Transductores AcsticosTEMA 5: TRANSDUCTORES DINMICOS.1. Leyes fsicas del transductor dinmico. Ecuacionescannicas del transductor.2. Modelo para el receptor.2.1. El micrfono dinmico de bobina.2.2. El micrfono de cinta.3. Modelo para el emisor3.1. Introduccin3.2. Composicin del altavoz dinmico3.3. Caractersticas electroacsticas del altavoz3.4. El cortocircuito acstico3.5. Circuito equivalente: altavoz + caja cerrada3.6. Recintos bass-reflex1.- LEYES FSICAS DEL TRANSDUCTOR DINMICO.ECUACIONES CANNICASReceptorEmisor)`+ =+ =u Z I T Fu T I Z VM meem Eu Z I Bl FM+ =I Z u Bl VE+ =)` ==Bl TBl TmeemT l Ba= = 2.- MODELO PARA EL RECEPTOR: MICROS DEBOBINA Y CINTA2.1. El micrfono de bobina2.1.1. Introduccin2.1.2. Clculo de la sensibilidad; condicionesacsticas mecnicas2.1.3. Caractersticas constructivas y generales2.2. El micrfono de cinta2.2.1. Introduccin2.2.2. Estudio terico de la sensibilidad2.2.3. Caractersticas constructivas y generales2.1. El micrfono de bobina2.1.1. Introduccinu l B V =B= densidad de flujo magntico weber/m2l=longitud del conductoru= velocidad del conductor en m/sudRMDffmr2.1.2. Clculo de la sensibilidad; condiciones acsticasmecnicast j0e p p Si=||.|

\| +== =MDMD MDt jD oMDddC1M j Re S pZFuimas mx V , uima mn ZC M1ParaMDMD MDrm= RMDMMDCMD RM1+pSdejtCM1MM1ZMTudSoluciones para obtener una sensibilidad independientede la frecuencia:1 Solucin: aumentar la resistencia mecnica del diafragma(muy amortiguado)INCONVENIENTE: Velocidad pequea sensibilidad bajaMDMD MDC1M R >>MDt jD odRe S pu= 2 Solucin: asociar un circuito acstico(circuito tanque)o clula compensadora.MTt jddZe PSu=MTdZl BSpVS = =RMD = 1 mecnicoCMD = 10-4 m/NRM1 =24 mecnicosCM1 = 10-6 m/NMM1 = 310-4 KgMMD = 610-4 KgSd = Superficie del diafragma, 0,0004 m2l = Longitud dela bobina, 10 mB = Densidad de flujo magntico, 1,5 Weber/m2a)Calcular el mdulo de la impedancia mecnica de un micrfono de bobina mvil a 100Hz y a 1000Hzb) Calcula de nuevo con la celula compensadora?Circuito tanque: clula compensadora.Elementos: - Volumen V1de compresin de compliancia acstica CA1=V1/oc2,que mecnicamente supone CM1=CA1/Sd2- El entrehierro constituye un tubo abierto de masa MM1y con loscapilares de seda una resistencia RM1.- El volumen V2supone una compliancia en serie con RM1y MM1,pero despreciable.2.1.3. Caractersticas constructivas y generalesElementos constructivos: Imn permanente que crea una alta densidad de flujo magnticoen el entrehierro (1mm). Bobina mvil que se desplaza en el campo magntico uniformedel entrehierro. Pocas espiras, con impedancia de tipo inductivoentre 30-100 a 1kHz. Membrana ligera y rgida de cartn o de aleacin de aluminio, conun peso de algunos miligramos. Cmara de compresin acstica (clula compensadora) para mejorarla respuesta en frecuencia, y que tiene diferentes configuraciones. Carcasa, reja de proteccin y eventualmente otra reja o filtro de seda.Caractersticas generales: Gran rendimiento Baja impedancia interna Robustos y seguros tiles en radiodifusin yaudicin pblica Amplia y regular respuesta Omnidireccionales y bidireccionales No necesitan alimentacin exterior Gran variedad de modelos