¿Cómo funcionan los altavoces

Cómo altavoces funcionan

Altavoces toman señales electrónicas y los convierten en sonido. Ver másfotos de alta tecnología de audio.

Introducción a Cómo altavoces funcionan

En cualquier sistema de sonido, la calidad final depende de los altavoces. La mejor grabación, codificado en el dispositivo de almacenamiento más avanzada y que desempeña una cubierta y un amplificador de arriba de la línea, sonará horrible si el sistema está conectado a los altavoces pobres.

Altavoz de un sistema es el componente que lleva la señal electrónica almacenada en cosas como CDs, cintas y DVDs y lo convierte de nuevo en sonido real que podemos escuchar.

En este artículo, vamos a averiguar exactamente cómo los hablantes hacen esto. También veremos cómo los diseños de altavoces son diferentes, y vemos cómo estas diferencias afectan a la calidad del sonido. Los altavoces son piezas increíbles de la tecnología que han tenido un profundo impacto en nuestra cultura. Pero en su corazón, que son dispositivos muy simples.

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Conceptos básicos de sonido

Para entender cómo funcionan los altavoces, primero hay que entender cómo funciona sonido.

En el interior de la oreja es una pieza muy delgada de piel llamada la tímpano. Cuando el tímpano vibra, su cerebro interpreta las vibraciones como sonido - así es como se escuchar. Los rápidos cambios en la presión del aire son la cosa más común para hacer vibrar el tímpano.

Un objeto produce sonido cuando vibra en el aire (sonido también puede viajar a través de líquidos y sólidos, pero el aire es el medio de transmisión cuando escuchamos a los altavoces). Cuando algo vibra, se mueve las partículas de aire alrededor de ella. Esas partículas de aire a su vez, se mueven las partículas de aire alrededor de ellos, llevando el pulso de la vibración en el aire como una perturbación que viaja.

Para ver cómo funciona esto, vamos a ver un objeto vibrante sencilla - una campana. Cuando suena, vibra el metal - flexiona dentro y fuera - rápidamente. Cuando se flexiona hacia fuera en un lado, empuja hacia fuera en las partículas de aire de los alrededores en ese lado. Estas partículas de aire y luego chocan con las partículas en frente de ellos, que chocan con las partículas en frente de ellos y así sucesivamente. Cuando la campana se flexiona de distancia, se tira en estas partículas en aire circundante, la creación de una caída en la presión que tira en partículas de aire en los alrededores más, lo que crea otra caída en la presión que tira en partículas que son incluso más lejos hacia fuera y así sucesivamente. Esta disminución de la presión se llama rarefacción.

De esta manera, un objeto vibrante envía una ola de la fluctuación de presión a través de la atmósfera. Cuando la ola llega a la fluctuación de la oreja, que hace vibrar el tímpano de ida y vuelta. Nuestro cerebro interpreta este movimiento como sonido.

Diferenciación de sonido

Oímos diferentes sonidos de diferentes objetos que vibran a causa de las variaciones en:

  • La frecuencia de las ondas de sonido - Una frecuencia de onda superior simplemente significa que la presión del aire fluctúa más rápido. Oímos esto como una mayor terreno de juego. Cuando hay menos fluctuaciones en un período de tiempo, el paso es menor.
  • Nivel de aire de presión - Esta es la amplitud de la onda, que determina qué tan fuerte es el sonido. Las ondas de sonido con mayores amplitudes mueven nuestros tímpanos más, y nos registran esta sensación como una mayor volumen.

LA micrófono funciona algo así como nuestros oídos. Tiene un diafragma que se hace vibrar por ondas de sonido en un área. La señal procedente de un micrófono se codifica en una cinta o CD como una señal eléctrica. Cuando juegas esta señal de vuelta en su estéreo, el amplificador envía al altavoz, que re-interpreta en vibraciones físicas. Los buenos oradores están optimizados para producir fluctuaciones extremadamente precisas de la presión del aire, al igual que los originalmente recogidos por el micrófono. En la siguiente sección, vamos a ver cómo el hablante logra esto.

