Aproveche su inversión:tecnologías de altavoces de audio para automóviles

Hablamos recientemente sobre la diferencia entre buenos y excelentes oradores. En pocas palabras, cuando elige excelentes parlantes, obtiene más manejo de potencia, el potencial de más salida y una claridad mejorada dramáticamente, gracias a una reducción en la distorsión. En esta edición de Bang for Your Buck, veremos dos tecnologías de altavoces de audio para automóviles que reducen la distorsión. Este artículo será una verdadera mirada entre bastidores sobre cómo funcionan los altavoces.

Flujo de corriente y campos magnéticos

De acuerdo con la ley de Lenz, cuando la corriente fluye a través de un conductor, se crea un campo magnético alrededor del conductor. Al mismo tiempo, cuando movemos un conductor a través de un campo magnético, se crea una corriente en el conductor.

El diagrama de arriba muestra un conductor (en gris) con una corriente que fluye a través de él. Las líneas verdes muestran la dirección del campo magnético alrededor del conductor.

En un altavoz, la bobina de voz es una bobina de alambre enrollada alrededor de una bobina o forma. La corriente de nuestro amplificador fluye a través de este conductor y establece un campo magnético alrededor de la bobina móvil. Usamos esta propiedad para mover el altavoz dentro y fuera de la cesta. Cuando la polaridad del campo magnético es la misma que la del imán fijo, los campos magnéticos similares se repelen entre sí y el altavoz avanza. Cuando la polaridad del campo magnético se invierte, el altavoz es atraído por el campo magnético y el altavoz se mueve hacia atrás.

Desafortunadamente, cuando se trata de corriente alterna, el comportamiento de los campos magnéticos puede jugar en su contra. Cuando la polaridad de la corriente se invierte, tiene que luchar contra el campo magnético que creó. Puedes pensar en ello como un impulso. Si las canicas ruedan por el suelo, se necesita energía para que cambien de dirección. Esta oposición al cambio en el flujo de corriente se llama inductancia. El impulso eléctrico resiste el deseo de establecer un nuevo campo magnético de polaridad opuesta.

Gestión de la inductancia de la bobina de voz

La cantidad de inductancia en la bobina de voz de un altavoz está determinada por varios factores. El tamaño del conductor de la bobina móvil, la geometría del conductor, la cantidad de capas en la bobina móvil y la proximidad de la bobina móvil a la placa superior y la pieza polar, solo por nombrar algunos.

Entonces, ¿cómo la inductancia causa distorsión en un altavoz? Como puede ver en el diagrama anterior, cuando el devanado de la bobina móvil (en rojo) está en reposo, está centrado en la placa superior (en verde). A medida que el cono se mueve hacia abajo, más parte de la bobina de voz está al lado del imán (en azul) y la pieza polar (en rosa). Por el contrario, a medida que el come se mueve hacia afuera, menos parte del cono está cerca del polo. En un diseño de altavoz convencional, los cambios en la proximidad a la pieza polar de acero provocan cambios en la inductancia. A medida que disminuye la inductancia, hay menos oposición al flujo de corriente de alta frecuencia y un aumento en el rendimiento de alta frecuencia. Los cambios en el rendimiento basados ​​en la posición del cono del altavoz provocan distorsión.

La imagen de arriba muestra la inductancia de una bobina móvil en relación con su posición en el altavoz. La curva roja es el gráfico de inductancia de un altavoz convencional. La curva azul es el gráfico de inductancia de un altavoz que incluye un anillo de cortocircuito de aluminio en la parte inferior del yugo en T. Como puede ver en la imagen de arriba, sin el anillo de cortocircuito, el altavoz tiene características inductivas dramáticamente diferentes dependiendo de la posición del cono. El gráfico anterior muestra la respuesta de frecuencia de un altavoz sin anillo de cortocircuito (en rojo) y la de un altavoz muy similar con un anillo de cortocircuito (en azul). Como es claramente evidente, la inclusión de un anillo de cortocircuito mejora drásticamente el rendimiento de alta frecuencia de un altavoz. Se pueden lograr mejoras adicionales en la linealidad al incluir una tapa de cobre en la parte superior del yugo en T.

