¿Por qué los altavoces tienen diferentes tamaños?

Cuando se dirige a su especialista local en electrónica móvil en busca de nuevos altavoces, hay algunos criterios a tener en cuenta. La elección de un tamaño de altavoz puede ser de dos maneras:puede elegir algo que se ajuste a una ubicación de montaje específica o puede elegir según las características del altavoz en relación con su tamaño. ¿Está interesado en saber por qué los altavoces vienen en diferentes tamaños? ¡Bueno! Has venido al lugar correcto.

¿Qué hace un orador?

El trabajo de un altavoz es convertir la señal eléctrica de su amplificador en movimiento. El movimiento del cono del altavoz excita el aire que lo rodea. A medida que el cono avanza, el aire frente al cono se presuriza. A medida que el cono se mueve hacia atrás, el aire se enrarece. Estas ondas de presión se extienden desde el altavoz y nuestros oídos detectan estos pequeños cambios de presión como sonido. Bastante simple, ¿no?

Cosas a considerar en términos de reproducción de sonido

Cuando se trata de reproducir sonidos, cuanto menor sea la frecuencia, más difícil será producir el sonido. Por cada duplicación de frecuencia, el cono del altavoz tiene que moverse una cuarta parte de la distancia para producir el mismo nivel de salida. Por ejemplo, si su subwoofer tiene que moverse 2 mm para producir 95 dB de salida y 40 Hz, solo tiene que moverse 0,5 mm para reproducir 95 dB a 80 Hz. Para reproducir 95 dB de salida a 160 Hz, el cono solo tiene que moverse 0,125 mm.

El tamaño del cono de un altavoz afecta la cantidad de sonido que creará el altavoz para una cantidad determinada de señal de entrada. Generalicemos un poco las cosas (porque mucho de factores externos afectan esta afirmación):Un cono de altavoz de 12 pulgadas tiene que moverse el doble de lejos que un cono de altavoz de 15 pulgadas para producir la misma cantidad de salida a una frecuencia dada. Eso también significa que el altavoz de 12 pulgadas requiere más potencia para producir el mismo sonido que el de 15 pulgadas.

Más grande es siempre mejor, ¿verdad?

Según esta lógica, simplemente debe seleccionar el altavoz más grande posible para cada aplicación, ¿verdad? Bueno, no es tan fácil. Cuando entramos en frecuencias medias y altas, el cono del altavoz tiene que moverse hacia adelante y hacia atrás mucho rápido. Un tono de 1000 Hz requiere que el altavoz se mueva hacia adelante y hacia atrás 1000 veces por segundo. Un tono de 10 kHz requiere 10.000 de estos mismos movimientos por segundo. Si usamos un altavoz grande con un cono relativamente pesado, es muy Es difícil mantenerse al día con la señal de entrada. ¿Por qué? Inercia.

Usemos una analogía para ayudar a explicar esto. Imagina que estás en un desfile y ondeas una bandera. El asta mide 6 pies de largo y la bandera en el extremo mide 3 × 5 pies. Agitas la bandera de un lado a otro tan rápido como puedas. Incluso si eres realmente fuerte, lo más rápido que puedes moverlo de un lado a otro es una vez, tal vez dos veces por segundo. Ahora, mire al niño pequeño que está a su lado en el desfile. Tiene una banderita de papel de 2 × 3 pulgadas en un palo de plástico de 5 pulgadas de largo. Sus pequeñas manos pueden agitar esa bandera de un lado a otro cinco o seis veces por segundo.

Los ingenieros de altavoces tienen que equilibrar varias características para lograr objetivos específicos para un diseño determinado. Comparemos el peso de un cono de altavoz para un subwoofer de 10 pulgadas con el de un rango medio de 10 pulgadas utilizado en conciertos y sistemas de megafonía. Un subwoofer típico de 10 pulgadas que está diseñado para reproducir frecuencias por debajo de 150 Hz tiene un conjunto de cono (cono, bobina de voz, anterior, la mitad de la araña y la mitad del sonido envolvente) que pesa alrededor de 150 gramos. Un altavoz de 10 pulgadas diseñado para usarse con frecuencias de rango medio (150 a 1 kHz) tiene una masa de cono de alrededor de 40 gramos.