Hacer Sonido

En la última sección, vimos que el sonido viaja en ondas de fluctuación de la presión de aire, y que escuchamos sonidos de manera diferente dependiendo de la frecuencia y la amplitud de estas ondas. También aprendimos que los micrófonos se traducen las ondas sonoras en señales eléctricas, que pueden ser codificados en CDs, cintas, discos, etc. jugadores convertir esta información almacenada nuevamente dentro de una corriente eléctrica para su uso en el sistema estéreo.

Un altavoz es esencialmente la máquina de traducción final - el reverso de la micrófono. Se necesita la señal eléctrica y la traduce de nuevo en vibraciones físicas para crear ondas de sonido. Cuando todo está funcionando como debería, el altavoz produce casi las mismas vibraciones que el micrófono originalmente grabado y codificado en una cinta, CD, LP, etc.

Altavoces tradicionales hacen esto con uno o más conductores.

Cómo altavoces funcionan

Un controlador del altavoz típico, con una cesta de metal, imán permanente pesada y el diafragma de papel

Hacer Sonido: Diafragma

Un conductor produce ondas de sonido por vibración rápida flexible cono, o diafragma.

  • los cono, generalmente hecho de papel, plástico o metal, está fijado en el extremo ancho a la suspensión.
  • los suspensión, o rodear, es un borde de material flexible que permite que el cono se mueva, y está unido al marco de metal del conductor, llamado el cesta.
  • El extremo estrecho del cono está conectado a la bobina de voz.
  • La bobina se une a la cesta por el araña, un anillo de material flexible. La araña mantiene la bobina en posición, pero permite que se mueva libremente hacia atrás y adelante.

Algunos conductores tienen un cúpula en lugar de un cono. Una cúpula es sólo un diafragma que se extiende hacia fuera en vez de estrecha en.

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El hilo que corre a través del sistema de altavoces se conecta a dos tomas de gancho para arriba en el conductor.

Hacer Sonido: Bobina de Voz

Cuando la corriente eléctrica que fluye a través de los cambios de bobina de voz dirección, orientación polar de la bobina se invierte.

La bobina de voz es un básico electroimán.

Si usted ha leído Cómo electroimanes Trabajo, entonces usted sabe que un electroimán es una bobina de alambre, por lo general envuelto alrededor de un trozo de metal magnético, tal como hierro. Ejecución de corriente eléctrica a través del alambre crea un campo magnético alrededor de la bobina, magnetizar el metal que se envuelve alrededor. El campo actúa igual que el campo magnético alrededor de un imán permanente: Tiene una orientación polar - un fin "norte" y y un extremo "sur" - y es atraída por los objetos de hierro. Pero a diferencia de un imán permanente, en un electroimán puede modificar la orientación de los polos. Si se invierte el flujo de la corriente, los extremos norte y sur del interruptor electroimán.

Esto es exactamente lo que hace una señal estéreo - constantemente invierte el flujo de electricidad. Si alguna vez te has enganchado a un sistema estéreo, entonces usted sabe que hay dos cables de salida de cada altavoz - normalmente uno negro y uno rojo.

Esencialmente, el amplificador está constantemente cambiando la señal eléctrica, fluctuando entre una carga positiva y una carga negativa en el cable rojo. Como los electrones fluyen siempre en la misma dirección entre las partículas con carga positiva y partículas con carga negativa, la corriente que pasa a través del altavoz se mueve en una dirección y luego invierte y fluye hacia otro lado. Esta corriente alterna provoca la orientación polar del electroimán para revertir sí mismo muchas veces un segundo.

Hacer Sonido: Imanes

Cuando la corriente eléctrica que fluye a través de los cambios de bobina de voz dirección, orientación polar de la bobina se invierte. Esto cambia las fuerzas magnéticas entre la bobina de voz y el imán permanente, moviendo la bobina y el diafragma adjunto de ida y vuelta.

Entonces, ¿cómo hacer que la fluctuación de la bobina del altavoz se mueve hacia atrás y adelante? El electroimán se coloca en un campo magnético creado por una constante imán permanente. Estas dos imanes - el electroimán y el imán permanente - interactúan entre sí como dos imanes hacen. El extremo positivo del electroimán es atraído hacia el polo negativo del campo magnético permanente, y el polo negativo del electroimán es repelido por el polo negativo del imán permanente. Cuando la orientación polar del electroimán cambia, también lo hace la dirección de repulsión y atracción. De esta manera, la corriente alterna invierte constantemente las fuerzas magnéticas entre la bobina de voz y el imán permanente. Esto empuja la bobina de un lado a otro con rapidez, como un pistón.

