PRACTICA 2 “ PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES WOOFER, SQUAKER Y TWEETER ” ELECTROACUSTICA Y TRANSDUCTORES 2010 INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESIME-CULHUACAN PROFESOR: ING. HIGAREDA SÁNCHE BENJAMIN ELABORADO POR: Arreola Olvera Irianelly Basilio Sánchez Adrian González Guevara Hugo Edgar Martínez Ángeles David Ortiz Caballero Irianitzi Rojas Hernández Ángel Omar 18 de Octubre de 2010 7EM3 PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES 18 DE OCTUBRE DE 2010 1
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PRACTICA 2
“ PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES
WOOFER, SQUAKER Y TWEETER ”
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PROFESOR: ING. HIGAREDA SÁNCHE BENJAMIN
ELABORADO POR:
Arreola Olvera IrianellyBasilio Sánchez Adrian
González Guevara Hugo EdgarMartínez Ángeles DavidOrtiz Caballero Irianitzi
Rojas Hernández Ángel Omar
18 de Octubre de 20107EM3
PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES
18 DE OCTUBRE DE 2010
1
PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES
18 DE OCTUBRE DE 2010
PRACTICA 2
PARAMETROS DE LOS ALTAVOCES WOOFER, SQUAKER Y TWEETER
OBJETIVOObtener los parámetros de los 3 altavoces comerciales para el diseño de un bafle, dichos parámetros son:
Impedancia Sensibilidad Respuesta en frecuencia Rendimiento
INTRODUCCION
Un altavoz es un transductor electroacústico utilizado para la reproducción de sonido. Uno o varios altavoces pueden formar una pantalla acústica.
En 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 energía acústica. Es por 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 a través del aire. El oído capta estas ondas y las transforma en impulsos nerviosos que llegan al cerebro. 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 unas señales eléctricas que deben ser convertidas en sonidos audibles; para ello se utiliza el altavoz.
Respuesta en frecuencia
La respuesta en frecuencia del altavoz no es plana. El altavoz ideal debería dar una respuesta uniforme, es decir, igual a todas las frecuencias, pero este altavoz no existe. En las especificaciones técnicas viene indicada la respuesta en frecuencia:
Los altavoces de alta calidad son los que tienen un margen de variación de 6 dB para el margen audible entre los 20 y los 20.000 Hz.
Fuera de los sistemas de alta calidad, también son aceptables las variaciones de 3 dB en un margen de 100 a 15.000 Hz, ya que en la práctica el margen de audibilidad nunca llega a los 20.000 Hz.
La banda conflictiva es la de los graves, por ello, no se empieza la medición en los 20-30 Hz, sino que se eleva esta cifra hasta los 80 Hz.
En las especificaciones técnicas también suele venir la curva de respuesta en frecuencia, pero hay que tener en cuenta que los fabricantes probablemente hayan hecho sus
mediciones en las condiciones más favorables, por lo que los resultados serán superiores a los reales.
Impedancia
La impedancia es la oposición que presenta cualquier dispositivo al paso de pulsos suministrados por una fuente de audio (esta corriente no es ni alterna, ni directa. Es una combinación de las dos la cual no tiene ciclos definidos). La impedancia se mide en Ohmios
En los altavoces el valor de la impedancia varía en función de la frecuencia, con lo que en las especificaciones técnicas de cada modelo de altavoz nos vendrá una curva con esta relación impedancia-frecuencia, amén de que se nos indique la resistencia (impedancia para una frecuencia concreta que sirva de referencia, generalmente, los 0 Hz, aunque también hay muchos fabricantes que optan por los 50 Hz).
Si queremos obtener una transferencia máxima de energía entre la fuente de sonido (el amplificador) y el altavoz, las impedancias del altavoz debe ser la mínima aceptada por el amplificador.
Las impedancias normalizadas de los altavoces son 2, 3.2, 4, 6, 8, 16 y 32 ohmios, pero las más utilizadas son 4 en sonido automotriz, 6 para sistemas mini componentes, 8 para los sistemas de alta fidelidad, 16 para sistemas de sonido envolvente (surround) y auriculares.
Por ejemplo, un altavoz tiene las siguientes especificaciones técnicas:
400 W. 100 - 16 000 Hz: Es la respuesta en frecuencia del altavoz. 8 Ω: Es la impedancia nominal del altavoz (a 1 kHz).
Sensibilidad
Es el grado de eficiencia en la transducción electroacústica. Es decir, mide la relación entre el nivel eléctrico de entrada al altavoz y la presión sonora obtenida.
Suele darse en dB/W, medidos a 1 m de distancia y aplicando una potencia de 1 W al altavoz (2,83 V sobre 8 Ω).
Los altavoces son transductores electroacústicos con una sensibilidad muy pobre. Esto se debe a que la mayor parte de la potencia nominal introducida en un altavoz se disipa en forma de calor.
