Algunas características de los parlantes
Si queremos obtener realmente resultados de óptima
calidad, al momento de comprar un parlante debemos tener claro que
necesitamos, y saber muy bien las características técnicas del parlante.
En la siguiente tabla damos como ejemplo las características técnicas
que debe dar el fabricante de un parlante, tales como tamaño en
pulgadas, potencia nominal, potencia máxima, impedancia nominal,
diámetro de la bobina en pulgadas, rango de frecuencia, frecuencia de
resonancia, peso del imán y sensibilidad.
Nominal size
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Diámetro en pulgadas
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10”
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Max. Power
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Potencia máxima
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100W
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Nom. Impedance
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Impedancia nominal
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8Ω
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Voice coil
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Diámetro de la bobina
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1”
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Fo
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Frecuencia de resonancia
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37Hz
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Frec. Range
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Respuesta en frecuencia
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3000Hz-fo
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Magnet weight
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Peso del imán
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348gm
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Sensitivy
|
Sensibilidad
|
102db
|
Diámetro del parlante
El diámetro del parlante viene medido en pulgadas.
Normalmente se usan parlantes de buen tamaño para la reproducción de las
frecuencias bajas. Claro está que el diámetro no está ligado
directamente con la cantidad de bajos a reproducir, pero si influye. El
diámetro tiene que ver con la potencia y sobre todo con la distancia a
la que llegará el sonido. Entre mayor sea el diámetro, mas fácilmente se
reparte el sonido por un recinto.
Potencia del parlante
La potencia de un parlante se expresa en dos
magnitudes; Potencia máxima y potencia nominal. La potencia máxima o
potencia pico indica cuanto puede disipar el parlante pero en trabajo
intermitente o en periodos de tiempo muy cortos no más de unos segundos.
En cambio, la potencia nominal equivale a cuanto puede disipar el parlante en régimen permanente.
Este valor es escasamente de un 50% de la potencia máxima y a veces
hasta mucho menos, dependiendo de la marca del parlante. Por ejemplo, si
en las características de un parlante se lee que su potencia máxima es
de 1000W, este solo debe colocarse como carga permanente a un equipo que
entregue unos 40W. Si colocamos a trabajar de forma continua un
parlante con una potencia mayor a la nominal, termina por quemarse la
bobina o el cono roto (desconado), El mayor esfuerzo que realiza un
parlante, es cuando reproduce frecuencias bajas.
Algunos parlantes poseen dispositivos de enfriamiento especiales que
disipan rápidamente el calor desarrollado, otros usan fluidos especiales
que los conservan siempre fríos, independientemente del nivel de
potencia.
Impedancia del parlante
Podemos definir impedancia de un parlante a la
resistencia eléctrica que ofrece la bobina del parlante. La impedancia
nominal de los parlantes de carro suele ser de 4Ω, los equipos de sonido
caseros de 6 Ω y en el sonido profesional de 8Ω. Esta impedancia la
determinan varios factores, entre ellos; el diámetro de la bobina, su
número de espiras, el calibre del alambre, y la permeabilidad del
cilindro de hierro dulce, al aplicarle una frecuencia de trabajo de
1000Hz. Otros factores a tener en cuenta son:
La resistencia eléctrica natural de la bobina y la resistencia producida
por la inductancia generada en la bobina al estar en movimiento. Esto
lo que quiere decir es que la impedancia solo es promedio, ya que
dependiendo de las frecuencias que esté reproduciendo el parlante, la
impedancia cambia.
En la figura se muestra la curva típica de respuesta
para un parlante. Podemos observar cómo la impedancia está en función de
la frecuencia aplicada. Lo ideal sería que la impedancia fuera
constante para todas las frecuencias de trabajo, pero no es así.
La impedancia llega su máximo en la frecuencia llamada de resonancia mecánica (Fo),
que en este ejemplo está entre 35 y 60Hz. Esto depende de la
construcción del parlante. Para frecuencias inferiores a este valor, el
parlante es inoperante. A partir de Fo, la impedancia de nuevo decrece y
tiende a estabilizarse cuando alcance la frecuencia típica de trabajo,
1000Hz. De aquí en adelante, la impedancia tiende a crecer junto con la
frecuencia.
La impedancia de un parlante se mide a los 1000 Hz. En
un parlante para bajas frecuencias la impedancia se mide en los 400 Hz y
si se trata de un parlante para altas frecuencias esta medición se hará
en el orden de los 4000 Hz.
