Para entender o funcionamento do alto-falante, estudaremos cada parte do mesmo. O objetivo do alto-falante é transformar um sinal elétrico (aplicado no terminal) em som (ondas sonoras). Veremos agora como é feita esta transformação analisando a função de cada componente.
CONJUNTO MAGNÉTICO
O conjunto magnético é formado por: Placas Polares; disco e arruela; Pino e Imã.
O disco, o pino e arruela são de ferro doce. O imã é de ferrite ou neo, um material que depois de imantado forma um campo magnético em volta de si mesmo.
É este campo que atrai metais para junto do imã. Todas as partes são coladas. O gap (ou entreferro) é a região entre a arruela e o pino. Quando o conjunto é imantado, forma-se um campo magnético constante no gap. Sua direção é paralela à arruela. Este campo é o responsável pela força do alto-falante.
A geometria do conjunto magnético foi escolhida de acordo com a região (aonde será colocada à bobina) com campo magnético constante e intenso (gap).
FUNÇÃO DO CONJ. MAGNÉTICO: FORMAR UM CAMPO MAGNÉTICO NA REGIAO DO GAP.
CONJUNTO CARCAÇA
É formado pelo funil, pela guarnição e pelos terminais. A função do funil é sustentar o conjunto magnético sem interferir na produção do som. Deve ser feito de material rígido (aço, alumínio ou plástico) e deve sofrer tratamentos anticorrosivos para suportar várias condições de intempérie.
Os terminais são só contatos por onde são ligados os fios dos aparelhos elétricos. Conjunto móvel é formado por: Bobina; Cone; Cordoalhas; Borda; Centragem e Protetor.
A primeira conversão de energia (elétrica em mecânica) ocorre quando colocamos a bobina no gap e aplicamos uma tensão elétrica alternada nos terminais.
Quando a corrente elétrica alternada passa pelo fio da bobina que está imersa no campo magnético, surge uma força eletromagnética. Esta força é perpendicular ao campo e ao fio da bobina e, portanto movimentará a bobina para cima ou para baixo. Ela depende do campo no gap e do comprimento do fio dentro dele.
A bobina irá para cima ou para baixo com a mesma frequência da corrente alternada aplicada. Por exemplo: se a corrente é de 1000HZ, a bobina irá para cima e para baixo mil vezes por segundo.
A bobina é colocada no cone, portanto ele se movimentará junto com a bobina (na mesma frequência da corrente aplicada). Porém, se não existisse a borda e a centragem (que estão coladas no cone e no funil) quando aplicássemos uma grande tensão elétrica nos terminais, a bobina iria para cima e sairia do conjunto magnético. Mas com a centragem e a borda, o cone volta para baixo. Elas funcionam como a “mola” do alto-falante. Alem disso, centralizam a bobina dentro do gap.
O cone seguirá o movimento da bobina (para cima e para baixo) com a mesma frequência da corrente alternada aplicada. Quando o cone se desloca, ou seja, vibra para frente e para trás, ele movimenta o ar que está na sua frente criando uma região de compressão (quando ele vai para frente) e de rarefação (quando vai para trás). Deste movimento, forma-se uma onda sonora (o som), que chega aos nossos ouvidos.
A frequência da onda sonora, ou seja, os tons graves e agudos será a mesma da corrente alternada que movimenta o cone. O protetor, como o nome mesmo diz, protege a bobina e a região do gap. Junto com o cone, movimenta o ar na sua frente, portanto ele também influenciará a resposta do falante.
ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS
As principais especificações técnicas do falante são: impedância nominal, resposta e frequência, sensibilidade e potência. Estas são as especificações que permitem ao cliente escolher qual o falante ideal para as suas necessidades. Devemos, porém, ter uma visão ampliada disso: quais são as especificações técnicas que o cliente, que possui um determinado amplificador e quer um determinado tipo de som, precisa? Para tanto, as especificações do falante serão baseadas no amplificador e no tipo de som desejado.
IMPEDÂNCIA NOMINAL
O que é impedância? Como o nome mesmo diz, a impedância impede alguma coisa. A resistência elétrica é um tipo de impedância, ela dificulta a passagem da corrente elétrica. No caso do alto-falante, existe a resistência elétrica da bobina, mas também existe outros tipos de impedâncias: para o cone se deslocar existe a resistência da centragem e da borda (impedância mecânica) e do ar (impedância acústica) ao movimento. A impedância total, soma de todas as impedâncias, varia quando variamos a frequência no falante. Em outras palavras, a impedância é a “resistência” quando aplicamos uma corrente elétrica alternada.
Podemos medir a impedância total variando a frequência e medindo como varia a resistência elétrica da bobina quando ela está no alto-falante em funcionamento.
Quando variamos a frequência, a impedância total do falante cresce, tem um pico e depois cai até um calor mínimo. Depois ela vai crescendo novamente bem devagar. Este valor mínimo depois do pico será a impedância nominal do falante.
RESPOSTA EM FREQUÊNCIA
A resposta em frequência é a faixa de frequência onde o alto-falante (ou sistema falante + caixa) atinge um volume de som alto, ou seja, possui alta intensidade sonora. O volume do som e medido em dB.
A resposta em frequência vai da frequência de ressonância do falante (ou do sistema) até onde a intensidade sonora abaixa por volta de 10 dB.
Cada tipo de alto-falante tem uma determinada resposta em frequência:
SENSIBILIDADE
A sensibilidade é uma média do volume do som que o alto-falante (ou sistema falante + caixa) faz na sua resposta em frequência. Ela é medida a 1 metro de distância do falante que está com 1 Watt de potência. A sensibilidade é medida em dB/W/m. Quanto maior a força do falante (que depende do campo magnético no gap e da bobina), maior a sensibilidade.
A sensibilidade indica o volume do som do falante ou sistema. Se um falante possui uma sensibilidade maior que o outro, com menos tensão conseguiremos o mesmo volume de som. Portanto, desejamos sempre aumentar a sensibilidade do falante.
POTÊNCIA
A potência do alto-falante indica o maior valor de sinal elétrico (corrente elétrica alternada) que o falante suporta.
Na maioria dos casos, para um equipamento comum, a potência RMS costuma ser 1/4 ou menos que a potência PMPO especificada. Para os equipamentos estéreos, esse valor pode ser inferior a 1/8. Em outras palavras, um equipamento anunciado como 200 W PMPO pode ter apenas 50 W ou menos de potência RMS.
Em poucas palavras nós profissionais do setor de áudio devemos sempre desenvolver sistemas e projetos de áudio baseados unicamente na potência RMS dos equipamentos, informação fornecida por todos os fabricantes dos produtos por nós utilizados.
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