y precios2.2. El micrfono de cinta2.2.1. IntroduccinCinta metlica plegada uniformemente en toda su longitud,de compliancia muy alta (baja frecuencia de resonancia mecnica)Micrfonos de velocidad (gradiente de presin), bidireccionales.2.2.3. Caractersticas constructivas y generales Impedancia pequea 0,1 , que aumentaal incluir un transformador que adapta laimpedancia a la de la lnea. nico micrfono controlado por masa(que acta en la zona de alta frecuenciade su curva de resonancia). Presenta efecto de proximidad (gradiente). Frecuencia de resonancia mec. 15-25 Hz. Sensibilidad entre -100 y -110 dB 1v/bar.Mecnicamente robustos, pesados (imn y piezas polares), muy sensibles al viento (diafragma poco rgido).3.- MODELO PARA EL EMISOR:EL ALTAVOZ DE CONDUCTOR MVIL3.1. Introduccin3.2. Composicin del altavoz dinmico3.3. Caractersticas electroacsticas del altavoz3.3.1. Impedancia total del altavoz dinmico3.3.2. Circuito equivalente del altavoz dinmico3.3.3. Respuesta en frecuencia3.3.4. Rendimiento del altavoz dinmico3.3.5. Detalles constructivos3.3.6. Comportamiento real del altavoz3.4. El cortocircuito acstico3.5. Circuito equivalente: altavoz + caja cerrada3.6. Recintos bass-reflex3.1. IntroduccinAltavoces de radiacin directaCaractersticas: simplicidad de construccin, respuesta relativamente uniforme f bajas, resistencia de radiacin pequea ms dimetro ouso de bocina f altas, rendimiento menor a mayor masa cono dividido, doble cono o bobinas y conos mltiples escaso rendimiento 5 %- 10 % diagramas de directividad acusados a altas frecuencias respuesta irregular a altas frecuencias producidas por los modospropios de vibracin del cono.Altavoces de radiacin directaAltavoces de bocina o de radiacin indirecta3.2. Composicin del altavoz dinmico3.3.1. Impedancia total del altavoz dinmicoMOV E ETZ Z Z + =Xj +R=Z+ZT=ZMOV MOVML M2MOVE E EL j R Z + =me em aT T Bl T = = = =radiacin de o a arg c de impedancia Z o ZMR ML:pistn montado en pantalla infinita.;C1M j R Z ZMDMD MD MD M||.|

\| + = =Resistencia,masa,elasticidad.ZEBl:1uVIF1/ZMDegRg1/ZML3.3.2. Circuito equivalente del altavoz dinmico0 1000 2000 3000 4000 5000101520253035RMVariacin con la frecuencia de las partes real e imaginaria de laimpedancia mecnica total (ZMD+ZMR) del altavoz como pistn enpantalla infinitaXM10005000-50001000200030004000 5000100101102103104-20-10010203040Variacin con la frecuencia de las partes real e imaginaria de laimpedancia mecnica del movimiento ZMOVMduloRealI maginaria100101102103104-20-1001020304050Variacin con la frecuencia de la impedancia elctrica total ZETMduloRealI maginariaZEBl:1u VIF1/ZMDegRg1/ZML3.3.3. Respuesta en frecuenciaPot encia radiadaMR d radR u W 22=RMDCMD2RMR2MMRMMD+E E ggL j R RBl e + +RBCB( ) ( )( )( )( )2E2E gE2B2E2E gE g2B) L ( R RL BlX) L ( R RR R BlR + += + ++=3.3.3. Respuesta en frecuencia3.3.3. Respuesta en frecuenciaCMD+E ggR RB l e+a)abcde12 dB/Oct12 dB/octfm3.3.3. Respuesta en frecuencia2 f Rf C jR RBl VuMRMDE ggd+= 12 dB/ oct avaRMD2RMR+E ggR RB l e+( )E g2R RB l+b)3.3.3. Respuesta en frecuencia( ) ( )22f RR R R BlBl VuMRMD E ggd+ +=6 dB/ oct avaRMD2RMR2MMRMMD+E ggR RBl e+( )E g2R RBl+c)3.3.3. Respuesta en frecuencia21f RfuMRdZona planaRMD2RMR+E E ggL j R RB l e + +( )( )( ) ( )2E2E g2E gL R RB l R R + ++d)3.3.3. Respuesta en frecuenciaSegunda Resonanciaabcde12 dB/Oct12 dB/octfm2a2ocMMD+EgL jBl ee)3.3.3. Respuesta en frecuenciacte Rf M j L jBl VuMRMD Egd =21 1 12 dB/ oct ava3.3.4. Rendimiento del altavoz dinmico.