Definiciones: Parámetros de altavoz (Thiele/Small)

El dicho de que alguien podría escribir un libro sobre un tema se cumple con los altavoces y sus parámetros. De hecho, hay docenas de excelentes libros. Este artículo da visión general de los parámetros más discutidos.

¿Qué son los parámetros de altavoz?

Los parámetros de altavoz, a menudo llamados parámetros Thiele/Small, son un conjunto de mediciones electromecánicas que definen el rendimiento en baja frecuencia de un transductor. Usándolos y una serie de cálculos, tu instalador puede predecir el rendimiento de ese altavoz en un recinto.

¿Qué podemos determinar con estos parámetros?

Quizás el cálculo más importante es la salida del sistema. Por "sistema" nos referimos al altavoz y el recinto donde se instalará. Todo recinto actúa como filtro pasa-alto y reduce salida en baja frecuencia. Ganamos manejo de potencia física a cambio de esta salida reducida. Con cálculos, predecimos cuánta información de baja frecuencia producirá el sistema.

Otro cálculo importante: manejo de potencia. Como mencionamos, necesitamos controlar movimiento del cono para evitar distorsión y daño. Predecimos cuánto se moverá el cono para una potencia dada en nuestro recinto de prueba.

Frecuencia de resonancia del altavoz – Fs

Analizando partes móviles, necesitamos la frecuencia donde la compliancia (elasticidad) de la araña y la suspensión se combinan con la masa del cono y capucha para almacenar más energía. A esta frecuencia, el sistema alterna almacenar y liberar más energía para una tensión de entrada dada. Si balanceas un peso en cuerda colgada del techo, la frecuencia natural de oscilación iguala la frecuencia de resonancia de un altavoz.

Volumen de compliancia equivalente – Vas

Para entender rigidez de araña y suspensión, las comparamos con cantidad de aire que ejercería misma resistencia al movimiento. Como el aire se comprime fácilmente, Vas alto representa cono muy suavemente suspendido. Inversamente, Vas bajo indica suspensión muy rígida.

Factor Q eléctrico en Fs – Qes

Entender Q (Factor de Calidad) es difícil porque es adimensional. En esencia, Q describe característica de amortiguamiento de sistema resonante. Q alto representa menor pérdida de energía relativa a energía total almacenada. Un péndulo en cojinete de baja fricción tiene Q alto. Sumergido en agua, Q mucho menor. Importante: sistemas high-Q tienen menos amortiguamiento y vibran más tiempo. Qes describe cuánto amortiguamiento invocan bobina e imán en el cono móvil.

Al moverse la bobina junto al imán, produce corriente eléctrica. Esta alcanza valor máximo en frecuencia de resonancia y contrarresta la corriente del amplificador. Resultado neto: aumento significativo de impedancia en resonancia.

Factor Q mecánico en Fs – Qms

Así como características eléctricas oponen movimiento del cono, propiedades mecánicas tienen efecto similar. Qms describe pérdidas mecánicas de araña y suspensión. Qms alto describe menores pérdidas mecánicas; Qms bajo, mayores pérdidas.

Factor Q total del sistema en Fs – Qts

Esta medida adimensional combina características mecánicas y eléctricas. En términos simples, calculamos Qts dividiendo energía total almacenada por energía disipada en resonancia.

Compliancia de suspensión del driver – Cms

Cms describe rigidez de suspensión en metros por newton. Suspensión más rígida se mueve menos distancia para una fuerza dada.

Área efectiva del cono – Sd

Este parámetro describe el "tamaño" efectivo. Sabemos que el cono mueve aire, pero también hay que contar el contorno. Se acepta comúnmente usar la mitad del contorno como contribución a la salida.

Masa del cono y partes móviles – Mms

Mms describe masa del cono y parte de araña y suspensión. A diferencia de Mmd, Mms incluye carga acústica del aire en contacto con el cono. En la mayoría de casos valores son similares, pero al aumentar área del cono, Mms aumenta relativo a Mmd.

Nivel de excursión máximo – Xmax

Frecuentemente malinterpretado como factor definitorio de distancia que puede mover el cono. Cálculos tempranos usaban fórmula: (altura hueco magnético - altura bobinado) / 2. Describe cuánto puede moverse antes de que bobinado salga del hueco.

Investigaciones posteriores muestran que comportamiento no lineal en otras partes del diseño podría influir más en límites de movimiento. Sugiere que Xmax debería ser distancia de excursión unidireccional representando 10% distorsión. Esta especificación orientada a rendimiento es más indicativa del rango útil, pero mucho más difícil de determinar.

Parámetros adicionales

En este artículo solo describimos parámetros básicos usados para predecir rendimiento en baja frecuencia. Otros, como inductancia, son más relevantes en altas frecuencias. Parámetros adicionales como Impedancia Nominal (Znom), eficiencia, sensibilidad y Producto Eficiencia-Ancho de Banda (EBF) se derivan mediante ecuaciones usando especificaciones anteriores.

Diseño correcto requiere simulación

Un woofer en recinto sobredimensionado puede tocar fondo y dañarse fácilmente. Un medio en cápsula pequeña puede tener pico de respuesta y distorsión asociado. Resultado desfavorable.

Antes de asumir que un subwoofer o altavoz es adecuado para el recinto o ubicación elegida, vale la pena pedir a tu especialista que realice simulación para asegurar funcionamiento como deseas. Trabajarán contigo para que todo rinda óptimamente y tu sistema suene genial.