Altavoz estéreo

Antecedentes

Un altavoz o altavoz es un dispositivo que convierte las ondas de energía eléctrica en ondas de energía mecánica o sonidos audibles. El sonido se produce por la vibración de un objeto. Esta vibración produce una serie de ondas como las que se ven cuando se lanza una piedra a un estanque. Los altavoces reproducen las ondas sonoras (o audio) a distintas frecuencias. La frecuencia es la velocidad a la que vibran las partículas del aire. El sonido que el oído humano puede escuchar va de unos 20 hercios (Hz) a 20.000 Hz o 20 kilohercios (kHz). Los altavoces se utilizan en todo tipo de equipos de comunicación y entretenimiento, como receptores de radio y televisión, grabadoras, contestadores telefónicos, monitores para bebés y sistemas de entretenimiento doméstico estéreo

Historia

El principio básico de un altavoz dinámico ha cambiado poco desde que fue patentado por Ernst Siemens en 1874. Siemens describió su invento como un medio para obtener el movimiento mecánico de una bobina eléctrica a partir de las corrientes eléctricas que circulaban por ella. La intención original de su invento era mover un brazo telegráfico. Alexander Graham Bell aplicó los principios del dispositivo de Siemens al teléfono dos años después. A Thomas Edison se le atribuye la invención del altavoz tal y como se conoce hoy en día. Consistía en un diafragma flexible (cono) unido a la garganta de una bocina acústica.

Los conos de los primeros altavoces utilizaban diversos materiales, como finas láminas de metal, cuero y papel. El papel se utilizaba (y aún se utiliza) en la construcción de los conos de los altavoces porque es barato y fácil de conseguir.

Materias primas

El altavoz dinámico no ha cambiado en décadas. El marco está hecho de hierro o aluminio estampado. El imán permanente es un material cerámico de ferrita compuesto por óxido de hierro, estroncio y un aglutinante cerámico. El cono, la envolvente y la araña son de papel tratado y recubierto con una cola adhesiva. La bobina de voz consiste en una bobina de plástico con un cable de cobre aislado de calibre fino enrollado alrededor.

Diseño

El altavoz más común es el dinámico. Consta de un marco, un imán permanente, un núcleo de hierro blando, una bobina móvil y un cono. El marco soporta el cono y el imán permanente. La bobina móvil consiste en un cable aislado enrollado alrededor de una bobina de plástico. Un extremo de la bobina está unido al cono y el cuerpo de la bobina se desliza sobre el núcleo de hierro blando.

Los cables de la bobina están conectados a un amplificador de audio. Cuando las señales eléctricas de audio del amplificador se aplican a la bobina de voz, se produce un campo electromagnético alrededor de la bobina de voz. Esto hace que la bobina móvil se mueva hacia adelante y hacia atrás a lo largo del núcleo de hierro blando que ayuda o se opone al campo magnético producido por el imán permanente. El movimiento de la bobina de voz hace que el cono acoplado vibre y produzca sonido.

Hay cuatro tipos principales de altavoces: de rango completo, tweeter, de rango medio y woofer. El altavoz de rango completo puede reproducir la mayor parte del espectro sonoro. Sin embargo, un solo altavoz no puede reproducir con precisión toda la gama de frecuencias de audio del oído humano. Por lo tanto, se diseñaron otros altavoces para superar las limitaciones del altavoz de rango completo.

El tweeter está diseñado para las frecuencias de audio más altas o sonidos agudos en el rango de 4-20 kHz. Son muy pequeños, normalmente de unas 2 pulgadas (5,1 cm) de diámetro o menos. El altavoz de medios reproduce los sonidos en la gama de frecuencias de 1.000 Hz a 10 kHz. Su tamaño oscila entre las 2 y las 8 pulgadas (5,1-20,3 cm) de diámetro. El woofer reproduce los sonidos graves o muy bajos en la gama de frecuencias de 20 a 1.000 Hz. Un subwoofer puede ampliarlo hasta los 3 Hz. Los woofers varían entre 10,2-38,1 cm de diámetro, siendo los más comunes los de 25,4-30,2 cm.

El proceso de fabricación

1. El imán permanente se construye mezclando óxido de hierro con estroncio y luego moliendo el compuesto hasta obtener una potencia muy fina. La potencia se mezcla con un aglutinante cerámico y luego se cierra en una matriz metálica. La matriz se coloca entonces en un horno y se sinteriza para unir la mezcla.
2. El marco se construye a partir de una lámina de aluminio o acero. La chapa llega a la planta preformada. A continuación, se coloca en una cinta transportadora y se transporta a una máquina de corte que utiliza una prensa hidráulica para cortar los agujeros en la hoja para permitir el movimiento libre de aire del cono. A continuación, la chapa se moldea mediante una prensa hidráulica que la introduce en un troquel de la forma deseada. Los agujeros de montaje son entonces perforados en sus lugares apropiados.
3. El cono, la envolvente y la araña se forman individualmente con papel compuesto y luego se pegan como un conjunto.
4. La bobina móvil se construye enrollando muchas vueltas de hilo de cobre aislado muy fino en una bobina de plástico. El conjunto de bobina y bobina móvil se pega a la tapa de polvo del conjunto de cono.
5. La estructura, el núcleo de hierro blando y el imán permanente se atornillan como un conjunto.
6. El conjunto del cono se une entonces al conjunto del bastidor pegando primero manualmente la araña a la base del bastidor y luego pegando la envolvente a la parte superior del bastidor.

Control de calidad

Los inspectores supervisan todos los pasos del proceso de fabricación. El imán permanente se comprueba para ver si hay astillas o grietas. Los conos de papel se inspeccionan en busca de defectos o agujeros en el material, y el correcto encolado del conjunto de conos. Se inspecciona todo el conjunto para comprobar la calidad general y el cumplimiento de las especificaciones.

El conjunto final del altavoz se conecta a un generador de audio que prueba la respuesta en frecuencia y la capacidad de potencia del altavoz para asegurar que produce un sonido dentro de las especificaciones requeridas.

Subproductos/Residuos

La chatarra del marco y el papel del cono se envían a plantas de reciclaje para su recuperación. Los materiales exóticos, como el estroncio, deben eliminarse de acuerdo con la normativa gubernamental.

El futuro

La industria está experimentando constantemente con las materias primas para mejorar la calidad del sonido de los altavoces, la respuesta en frecuencia y la potencia de salida. Se están desarrollando nuevas tecnologías en forma de altavoz de transmisión directa que no utiliza cono.