Las analogías estudian los sistemas mecánicos y acústicos a partir de circuitos equivalentes. Los tipos de variables dependen de la analogía elegida: ATI, ATM.
Analogías
En ATM se mide la velocidad sin perturbar el funcionamiento, se relaciona con la tensión.
En ATI se mide la fuerza y se relaciona con la corriente.
Conceptos Clave en Sistemas Mecánicos
Impedancia Mecánica
Es el cociente entre la fuerza y la velocidad en un punto de un dispositivo mecánico.
Movilidad Mecánica
Es la inversa a la impedancia mecánica. Es decir, el cociente de la velocidad a la fuerza en un punto determinado de un dispositivo mecánico.
Masa Mecánica
Es la cantidad física que se acelera mediante una fuerza. Necesita una conexión con la fuerza para moverse. La fuerza actúa en referencia a la tierra.
Compliancia Mecánica
Se asocia con la energía mecánica potencial. Es la recíproca de la constante elástica de un resorte. Se opone a todo cambio en el valor de la fuerza en sus extremos y se corresponde a la ley de Hooke.
Resistencia Mecánica
Es una estructura que accionada por una fuerza se mueve con velocidad proporcional a la fuerza. La unidad es ohm mecánico. La recíproca es la responsabilidad y la unidad es mohm.
Generadores Mecánicos
Dos tipos: de velocidad constante, se representa como motor poderoso asociado con mecanismo de manivela. De fuerza constante, se representa como transductor. En el primario se mantiene una corriente de amplitud constante.
Conceptos Clave en Sistemas Acústicos
Presión Atmosférica (Po)
Es la presión que existe en ausencia de ondas sonoras y es la presión atmosférica normal.
Velocidad de Volumen
Es el gas desplazado por segundo.
Impedancia Acústica
Es la superficie del sistema acústico que se somete a presión elevada al cuadrado. La parte real de Za presenta las pérdidas disipativas cuando hay movimiento viscoso.
Masa Acústica
Es la parte imaginaria positiva de la compliancia acústica, es proporcional a la masa de aire en el interior de un elemento. Representa la capacidad de fluido a almacenar energía. Se opone a todo cambio en la velocidad de volumen de masa de aire. Kg/m4
Compliancia Acústica
Es la parte imaginaria negativa de la impedancia acústica. Presentan cierta elasticidad cuando son comprimidos. Está asociada con la energía acústica potencial y se opone a todo cambio en la presión que se aplica. Se asocia a un volumen de aire acelerado que se comprime sin desplazamiento.
Resistencia Acústica
Son las pérdidas disipativas cuando hay movimiento viscoso de gas a través de una malla o tubo. Es una cantidad constante. (N.seg/m5) La recíproca es la responsabilidad.
Movilidad Acústica
Es la recíproca de la impedancia acústica.
Parámetros de los Altavoces
Impedancia Eléctrica de Entrada
Indica el grado de acoplamiento entre el altavoz y el amplificador para cada frecuencia. (gráfico)
Potencia Eléctrica
Indica el valor máximo que puede absorber el altavoz antes de sufrir desperfectos. Hay dos modos de evaluarla:
- Potencia de un transitorio que se da cada cierto tiempo: se la conoce como potencia musical o pico (PMPO)
- Potencia de reproducción continua: indica el manejo de potencia eléctrica continua sin daño por efectos mecánicos o térmicos, denominada potencia RMS y se determina tras 24 hs de reproducción continua.
Rendimiento
Es la relación entre la potencia acústica que radia un altavoz y la potencia eléctrica entregada al mismo.
Sensibilidad
Se define como el nivel de presión sonora a 1m de distancia en el eje de un altavoz montado en pantalla infinita, que se excita con 1W de potencia eléctrica en frecuencias medias.
El rendimiento o la sensibilidad combinado con la potencia eléctrica proporcionan el nivel de presión sonora del altavoz.
Clasificación de Altavoces
- Woofer: mayor tamaño, frecuencias bajas del espectro, de 20 a 500Hz.
- Midrange: medios, frecuencias medias del espectro, de 500 a 3000Hz.
- Tweeter: menor tamaño, frecuencias altas del espectro, >20KHz.
Respuesta en Frecuencia
La curva de respuesta en frecuencia de un parlante es la que representa la variación de presión sonora en función de la frecuencia, con alguna cantidad, tal como la tensión mantenida constante.
Altavoz Dinámico de Bobina Móvil (Radiación Directa)
Elementos Constructivos
Campana, terminales, suspensión interna, bobina móvil, perno, placa trasera, imán cerámico, placa delantera, guardapolvo, cono o diafragma.
Espectro de Respuesta de un Altavoz
- Zona 1: Corresponde a las frecuencias por debajo de la resonancia y están comandadas por la compliancia. Si se quisiera obtener más bajas frecuencias se podría lograr colocando suspensiones más blandas, el límite es la estabilidad mecánica del sistema.
- Zona II: Subiendo en frecuencia se llega a un punto en que la masa mecánica del diafragma (masa del cono, más la masa de la forma de la bobina móvil, más la masa del cobre de la bobina móvil), es igual o resuena con la compliancia mecánica de la suspensión CMS. Esta resonancia mecánica se caracteriza por la máxima elongación del parlante.
- Zona III: Ya se ha pasado por la resonancia y predomina la masa mecánica del diafragma, pero la zona es plana porque la impedancia mecánica de radiación todavía es creciente y compensa la caída por masa.
- Zona IV: Aparece una nueva resonancia de la inductancia propia de la bobina con la combinación masa – compliancia.
- Zona V: Luego de la última resonancia, el parlante cae en respuesta en frecuencia debido a la masa mecánica del diafragma.
Comportamiento del Diafragma o Cono
Lo visto hasta ahora con circuitos equivalentes es válido hasta unos 1000 Hz. En frecuencias más altas, el cono ya no se mueve como una pieza rígida y varían las masas del diafragma MMD y la impedancia de radiación ZMR que se suponían constantes.
Altavoz de Radiación Directa
El diafragma o cono irradia el sonido directamente al aire, la superficie vibrante está en contacto con el medio. Se utiliza en amplificadores y radioreceptores.
Altavoz de Radiación Indirecta
Se alimenta el cono para permitir el aumento de la señal de salida, para esto se coloca una bocina entre el diafragma y el aire.
Ventajas
- Alto rendimiento
- Diafragma direccional mejor en altas frecuencias
- Curva de respuesta regular en altas frecuencias
Desventajas
- Alto costo
- Tamaño más grande
- No tiene muy buena respuesta dentro de un rango de frecuencia grande