PRACTICA 2

“ PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

WOOFER, SQUAKER Y TWEETER ”

ELECTR

OA

CUST

ICA Y

TR

AN

SDU

CTO

RES

20

10

INST

ITU

TO

PO

LITECN

ICO N

ACIO

NA

L ESIM

E-CULH

UA

CAN

PROFESOR: ING. HIGAREDA SÁNCHE BENJAMIN

ELABORADO POR:

Arreola Olvera IrianellyBasilio Sánchez Adrian

González Guevara Hugo EdgarMartínez Ángeles DavidOrtiz Caballero Irianitzi

Rojas Hernández Ángel Omar

18 de Octubre de 20107EM3

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

1

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

PRACTICA 2

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES WOOFER, SQUAKER Y TWEETER

OBJETIVOObtener los parámetros de los 3 altavoces comerciales para el diseño de un bafle, dichos parámetros son:

Impedancia Sensibilidad Respuesta en frecuencia Rendimiento

INTRODUCCION

Un altavoz es un transductor electroacústico utilizado para la reproducción de sonido. Uno o varios altavoces pueden formar una pantalla acústica.

En 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. Es por tanto la puerta por donde sale el sonido al exterior desde los aparatos que posibilitaron su amplificación, su transmisión por medios telefónicos o radioeléctricos, o su tratamiento.

El sonido se transmite mediante ondas sonoras a través del aire. El oído capta estas ondas y las transforma en impulsos nerviosos que llegan al cerebro. Si se dispone de una grabación de voz, de música en soporte magnético o digital, o si se recibe estas señales por radio, se dispondrá a la salida del aparato de unas señales eléctricas que deben ser convertidas en sonidos audibles; para ello se utiliza el altavoz.

Respuesta en frecuencia

La respuesta en frecuencia del altavoz no es plana. El altavoz ideal debería dar una respuesta uniforme, es decir, igual a todas las frecuencias, pero este altavoz no existe. En las especificaciones técnicas viene indicada la respuesta en frecuencia:

Los altavoces de alta calidad son los que tienen un margen de variación de 6 dB para el margen audible entre los 20 y los 20.000 Hz.

Fuera de los sistemas de alta calidad, también son aceptables las variaciones de 3 dB en un margen de 100 a 15.000 Hz, ya que en la práctica el margen de audibilidad nunca llega a los 20.000 Hz.

La banda conflictiva es la de los graves, por ello, no se empieza la medición en los 20-30 Hz, sino que se eleva esta cifra hasta los 80 Hz.

En las especificaciones técnicas también suele venir la curva de respuesta en frecuencia, pero hay que tener en cuenta que los fabricantes probablemente hayan hecho sus

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

mediciones en las condiciones más favorables, por lo que los resultados serán superiores a los reales.

Impedancia

La impedancia es la oposición que presenta cualquier dispositivo al paso de pulsos suministrados por una fuente de audio (esta corriente no es ni alterna, ni directa. Es una combinación de las dos la cual no tiene ciclos definidos). La impedancia se mide en Ohmios

En los altavoces el valor de la impedancia varía en función de la frecuencia, con lo que en las especificaciones técnicas de cada modelo de altavoz nos vendrá una curva con esta relación impedancia-frecuencia, amén de que se nos indique la resistencia (impedancia para una frecuencia concreta que sirva de referencia, generalmente, los 0 Hz, aunque también hay muchos fabricantes que optan por los 50 Hz).

Si queremos obtener una transferencia máxima de energía entre la fuente de sonido (el amplificador) y el altavoz, las impedancias del altavoz debe ser la mínima aceptada por el amplificador.

Las impedancias normalizadas de los altavoces son 2, 3.2, 4, 6, 8, 16 y 32 ohmios, pero las más utilizadas son 4 en sonido automotriz, 6 para sistemas mini componentes, 8 para los sistemas de alta fidelidad, 16 para sistemas de sonido envolvente (surround) y auriculares.

