Altavoz
El altavoz es un transductor electroacústico capaz de convertir una señal eléctrica en ondas sonoras .
El tipo más común hoy en día es el altavoz magnetodinámico, en el que la presión sonora se produce por el movimiento de una membrana con forma cónica e integral con un inductor ( bobina móvil ) por la que circula corriente, inmersa en un campo magnético . Los altavoces que se utilizan hoy en día hacen uso de imanes permanentes , donde los primeros ejemplos producían el campo magnético por medio de un segundo inductor fijo (altavoz electroexcitado o bobina de campo ). Tecnologías menos comunes explotan cintas o paneles extendidos acoplados a un campo magnético o un campo electrostático ( altavoz electrostático ).
Historia
Originalmente concebidas por Nikola Tesla , cuando todavía en la patria trabajaba para la primera compañía telefónica nacional, luego fueron desarrolladas por otros inventores.
Tipos
Hay varios tipos que utilizan diferentes tecnologías:
- Magnetodinámica : [1] un imán permanente genera un campo magnético en el que se sumerge una bobina móvil , conectada directamente a la membrana del altavoz; se le aplica una señal eléctrica, convenientemente amplificada , que, gracias a la fuerza de Lorentz , la hace moverse permitiendo que la membrana, cuya forma más extendida es la cónica, comprima el aire circundante y por lo tanto produzca una onda sonora.
- Armadura balanceada [2] : Es una forma particular de altavoz magnetodinámico, donde la membrana no se mueve axialmente, sino que se flexiona y no es impulsada directamente por la bobina, sino por una varilla curva sobre la cual actúan el(los) imán(es) y la bobina. .
- Electrodinámica : [1] el campo magnético es generado por un solenoide portador de corriente . Los altavoces electrodinámicos fueron ampliamente utilizados en las radios hasta la década de 1940.
- Electrostáticas : utilizan un campo eléctrico en lugar de un campo magnético (conceptualmente podemos pensar en un condensador en el que una armadura no está fija pero con posibilidad de movimiento: cuando una carga con la misma polaridad está presente en las armaduras se repelen entre sí y por lo tanto se alejan, de lo contrario se atraen y se acercan).
- Piezoeléctricos : utilizan la piezoelectricidad para convertir la señal eléctrica en ondas acústicas.
- Plasma : la compresión y rarefacción del aire que genera la onda sonora se obtiene a partir de un plasma gaseoso (gas altamente ionizado). El gas se mantiene en estado de plasma mediante una descarga eléctrica continua. Al modular la intensidad de la descarga con la señal eléctrica que queremos convertir en sonido, se crea la onda sonora. Este tipo de transductor tiene una masa cercana a cero, por lo que es muy rápido y sensible.
También se pueden diferenciar por la forma en que se utiliza este movimiento para la generación del sonido:
- Membrana, el altavoz pone en movimiento una membrana de forma más o menos elaborada, que permite convertir el movimiento en sonido.
- Vibración, en este caso el parlante termina con una varilla con una punta más o menos grande, esta varilla además de sostener el parlante hace de superficie sobre la cual se apoya una caja acústica, convirtiéndola en realidad como una membrana.
- Expansión contracción del aire, técnica utilizada por los altavoces de plasma.
Partes y funcionamiento
El altavoz magnetodinámico es uno de los más populares.
La imagen muestra los componentes principales de un altavoz magnetodinámico (en inglés):
- Bastidor o cesta : cesta, estructura de soporte
- Imán : imán permanente (genera el campo magnético que es "guiado" por la pieza polar y la placa superior hacia el entrehierro para interactuar con la bobina móvil pequeña
- Surround : suspensión elástica que permite que el cono ( Diafragma ) se mueva (verticalmente en la figura)
- Diafragma o cono : cono
- Formador de bobina de voz : soporte de bobina móvil conectado al diafragma
- Tapa antipolvo : protección contra el polvo, cubierta antipolvo, cúpula
- Araña : suspensión elástica que mantiene la bobina móvil centrada en el entrehierro
- Placa superior: guía superior para el campo magnético hacia el entrehierro
- Pieza polar : guía inferior y central para el campo magnético hacia el entrehierro
- Bobina de voz : bobina móvil (en rojo en la imagen)
Los detalles que incluyen las conexiones para aplicar la señal eléctrica a la bobina móvil no se muestran en la figura.
El entrehierro es el espacio en el que se encuentra la bobina móvil sobre su soporte. Es el único punto donde el campo magnético debe atravesar un espacio en el aire (aparte de los pequeños intersticios entre el imán y la placa superior , piezas polares , que deben evitarse ya que reducen el campo magnético aplicado al entrehierro).