Cuando compre excelentes altavoces, busque tapas reductoras de inductancia en todos los altavoces (subwoofers, controladores de rango medio y tweeters), y en altavoces más grandes (subwoofers y controladores de rango medio) donde el espacio está disponible en el conjunto del motor, busque la presencia de un anillo de cortocircuito.

Comparación de números de inductancia

Si no podemos determinar si un altavoz tiene un diseño que mitiga los cambios en las características inductivas, ¿podemos simplemente mirar las especificaciones? Ciertamente proporcionan una pista. Un woofer de 6,5 pulgadas sin tapa ni anillo de cortocircuito puede tener una inductancia de 0,7 a 1,1 mH (milihenrios), mientras que un altavoz con estas tecnologías estará más cerca de 0,1 o 0,2 mH. En términos de cómo suenan, siendo iguales todos los demás criterios de diseño, el controlador con la inductancia más baja tendrá un mejor rendimiento de alta frecuencia y producirá menos distorsión.

No linealidades en la suspensión de los altavoces

El propósito de la araña (también conocida como amortiguador) es mantener la bobina móvil centrada lateralmente en el espacio de aire entre la placa superior y la pieza polar y ayudar a que el cono vuelva a la posición de reposo cuando se retira la señal de audio.

Elegir la rigidez del amortiguador perfecta (cumplimiento) para una masa de cono dada y una frecuencia de resonancia deseada es uno de los actos de equilibrio más grandes involucrados en el diseño de un altavoz. Si la araña es demasiado rígida, la frecuencia de resonancia del altavoz puede ser demasiado alta para la aplicación deseada y su eficiencia puede verse afectada.

Hay una variedad de materiales disponibles, así como diferentes tamaños y diferentes geometrías. Una araña es un resorte. Algunas arañas están diseñadas para cumplimiento lineal y otras son progresivas. Más importante aún, debido a las variaciones en la altura del devanado de la bobina móvil y el diseño de la canasta, algunas arañas incluyen un labio de montaje desplazado. Esto se llama una araña ahuecada. Esta copa o espaciador permite que la araña se acople al formador de la bobina de voz por encima del devanado y luego se conecte al chasis mientras mantiene la bobina de voz centrada verticalmente en el espacio magnético.

El gráfico anterior muestra el cumplimiento de la suspensión de dos altavoces diferentes de 6,5 pulgadas de diámetro en función de la posición del cono. El gráfico en rojo muestra el cumplimiento de un altavoz que utiliza una araña acopada. Puede ver que con 6,5 mm de recorrido hacia adentro, la suspensión es un 25 por ciento más rígida que con 6,5 mm de recorrido hacia afuera. El gráfico azul muestra un altavoz de tamaño similar con una araña plana. Aunque el cumplimiento general es diferente, el comportamiento en las direcciones hacia adelante y hacia atrás es casi idéntico.

Qué buscar en una araña

En última instancia, queremos que la araña ejerza la misma cantidad de fuerza sobre el cono y la bobina móvil cuando se mueve hacia adelante o hacia atrás desde la posición de reposo. La cantidad de fuerza no debe cambiar según la dirección del recorrido del cono. Imagine la distorsión creada por un altavoz que reproduce una onda sinusoidal en la que el cono no se mueve tanto hacia atrás para una cantidad determinada de corriente a medida que avanza. Como tal, trate de evitar los altavoces que usan arañas ahuecadas.

Escuche en persona diferentes tecnologías de altavoces de audio para automóviles

La próxima vez que se dirija a su minorista local de mejoras para dispositivos móviles para escuchar nuevos altavoces, elija dos puntos de precio muy diferentes y escuche la misma parte de una canción en cada altavoz. Escúchelos a un nivel de volumen razonablemente alto y colóquese al otro lado de la habitación. Cambia de un lado a otro hasta que determines las diferencias.

Luego, agregue una tercera opción de altavoz, con precio y destacado en algún punto intermedio. Haga la misma comparación con este nuevo altavoz y los altavoces caros. Una vez que haya escuchado a los oradores, pida ver una muestra de cada uno y vea si puede correlacionar algunas de las características de diseño que hemos discutido con su desempeño. No solo es una excelente manera de audicionar productos, sino también de aprender qué hace que la tecnología o el diseño de un altavoz de audio para automóvil sea mejor que otro.