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Más sobre este recurso: Catalogado en base de datos como: Altavoces.: Ques es un altavoz, las diferentes partes, la clasificacion, ALTAVOCES DINÁMICOS, el funcionamiento, ALTAVOCES ELECTRODINÁMICOS , ALTAVOCES ELECTROSTÁTICOS , ALTAVOCES PIEZOELÉCTRICOS , CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE UN ALTAVOZ, ALTAVOCES ESPECIALES PARA TON Agregado: 29 de AGOSTO de 2000 | Palabras: 2662 | Votar! | Sin Votos | 2 comentarios - Leerlos | Agregar Comentario Categoría: Apuntes y Monografías > Electrónica > |
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Un altavoz es un
transconductor electroacústico que transforma energía eléctrica en acústica.
Esta
transformación no se lleva a cabo directamente. Primero, estos dispositivos transforman la energía eléctrica en
mecánica y luego la energía mecánica en acústica.
Según las características
anteriores podemos diferenciar las partes del altavoz en:
a) Parte
electromagnética: constituida
por el imán y la bobina móvil. En esta
parte, la energía eléctrica llega a la bobina móvil situada dentro del campo
magnético y por eso se produce el movimiento de la bobina móvil
b) Parte mecánica: formada por el
cono y su suspensión. Sobre el cono
está montada la bobina móvil, la que al moverse arrastra al cono y lo hace
vibrar.
c) Parte acústica: es la que
transmite al recinto de audición la energía sonora desarrollada por el cono.
Los
altavoces pueden clasificarse de varias maneras, atendiendo los elementos que
lo componen y/o a la gama de frecuencias que reproducen.
Dinámicos
Electrodinámicos
Piezoeléctricos
Altavoces de hierro móvil
Altavoces
de membrana metálica
acústicos: Altavoces de aire
comprimido
Altavoces
de uso general
que pueden
reproducir: Altavoces
para frecuencias medias
Altavoces para tonos
agudos
Este tipo de altavoces es el
más usado para alta fidelidad. Está
constituido por las siguientes partes:
1. Cono o diafragma.
2. Campana.
3. Yugo.
4. Imán permanente.
5. Bobina móvil.
6. Araña.
7. Tapa de retención
de polvo.
8. Cables de
conexión de la bobina móvil.
9. Bornes de
entrada.
Cono.
El cono o diafragma está
fabricado de material fibroso y liviano con la finalidad de que sea lo más
inerte posible. La forma del cono
depende de la banda de frecuencias que reproduce, las características de
directividad y la potencia admisible del altavoz.
Campana. (Fig. 2)
Está fabricada con chapa muy
delgada, cuya rigidez mecánica se ha aumentado mediante las nervaduras de
refuerzo. La campana debe servir como
soporte a todas las piezas del altavoz y sujetar el altavoz a la caja acústica
o baffle.
La campana debe estar
cubierta de una capa galvanoplástica que evite su oxidación.
Yugo. (Fig.
3a)
El yugo aloja en su interior
al imán permanente. El yugo debe estar
fabricado con un material de alta permeabilidad para evitar pérdidas del campo
magnético del imán.
Imán permanente. (Fig. 3a)
El imán permanente es el
sistema de excitación del altavoz. Este
se coloca dentro del yugo. Consiste en
un imán cilíndrico de alta conducción.
Los yugos se fabrican, generalmente, con óxidos ferromagnéticos, que
permiten inducciones magnéticas superiores y un peso reducido.
Bobina móvil. (Fig. 3b)
La bobina móvil esta
constituida por un devanado montado sobre un tubo cilíndrico. Este tubo debe soportar los esfuerzos que se
originan durante el bobinado así como los esfuerzos que hace la araña durante
el movimiento vibratorio de la bobina, pero también debe ser hecho de un
material de un espesor reducido.
El devanado de la bobina
debe realizarse con gran exactitud, tanto eléctrica como mecánica. El grueso del hilo depende de la carga que
deba aceptar el altavoz y su aislamiento debe ser de gran calidad para evitar
cortocircuitos entre espiras.