Cuando la bobina se mueve, empuja y tira en el cono del altavoz. Esto hace vibrar el aire delante del altavoz, la creación de ondas de sonido. La señal de audio eléctrica también se puede interpretar como un ola. La frecuencia y la amplitud de esta onda, que representa la onda de sonido original, dicta la velocidad y la distancia que se mueve la bobina de voz. Esto, a su vez, determina la frecuencia y la amplitud de las ondas de sonido producidas por el diafragma.

Diferentes tamaños de controladores son más adecuados para ciertos rangos de frecuencia. Por esta razón, unidades de altavoz se dividen típicamente una amplia gama de frecuencias entre varios controladores. En la siguiente sección, vamos a averiguar cómo los hablantes dividen el rango de frecuencia, y vamos a ver los principales tipos de controladores utilizados en altavoces.

Cómo altavoces funcionan

Woofer

Tipos de controladores

Cómo altavoces funcionan

Tweeter

Cómo altavoces funcionan

De gama media

En la última sección, vimos que los altavoces tradicionales producen sonido empujando y tirando de un electroimán conectado a un cono flexible. Aunque los conductores se basan en el mismo concepto, hay una amplia gama de tamaño conductor y poder. Los tipos de controladores básicos son:

  • Woofers
  • Tweeters
  • De gama media

Woofers son los motores más grandes, y están diseñados para producir sonidos de baja frecuencia. Tweeters son unidades mucho más pequeñas, diseñadas para producir las frecuencias más altas. De gama media altavoces producen un rango de frecuencias en el medio del espectro de sonido.

Y si lo piensas bien, esto tiene mucho sentido. Para crear ondas de frecuencia más altas - las ondas en el que los puntos de alta presión y baja presión están más cerca - el diafragma conductor debe vibrar más rápidamente. Esto es más difícil de hacer con un cono grande debido a la masa del cono. Por el contrario, es más difícil de conseguir un pequeño controlador vibre lo suficientemente lento como para producir sonidos de muy baja frecuencia. Es más adecuado para el movimiento rápido.

Cómo altavoces funcionan

La unidad de cruce típico de un altavoz: La frecuencia se divide por inductores y condensadores y luego enviado al woofer, tweeter y el conductor de gama media.

Trozos de la Gama de frecuencias

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La unidad de cruce típico de un altavoz: La frecuencia se divide por inductores y condensadores y luego enviado al woofer, tweeter y el conductor de gama media.

Para producir un sonido de calidad en un amplio rango de frecuencias de manera más eficaz, puede romper toda la gama en trozos más pequeños que son manejados por conductores especializados. Altavoces de calidad suele tener un woofer, tweeter ya veces un altavoz de medios, todo incluido en un solo recinto.

Por supuesto, dedicar cada conductor a una determinada gama de frecuencias, el sistema de altavoces primero tiene que romper la señal de audio en diferentes piezas - de baja frecuencia, alta frecuencia y, a veces las frecuencias de rango medio. Este es el trabajo del que habla cruce.

El tipo más común de cruce es pasivo, lo que significa que no necesita una fuente de alimentación externa, ya que es activado por la señal de audio que pasa a través de él. Este tipo de usos de cruce inductores, condensadores ya veces otros componentes de los circuitos. Condensadores e inductores sólo se convierten en buenos conductores bajo ciertas condiciones. Un condensador de cruce llevará a cabo la corriente muy bien cuando la frecuencia excede un cierto nivel, pero llevará a cabo mal cuando la frecuencia está por debajo de ese nivel. Un inductor de cruce actúa de manera inversa - es sólo un buen conductor cuando la frecuencia está por debajo de un cierto nivel.


Cuando la señal de audio eléctrico viaja a través del cable de altavoz al altavoz, que pasa a través de las unidades de cruce para cada conductor. Para fluir hacia el altavoz de agudos, la corriente tendrá que pasar a través de un condensador. Así que para la mayor parte, la parte de alta frecuencia de la señal fluirá a la bobina de voz tweeter. Para fluir hacia el woofer, la corriente pasa a través de un inductor, para que el conductor responderá principalmente a las bajas frecuencias. Un cruce para el conductor de gama media conducirá la corriente a través de un condensador y un inductor, para establecer un punto de corte superior e inferior.