En los altavoces, a diferencia del micrófono, la sensibilidad no es un indicativo de “calidad sonora”, pues la práctica ha demostrado que altavoces de inferior sensibilidad producen mejor “coloración sonora”.
El rendimiento mide el grado de sensibilidad del altavoz. Es el tanto por cien que indica la relación entre la Potencia acústica radiada y la Potencia eléctrica de entrada. Potencia acústica / potencia eléctrica x 100.
MATERIAL Y EQUIPOLista de material y equipo utilizado
Woofer Squaker Tweeter Generador de audio frecuencia Resistencia de 1kΩ Volmetro analógico Puente de impedancias Amplificador Generador de ruido Osciloscopio Sonómetro Cables de conexión
DESARROLLO
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Esta fue la serie de pasos realizada por el equipo para obtener los parámetros de cada altavoz.
IMPEDANCIA
La primera medición de la impedancia se realizo directamente con el puente de impedancia, los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla.
Para determinar la impedancia de cada altavoz se conecto el equipo como muestra la figura siguiente, haciendo un barrido de frecuencias por tercios de octava, verificando el voltaje a la entrada de la resistencia como nuestra referencia y el voltaje de entrada al altavoz.
Diagrama del equipo para la medición de la impedancia
Para determinar la sensibilidad de cada altavoz, se conecto el equipo de la siguiente manera, midiendo el voltaje a la entrada del altavoz y el nivel de presión sonora.
Diagrama del equipo para medir la sensibilidad
a) Señal a prueba tono puro de 1 kHz o 500 Hz dependiendo del altavozb) Medir un metro de distancia entre el altavoz y el sonómetro.
Aplicando la norma nacional de
X (dB−NPS ) con1W a1 M
Para la medición de sensibilidad de nuestro micrófono tenemos
S=Vp
Donde S es la sensibilidad, V es el valor de voltaje y p es el valor de la presión que recibe Ahora en el laboratorio para respetar la norma nacional se debe de suministrar 1W, dado que conocemos la impedancia de cada altavoz, necesitamos conocer el valor del voltaje que se le suministrara, esto es:
V=√ZP
Donde Z es la impedancia del altavoz y P es la potencia de 1W
El valor de impedancia de cada altavoz es el siguiente asi como el voltaje que se le suministro a cada uno.
ALTAVOZ IMPEDANCIA VOLTAJE E0 Sensibilidad a
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[Ω] [Volts] 1W por metro[dB]
WOOFER 5 2.23 82 SQUAKER 4 2 81 TWEETER 4 2 76
De esta manera conocemos el valor de la sensibilidad de cada altavoz con 1W de potencia a 1 metro de distancia.
RESPUESTA EN FRECUENCIA
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Para la realización de esta parte, se volvió a montar el equipo con el mismo diagrama de sensibilidad, a diferencia de que la salida del sonómetro se conecto a al osciloscopio para la respuesta en frecuencia medido por tercios de octava, primero se realizo con un tono y posteriormente con ruido rosa.
Diagrama del equipo para medir la respuesta en frecuencia
El total de decibeles por tercios de octava se muestra en las siguientes tablas, de acuerdo con el altavoz a prueba
Sabemos que el rendimiento de los altavoces se obtiene de:
η=PacPel
x100
Sabemos que la potencia eléctrica es 1 W debido a que es la que le suministraos al altavoz.Pac es la potencia acústica calculada por medio del cuadrado inverso, esto es:
I= Pac
4 π r2
Donde r es la distancia, esta distancia es equivalente a un metro, despejando la potencia acústica tenemos
Pac=4 Iπ r2
Y la intensidad la despejamos del NPS obtenido en el laboratorio, y procedemos a calcular el rendimiento de cada altavoz, cabe mencionar que la mayoría de los altavoces tienen bajo rendimiento, esto debido a que disipan la mayoría de la potencia.El rendimiento de cada altavoz se muestra en la siguiente tabla
CONCLUSIONESEn el desarrollo de la práctica se muestra el estudio de algunas de las características necesarias a estudiar en cuanto a altavoces se refiere, estudiando tres tipos en específico, como son el tweeter, squaker y woofer, empezando previamente con la medición de impedancias reales tomando en consideración que las que da el fabricante son aproximadas con lo que en realidad entregan.
Otro aspecto que se midió fue la sensibilidad de cada uno de los altavoces los cuales propiamente no tienen una excelente respuesta ya que no es un factor determinante para localizar la buena calidad de cada uno de ellos, posteriormente la respuesta en frecuencia que presenta cada uno, en realidad estos cálculos y consideraciones que se han hecho son para estudiar bien nuestros altavoces y así poder construir un circuito separador de frecuencias y diseñar una caja acústica o bafle con nuestros tres altavoces.