La bobina se adhiere a su
soporte mediante un cemento especial que resista las vibraciones que tendrá.
Araña.
La araña debe centrar la
bobina móvil en el entrehierro, con el fin de que no se produzcan roces entre
la bobina y el imán o el yugo. La araña
se coloca en el cuello del cono, sirviendo para unir a este con la bobina
móvil.
Hay varios tipos de arañas:
a) Arañas de
suspensión externa y perfil plano: son colocadas en la parte exterior del diafragma y su suspensión
se realiza por puntos.
b) Arañas de
suspensión externa y perfil ondulado: Se colocan igual que la anterior pero su suspensión es continua.
c) Arañas de
suspensión interna: son
siempre planas y se colocan en el interior del cono. Este tipo de araña posee poca flexibilidad, lo que hace que no
sea adecuada para altavoces de graves.
Tapa
de retención de polvo. (Fig. 4a, 4b)
Cuando se acumula polvo con
el tiempo en el entrehierro, este provoca la inmovilización de la bobina
móvil. Para evitar esto, se coloca una
tapa de retención de polvo, que tape el agujero del soporte de la bobina móvil
en el interior del cono. Estas tapas
pueden ser planas o semiesféricas.
Sistema de conexión de la
bobina móvil.
El sistema de conexión de la
bobina móvil consiste en dos hilos que unen los bornes de la bobina con los dos
bornes situados sobre la campana del altavoz.
Estos bornes van situados sobre una regleta aislante en la campana o por
dos bornes aislados que se encuentran en los brazos de la campana.
Funcionamiento de los
altavoces dinámicos.
El
imán permanente, cuyo núcleo se introduce en parte dentro de una bobina móvil,
es quien transforma la energía eléctrica en mecánica en un altavoz dinámico.
Según sea el valor de la
corriente AC aplicada a la bobina móvil, se creará un flujo magnético variable
en esta, cuya intensidad dependerá de la citada corriente. Como la polaridad del imán no cambia, la
bobina móvil será atraída o repelida por el imán, produciéndose la vibración de
la bobina de acuerdo con la corriente. La
bobina arrastra al cono, haciendo este las compresiones y depresiones del aire
en una u otra cara del cono.
Altavoces
electrodinámicos (Fig. 5)
Este
tipo de altavoz se basa en los principios del altavoz dinámico pero en lugar de
utilizar un imán permanente, este utiliza un electroimán que creará el campo
magnético necesario.
Partes de un altavoz
electrodinámico:
1. Yugo.
2. Bobina móvil.
3. Núcleo del
electroimán.
4. Devanado del
electroimán.
El electroimán es excitado
con la corriente continua de alta tensión que proporciona el circuito
rectificador.
Este tipo de altavoz está
fuera de uso en equipos de alta fidelidad.
Este
tipo de altavoz tiene su principio de funcionamiento basado en la variación de
la distancia de las placas de un condensador (variación de capacidad), siendo
una fija y otra móvil. Las diferentes
tensiones de frecuencia hacen variar la atracción, lo que hace que se mueva el
diafragma.
El condensador C tiene por
misión el bloque o de la tensión continua de polarización U, ofreciendo una
impedancia despreciable a las señales que excitan al altavoz.
Este tipo de altavoz puede
reproducir una variedad más amplia de frecuencia con relación a los
piezoeléctricos.
Esta clase de altavoces
tiene su principio de funcionamiento basado en las deformaciones que sufren los
cristales piezoeléctricos cuando se les aplica una tensión entre sus caras.
El voltaje que viene desde
el amplificador es aplicado a las caras del cristal por unos electrodos de
contacto. Al cristal entrar en
movimiento, hace vibrar al cono, al cual está conectado mecánicamente.
Este tipo de altavoces no
reproduce variedades de frecuencias, por tanto es usado en algunos casos para
reproducir tonos agudos en equipos profesionales.
Un
altavoz debe seguir ciertas características, dependiendo de su función. Las más importantes son:
1- Impedancia.
