El altavoz de graves Conceptos básicos

Dr.-Ing. Peter Strassacker
Email: peter@lautsprechershop.de

El motor de los altavoces de cono está constituido por un imán y una bobina. Imagen que ilustra el principio del altavoz de graves

Las líneas de campo magnético buscan el camino de menor resistencia concentrándose para pasar por el entrehierro (en verde), entre la pieza polar derecha y el núcleo polar (ambos en gris). La bobina móvil (en rojo) está situada en el entrehierro.

Al pasar la corriente por la bobina (puntos rojos en perpendicular a la imagen) el correspondiente campo magnético (en vertical y en verde), genera una fuerza que se desplaza perpendicularmente a la corriente eléctrica y al propio campo magnético, es decir en horizontal o de izquierda a derecha, lo cual origina un desplazamiento idéntico (flechas azules) de la membrana (en negro).

Para que el sonido se emita de forma homogénea y eficiente, la membrana del altavoz debe tener el tamaño adecuado (como una antena de alta frecuencia): Si la alimentación es simétrica, el diámetro de la membrana D debería ser equivelente a la mitad de la longitud λ/2 de la onda sonora. La longitud de onda λ = c / f, donde c corresponde a una velocidad del sonido de 340 m/s y f es la frecuencia en Hz. Para emitir a un frecuencia de 20 Hz el diámetro del altavoz debería ser de 1/2 * λ = 1/2 * (c/f) = 8,5 m.

Según lo expuesto, para una frecuencia de 20 Hz se necesitaría ¡una membrana de 8,5 metros de diámetro! Por su parte para 20 kHz el diámetro debería ser de 8,5 mm. Por esta razón los altavoces se fabrican incorporando en una caja varios chasis para las diferentes frecuencias.

Cabe señalar que mientras una membrana de 8,5 mm de diámetro resulta perfectamente posible, usar una de 8 metros no es realista.


Peculiaridades del altavoz de graves

El problema planteado por el tamaño insuficiente de la membrana para reproducir eficazmente los graves se puede subsanar de las maneras siguientes:

La última opción es la mejor de las tres. Reduciendo el tamaño del imán (o bien anteponiendo una resistencia en el cable hacia el altavoz), con la misma tensión del amplificador disminuirán tanto la fuerza de excitación del altavoz como el volumen sonoro. Dado que el altavoz vibra sobre todo con los graves que se acercan a la frecuencia de resonancia, su volumen sonoro apenas disminuye en este caso. El resultado de ello una presencia mucho menor de medios graves y agudos y mucho mayor de graves en el altavoz. No obstante: mientras más débil sea la excitación, menor será el control que se pueda ejercer sobre el altavoz y más retumbante será el sonido que éste emita.

Generalmente, si se reduce el imán o se introduce man una resistencia previa, se debe aumentar el tamaño de la caja, evitando así una resonancia excesiva de los graves que pudiera hacer retumbar el altavoz.

Ver ejemplos de motores de altavoz en base al Alcone AC 12.

Ajuste con la caja, la resistencia y el condensador

Desarrollo de subwoofers – incluyendo bases teóricas: ¿Cómo se ajusta un subwoofer??
- en caja sellada
- mit oder ohne Serien-Kondensator
- colocar una bocina (Expo o Klipsch) delante del altavoz
- usar como motor un imán pequeño.
¿En qué radican las ventajas y las desventajas??

Si es aficionado debería entrar ahora a nuestra página de herramientas para calcular usted mismo las dimensiones de los altavoces de graves en base a los productos que haya escogido.

Profundización en las bases teóricas del motor del altavoz

Para entrar en materia, repasaremos las fórmulas del motor del subwoofer (sólo para teóricos) y conoceremos ejemplos concluyentes sobre la fuerza del motor.