Por ejemplo, un altavoz tiene las siguientes especificaciones técnicas:

400 W. 100 - 16 000 Hz: Es la respuesta en frecuencia del altavoz. 8 Ω: Es la impedancia nominal del altavoz (a 1 kHz).

Sensibilidad

Es el grado de eficiencia en la transducción electroacústica. Es decir, mide la relación entre el nivel eléctrico de entrada al altavoz y la presión sonora obtenida.

Suele darse en dB/W, medidos a 1 m de distancia y aplicando una potencia de 1 W al altavoz (2,83 V sobre 8 Ω).

Los altavoces son transductores electroacústicos con una sensibilidad muy pobre. Esto se debe a que la mayor parte de la potencia nominal introducida en un altavoz se disipa en forma de calor.

En los altavoces, a diferencia del micrófono, la sensibilidad no es un indicativo de “calidad sonora”, pues la práctica ha demostrado que altavoces de inferior sensibilidad producen mejor “coloración sonora”.

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

Rendimiento

El rendimiento mide el grado de sensibilidad del altavoz. Es el tanto por cien que indica la relación entre la Potencia acústica radiada y la Potencia eléctrica de entrada. Potencia acústica / potencia eléctrica x 100.

MATERIAL Y EQUIPOLista de material y equipo utilizado

Woofer Squaker Tweeter Generador de audio frecuencia Resistencia de 1kΩ Volmetro analógico Puente de impedancias Amplificador Generador de ruido Osciloscopio Sonómetro Cables de conexión

DESARROLLO

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

Esta fue la serie de pasos realizada por el equipo para obtener los parámetros de cada altavoz.

IMPEDANCIA

La primera medición de la impedancia se realizo directamente con el puente de impedancia, los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla.

ALTAVOZ RESISTENCIA[Ω]

INDUCTANCIA[Mili henrios]

IMPEDANCIA[Ω]

WOOFER 4.2 1.050 4.2SQUAKER 3.5 0.200 3.5 TWEETER 5.8 0.173 5.8

Para determinar la impedancia de cada altavoz se conecto el equipo como muestra la figura siguiente, haciendo un barrido de frecuencias por tercios de octava, verificando el voltaje a la entrada de la resistencia como nuestra referencia y el voltaje de entrada al altavoz.

Diagrama del equipo para la medición de la impedancia

TABLA DE IMPEDANCIA DEL WOOFER

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

FRECUENCIA[Hertz]

V1[Volts]

V2[Mili volts]

Z [Ω]

20 2.8 27.7 9.31 31.5 2.8 70 23.89 40 2.8 72 24.59 50 2.8 39.8 13.44 63 2.8 26.3 8.84 80 2.8 20.4 6.84 100 2.8 18.2 6.10 125 2.8 18.6 6.23 160 2.8 17.5 5.86 200 2.8 22.6 7.59 250 2.8 19.2 6.44 315 2.8 21 7.04 400 2.8 23.1 7.75 500 2.8 25.7 8.64 630 2.8 29 9.76 800 2.8 32.8 11.051000 2.8 36.7 12.38 1250 2.8 41.6 14.06 1600 2.8 45 15.22 2000 2.8 50 16.94 2500 2.8 53.7 18.22 3150 2.8 60 20.40 4000 2.8 66 22.49 6000 2.8 70 23.89 6500 2.8 73.5 25.11 8000 2.8 74.5 25.46 10000 2.8 73.2 25.01 12500 2.8 70 23.89 16000 2.8 64 21.7 20000 2.8 58.8 19.99

TABLA DE IMPEDANCIA DEL SQUAKER

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

FRECUENCIA[Hertz]

V1[Volts]

V2[Mili volts]

Z [Ω]

20 2.8 12 4.0131.5 2.8 14 4.6840 2.8 17 5.6950 2.8 26 8.7463 2.8 48 16.2680 2.8 29 9.76100 2.8 16 5.36125 2.8 17 5.69160 2.8 13 4.35200 2.8 12 4.01250 2.8 11 3.68315 2.8 11 3.68400 2.8 12 4.01500 2.8 12 4.01630 2.8 12 4.01800 2.8 12 4.011000 2.8 12 4.011250 2.8 13 4.351600 2.8 14 4.682000 2.8 15 5.022500 2.8 16 5.363150 2.8 14 4.684000 2.8 13 4.356000 2.8 9 3.006500 2.8 9 3.008000 2.8 6 2.0010000 2.8 11 3.6812500 2.8 11 3.6816000 2.8 7 2.3320000 2.8 9 3.00

