Altavoces y Cajas

acústicas

Definición

• Un altavoz es un transductor electroacústico utilizado para la reproducción de sonido.

• El altavoz dinámico fue desarrollado entre 1920 y 1924 por Chester Rice y Edward Kellog, ambos ingenieros de la General Electric

• La transducción sigue un doble procedimiento: eléctrico-mecánico-acústico.

• En la primera etapa convierte las ondas eléctricas en energía mecánica, y en la segunda convierte la energía mecánica en energía acústica.

Clasificación por rango de frecuencia

• Cajas acústicas: gralmente. presentan 2 o más altavoces.

• Bajas frec: woofer, f<500Hz, diámetro entre 8” y 18”

• Medias frec: squawkers, 500Hz < f < 6kHz, diámetro 5” a 12”

• Altas frec: tweeters/compression drivers, f > 1,5kHz

Altavoz de bobina móvil• Constituido por un circuito

magnético.

• Imán permanente: Proporciona el campo magnético para el sistema Motor.

• Bobina: Al circular corriente produce el efecto motor para mover el Cono

• Suspensión: Permite que el cono permanezca en su posición de reposo

Altavoz de bobina móvil• Entrehierro: En el este se debe

concentrar el flujo magnético generado por el imán, por lo que deberá ser muy estrecho

• Diafragma: Es un cono, hecho generalmente de cartón, el cual está sujetado por el sist de suspensión en su borde más externo y sujeta la bobina cilíndrica en su borde más interno, la cual tiene libertad para moverse axialmente.

Altavoz de bobina móvil• La forma cónica del

diafragma se debe únicamente para dar mayor rigidez sin aumentar la masa

• Principio similar al del micrófono dinámico

• En la práctica encontramos casos donde el altavoz actúa como micrófono: porteros eléctricos.

Altavoz de bobina móvil

Altavoz de bobina móvil

Animación

Altavoz

• Esta estructura se conoce como altavoz de radiación directa.

• Resultan efectivos para media y baja frecuencia.

• En alta frecuencia aparecen varios problemas.

• la inercia del cono dificulta los movimientos rápidos requeridos para crear sonidos de alta frecuencia.

• el cono deja de vibrar como un todo y pasa a ondularse, existiendo zonas del mismo que sobresalen mientras otras se hunden.

Altavoz

Excitadores de compresión

• Compression driver

• El nombre se debe a que el excitador genera presiones sonoras muy elevadas, que luego son llevadas a valores normales mediante una bocina que opera como adaptador de impedancia acústica.

Excitadores de compresión• Bobina móvil inmersa en

campo magnético

• Diafrágma con forma de cúpula.

• Corrector de fase con forma de cúpula y perforaciones. Muy cercano.

• Compensa las distancias que debe recorrer el sonido desde los distintos puntos del diafragma hasta la garganta.

Excitadores de compresión

Excitadores de compresión

Excitadores de compresión

Excitadores de compresión

Bocinas• Se acopla al driver para adaptar impedancia

• Generalmente tienen forma exponencial

• Más direccionales que los altavoces de radiación directa.

Bocinas

Cajas acústicas

• Baffles o gabinetes acústicos

• Mejoran las características de radiación de un altavoz

• Además contienen y protegen a los excitadores

Cajas acústicas

• En un instante determinado el cono se desplaza hacia afuera, produciendo una compresión del aire que se encuentra delante del altavoz y en cambio se producirá una descompresión del aire que se encuentra detrás.

• Esto crea un dipolo acústico, y conduce a un patrón direccional irregular.

• Un menor rendimiento sonoro.

Cajas acústicas

• Baffle infinito

• Es el diseño más sencillo

• Bafle cerrado: este baffle utiliza una caja recubierta interiormente con material absorbente, de modo que su interior se comporta como un espacio abierto (en cierto rango de frecuencia)

Cajas acústicas• Baffle ventilado o abierto

• Reflector de bajos

• Radiación directa + boca

• Si la radiación fuese inmediata, estaría en contrafase.

• Se le hace recorrer cierta distancia. Depende de la long. de onda.

• Este principio es óptimo para una determinada frecuencia.

Cajas acústicas

• Tubo de sintonía

• Construcción de laberintos

Reflector de bajos

Folded horn

• Baja frecuencia

Especificaciones de potencia

• Potencia media máxima (mal llamada RMS): corresponde a la potencia máxima que se puede aplicar al altavoz de forma continua.

• Determina la potencia máxima que puede disipar la bobina (en forma de calor) sin que ésta se queme por exceso de temperatura.

