Altifalante estéreo

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Um altifalante ou altifalante é um dispositivo que converte ondas de energia eléctrica em ondas de energia mecânica ou sons audíveis. O som é produzido pela vibração de um objecto. Esta vibração estabelece uma série de ondulações ou ondas muito parecidas com o que é visto quando uma pedra é atirada para um lago. Os altifalantes reproduzem ondas sonoras (ou áudio) a várias frequências. A freqüência é a taxa na qual as partículas no ar vibram. O som que o ouvido humano pode ouvir é de cerca de 20 hertz (Hz) a 20.000 Hz ou 20 kilohertz (kHz). Os alto-falantes são usados em todos os tipos de equipamentos de comunicação e entretenimento, tais como receptores de rádio e televisão, gravadores de fita, atendedores de chamadas, monitores de bebê e sistemas de entretenimento doméstico estéreo

História

O princípio básico de um alto-falante dinâmico mudou pouco desde que foi patenteado por Ernst Siemens em 1874. Siemens descreveu sua invenção como um meio de obter o movimento mecânico de uma bobina elétrica a partir de correntes elétricas que fluíam através dela. A intenção original da sua invenção era mover um braço telegráfico. Alexander Graham Bell aplicou os princípios do dispositivo Siemens ao telefone dois anos mais tarde. Thomas Edison é creditado por ter inventado o altifalante como é conhecido hoje. Consistia em um diafragma flexível (cone) preso à garganta de uma buzina acústica.

Os cones dos primeiros altifalantes usavam vários materiais, tais como folhas metálicas finas, couro e papel. O papel foi (e ainda é) usado na construção de cones de altifalantes porque é barato e facilmente disponível.

Matérias-primas

O altifalante dinâmico não mudou em décadas. A estrutura é feita de ferro estampado ou alumínio. O íman permanente é um material de ferrite cerâmica constituído por óxido de ferro, estrôncio e um ligante de cerâmica. O cone, o círculo e a aranha são feitos de papel tratado revestido com uma cola adesiva. A bobina de voz é constituída por uma bobina de plástico com fio de cobre isolado fino enrolado à sua volta.

Design

O altifalante mais comum é o altifalante dinâmico. Consiste numa estrutura, íman permanente, núcleo em ferro macio, bobina de voz e cone. A moldura suporta o conjunto de cone e ímã permanente. A bobina de voz é constituída por um fio isolado enrolado em volta de uma bobina de plástico. Uma extremidade da bobina é fixada ao cone e o corpo da bobina desliza sobre o núcleo do ferro macio.

Os fios da bobina de voz são ligados a um amplificador de áudio. Quando sinais elétricos de áudio do amplificador são aplicados à bobina de voz, um campo eletromagnético é produzido ao redor da bobina de voz. Isto faz com que a bobina de voz se mova para frente e para trás ao longo do núcleo de ferro macio que auxilia ou se opõe ao campo magnético produzido pelo ímã permanente. O movimento da bobina de voz causa a vibração do cone preso e produz som.

Existem quatro tipos principais de altifalantes: de gama completa, tweeter, médio alcance e woofer. O altifalante de gama completa pode reproduzir a maior parte do espectro sonoro do áudio. No entanto, um único alto-falante não pode reproduzir com precisão toda a faixa de freqüência de áudio do ouvido humano. Portanto, outros alto-falantes foram projetados para superar as limitações do alto-falante de gama completa.

O tweeter foi projetado para as freqüências de áudio mais altas ou sons agudos na faixa de 4-20 kHz. Eles são muito pequenos, geralmente com cerca de 5,1 cm (2 pol.) de diâmetro ou menos. O altifalante de médio alcance reproduz sons na gama de frequências de 1.000 Hz a 10 kHz. O seu tamanho varia de 2 pol. a 8 pol. (5,1-20,3 cm) de diâmetro. O woofer reproduz os graves ou sons muito baixos na faixa de frequência de 20-1.000 Hz. Um subwoofer pode estender isto até 3 Hz. Os woofers variam de 4 pol. a 15 pol. (10,2-38,1 cm) de diâmetro com 10-12 pol. (25,4-30,2 cm) de diâmetro sendo o mais comum.

O Processo de Fabricação

1. O íman permanente é construído misturando óxido de ferro com estrôncio e depois moendo o composto em uma potência muito fina. A potência é misturada com um ligante de cerâmica e depois fechada numa matriz metálica. O molde é então colocado no forno e sinterizado para unir a mistura.
2. A armação é construída a partir de uma chapa de alumínio ou aço. A chapa chega à fábrica pré-formada. Em seguida é colocada sobre uma correia transportadora e transportada para uma máquina de corte que utilizou uma prensa hidráulica para cortar os furos da chapa para permitir o movimento livre do ar do cone. A chapa é então formada por uma prensa hidráulica que força a chapa a formar um molde com a forma desejada. Os furos de montagem são então feitos nos seus locais apropriados.
3. O cone, o círculo e a aranha são formados individualmente a partir de papel composto e depois colados juntos como um conjunto.
4. A bobina de voz é construída enrolando muitas voltas de fio de cobre muito fino isolado em uma bobina de plástico. O conjunto bobina e bobina de voz é colado na tampa de pó do conjunto do cone.
5. A armação, núcleo de ferro macio e ímã permanente são aparafusados juntos como um conjunto.
6. O conjunto do cone é então fixado ao conjunto da armação, primeiro colando manualmente a aranha à base da armação e depois colando a envolvente à parte superior da armação.

Controlo de Qualidade

Os inspectores monitorizam todos os passos do processo de fabrico. O ímã permanente é verificado quanto à presença de lascas ou rachaduras. Os cones de papel são inspecionados quanto a falhas ou furos no material, e colagem adequada do conjunto do cone. Todo o conjunto é inspecionado quanto à qualidade geral e aderência às especificações.

O conjunto final do alto-falante é conectado a um gerador de áudio que testa a resposta de freqüência e a capacidade de energia do alto-falante para assegurar que produz som dentro das especificações exigidas.

Subprodutos/Resíduos

Sucata de metal da moldura e sucata de papel do cone são enviados para instalações de reciclagem para recuperação. Materiais exóticos como o estrôncio devem ser descartados de acordo com os regulamentos governamentais.

O Futuro

A indústria está constantemente a fazer experiências com matérias-primas para melhorar a qualidade do som do altifalante, a resposta em frequência e a potência de saída. Novas tecnologias estão sendo desenvolvidas na forma de um alto-falante de acionamento direto que não usa cone.