TABLA DE IMPEDANCIA DEL TWEETER

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

FRECUENCIA[Hertz]

V1[Volts]

V2[Mili volts]

Z [Ω]

20 2.8 19 6.3731.5 2.8 20 6.7140 2.8 20 6.7150 2.8 20 6.7163 2.8 20 6.7180 2.8 20 6.71100 2.8 20 6.71125 2.8 20 6.71160 2.8 20 6.71200 2.8 20 6.71250 2.8 20 6.71315 2.8 20 6.71400 2.8 20 6.71500 2.8 20 6.71630 2.8 20 6.71800 2.8 19 6.371000 2.8 18 6.031250 2.8 18 6.031600 2.8 20 6.712000 2.8 20 6.712500 2.8 20 6.713150 2.8 21 7.044000 2.8 16 6.106000 2.8 12 4.016500 2.8 9 3.008000 2.8 6 2.0010000 2.8 12 4.0112500 2.8 12 4.0116000 2.8 7 2.3320000 2.8 9 3.00

SENSIBILIDAD

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

Para determinar la sensibilidad de cada altavoz, se conecto el equipo de la siguiente manera, midiendo el voltaje a la entrada del altavoz y el nivel de presión sonora.

Diagrama del equipo para medir la sensibilidad

a) Señal a prueba tono puro de 1 kHz o 500 Hz dependiendo del altavozb) Medir un metro de distancia entre el altavoz y el sonómetro.

Aplicando la norma nacional de

X (dB−NPS ) con1W a1 M

Para la medición de sensibilidad de nuestro micrófono tenemos

S=Vp

Donde S es la sensibilidad, V es el valor de voltaje y p es el valor de la presión que recibe Ahora en el laboratorio para respetar la norma nacional se debe de suministrar 1W, dado que conocemos la impedancia de cada altavoz, necesitamos conocer el valor del voltaje que se le suministrara, esto es:

V=√ZP

Donde Z es la impedancia del altavoz y P es la potencia de 1W

El valor de impedancia de cada altavoz es el siguiente asi como el voltaje que se le suministro a cada uno.

ALTAVOZ IMPEDANCIA VOLTAJE E0 Sensibilidad a

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

[Ω] [Volts] 1W por metro[dB]

WOOFER 5 2.23 82 SQUAKER 4 2 81 TWEETER 4 2 76

De esta manera conocemos el valor de la sensibilidad de cada altavoz con 1W de potencia a 1 metro de distancia.

RESPUESTA EN FRECUENCIA

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

Para la realización de esta parte, se volvió a montar el equipo con el mismo diagrama de sensibilidad, a diferencia de que la salida del sonómetro se conecto a al osciloscopio para la respuesta en frecuencia medido por tercios de octava, primero se realizo con un tono y posteriormente con ruido rosa.

Diagrama del equipo para medir la respuesta en frecuencia

El total de decibeles por tercios de octava se muestra en las siguientes tablas, de acuerdo con el altavoz a prueba

WOOFERCon tono puro de 500 Hz

NPSDECIBELES POR

CUADRONIVEL DE

REFERENCIA81 dB 2.5 dB 68.5 dB

Con ruido rosa

NPS DECIBELES POR CUADRO

NIVEL DE REFERENCIA

82 dB 2.5 dB 62 dB

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

FRECUENCIA

TONO[dB]

RUIDO ROSA

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

[Hertz] [dB]20 68.5 62

31.5 68.5 6240 68.5 6250 68.5 6263 68.5 6280 68.5 63.25100 68.5 65.73125 68.5 69.5160 68.5 73.25200 68.5 75.75250 68.5 74.5315 69 74.5400 73.5 74.5500 81 77630 73.5 79.5800 69 79.51000 68.5 79.51250 68.5 79.51600 68.5 822000 68.5 78.252500 68.5 723150 68.5 70.254000 68.5 676000 68.5 64.56500 68.5 628000 68.5 6210000 68.5 6212500 68.5 6216000 68.5 6220000 68.5 62

