max_power1988

INTRODUCCIÓNUn altavoz de doble bobina es un altavoz normal que lleva dos secciones independientes en la bobina de voz, que forman dos bobinas independientes.Estas dos bobinas se pueden conectar en serie o paralelo. O también se puede conectar sólo una de ellas, o incluso se pueden conectar las dos bobians a amplificadores diferentes. Como se vé se ofrecen múltiples opciones, lo que hace que sean muy flexibles en su uso.Pero sus ventajas no acaban aquí.Surgieron en el car audio, por la necesidad de aprovechar al máximo los recursos de espacio, peso, etc. Se pretendía reproducir dos señales diferentes con el mismo altavoz.Esto es posible sin ningún tipo de riesgo para el altavoz.En el momento que se introduce una señal en una bobina, ésta crea un campo magnético que reacciona con el campo magnético permanente del imán. (ver el funcionamiento de los altavoces magnéticos). Si en la otra bobina se introduce la misma señal, el campo magnético de las dos bobinas se suma, la reacción será mayor y se producirá un mayor SPL.En cambio, si se introduce una señal en fase opuesta en las dos bobinas, se tiende a la cancelación del campo magnético. Es fácil pensar que cada bobina tirará hacia su lado y que esto puede ser perjudicial para el woofer, en definitiva esta sufriendo estrés mecánico y algún día se romperá el chasis de las dos bobinas en dos, de tanto tirar. Esto no es así. La "lucha" tiene lugar entre los campos magnéticos. No hay estrés mecánico para ninguna de las partes, ni las bobinas, ni el chasis, ni nada. El único resultados es que hay menos SPL, o incluso silencio.Ahora ya tenemos un altavoz que reproduce la suma eléctrica de dos señales, sin riesgo.Hay que destacar un tema importatne para el amplificador. La componente reactiva de la impedancia es muy baja al conectar las dos bobinas en fase opuesta. De esta manera, la impedancia se reduce a Re, la resistencia de la bobina de voz, que puede llegar a niveles muy bajos para algunos altavoces (Re=5.4Ohm para Z=8Ohm).Dependiendo del acoplamiento magnético entre las dos bobinas, puede bajar del valor nominal de Re.En graves no es posible distinguir la dirección de la que proviene el sonido, las longitudes de onda son demasiado grandes, las frecuencias demasiado bajas y los retrasos temporales entre las ondas directas son demasiado poco significativos para nuetro oído. Esto no quiere decir que no seamos sensibles a los tiempos de llegada y a su fase, a eso somos extremadamente sensibles, es a la direccionalidad a lo que no somos sensibles. Esto permite tener una buena imagen estéreo con un sólo woofer, si está situado correctamente. Esto dentro de un coche es muy normal.inicioPARÁMETROS ELÉCTRICOSLos parámetros mecánicos no cambian en absoluto al conectar las dos bobinas en serie o paralelo. Sólo los parámetros eléctricos cambian. Y la cuestión es deducir cómo.Le, Re y ZLo más fácil e inmediato es Le, Re y Z.En la siguiente tabla se muestra lo que pasa al conectarlos de diferentes maneras. Z Re Le Cada bobina individualmente 8 Ohm 6.2 Ohm 1 mHLas 2 en serie 16 Ohm 12.4 Ohm 2 mHLas 2 en paralelo 4 Ohm 3.1 Ohm 0.5 mHAl conectar las dos bobinas en serie, Le, Z y Re se multiplican por dos. Al conectarlas en paralelo, se dividen por dos. Esto se deduce fácilmente de la física elemental.BLOtro parámetro muy importante es BL, el factor de fuerza, que depende de varios factores. B, el campo magnético en el entrehierro pemanece inalterado.SERIEAl conectar las dos bobinas en serie, la corriente que atraviesa la bobina para un mismo voltaje es la mitad, pero el campo magnético creado por la bobina es aproximadamente dos veces mayor. Esto último se deduce de las fórmulas elementales de las bobinas, donde B es directamente proporcional al número de espiras.Bl'=2BlPARALELOAl conectar las dos bobinas en paralelo, la corriente que atraviesa cada bobina es la mitad, por lo que el campo magnético creado por cada una de ellas será la mitad, pero hay dos contribuciones al campo magnético, cuya suma es el doble, el resultado es que por un lado se divide y por otro se dobla, y permanece inalterado.Bl''=BlnoLa