่า
5. วัสดุตู้: MDF มาตรฐาน plywood ทนทาน acrylic สวย 3D print อิสระแต่ต้องหนา
6. Damping material: ลด standing wave เพิ่ม effective volume ใช้ polyfill/fiberglass
7. Baffle step: เสียงเบสหาย 6 dB เมื่อ wavelength ยาวกว่า baffle → BSC หรือ baffle ใหญ่
8. Diffraction: ขอบ baffle โค้ง (roundover) ลด ripple ที่แหลม

แบบฝึกหัด

1. ดอก Fs=50Hz Qts=0.6 Vas=8L — เหมาะกับ sealed หรือ ported? ทำไม?
2. ถ้าตู้ ported 20L tuning ที่ 40Hz แต่เล่น sine wave 30Hz ดัง ๆ → เกิดอะไรขึ้นกับ cone?
3. คำนวณ port diameter ขั้นต่ำสำหรับดอก 8 นิ้ว Xmax=6mm (กฎ 1/4 ของ cone diameter)
4. ทำไมตู้ราคาถูกถึงเสียง muddy? (เฉลย: ไม่มี bracing + damping + วัสดุบาง)
5. Baffle กว้าง 20cm — เสียงต่ำกว่าความถี่ใดจะหาย 6 dB? (เฉลย: wavelength = 2×baffle = 40cm → f = c/λ = 343/0.4 = 857Hz แต่ baffle step เริ่มที่ wavelength ≈ baffle width = 20cm → f = 343/0.2 = 1715Hz สำหรับ baffle 20cm นี้คือความถี่ที่เริ่มหาย)

---