También hay crossovers activos. Crossovers activos son dispositivos electrónicos que recogen los diferentes rangos de frecuencia de una señal de audio antes de que entre en el amplificador (se utiliza un circuito amplificador para cada conductor). Tienen varias ventajas sobre los crossovers pasivos, la principal es que usted puede ajustar fácilmente los rangos de frecuencia. Rangos de cruce pasivos son determinados por los componentes de los circuitos individuales - para cambiarlas, es necesario instalar nuevos condensadores e inductores. Crossovers activos no son tan ampliamente utilizados como crossovers pasivos, sin embargo, ya que el equipo es mucho más caro y necesita múltiples salidas del amplificador para los altavoces.

Crossover y los controladores se pueden instalar como componentes separados en un sistema de sonido, pero la mayoría de las personas terminan comprando unidades de altavoces que albergan el cruce y varios controladores en una caja. En la siguiente sección, vamos a averiguar qué es esto recintos de altavoces hacen y cómo afectan a la calidad de sonido del altavoz.

Cómo altavoces funcionan

En una configuración de altavoces sellados, el diafragma conductor comprime el aire en el recinto cuando se mueve dentro y enrarece el aire cuando se mueve hacia fuera.

Sealed Recintos de altavoces

En la mayoría de los sistemas de altavoces, los controladores y el crossover se encuentran en una especie de carcasa de los altavoces. Estas cajas cumplen una serie de funciones. En su nivel más básico, que hacen que sea mucho más fácil de configurar los altavoces. Todo está en una unidad y los conductores se mantienen en la posición correcta, por lo que trabajar juntos para producir el mejor sonido. Recintos generalmente se construyen con madera pesada u otro material sólido que va a absorber con eficacia la vibración del conductor. Si simplemente colocado un conductor en una mesa, la mesa sería vibrar tanto sería ahogar una gran cantidad de sonido del altavoz.

Además, la carcasa de los altavoces afecta a cómo se produce el sonido. Cuando miramos a los conductores de los altavoces, que se centró en la forma en la membrana vibratoria emite ondas de sonido delante del cono. Pero, ya que el diafragma se mueve hacia atrás y adelante, en realidad produce ondas sonoras detrás del cono también. Diferentes tipos de caja tienen diferentes maneras de manejar estas ondas "atrasadas".

El tipo más común de caja es la recinto cerrado, también llamado recinto suspensión acústica. Estos recintos están completamente sellados, por lo que el aire no puede escapar. Esto significa que la onda viaja hacia adelante hacia el exterior en la habitación, mientras que la onda viaja hacia atrás solamente en la caja. Por supuesto, ya que el aire no puede escapar, la presión de aire interna está cambiando constantemente - cuando el conductor se mueve en, se aumenta la presión y cuando el conductor se mueve hacia fuera, se disminuyó. Ambos movimientos crean diferencias de presión entre el aire dentro de la caja y el aire fuera del área. El aire siempre se moverá para igualar los niveles de presión, por lo que el conductor está siendo constantemente empujó hacia su estado de "reposo" - la posición en la que la presión de aire interna y externa son los mismos.

Estos recintos son menos eficientes que otros diseños porque el amplificador tiene que aumentar la señal eléctrica para superar la fuerza de presión de aire. La fuerza tiene una función valiosa, sin embargo - que actúa como un resorte para mantener al conductor en la posición correcta. Esto lo convierte en más fuerte, la producción de sonido más preciso.

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Otras Cajas de altavoces

Otros diseños recinto redirigir la presión hacia el interior hacia el exterior, utilizándolo como complemento a la onda de sonido hacia adelante. La forma más común de hacer esto es la construcción de un pequeño Puerto en el altavoz. En estas bass reflex altavoces, el movimiento hacia atrás del diafragma empuja ondas sonoras fuera del puerto, aumentar el nivel del sonido en general. La principal ventaja de los recintos de reflejo de graves es la eficiencia. El poder mover el controlador se utiliza para emitir dos ondas de sonido en lugar de uno. La desventaja es que no hay ninguna diferencia de presión de aire a la primavera el controlador de nuevo en su lugar, por lo que la producción de sonido no es tan preciso.