eficiencia teórica del altavoz, no depende inversamente de Re y es diréctamente proporcional al cuadrado de Bl. No depende de más factores eléctricos alterables.SERIEEn serie, tenemos que Bl es el doble, y Re es el doble, por lo que el rendimiento del driver con las bobinas conectadas en serie es:PARALELOEn paralelo, Bl es igual y Re es la mitad:http://www.pcpaudio.com/pcpfiles/doc_altavoces/DVC/noparalelo.gifHemos deducido que tanto en serie como en paralelo, el rendimiento teórico del altavoz se dobla respescto del caso en el que sólo una de las bobinas está conectada.SPLSound Pressure Level, el sonido que el driver crea con una entrada determinada. Normalmente se elijen 2.83V, lo que con 8 Ohm da 1W de potencia. Así lo vamos a hacer, ya que la impedancia depende de si las bobinas se conectan en serie o paralelo, y no daría una idea clara de cómo se comporta el SPL cuando el altavoz es atacado desde un amplificador, que proporciona voltaje.SERIELa eficiencia es el doble, pero la impedancia es también doble. Esto hace que la potencia consumida sea la mitad, pero por ser el doble de eficiente, crea el mismo SPL que con una sola conectada. Reproducirá el mismo SPL que una sola bobina, pero consumirá la mitad de potencia.PARALELOAhora tenemos que la impedancia nominal es la mitad de cuando está conectada una sola bobina de voz, por lo que circulará el doble de corriente. El rendimiento es el doble de caso de una bobina, por lo que con el doble de corriente (y potencia) y el doble de eficiencia, el SPL con las bobinas en paralelo será 4 veces mayor que al conectar una sola bobina.Reproducirá 6dB más que al conectar una sola bobina, y consumirá el doble de potencia. DUAL VOICE COIL WOOFERSIntroducción. Un altavoz con dos bobinas.Parámetros eléctricos en serie o paralelo.Z, Le y ReBlnoSPLParámetros Q en serie o paralelo.Qms.Qes.Qts.Notas sobre el amortiguamiento.Cómo entender qué es Qes, Qms y Qts.Variar Qes para modificar el comportamiento de un woofer.Variar Qms para modificar el comportamiento de un woofer.Parámetros Q en casos especiales.Bobinas conectadas a amplificadores distintosUna bobina conectada a un amplificador y otra a una resistencia. INTRODUCCIÓNUn altavoz de doble bobina es un altavoz normal que lleva dos secciones independientes en la bobina de voz, que forman dos bobinas independientes.Estas dos bobinas se pueden conectar en serie o paralelo. O también se puede conectar sólo una de ellas, o incluso se pueden conectar las dos bobians a amplificadores diferentes. Como se vé se ofrecen múltiples opciones, lo que hace que sean muy flexibles en su uso.Pero sus ventajas no acaban aquí.Surgieron en el car audio, por la necesidad de aprovechar al máximo los recursos de espacio, peso, etc. Se pretendía reproducir dos señales diferentes con el mismo altavoz.Esto es posible sin ningún tipo de riesgo para el altavoz.En el momento que se introduce una señal en una bobina, ésta crea un campo magnético que reacciona con el campo magnético permanente del imán. (ver el funcionamiento de los altavoces magnéticos). Si en la otra bobina se introduce la misma señal, el campo magnético de las dos bobinas se suma, la reacción será mayor y se producirá un mayor SPL.En cambio, si se introduce una señal en fase opuesta en las dos bobinas, se tiende a la cancelación del campo magnético. Es fácil pensar que cada bobina tirará hacia su lado y que esto puede ser perjudicial para el woofer, en definitiva esta sufriendo estrés mecánico y algún día se romperá el chasis de las dos bobinas en dos, de tanto tirar. Esto no es así. La "lucha" tiene lugar entre los campos magnéticos. No hay estrés mecánico para ninguna de las partes, ni las bobinas, ni el chasis, ni nada. El único resultados es que hay menos SPL, o incluso silencio.Ahora ya tenemos un altavoz que reproduce la suma eléctrica de dos señales, sin riesgo.Hay que destacar un tema importatne para el amplificador. La componente reactiva de la impedancia es muy baja al conectar las dos bobinas en fase opuesta. De esta manera, la impedancia se reduce a Re, la resistencia de la bobina de voz, que puede llegar a