Especificaciones de potencia

• Potencia de programa máxima: Especie de máximo para un “Programa Musical Típico”.

• No siempre se especifica

• Duración relativamente corta

• La mayor parte del tiempo la potencia los valores de potencias son mucho menores

• No está normalizado lo que se entiende por “Programa Musical Típico”

• Puede llegar a ser el doble de la Potencia Media Máxima.

Especificaciones de potencia

• Potencia de pico máxima: potencia máxima impulsiva (un pico de señal), que puede soportar cada cierto tiempo el altavoz antes de deteriorarse.

• Corresponde al valor máximo instantáneo de potencia que puede aplicarse durante un tiempo muy corto (fracción de segundo).

• Este valor está muy relacionado con otra limitación de los altavoces que es el máximo recorrido de la bobina sin que se destruya el diafragma

Especificaciones de potencia

• Potencia Media Máxima => limitaciones térmicas

• Potencia de Pico Máxima => limitación de excursión

Especificaciones de potencia

• Los valores anteriores permiten dimensionar el amplificador necesario para alimentarlos.

Especificaciones de potencia• Vimos que cuando un amplificador llega a su

límite, recorta la señal

Especificaciones de potencia• Si la señal de salida es recortada aun más la

onda senoidal tiende a parecerse a una onda cuadrada.

Especificaciones de potencia• La Vef en una onda senoidal es 0,707 mas pequeña

que Vp.

• En una onda cuadrada Vef=Vp

Especificaciones de potencia

• Por lo tanto si el amplificador recorta permanentemente la potencia entregada al altavoz será el doble.

Especificaciones de potencia

• Disponemos de un altavoz con las siguientes características:

• Potencia de pico max: 480W

• Si se utilizara un amplificado de esta Potencia, entregaría 960 W si se sobrepasa su límite de recorte.

• Una primer criterio sería el de utilizar un amplificador de que entregue al altavoz una potencia < PPM/ 2 (<240 W). Esto evitaría que el amplificador recorte

Especificaciones de potencia

• Otro criterio a aplicar es que el amplificador debería ser capaz de entregar una potencia similar a la potencia de programa máxima, para evitar distorsiones al utilizar las cajas cerca de sus prestaciones máximas.

• Por ejemplo un amplificador de 220W (apenas menor que 240W)

• De esta manera cuando el amplificador recorta estará entregando 440W < 480W evitando llevar al altavoz a la ruptura.

Impedancia nominal• Un altavoz es un componente reactivo que

presenta una impedancia que varía con la frecuencia.

• Para cierta frecuencia se obtiene una impedancia máxima.

Impedancia nominal• Por encima de dicha frecuencia, la impedancia

decrece hasta un mínimo y luego aumenta.

• Dicho mínimo se denomina IMPEDANCIA NOMINAL

Impedancia nominal

• La impedancia nominal puede ser utilizada para hacer cálculos de potencia, ya que representa la parte resistiva (real).

Sensibilidad

• Está relacionada con el nivel de presión sonora que se puede obtener de la caja acústica con una dada potencia.

• Se define como el nivel de presión sonora a 1 m de distancia (sobre el eje) cuando se aplica una potencia eléctrica de 1 W

• Se especifica directamente como nivel de presión sonora (SPL) a 1 m y 1 W

Sensibilidad• A partir de este valor se puede determinar el

nivel de presión sonora a la misma distancia con cualquier potencia.

• Ejemplo: disponemos de un gabinete de 200W y 95dB de sensibilidad. Qué NPS entregará a 150W?

Respuesta en frecuencia

• Podemos especificar la respuesta de un altavoz o de un gabinete acústico.

• La respuesta en frecuencia se muestra como una gráfica de como varía la sensibilidad en función de la frecuencia.

Respuesta en frecuencia• Respuesta en frecuencia de un altavoz (DAS 12B).

• Se ven grandes fluctuaciones.

Respuesta en frecuencia• Respuesta en frecuencia de un gabinete acústico

Mackie SRM350v2

Direccionalidad

• La sensibilidad de un bafle también fluctúa con la dirección, debido a fenómenos de interferencia o cancelación entre las ondas provenientes de distintos puntos del diafragma, en el caso de los altavoces de radiación directa, o debido al patrón direccional de la bocina en los otros casos.

• El gabinete también agrega factores en la direccionalidad, el efecto es mayor en alta frecuencia.

Diag polar altavoz

• Vertical

q

• Vertical

Vertical Horizontal