Un altavoz electrodinámico es un dispositivo que convierte una señal eléctrica en sonido moviendo una bobina con corriente en el campo magnético de un imán permanente. Utilizamos estos dispositivos a diario. Incluso si no eres un gran fanático de la música y no pasas medio día en auriculares. Los televisores, las radios de los automóviles e incluso los teléfonos están equipados con altavoces. Este mecanismo que nos resulta familiar es en realidad todo un complejo de elementos, y su dispositivo es una verdadera obra de arte de la ingeniería.
En este artículo, veremos más de cerca el dispositivo de altavoz. Analicemos en qué partes consiste este dispositivo y cómo funcionan.
Historia
Día de inicio de una pequeña digresión en la historia de la invención de la electrodinámica. Se utilizaron altavoces de un tipo similar ya a fines de la década de 1920. El teléfono de Bell funcionó con un principio similar. Se trataba de una membrana que se movía en el campo magnético de un imán permanente. Estos altavoces tenían muchos defectos graves: distorsión de frecuencia, pérdida de sonido. Para resolver los problemas asociados con los altavoces clásicos, Oliver Lorde sugirió utilizar su trabajo. Su bobina se movió a través de las líneas de fuerza. un poquitomás tarde, dos de sus colegas adaptaron la tecnología para el mercado de consumo y patentaron un nuevo diseño de electrodinámica que todavía se usa en la actualidad.
Dispositivo altavoz
El altavoz tiene un diseño bastante complejo y consta de muchos elementos. El diagrama del altavoz (a continuación) muestra las partes clave que hacen que el altavoz funcione correctamente.
El dispositivo de altavoz acústico incluye las siguientes partes:
- suspensión (o borde corrugado);
- difusor (o membrana);
- cap;
- bobina móvil;
- núcleo;
- sistema magnético;
- soporte del difusor;
- cables flexibles.
Diferentes modelos de altavoces pueden usar diferentes elementos de diseño únicos. El altavoz clásico se ve exactamente así.
Veamos cada elemento de diseño individual con más detalle.
Corrugación del borde
Este elemento también se llama "collar". Este es un borde de plástico o goma que describe el mecanismo electrodinámico en toda el área. A veces, se utilizan como material principal tejidos naturales con un revestimiento especial que amortigua las vibraciones. Las corrugaciones se dividen no solo por el tipo de material del que están hechas, sino también por su forma. El subtipo más popular son los perfiles semitoroidales.
Hay una serie de requisitos para el "collar", cuyo cumplimiento indica su alta calidad. El primer requisito es una gran flexibilidad. Frecuencia de resonancia de corrugacióndebería ser bajo. El segundo requisito es que la corrugación debe estar bien fijada y proporcionar solo un tipo de oscilación: paralela. El tercer requisito es la fiabilidad. El "collar" debe responder adecuadamente a los cambios de temperatura y al desgaste "normal", conservando su forma durante mucho tiempo.
Para lograr el mejor equilibrio de sonido, se utilizan corrugaciones de goma en los altavoces de baja frecuencia y de papel en los de alta frecuencia.
Difusor
El principal objeto radiante en electrodinámica es un difusor. El cono del altavoz es una especie de pistón que se mueve en línea recta hacia arriba y hacia abajo y mantiene la característica de amplitud-frecuencia (en lo sucesivo denominada respuesta de frecuencia) de forma lineal. A medida que aumenta la frecuencia de oscilación, el difusor comienza a doblarse. Debido a esto, aparecen las llamadas ondas estacionarias que, a su vez, provocan caídas y subidas en el gráfico de respuesta de frecuencia. Para minimizar este efecto, los diseñadores utilizan difusores más rígidos fabricados con materiales de menor densidad. Si el tamaño del altavoz es de 12 pulgadas, entonces el rango de frecuencia variará entre 1 kilohercio para frecuencias bajas, 3 kilohercios para frecuencias medias y 16 kilohercios para frecuencias altas.
- Los difusores pueden ser rígidos. Están fabricados en cerámica o aluminio. Dichos productos proporcionan el nivel más bajo de distorsión del sonido. Los altavoces de cono rígido son mucho más caros que sus equivalentes.
- Los difusores Soft están hechos de polipropileno. Estas muestras proporcionan el sonido más suave y cálido debido a la absorción de ondas por un material blando.
- Los difusores semirrígidos son un compromiso. Están hechos de Kevlar o fibra de vidrio. La distorsión provocada por un cono de este tipo es mayor que la de los duros, pero menor que la de los blandos.
Tapa
La tapa es una carcasa sintética o de tela cuya función principal es proteger los altavoces del polvo. Además, la tapa juega un papel importante en la formación de un determinado sonido. En particular, cuando se reproducen frecuencias medias. A los efectos de la fijación más rígida, las tapas se redondean, dándoles una ligera curvatura. Como probablemente ya entendiste, la variedad de materiales es la misma para lograr un sonido determinado. Se utilizan tejidos con diversas impregnaciones, películas, composiciones de celulosa e incluso mallas metálicas. Estos últimos, a su vez, también cumplen la función de radiador. La malla de aluminio o metal aleja el exceso de calor del serpentín.