( )2MR MD E g12) M 2 M )( R R (K Bl100 (%)+ += 2MR MC MB E g1o EMB E2) M 2 M M )( R R (KdM RB100 (%)+ + += d0= densidad del hilo conductorS0= seccin del hilo conductorE= resistividad elctrica de la bobinaMMD= MMB(bobina)+MMC (cono)Mejora del RendimientoMc MR MBM M M + = 2 Rendimient o mximo:Filtro para dos vas3.3.5. Detalles constructivosFiltro para dos vas3.3.5. Detalles constructivosFiltro para dos vas3.3.5. Detalles constructivos* Woofer (altavoz de graves):Respuesta (aprox): 18 - 1500 HzDimetro: 15 - 38 cmBaja frecuencia de resonanciaOmnidireccionalManejo de grandes potencias21 L45 de Beyma21 = 54 cm de dimetroReproduccin3.3.5. Detalles constructivos21 L45 de BeymaReproduccin3.3.5. Detalles constructivos* Tweeters (altavoz de agudos):Respuesta (aprox): hasta 20000 HzDimetro: 5 -10 cmHaz estrechoMembrana cnica cpula semiesfricaPoca potencia elctricaCP 12N de Beyma1 = 2,54 cm de dimetroReproduccin3.3.5. Detalles constructivos* Squawkers (altavoz de medios):Respuesta (aprox): 500 - 3000 HzDimetro: 10 -15 cmPara sistemas HIFI* Un filtro se encarga de separar las distintas frecuencias para cada altavoz (vas).Reproduccin3.3.5. Detalles constructivosCono de gravesCono de agudosBobina mvil comnCono de gravesCono de agudosBobina mvil gravesBobina mvil agudosAltavoces especiales3.3.5. Detalles constructivosAltavoces especiales3.3.5. Detalles constructivosDistorsin por salida del entrehierro3.3.6. Comportamiento del altavoz realLey IdealLey Realf C xMS=( )3MSmf f C x =Falta de linealidad en la suspensin3.3.6. Comportamiento del altavoz realVibraciones parciales en el diafragma3.3.6. Comportamiento del altavoz real3.4. El cortocircuito acsticoPantalla infinitaPantalla finita3.4. El cortocircuito acsticoCaja abierta por detrsCaja cerrada3.4. El cortocircuito acstico3.5. Circuito equivalente: altavoz + caja cerrada Circuito equivalente del altavoz montado en caja cerrada3.5. Circuito equivalente: altavoz + caja cerradaV1=40 litros, Qtc=0.42V2=48 litros (AjusteButterworth; Qtc=0.707)V3=56.6 litros (Ajuste Chebyshev, Qtc=0.9)3.5. Circuito equivalente: altavoz + caja cerrada-40-30-20-10010/o1QT=2QT=1 QT=0,53.5. Circuito equivalente: altavoz + caja cerrada3.5. Circuito equivalente: altavoz + caja cerradaRADCADRAP+( )2d E ggS R RBl ep+=MAD( )( )2d E g2S R RBl+MAPRABCABDiafragmaRadiacinconoRadiacinCajaTuboRAR2RAR1MABMAR1MAR2Circuito equivalente del sistema Bass-Reflex3.5. Circuito equivalente: altavoz + caja cerrada101102103-30-25-20-15-10-505Bass-ReflexCaja cerrada3.6. Recintos bass-reflexBass-Reflex (15G300)Diseo 1V=105 litrosf3=51.7 Hzfb=35 HzQtc=0.3L/S=23.44Diseo 2 (Butterworth)V=193.2 litrosf3=37.1 Hzfb=37 HzQtc=0.408L/S=11.4Diseo 3( Chebyshev)V=366 litros f3=27.5 Hzfb=29.97 Hz Qtc=0.518 L/S=9.153.6. Recintos bass-reflex