INSTITUTO
POLITECNICO
NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA ZACATENCO
Luis Cid
CID MARTINEZ LUIS ANGEL
SILVA AVENDAÑO JAVIER
PRACTICA N°1
ELECTROACUSTICA Y
TRANSDUCTORES
7CV2
INTRODUCCION
Un altavoz es un transductor electroacústico utilizado para la reproducción de sonido. Uno
o varios altavoces pueden formar una pantalla acústica.
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 ondas de frecuencia acústica. Es por lo mismo 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, en este caso, a través del aire. El oído
capta estas ondas y las transforma en impulsos nerviosos que llegan al cerebro y se
transforman en señales que se identifican con cosas como música, sonidos y
onomatopeyas. 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
señales eléctricas que deben ser convertidas en sonidos; para ello se utiliza el altavoz.
TIPOS DE ALTAVOCES
Existen muchos tipos más, pero éstos son los más comunes y usados.
Altavoz dinámico o Altavoz de bobina móvil: La señal eléctrica de entrada
actúa sobre la bobina móvil que crea un campo magnético que varía de sentido de
acuerdo con dicha señal. Este flujo magnético interactúa con un segundo flujo
magnético continuo generado normalmente por un imán permanente que forma
parte del cuerpo del altavoz, produciéndose una atracción o repulsión magnética
que desplaza la bobina móvil, y con ello el diafragma adherido a ella. Al vibrar el
diafragma mueve el aire que tiene situado frente a él, generando así variaciones
de presión en el mismo o vibraciones, o lo que es lo mismo, ondas sonoras.
Un altavoz dinámico está compuesto por las partes que se indican en la siguiente
figura. A destacar: el imán permanente y la bobina móvil, ya que son el corazón de
este tipo de altavoces.
La campana o chasis, junto con el imán permanente forman un conjunto rígido que
sirve como soporte para todas las demás piezas del altavoz.
Es importante que este conjunto no llegue a deformarse porque ocasionaría
problemas en el sonido emitido por el altavoz.
La campana se suele fabricar con chapa delgada a la cual se le añaden
nervaduras para aumentar su rigidez sin aumentar significativamente su peso. Se
acostumbra a recubrir con una capa galvanoplástica para evitar su oxidación.
El imán permanente es el excitador del altavoz. Suelen estar fabricados con
óxidos ferromagnéticos que permiten generar campos magnéticos muy superiores
a los generados por los imanes clásicos, además de ser más livianos que estos.
El cono, la araña, la bobina móvil y la tapa de retención del polvo forman parte del
conjunto móvil que será, finalmente, unido a la campana. Los conos han de poseer
una cierta rigidez y, a la vez, han de ser livianos para permitir un desplazamiento
lo más ligero posible. Es por ello que se acostumbran a fabricar utilizando
materiales fibrosos como la pulpa de papel o la fibra de carbono.
La araña, tiene como misión centrar la parte inferior del cono y la bobina,
permitiendo que el conjunto tenga una gran flexibilidad en sentido axial.
La tapa de retención del polvo evita que se pueda acumular el polvo en la zona
comprendida entre la bobina y el imán permanente (entrehierro) evitando así
efectos indeseados por dicha circunstancia. Esta tapa es únicamente una
protección, cualquier altavoz sin esta tapa o con ella dañada podría seguir
funcionando perfectamente.
La bobina móvil es una de las partes más delicadas en este tipo de
altavoces. Consta de un tubo cilíndrico, de papel barnizado o aluminio, sobre el
cual va un bobinado de hilo conductor (habitualmente cobre barnizado). Esta
bobina, junto a su soporte, debe ser livianos y robustos a la vez, ya que, además
del movimiento mecánico al que están expuestos, las temperaturas que llegan a
generarse en esa zona suelen ser bastante elevadas. En ocasiones pueden llegan
a superar los 200º Centígrados.
Altavoz electrostático o Altavoz de condensador: Estos altavoces tienen una
estructura de condensador, con una placa fija y otra móvil (el diafragma), entre las
que se almacena la energía eléctrica suministrada por una fuente de tensión
continua. Cuando se incrementa la energía almacenada entre las placas, se
produce una fuerza de atracción o repulsión eléctrica entre ellas, dando lugar a
que la placa móvil se mueva, creando una presión útil. Tienen mayor costo que los
dinámicos.
Su estructura consiste en tres placas metálicas que forman una especie de
sándwich. Las dos placas exteriores, rígidas y perforadas, constituyen el
condensador. La placa interna, mucho más delgada, es el diafragma.
Esquema de un altavoz electrostático
Cuando se aplica una señal eléctrica elevada a las dos placas que forman el
condensador, las placas rígidas se mueven en función de este voltaje de entrada,
generando un flujo magnético y el diafragma, situado en su interior, vibra.
Esta vibración se basa en uno de los principios claves del magnetismo: Dos
cargas de signo contrario se atraen, mientras que si son del mismo signo se
repelen.
Cada placa del condensador, como ocurre con los polos de un imán, tiene tensión
de carácter opuesta a la otra:
Si la corriente eléctrica de entrada es positiva, por oposición, el diafragma se
desplaza hacia la placa polarizada con tensión negativa (polo positivo).
Por el contrario, si la tensión es negativa, el diafragma se desplaza hacia el polo
(placa) positiva.
Altavoz piezoeléctrico: En estos altavoces el motor es un material piezoeléctrico,
que al recibir una diferencia de tensión entre sus superficies metalizadas
experimenta alargamientos y compresiones. Si se une a una de sus caras un cono
abocinado, éste sufrirá desplazamientos capaces de producir una presión radiada
en frecuencia audible. Es poco lineal, con bajo rendimiento y se limita su uso a
altas frecuencias. Se aplica en relojes, teléfonos móviles, cámaras fotográficas y
de video, juguetes, impresoras, microondas, vehículos, etc.
Partes del Altavoz
1.
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.
2.
Campana:
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.
3.
Yugo:
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.
4.
Imán permanente:
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.
5.
Bobina móvil:
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.
6.
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:
1. Arañas de suspensión externa y perfil plano:
Son colocadas en la parte exterior del diafragma y su suspensión se realiza
por puntos.
2. Arañas de suspensión externa y perfil ondulado:
Se colocan igual que la anterior pero su suspensión es continua.
3. 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.
7.
Tapa de retención de polvo:
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.
8.
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
Diagrama Eléctrico
Diagrama Mecánico
Diagrama acústico
ELECTRICA
MECANICA
ACUSTICA
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