niveles muy bajos para algunos altavoces (Re=5.4Ohm para Z=8Ohm).Dependiendo del acoplamiento magnético entre las dos bobinas, puede bajar del valor nominal de Re.En graves no es posible distinguir la dirección de la que proviene el sonido, las longitudes de onda son demasiado grandes, las frecuencias demasiado bajas y los retrasos temporales entre las ondas directas son demasiado poco significativos para nuetro oído. Esto no quiere decir que no seamos sensibles a los tiempos de llegada y a su fase, a eso somos extremadamente sensibles, es a la direccionalidad a lo que no somos sensibles. Esto permite tener una buena imagen estéreo con un sólo woofer, si está situado correctamente. Esto dentro de un coche es muy normal.inicioPARÁMETROS ELÉCTRICOSLos parámetros mecánicos no cambian en absoluto al conectar las dos bobinas en serie o paralelo. Sólo los parámetros eléctricos cambian. Y la cuestión es deducir cómo.Le, Re y ZLo más fácil e inmediato es Le, Re y Z.En la siguiente tabla se muestra lo que pasa al conectarlos de diferentes maneras. ZReLeCada bobina individualmente8 Ohm6.2 Ohm1 mHLas 2 en serie16 Ohm12.4 Ohm2 mHLas 2 en paralelo4 Ohm3.1 Ohm0.5 mHAl conectar las dos bobinas en serie, Le, Z y Re se multiplican por dos. Al conectarlas en paralelo, se dividen por dos. Esto se deduce fácilmente de la física elemental.inicioBLOtro parámetro muy importante es BL, el factor de fuerza, que depende de varios factores. B, el campo magnético en el entrehierro pemanece inalterado.SERIEAl conectar las dos bobinas en serie, la corriente que atraviesa la bobina para un mismo voltaje es la mitad, pero el campo magnético creado por la bobina es aproximadamente dos veces mayor. Esto último se deduce de las fórmulas elementales de las bobinas, donde B es directamente proporcional al número de espiras.Bl'=2BlPARALELOAl conectar las dos bobinas en paralelo, la corriente que atraviesa cada bobina es la mitad, por lo que el campo magnético creado por cada una de ellas será la mitad, pero hay dos contribuciones al campo magnético, cuya suma es el doble, el resultado es que por un lado se divide y por otro se dobla, y permanece inalterado.Bl''=BlinicionoLa eficiencia teórica del altavoz, no depende inversamente de Re y es diréctamente proporcional al cuadrado de Bl. No depende de más factores eléctricos alterables.SERIEEn serie, tenemos que Bl es el doble, y Re es el doble, por lo que el rendimiento del driver con las bobinas conectadas en serie es:PARALELOEn paralelo, Bl es igual y Re es la mitad:Hemos deducido que tanto en serie como en paralelo, el rendimiento teórico del altavoz se dobla respescto del caso en el que sólo una de las bobinas está conectada.inicioSPLSound Pressure Level, el sonido que el driver crea con una entrada determinada. Normalmente se elijen 2.83V, lo que con 8 Ohm da 1W de potencia. Así lo vamos a hacer, ya que la impedancia depende de si las bobinas se conectan en serie o paralelo, y no daría una idea clara de cómo se comporta el SPL cuando el altavoz es atacado desde un amplificador, que proporciona voltaje.SERIELa eficiencia es el doble, pero la impedancia es también doble. Esto hace que la potencia consumida sea la mitad, pero por ser el doble de eficiente, crea el mismo SPL que con una sola conectada. Reproducirá el mismo SPL que una sola bobina, pero consumirá la mitad de potencia.PARALELOAhora tenemos que la impedancia nominal es la mitad de cuando está conectada una sola bobina de voz, por lo que circulará el doble de corriente. El rendimiento es el doble de caso de una bobina, por lo que con el doble de corriente (y potencia) y el doble de eficiencia, el SPL con las bobinas en paralelo será 4 veces mayor que al conectar una sola bobina.Reproducirá 6dB más que al conectar una sola bobina, y consumirá el doble de potencia. inicioPARÁMETROS QQmsLos parámetros Q mecánicos de un altavoz permanecen inalterados. La elasticidad de la suspensión es la misma, la masa móvil es la misma, las pérdidas en la suspensión también son iguales. Estos tres parámetros mecánico-acústicos se definen como:MAS: Masa acústica. Formada por la masa del diafragma, la