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