El problema de la compresión térmica

Los materiales incorporados en la bobina móvil tienen un alto coeficiente de temperatura positivo, lo cual origina una compresión térmica que al aumentar la temperaura de servicio hace que el subwoofer retumbe excesivamente .

Solución:
Use un altavoz con motor de mayor rendimiento e introduzca una resistencia en serie. Por cierto, si le preocupa el factor de damping, sepa que, como explicaremos más adelante, éste tiene aquí impotancia alguna, o bien opte por la siguiente solución.

Máximo de control al aplicar la nueva teoría del ajuste

Resumen de los conocimientos disponibles hasta la fecha:
- los altavoces comunes retumban por efecto de una alta de compresión térmica
- lo anterior se puede compensa mediante un motor de alto rendimiento con resistencia externa.
- ello impide el calentamiento de la bobina, prolongando su vida útil y reduciendo el efecto de la compresión térmica sobre.
- la resistencia es necesaria, pues sin ella se emitirían muy pocos graves profundos.

Para las cajas bass-reflex existe otra posibilidad de ajuste, cuyo supuesto básico es el siguiente: cuanto más alto sea el rendimiento del motor, mayor será el control y menor el peligro de recalentamiento de la bobina móvil y por ende, el riesgo de que el subwoofer retumbe.

La curva roja de la imagen inferior representa la respuesta en frecuencia de un subwoofer cerrado con un altavoz de graves de alto rendimiento.

Si se coloca éste en una caja bass-reflex
del mismo tamaño, se podrá ajustar el tubo bass-reflex
guiándose por la línea azul casi vertical.
El resultado de ello es la respuesta en frecuencia total
representado por la línea azul más plana.

Si en vez de ajuste anterior, se opta por
aumentar los graves del bass-reflex (curva verde casi vertical)
la respuesta en frecuencia resultante será escalonada.


El aumento de graves de la imagen anterior presenta
el inconveniente de que a frecuencias más altas (superiores a 60 Hz)
la presión sonora continúa subiendo.
Por ello, esta opción solo es aplicable al subwoofer,
cuyo amplificador tendría en este caso una frecuencia
de corte de 65 Hz (no aparece en la imagen),
con lo cual la frecuencia de corte total sería de 80 Hz,
aproximadamente (Línea azul: respuesta en frecuencia total).

En este tipo de subwoofer se debe, por tanto,
ajustar la frecuencia de corte del amplificador
algo más por abajo de lo que uno realmente desea


Para calcular con exactitud este ajuste
destinado a aumentar los graves se puede recurrir a los
programas de simulación disponibles en el mercado, como
LSP-CAD (imagen izquierda).

Los elementos señalados en imagen del AC 12 SW4 son los siguientes:
- curva negra = respuesta en frecuencia total = Gesamt-Frequenzgang
- curva discontinua azul = respuesta en frecuencia del altavoz de graves (no es
  plana debido al efecto genera desde el interior el tubo bass-reflex
- curva roja = respueste en frecuencia en el tubo bass-reflex
- curva discontinua negra = respuesta en fase.


Ventajas de este ajuste

El ajuste arriba descrito
- permite mejorar el control de la membrana (aumento del rendimiento)
- reducir la compresiüon térmica
- reducir el calentamiento de la bobina,
    gracias al alto rendimiento
- si se calienta la bobina, se desplaza el
    punto de funcionamiento, pasando de
    ajuste con aumento de graves a ajuste
    normal.
    Imagen derecha: rojo= aumento de graves
    verde=33%,
    azyl=66%
    Aumento de la resistencia = ajuste normal
    - el resultado es siempre un sonido limpio
    - el volumen sonido se mantiene prácticamente constante
- al reducirse el esfuerzo de la bobina se prolonga su vida útil

Altavoces que han sido ajustados de la manera descrita

Segú este método se han construido los subwoofer Sub 12, Sub 22 y Sub 42 (todos fuera de stock).

Tipos especiales de subwoofer (URPS, Dipol, RiPol)

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