Claramente, el ensamblaje más ligero puede moverse más rápido y mantenerse al día con la reproducción de frecuencias más altas.

¿Es mejor más ligero?

Ahora nos enfrentamos al dilema de equilibrar la salida de baja y alta frecuencia. Un cono más ligero se moverá más rápido y es capaz de producir una salida de alta frecuencia extendida. Un cono más pesado tiene una frecuencia de resonancia más baja y, por lo tanto, puede producir más salida de baja frecuencia. Combine estas generalizaciones con problemas eléctricos que afectan la inductancia de la bobina de voz y obstruiremos aún más la salida de alta frecuencia. Empieza a quedar claro que necesitamos altavoces de diferentes tamaños para diferentes aplicaciones.

Subwoofers

La mayoría de los subwoofers tienen un tamaño de 8 a 18 pulgadas. Dado que los subwoofers están diseñados para reproducir frecuencias por debajo de 100 Hz en aplicaciones de audio para automóviles, necesitan una gran capacidad de excursión y una frecuencia de resonancia baja. Esto significa que los subwoofers tendrán conos relativamente pesados. A altos niveles de excursión, los conos están expuestos a tensiones significativas, por lo que el cono debe ser fuerte y esto contribuye aún más a su peso. Los subwoofers tienen que manejar mucha potencia. Este poder nos permite mover el cono en distancias relativamente grandes. El manejo de potencia requiere componentes más grandes en forma de devanados y formadores de bobina de voz de gran diámetro.

Controladores de bajos medios

Un controlador de bajos medios dedicado generalmente está diseñado para reproducir entre 50 y 500 Hz. Los tamaños suelen ser de 6,5 a 8 pulgadas, pero algunas personas han usado controladores de 10 y 12 pulgadas. El cono tiene que ser más pesado que el de un rango medio, pero no lo suficientemente pesado como para ralentizarlo en frecuencias más altas.

Si observa el contenido de frecuencia de un intérprete, verá que muchas voces se extienden hasta 100 Hz. La precisión en la velocidad es importante en este rango de frecuencia. Resonances and non-linear behavior causes harmonic distortion. This is often perceived as “warmth” in the midbass region. We do not want anything extra in our music, so accuracy is what matters.

Midrange Speakers

Midrange speakers become a balancing act of several different characteristics. Of course, the cone has to be relatively light, but managing linearity and distortion becomes an even higher priority. It’s easier to hear distortion at midrange frequencies. The cone has to balance mass, damping and strength to prevent deforming and cause harmonics. The suspension has to be very linear.

Managing inductance also becomes a more significant issue because it can reduce high frequency output. Midrange drivers for typical car audio applications vary in size from 6.5 inches and 6×9 inches on the large side down to as small as 2.5 inches. Many midrange drivers try to do double-duty as midbass drivers for use in two- or three-way audio systems. While this is a minor compromise, it is a necessity. We consider midrange speakers to cover the range from 100 Hz to 3,000 or 4,000 Hz.

Tweeters

To reproduce frequencies above 2.5 kHz, tweeters need very light cones. Tweeter cones don’t move very far, so they don’t require much excursion, but there still has to be a suspension. Resonances in the cone can wreak havoc with frequency response. Premium tweeters may make use of features like ferrofluid in the gap to improve power handling. Premium tweeters may also include a copper pole-piece cap to reduce inductance and distortion.

Directivity Considerations

Another consideration when choosing speakers is that all speakers above a certain frequency start to become directional. Directivity refers to a reduction in high-frequency output as you move off-axis to the speaker. If you choose your speakers and design your system carefully, you can minimize the effect of directivity. The only real consideration would be to have your tweeters pointed at you.

The Balancing Act

The applications for the information in this article vary, depending on your overall goal for your audio system upgrade. A simple set of coaxial replacement speakers will be chosen by the size application. If you are building a high-end audio system with multiple amplifiers, channels, digital signal processing and custom speaker mounting locations, then choosing the right speakers in terms of their quality and intended application becomes more important.

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