Puck
A veces también se le llama "araña". Esta es una pieza de peso ubicada entre el cono del altavoz y su cuerpo. El propósito de la arandela es mantener una resonancia estable para los woofers. Esto es especialmente importante si hay cambios bruscos de temperatura en la habitación. La arandela fija la posición de la bobina y todo el sistema de movimiento, y también cierra el espacio magnético, evitando que entre polvo. Las arandelas clásicas son un disco corrugado redondo. Las opciones más modernas se ven un poco diferentes. Algunos fabricantes cambian deliberadamente la forma de las ondulaciones para aumentar la linealidadfrecuencias y estabilizar la forma del disco. Este diseño afecta en gran medida el precio del altavoz. Las arandelas están hechas de nailon, calicó grueso o cobre. La última opción, como en el caso del tapón, actúa como un mini-radiador.
Bobina de voz y sistema magnético
Entonces llegamos al elemento que, de hecho, es responsable de la reproducción del sonido. El sistema magnético está ubicado en un pequeño espacio del circuito magnético y, junto con la bobina, convierte la energía eléctrica. El sistema magnético en sí es un sistema de un imán en forma de anillo y núcleo. Entre ellos, en el momento de la reproducción del sonido, se mueve la bobina móvil. Una tarea importante para los diseñadores es crear un campo magnético uniforme en un sistema magnético. Para ello, los fabricantes de altavoces alinean cuidadosamente los polos y equipan el núcleo con una punta de cobre. La corriente a la bobina de voz se suministra a través de los cables flexibles del altavoz, un cable normal enrollado sobre un hilo sintético.
Principio de funcionamiento
Descubrimos el dispositivo de altavoz, pasemos al principio de funcionamiento. El principio de funcionamiento del altavoz es el siguiente: la corriente que va a la bobina hace que ésta oscile perpendicularmente dentro del campo magnético. Este sistema arrastra el difusor con él, haciendo que oscile a la frecuencia de la corriente aplicada, y crea ondas de descarga. El difusor comienza a oscilar y crea ondas de sonido que pueden ser percibidas por el oído humano. Se transmiten como una señal eléctrica al amplificador. Aquí es de donde viene el sonido.
Rango de frecuencia directamentedepende del grosor de los núcleos magnéticos y del tamaño del altavoz. Con un circuito magnético más grande, aumenta la brecha en el sistema magnético y, con ello, aumenta la parte efectiva de la bobina. Es por eso que los altavoces compactos no pueden hacer frente a las bajas frecuencias en el rango de 16 a 250 hercios. Su umbral de frecuencia mínima comienza en 300 hercios y termina en 12.000 hercios. Por eso los altavoces crujen cuando subes el volumen.
Resistencia eléctrica nominal
El cable que suministra corriente a la bobina tiene resistencia activa y reactiva. Para determinar el nivel de este último, los ingenieros lo miden a una frecuencia de 1000 hercios y agregan la resistencia activa de la bobina móvil al valor resultante. La mayoría de los altavoces tienen un nivel de impedancia de 2, 4, 6 u 8 ohmios. Este parámetro debe tenerse en cuenta al comprar un amplificador. Es importante ponerse de acuerdo sobre el nivel de carga de trabajo.
Rango de frecuencia
Ya se ha dicho anteriormente que la mayor parte de la electrodinámica reproduce solo una parte de las frecuencias que una persona puede percibir. Es imposible hacer un altavoz universal capaz de reproducir todo el rango desde los 16 hercios hasta los 20 kilohercios, por lo que las frecuencias se dividieron en tres grupos: bajas, medias y altas. Después de eso, los diseñadores comenzaron a crear parlantes por separado para cada frecuencia. Esto significa que los woofers manejan mejor los graves. Operan en el rango de 25 hercios - 5 kilohercios. Los de alta frecuencia están diseñados para funcionar con tapas chirriantes (de ahí el nombre común: "tweeter"). ellos trabajan enrango de frecuencia 2 kilohercios - 20 kilohercios. Los altavoces de rango medio funcionan en el rango de 200 hercios - 7 kilohercios. Los ingenieros todavía están tratando de crear un altavoz de rango completo de calidad. Por desgracia, el precio del altavoz va en contra de su calidad y no lo justifica en absoluto.
Un poco sobre altavoces móviles
Los altavoces para teléfono difieren constructivamente de los modelos "para adultos". No es realista colocar un mecanismo tan complejo en una carcasa móvil, por lo que los ingenieros fueron al truco y reemplazaron una serie de elementos. Por ejemplo, las bobinas se han vuelto fijas y se usa una membrana en lugar de un difusor. Los altavoces del teléfono están demasiado simplificados, así que no esperes una alta calidad de sonido de ellos.
El rango de frecuencia que un elemento de este tipo puede cubrir se reduce significativamente. En cuanto a su sonido, está más cerca de los dispositivos de alta frecuencia, ya que no hay espacio adicional en la carcasa del teléfono para instalar núcleos magnéticos gruesos.
El altavoz de un teléfono móvil difiere no solo en tamaño, sino también en la f alta de independencia. Las capacidades del dispositivo están limitadas por el software. Esto se hace para proteger el diseño de los altavoces. Muchas personas eliminan este límite manualmente y luego se preguntan: "¿Por qué los altavoces sibilan?"
En un teléfono inteligente promedio, se instalan dos elementos de este tipo. Uno es hablado, el otro es musical. A veces se combinan para lograr un efecto estéreo. De una forma u otra, puede lograr profundidad y riqueza en el sonido solo con un sistema estéreo completo.