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Radiador pasivo recintos son muy similares a las unidades de reflejo de bajos, pero en recintos radiador pasivo, la onda se mueve hacia atrás un adicional, pasivo conductor, en vez de escapar fuera del puerto. El conductor pasivo es igual que el principal, activo conductores, excepto que no tiene una bobina de voz electroimán, y no está conectado al amplificador. Se mueve sólo por las ondas sonoras procedentes de los pilotos activos. Este tipo de recinto es más eficiente que los diseños sellados y más preciso que los modelos bass reflex.

Algunos diseños del recinto tienen un conductor activo frente de una manera y un conductor pasivo frente a la otra manera. Esta dipolo diseño difunde el sonido en todas las direcciones, por lo que es una buena opción para los canales traseros en un sistema de cine en casa.

Estos son sólo algunos de los muchos tipos de caja disponibles. Hay una amplia gama de unidades de altavoz en el mercado, con una variedad de estructuras únicas y arreglos de controladores. Revisa esta página para aprender acerca de algunos de estos diseños.

Cómo altavoces funcionan

El diafragma está alternativamente cargada con una corriente positiva y una corriente negativa, basándose en la señal de audio eléctrica variable. Cuando el diafragma está cargado positivamente, que fluctúa hacia la placa delantera, y cuando está cargado negativamente que fluctúa hacia la placa trasera. De esta manera, se reproduce precisamente el patrón grabado de las fluctuaciones de aire.

Diseños de altavoces alternativos

La mayoría de los altavoces producen sonido con controladores tradicionales. Pero hay algunas otras tecnologías en el mercado. Estos diseños tienen algunas ventajas sobre los tradicionales dinámica altavoces, pero se quedan cortos en otras áreas. Por esta razón, se utilizan a menudo en combinación con unidades de altavoz.

La alternativa más popular es el altavoz electrostático. Estos altavoces vibran aire con un panel de membrana conductora delgada grande. Este panel diafragma está suspendido entre dos paneles conductores estacionarios que se cargan con corriente eléctrica a partir de una toma de corriente. Estos paneles crean un campo eléctrico con un extremo positivo y un extremo negativo. La señal de audio se ejecuta una corriente a través del panel suspendido, la velocidad de conmutación entre una carga positiva y una carga negativa. Cuando la carga es positiva, el panel se extrae hacia el extremo negativo del campo, y cuando la carga es negativa, se mueve hacia el extremo positivo en el campo.

De esta manera, el diafragma vibra rápidamente el aire delante de la misma. Debido a que el panel tiene una masa tan baja, que responde muy rápidamente y con precisión a los cambios en la señal de audio. Esto hace que para una reproducción de sonido clara, muy precisa. El panel no se mueve una gran distancia, sin embargo, por lo que no es muy eficaz en la producción de sonidos de frecuencias más bajas. Por esta razón, los altavoces electrostáticos a menudo se combinan con un woofer que aumenta la gama de baja frecuencia. El otro problema con los altavoces electrostáticos es que deben ser conectados a la pared y por lo tanto son más difíciles de colocar en una habitación.

Otra alternativa es el plana magnética altavoz. Estas unidades utilizan mucho, metal cinta suspendida entre dos paneles magnéticos. Ellos funcionan básicamente de la misma manera como altavoces electrostáticos, excepto que la corriente alterna positivo y negativo mueve el diafragma en un campo magnético en lugar de un campo eléctrico. Al igual que los altavoces electrostáticos, producen un sonido de alta frecuencia con una precisión extraordinaria, pero los sonidos de baja frecuencia están menos definidos. Por esta razón, el altavoz magnético planar se utiliza generalmente sólo como un altavoz de agudos.

Ambos diseños son cada vez más popular entre los entusiastas del audio, pero los conductores dinámicos tradicionales siguen siendo la tecnología más prevalente, de lejos. Los encontrarás dondequiera que vayas - no sólo en configuraciones estéreo, pero en relojes de alarma, sistemas de megafonía, televisores, computadoras, auriculares y un montón de otros dispositivos. Es increíble cómo un concepto tan simple ha revolucionado el mundo moderno!

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