La parte que se mueve en presencia de sonidos se denomina equipo móvil: cono, guardapolvo, bobina móvil y su soporte, parte de: araña , envolvente y cables de conexión a la bobina móvil.
El altavoz electrodinámico se diferencia del magnetodinámico por la presencia en lugar del imán permanente de un solenoide en el que el campo magnético es generado por una corriente eléctrica; solución ahora abandonada.
La membrana vibratoria ( diafragma ) suele tener forma de cono , a veces forma de cúpula y, en raras ocasiones, plana. Los materiales utilizados en su realización son de lo más variados, el papel es el material en uso desde hace más tiempo, flanqueado en la actualidad por compuestos sintéticos y aleaciones metálicas.
La membrana está conectada a una bobina que, inmersa en el campo magnético y atravesada por la corriente que constituye la señal a reproducir, genera su desplazamiento, por lo tanto la transducción de una señal eléctrica al movimiento de aire creado por el cono, cúpula o panel radiante. .
La forma de cono se presta bien para reproducir frecuencias bajas , mientras que la forma de cúpula es más adecuada para frecuencias altas.
Existen tecnologías que adoptan métodos distintos a las membranas para la transducción, poco difundidos dado su coste, y destinados sobre todo a sistemas Hi-end .
Rango de frecuencia
Dado que no es físicamente posible (hoy en día) construir un transductor que sea capaz de reproducir todo el rango de frecuencias audibles para el oído humano con la misma intensidad , se han desarrollado transductores, cada uno optimizado para un segmento de la banda audible.
Generalmente se dividen en:
- Subwoofer (frecuencias muy bajas, generalmente por debajo de 50 Hz )
- Woofer (bajas frecuencias - 50 Hz a 500 Hz )
- Rango medio (frecuencias medias - hasta 0,5-8k Hz )
- Tweeter (frecuencias altas - hasta 8-18 kHz )
- Supertweeter (frecuencias súper altas - más de 18k Hz )
Hay modelos de altavoces definidos como full-range ("full range"), cuando con un solo altavoz se intenta cubrir el mayor rango de frecuencias posible, normalmente con algunos trucos como el doble cono integral con la bobina móvil, centrando la rango reproducido en las frecuencias acústicamente más importantes. Son altavoces coaxiales formados por un woofer y un tweeter en una sola cesta, utilizados principalmente en el ámbito de la automoción donde se requieren instalaciones más simplificadas.
Combinaciones y soluciones
Conectando adecuadamente unos altavoces destinados a la reproducción de distintas frecuencias, se obtiene un sistema acústico ( altavoz ) capaz de reproducir, de la forma más lineal y precisa posible, todo el espectro de frecuencias audibles.
Algunos fabricantes han prestado especial atención a alinear o acercar al máximo los centros de emisión de los distintos altavoces que componen un altavoz. El objetivo es reducir las rotaciones de fase en el punto de cruce acústico de las ondas sonoras emitidas por los diferentes altavoces. Por centro de emisión entendemos el punto teórico desde el que se origina la onda sonora, coincidiendo aproximadamente con el centro de la bobina móvil del altavoz.
Otros fabricantes han desarrollado difusores (electrostáticos) con membranas planas inmersas en un campo eléctrico generado por una diferencia de potencial elevada entre dos placas con el objetivo de emitir todas las frecuencias con la misma fase.
Todavía otros han pensado en hacer coincidir los centros de emisión tanto como alineación como punto de emisión, estos últimos se denominan altavoces coaxiales y consisten en introducir un altavoz dentro de otro utilizando la cavidad de la bobina móvil construida juntando coaxialmente en la misma cesta , woofer y tweeter.
El objetivo de todas estas "soluciones" era buscar una reproducción mucho más parecida al evento original.
Durante la fase de diseño, es posible predecir el comportamiento real de un altavoz con buena precisión gracias a los parámetros de Thiele & Small .
Notas
- ^ a b El término altavoz electrodinámico a veces se usa para indicar el altavoz magnetodinámico
- ^ Cómo funcionan los controladores/receptores de armadura equilibrada
Bibliografía
- D. Hermans y MD Hull, Diseño de sistemas de altavoces , Jackson Publishing Group, 1985, ISBN 88-7056-226-3 .
Artículos relacionados
Otros proyectos
Wikcionario contiene el diccionario lema « hablante »
Wikimedia Commons contiene imágenes u otros archivos en el altavoz
Enlaces externos
- ponente , en Treccani.it - Enciclopedias en línea , Instituto de la Enciclopedia Italiana .
- ( EN ) Altavoz , en Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- Altavoces: tipos y funcionamiento , en audiovalvole.it .