SQUAKERCon tono puro de 1000 Hz

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

NPSDECIBELES POR

CUADRONIVEL DE

REFERENCIA82 dB 2.5 dB 67 dB

Con ruido rosaNPS DECIBELES POR

CUADRONIVEL DE

REFERENCIA84 dB 2.5 dB 71.5 dB

FRECUENCIA[Hertz]

TONO[dB]

RUIDO ROSA

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

[dB]20 67 71.5

31.5 67 71.540 67 71.550 67 71.563 67 71.580 67 71.5100 67 71.5125 67 71.5160 67 71.5200 67 71.5250 67 74315 67 72.5400 67 72.5500 67 74630 69.5 75.25800 74.5 76.51000 82 78.161250 74.5 791600 69.5 802000 67 792500 67 76.53150 67 744000 67 71.56000 67 71.56500 67 71.58000 67 71.510000 67 71.512500 67 71.516000 67 71.520000 67 71.5

TWEETERCon tono puro de 1000 Hz

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

NPSDECIBELES POR

CUADRONIVEL DE

REFERENCIA76 dB 2.2 dB 65 dB

Con ruido rosaNPS DECIBELES POR

CUADRONIVEL DE

REFERENCIA80 dB 2.2 dB 64.6 dB

FRECUENCIA TONO RUIDO

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

[Hertz] [dB]ROSA[dB]

20 65 64.631.5 65 64.640 65 65.650 65 65.663 65 65.680 65 66.8100 65 67.9125 65 67.9160 65 68.4200 65 69250 65 69.2315 66.1 69.6400 67.2 71.2500 69.4 71.4630 70.5 71.8800 72.7 72.21000 76 72.61250 72.7 731600 70.5 73.42000 69.4 74.62500 67.2 75.63150 66.1 77.64000 65 78.86000 65 806500 65 808000 65 77.810000 65 74.412500 65 73.416000 65 72.9620000 65 77.2

RENDIMIENTO

PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES

18 DE OCTUBRE DE 2010

Sabemos que el rendimiento de los altavoces se obtiene de:

η=PacPel

x100

Sabemos que la potencia eléctrica es 1 W debido a que es la que le suministraos al altavoz.Pac es la potencia acústica calculada por medio del cuadrado inverso, esto es:

I= Pac

4 π r2

Donde r es la distancia, esta distancia es equivalente a un metro, despejando la potencia acústica tenemos

Pac=4 Iπ r2

Y la intensidad la despejamos del NPS obtenido en el laboratorio, y procedemos a calcular el rendimiento de cada altavoz, cabe mencionar que la mayoría de los altavoces tienen bajo rendimiento, esto debido a que disipan la mayoría de la potencia.El rendimiento de cada altavoz se muestra en la siguiente tabla

ALTAVOZ RENDIMIENTOWOOFER 0.20 %SQUAKER 0.19 %TWEETER 0.10 %

CONCLUSIONESEn el desarrollo de la práctica se muestra el estudio de algunas de las características necesarias a estudiar en cuanto a altavoces se refiere, estudiando tres tipos en específico, como son el tweeter, squaker y woofer, empezando previamente con la medición de impedancias reales tomando en consideración que las que da el fabricante son aproximadas con lo que en realidad entregan.

Otro aspecto que se midió fue la sensibilidad de cada uno de los altavoces los cuales propiamente no tienen una excelente respuesta ya que no es un factor determinante para localizar la buena calidad de cada uno de ellos, posteriormente la respuesta en frecuencia que presenta cada uno, en realidad estos cálculos y consideraciones que se han hecho son para estudiar bien nuestros altavoces y así poder construir un circuito separador de frecuencias y diseñar una caja acústica o bafle con nuestros tres altavoces.

BIBLIOGRAFIAhttp://www.ehu.es/acustica/espanol/electricidad/altaves/altaves.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Altavoz