bobina y la carga del aire. Se modela como una bobina en serie con el circuito.CAS: Elasticidad acústica de la suspensión. Se modela como un condensador en serie con el circuitoRAS: Resistencia acústica debida a las pérdidas de la suspensión. Se modela como un rozamiento viscoso, y en términos eléctricos, como una resisntencia en serie con el circuito.Se puede obvservar que la respuesta acústica depende directamente de BL, que a diferencia de CAS, MAS y RAS, si cambia en algunos casos. En la práctica, tenemos que Qms sólo depende de factores puramente mecánicos.En los dos casos en los que la bobina está conectada en serie o en paralelo, se modifican los parámetros eléctricos, pero no los mecánicos, por lo que Qms permanece invariado.QESLa fórmula que indica el parámetro Qes es la siguiente:En el momento que la resistencia del generador de señal es 0, Rg=0, (está conectado a un amplificador), deducimos lo siguiente:SERIE:Re se dobla.Bl se dobla.Los demás factores son puramente mecánicos, por lo que sucede lo siguiente:PARALELORe se divide por dosBl permanece inalterado.Como en el caso anterior, los demás factores mecánicos no varían, y sucede lo siguiente:QtsQts es la unión de ls dos parámetros Q anteriores. Los parámetros Q son una medida del amortiguamiento en la resonancia. Ésta se puede producir por fenómenos mecánicos o elétricos, pero el caso es que ambos tabajan juntos en su labor de amortiguar la resonancia.la expresión de Qts es esta:Se ve que es como poner los dos amortiguamientos "en paralelo"En un woofer, normalmente Qms es mucho mayor que Qes, por lo que en Qts será dominante Qes, se puee hacer la siguiente aproximación, tanto para el caso en el que están en serie como en el que están en paralelo:De todas formas, para cálculos más precisos o para cuando Qms sea bajo (Qms<10·Qes), se debe usar la fórmula exacta con los valores numéricos de Qms y Qes.espero k les sirva

CÓMO FUNCIONAN LOS PARLANTES DE BOBINA MÓVILUn transductor es un dispositivo que transforma un tipo de energía en otro. Un parlante (o altavoz) de bobina móvil es un transductor electro-mecánico, es decir, que transforma energía eléctrica en sonora (i.e., energía acústica audible para el ser humano).La mayoría de los parlantes de bobina móvil tienen 5 partes básicas (ver Figura): bobina móvil cilíndrica (1), imán anular (2), disco (3) y cilindro central (4) concéntricos (ambas piezas de material ferromagnético muy permeable al campo magnético), y 'cono' o diafragma cónico (5) de cartón o plástico, adherido a la bobina.Algunas de las antiguas "muñecas que hablan" usaban el principio del viejo fonógrafo: en su interior tenían una púa de cristal que recorría los surcos de un pequeño disco plástico que giraba al presionar la muñeca. El surco tenía relieves con la información sonora, y una lengüeta de latón transmitía las vibraciones de la púa a un cono plástico, que al vibrar reproducía un "ma-má". En este caso, el parlante era un transductor de energía mecánica en energía mecánica, y sin bobina.Mediante la implementación de una bobina móvil y la utilización de fuertes imanes, el parlante puede reproducir mayor rango de frecuencias sonoras a grandes potencias y con menor distorsión.El voltaje de salida del amplificador de un equipo de música, radio o TV, tiene las variaciones del sonido que se quiere reproducir. Si se conecta la salida del amplificador a la bobina móvil, circula una corriente con las variaciones correspondientes al sonido. Debido a un principio básico de la Naturaleza (Ley de Ampère, una de las 4 leyes del Electromagnetismo), la corriente en la bobina genera un campo magnético igualmente variable.El imán y las dos piezas ferromagnéticas (disco y cilindro central), forman un circuito magnético con entrehierro en la zona donde está la bobina. En la Figura se ha esquematizado con 3 flechas el sentido del flujo magnético dentro del circuito magnético. Las piezas ferromagnéticas desvían el campo del imán al entrehierro donde, por otro principio (Ley de Gauss del magnetismo), se cierran las líneas de campo magnético entre el polo magnético norte N´ inducido en el