2- Frecuencia de resonancia.
3- Respuesta de frecuencia.
4- Potencia admisible.
5- Directividad.
6- Resistencia de la bobina
móvil.
7-
Campo magnético del imán permanente.
La impedancia de un altavoz
depende del tipo y de su forma constructiva.
Los factores determinantes de la impedancia de entrada son:
a) La resistencia
óhmica del hilo de la bobina móvil, dependiente de la longitud, sección y
material del hilo.
b) La reactancia
inductiva de la bobina móvil, dependiente de la frecuencia aplicada y del
coeficiente de autoinducción de la misma.
c) Las corrientes
inducidas en la bobina móvil, a causa de sus desplazamientos dentro del campo
magnético de excitación del imán permanente.
Este último factor es el más
difícil de mantener constante ya que como la bobina mueve al diafragma y el
aire que la rodea, los movimientos estarán condicionados por la forma de la
construcción del altavoz.
El diseño de un altavoz se
debe hacer que afecte lo menos posible a la impedancia, ya que esto puede traer
como consecuencia problemas con el transistor amplificador de salida.
Para una frecuencia de 1
kHz, la impedancia en los altavoces dinámicos oscila entre 2 y 800 ohmios, dependiendo
del diseño, siendo los valores usuales de 4 y 8 ohmios.
La frecuencia de resonancia
de un altavoz es la frecuencia material de vibración del cono y de la bobina
móvil.
La frecuencia de resonancia
depende de las características constructivas del altavoz. El valor de frecuencia para la cual la
impedancia es máxima es lo que se denomina frecuencia de resonancia. (Fig. 8)
Uno de los factores que más
influye en la frecuencia de resonancia es el diámetro del diafragma. La frecuencia de resonancia es inversamente
proporcional al diámetro del diafragma. Mientras más pequeño sea este, mayor es
la frecuencia de resonancia. También,
si un diafragma es muy rígido tiene una fr más elevada que un
diafragma suave.
La curva de respuesta de
frecuencia de un altavoz nos permite conocer la intensidad sonora proporcionada
por el dispositivo para las frecuencias que debe reproducir.
Esta curva se obtiene dando
para cada frecuencia una potencia igual al altavoz, luego se mide la potencia
sonora que da este y se transforma de nuevo en energía eléctrica. Esta se transforma nuevamente en mecánica
para impulsar un trazador de curvas.
En el inicio de la curva, en
las frecuencias bajas se encuentra un máximo.
Este es el máximo de la frecuencia de resonancia del diafragma. Luego la curva oscila en grados mayores y/o
menores hasta llegar a la frecuencia de corte.
Estas oscilaciones carecen
de importancia siempre que entre un pico y un descenso no haya una diferencia
mayor de 10 dB. En los altavoces de
alta fidelidad se puede exigir que no sea mayor de 5 dB.
La potencia admisible de un
altavoz es el valor máximo de potencia que puede aplicarse al dispositivo,
durante un corto período de tiempo, sin que este se dañe.
Esta potencia no es igual a
la potencia de régimen (potencia máxima que puede aplicarse al altavoz de forma
continua).
La potencia de un altavoz
depende de sus dimensiones y forma constructiva.
Esta es la propiedad o
característica que indica las direcciones a donde es enviada la energía
acústica que produce el altavoz, ya que este no las envía en una sola dirección
sino en todas las direcciones.
Para conocer la
direccionalidad o sentido a donde es enviada la energía acústica, se recurre a
los diagramas de directividad. Estos
diagramas o curvas se hacen para diferentes frecuencias, ya que a medida que la
frecuencia aumenta para un mismo diafragma, el altavoz se hace más directivo.
Resistencia
de la bobina móvil.
Esta es la resistencia, en
DC, del hilo que constituye el devanado de la bobina móvil. Esta resistencia determina la potencia
disipada en calor. Normalmente esta
resistencia oscila entre 2 y 8 ohmios, aunque pueden encontrarse con
resistencia de bobina móvil más elevada.
