Sistemas de altavoces. Bogotá D.C.

Sistemas de altavoces.

RESUMEN:

La mejor reproducción de sonido se obtiene por medio de diferentes altavoces para las regiones de baja, mediana y alta frecuencia. Aun cuando el intervalo auditivo común del oído humano es de aproximadamente 100 Hz a 20 kHz, hay disponibles altavoces de 20 Hz a 40 kHz. Para el intervalo de baja frecuencia que por lo general abarca de 20 Hz a 300 Hz aproximadamente,se utiliza una bocina conocida como “woofer” (bocina de bajas frecuencias).De los tres altavoces, normalmente es el más grande. La bocina de mediano intervalo en general es más pequeña que el woofer y cubre el intervalo de 100 Hz a 5 kHz aproximadamente. El “tweeter” (bocina de altas frecuencias), como se le llama, suele ser el más pequeño de los tres altavoces y por lo común cubre el intervalo de 2 kHz a 25 kHz. No existe traslape( significa cubrir parcial o totalmente) de frecuencias para que éstas no se pierdan en las regiones donde la respuesta de una reduce y la otra se hace cargo. Mucho más sobre el intervalo de cada bocina y su respuesta en dB (un término que quizás haya escuchado cuando se analiza la respuesta de una bocina).

La unidad decibel (dB) definida por una expresión logarítmica, se utiliza en la industria para definir niveles de audio, ganancia de voltaje, energía.La comparacion entre dos niveles de potencia puede realizarse utilizando una unidad de medición llamada Bel,la cual se define por medio de la siguiente ecuación:  , sin embargo para disponer de una medida de menor magnitud un decibel se define como: 1 bel = 10 decibeles (dB).[pic 1]

Una de las aplicaciones más frecuentes de la escala de decibeles se da enlas industrias de la comunicación y entretenimiento. El oído humano no responde de una manera lineal a cambios del nivel de potencia de una fuente;

Es decir, una duplicación del nivel de potencia de audio de 12 a 1 W no duplica el nivel del volumen para el oído humano. Además, un cambio de 5 W a 10 W es captado por el oído como el mismo cambio de intensidad del sonido que se experimenta de 12 a 1 W. En otras palabras, la relación entre niveles es la misma en cada caso (1 W/0.5 W = 10 W/5 W=  2),y el cambio en decibeles o logarítmico resultante es el mismo definido por la ecuación donde:El logaritmo de un número elevado a una potencia es igual al producto de la potencia y al logaritmo del número:. El oído, por consiguiente,responde de manera logarítmica ante cambios de niveles de potencia de audio.

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  Fig.1. Diagrama de los componentes usados en cada rama del sistema.

Si los niveles de potencia son iguales (P2=  P1), el nivel de potencia no cambia, y dB  0. Si el nivel de potencia se incrementa (P2  >P1), el nivel de decibeles resultante es positivo. Si el nivel de potencia se reduce (P2<  P1), el nivel de decibeles resultante será negativo.Para el caso especial de P2  2P1, la ganancia en decibeles es:

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Por consiguiente,para un sistema de bocinas, un incremento de 3 dB en la salida requiere que el nivel de potencia se duplique. En la industria del audio es una norma generalmente aceptada que un incremento del nivel de sonido se logre con incrementos de 3 dB en el nivel de salida. En otras palabras, un incremento de 1 dB es apenas detectable, y uno de 2 dB apenas diferenciable.Un incremento de 3 dB normalmente produce un incremento fácilmente detectable para el oído humano.

En este proyecto se usó un sistema de 8W para obtener  un incremento de 3dB requeriría una salida de 16 W ,  mientras que un incremento adicional de 3 dB (un total de 6 dB) requeriría un sistema de 32W como se puede ver en los cálculos:

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RESULTADOS Y PROCESO

El método usado en este proyecto  para conectar tres altavoces es el de la configuración en cruce. La cual simplemente es una red en paralelo con una bocina en cada rama y el voltaje total aplicado a través de cada una es el mismo. Los elementos como inductores y capacitores se seleccionaron con el fin de establecer el intervalo de respuesta en cada bocina. Para medir la impedancia total de cada rama a unas frecuencias específicas para comprobar que si en realidad la respuesta de un parlante será mayor que la respuesta de los otros dos. Y debido a que  se tiene que utilizar un amplificador con una impedancia de salida de 8 ohms, la máxima transferencia de potencia a la bocina se obtiene cuando la impedancia de la rama es igual o casi de 8 ohms.

Procedimos a calcular las frecuencias que serán soportadas por la bobina de frecuencias medias ya que esta es la que reproduce la mayor parte de frecuencias que una persona escucha.Esta bocina tiene como especificaciones de 8 ohms a 1.4 kHz así pues procedimos a ver el efecto que causa en ella cuando se aplica 1.4kHz a todas las ramas del sistema :

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Como se puede ver al aplicar  el amplificador con la impedancia de salida de 8 ohms a la bocina de mediano intervalo a una frecuencia de 1.4 kHz.Como la reactancia total ofrecida por los dos elementos reactivos conectados en serie es tan pequeña comparada con la resistencia de 8 ohms de la bocina, en esencia se puede reemplazar la combinación en serie de la bobina y el capacitor por un cortocircuito de 0 ohms.Debido a esto nos quedamos en una situación en la cual la impedancia de carga es exactamente igual a la impedancia de salida del amplificador y se suministrará la potencia máxima a la bocina. Debido a que  las impedancias son iguales y están en serie, cada una capturará la mitad del voltaje aplicados es decir 6V.

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