cilindro central, y el polo magnético sur S del imán, dejando a la bobina inmersa en el campo estático.La corriente eléctrica variable (o el campo magnético variable generado), interactúa con el campo estático, produciéndose una fuerza magnética (de Lorentz) sobre la corriente (y por lo tanto sobre la bobina). La magnitud de esta fuerza es proporcional al campo estático y a la intensidad de la corriente (es decir, sigue las variaciones de la corriente), mientras que su dirección es perpendicular al plano que forman la corriente variable y el campo estático. Por lo tanto, la bobina se desplaza longitudinalmente según las variaciones de la corriente.Como la bobina móvil se encuentra adherida al cono, éste se mueve desplazando el aire hacia atrás y adelante (como se esquematiza con una doble flecha), generando longitudinalmente ondas elásticas de presión (es decir, ondas acústicas). De éstas, las que varían aproximadamente entre unos 20 y 20000 ciclos por segundo (20 Hz - 20 kHz), producen vibraciones en pequeños huesos del oído, que son detectadas por el sistema auditivo humano.Los teléfonos solo requieren parlantes para reconocer la voz humana, y generalmente reproducen bien el rango 350 - 3500 Hz. Pero cuando un equipo de música usa un único parlante, éste debe cubrir un rango mayor de frecuencias de sonido, y por lo tanto se utilizan los denominados parlantes de "rango extendido". Sin embargo, este tipo de parlantes suele atenuar las frecuencias muy bajas y/o las muy altas. Por lo tanto, en alta fidelidad ("Hi-Fi" se utilizan tipos especializados de parlantes.Muchas cajas acústicas o "baffles", poseen un parlante de rango extendido con un parlante de baja frecuencia denominado "woofer", diseñado para reproducir eficientemente sonidos bajo los 2 kHz. Otros tienen además un transductor de alta frecuencia más pequeño, denominado "tweeter". Algunos tienen hasta un cuarto transductor denominado "supertweeter", para las frecuencias más altas. Sin embargo, hay que destacar que muchos de estos transductores de alta frecuencia están basados en un principio físico diferente, ya que no tienen bobina móvil. En cambio, utilizan cristales piezoeléctricos que se contraen y dilatan según el voltaje aplicado.En la actualidad, la impedancia de la bobina de los parlantes es de 4 a 32 ohm (generalmente 8 ohm), mientras que los que utilizan piezoeléctricos, tienen una impedancia muchísimo mayor, ya que son materiales dieléctricos no conductores.Los terminales eléctricos de la bobina móvil, en principio no tienen polaridad. Sin embargo, cuando el equipo tiene más de un parlante, es importante que las ondas sean emitidas en fase (para evitar distorsión), y por lo tanto, uno de los terminales se indica como positivo con un "+" o con una marca de color rojo. Si se conecta una pila a la bobina móvil, el cono se mueve hacia adelante cuando el positivo de la pila está conectado al terminal rojo.En general, los terminales negativos de los parlantes de un baffle, se conectan todos juntos al negativo de la salida del amplificador, mientras que los positivos pasan a través de un filtro pasivo formado por resistencias, bobinas y condensadores, denominado "divisor de frecuencias". Estos filtros hacen que a cada tipo de parlante llegue sin atenuación solo el rango de frecuencias de interés (sin calentar la bobina con frecuencias que no van a salir fielmente reproducidas).Los materiales más utilizados en imanes permanentes para parlantes son cerámicos de la familia de las "ferritas duras" (óxidos de bario, manganeso, zinc, hierro y otros elementos). Es importante señalar que con imanes permanentes más potentes (magnéticamente más duros) se pueden fabricar parlantes de mayor potencia, menor atenuación de bajas frecuencias y menor tamaño.Los "superimanes" con samario, praseodimio y neodimio (elementos químicos de la familia de Tierras Raras) desarrollados en los 70´s, y los de neodimio-hierro-boro de los 80´s, han permitido tener auriculares miniaturizados de alta fidelidad y buena reproducción de bajas frecuencias, sin necesidad de las cajas plásticas acolchadas que cubrían las orejas.