El campo magnético del imán
permanente depende del material del que está hecho (generalmente Ferroxdure),
su diámetro y la densidad de flujo proporcionado por el imán.
La densidad de flujo, es
decir el flujo por unidad de superficie, es proporcionada por el fabricante, y
se mide en Teslas. La densidad de flujo
magnético oscila, para la mayoría de los altavoces, alrededor de 1 Tesla.
Este tipo de altavoces se
caracteriza por tener una frecuencia de resonancia muy baja, de forma que
puedan reproducir las notas más graves de audio.
Como se mencionó
anteriormente, la frecuencia de resonancia disminuye al aumentar el diámetro,
por tanto los altavoces para tonos graves serán los que posean mayores
dimensiones.
Cuando a un altavoz de tonos
graves se le aplica una señal de frecuencia muy baja, todo el cono se mueve,
dando un rendimiento excelente para dichas notas. Para casos con frecuencia
alta, sólo se mueve una parte periférica a la bobina móvil, y esto hace que el
diafragma no se mueva o lo haga muy poco.
La curva de respuesta de un
altavoz de tonos graves debe tener el máximo por los 20 Hz. La frecuencia de corte puede llegar hasta
los 4000 Hz.
El diámetro mínimo de los
altavoces para graves debe ser 12 pulgadas (30 cm.), aunque hay unidades con dimensiones menores que dan excelentes
resultados.
Para este tipo de altavoces,
el diafragma debe ser rígido pero de suspensión suave.
Esta clase de altavoces
poseen una respuesta de frecuencia comprendida entre una frecuencia de
resonancia no superior a los 200 Hz y una frecuencia de corte comprendida entre
los 6 y 8 kHz.
Generalmente vienen con
diámetros de 5 y 10 pulgadas en altavoces de alta fidelidad.
Así como para el altavoz de
tono grave el cono es de una dimensión mayor, el cono del altavoz para tonos
agudos debe ser menor para que la reproducción sea mejor.
La frecuencia de resonancia
de esta clase de dispositivos está situada entre los 1000 Hz y los 4000 Hz, con
una frecuencia de corte situada en ocasiones por encima de los 20 kHz.
Estos altavoces consisten en
una unidad de excitación y a trompeta.
La unida de excitación está constituida por el circuito magnético o imán
permanente, la bobina móvil (de dimensiones relativamente grandes), el
diafragma (de dimensiones reducidas).
La trompeta está constituida por la cámara sonora y la boca.
El
altavoz elíptico es el resultado de la combinación de dos altavoces de
diámetros diferentes.
Así, un altavoz elíptico
como el representado en la gráfica equivale a dos altavoces, uno de diámetro
“D” para graves y otro de diámetro “d” para agudos. (Fig.
12)
La sección del diafragma es
exponencial, con el fin de favorecer la respuesta de altas frecuencias de
audio.
Este tipo de altavoces no
soluciona el problema de reproducir todo tipo de frecuencias por un solo
altavoz, pero es muy usado. Es usado en
aparatos donde el espacio es reducido y no se exige una reproducción de alta
calidad, por ejemplo en televisores, algunos aparatos de radio, etc.
Para que este altavoz pueda
distribuir de una mejor forma la energía acústica se debe colocar de forma que
el diámetro mayor esté en posición vertical.
Este tipo de altavoces
consiste en la reunión de dos o tres altavoces en una sola unidad, montados
sobre un mismo eje. El más pequeño
reproduce los tonos agudos y el grande reproduce los graves. Así se consigue una reproducción de una
mayor gama de frecuencias en un espacio reducido.
Existen dos formas de ver
este tipo de altavoces:
a) Con bobinas móvil
independientes (Fig. 13a).
b) Con bobina móvil
común (Fig. 13b).
Los
altavoces coaxiales reproducen de manera completa toda la gama de
audiofrecuencias, mejor que con altavoces elípticos y en un espacio mucho más
reducido que con el uso de diferentes altavoces.
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