Diámetro de la bobina
El diámetro de la bobina está directamente ligado a
la potencia del parlante y a su respuesta a las frecuencias bajas. Es
algo similar como cuando estudiamos un transformador y vemos que entre
mas grande es su núcleo, mayor es su inductancia o magnetismo generado.
Frecuencia de resonancia (Fo)
Se refiere a la frecuencia a la que oscila el
parlante o altavoz más fácilmente. A esta frecuencia, el parlante puede
ser impulsado a sus límites mecánicos con menos potencia que en
cualquier otra frecuencia. Este dato es importante sobre todo cuando se
escoge la caja, ya que si la caja también tiene una frecuencia de
resonancia similar, lo que conseguiremos es distorsión. Se debe hacer
una caja que no resuene en esa frecuencia.
La construcción del parlante y de todas sus partes influyen en la
frecuencia de resonancia. Ahora bien, entre mayor es el diámetro del
cono, menor será la frecuencia de resonancia y viceversa. Por ejemplo un
parlante con un cono de 6 pulgadas tiene una mayor frecuencia de
resonancia que uno de 10”. De igual manera, el parlante que tiene un
cono más rígido que otro, presentará una frecuencia de resonancia
mayor.
Respuesta en frecuencia
La respuesta en frecuencia se refiere al sonido generado por el parlante de acuerdo a la frecuencia a la cual es sometido.
Para realizar la curva de respuesta en frecuencia se le entrega al
parlante una señal de potencia estable en toda la gama de frecuencias
audibles como por ejemplo un ruido rosa y luego se mide la potencia
sonora generada por dicho parlante usando un analizador de espectro. Con
estos datos se construye la curva de presión sonora generada en función
de la frecuencia.
Observe las variaciones de presión emitidas por el
parlante con una misma potencia de entrada y distintas frecuencias. En
este ejemplo las variaciones por debajo de los 10 dB no se consideran
relevantes. Estos parámetros son predeterminados por el fabricante. En
este caso para los 100 Hz la presión sonora es de 20 dB, habiendo tomando como referencia los 1000 HZ con 30 dB.
El punto mínimo para las frecuencias bajas se denomina frecuencia de resonancia (Fr) y el punto más alto en las altas frecuencias se denomina frecuencia de corte (Fc).
En el trayecto se pueden dar muchos cambios de frecuencia pero esto no
es importante, mientas que las diferencias de presión sonora no superen
aproximadamente los 10 dB y no existan diferencias
considerables entre picos y valles cercanos. Debe ser relativamente
uniforme o de variaciones graduales. La zona sin variaciones de presión
sonora superiores a los 10 dB recibe el nombre de
centro de banda. La frecuencia de corte es la que cae por debajo del
centro de banda aproximadamente 3 a 5 dB.
Esto demuestra que es prácticamente imposible conseguir un parlante que
entregue una respuesta plana a toda la gama de frecuencias audibles. Por
eso es necesario utilizar dos o tres parlantes para lograr el espectro
de banda completo.
Peso del imán
El peso del parlante o del imán no necesariamente
está ligado a su calidad o potencia. En el pasado se podía reconocer un
buen parlante por ser pesado y de imán grande y pesado, pero con el
tiempo se han ido mejorando los materiales y la cantidad de gauss del
imán son más altas, sin aumentar su tamaño o peso. Sin embargo un buen
parlante no es tan liviano como uno falsificado o de mala calidad.
Sensibilidad
La sensibilidad es la respuesta del parlante a los
estímulos eléctricos que envía el amplificador al parlante. Un parlante
muy sensible, por lo general puede ser excitado con un amplificador de
baja potencia, pero si le imprimimos demasiada potencia, muy seguramente
va a distorsionar y hasta se puede dañar. Así que un parlante muy
potente por lo general es poco sensible y viceversa, Un parlante de poca
potencia es más sensible. Por ejemplo un woofer de 12” o de 15”, tiene
una sensibilidad de entre 91 a 95 dB/W. Esto también depende de la calidad del parlante.
Aunque existen parlantes de respuesta de rango
completo (full range), son muy pocos los que realmente puede responder a
toda la gama audible de audio y menos si se cuenta con poco
presupuesto.
Para lograr un sonido equilibrado se debe tener como dos parlantes en
cada bafle; un woofer que se encargue de reproducir las frecuencias
bajas y algo de medios y un tweeter o driver, para las frecuencias
altas. Esto es muy usado en altavoces de estudios de grabación y alta
fidelidad. Claro está que un woofer que responda bien las frecuencias
bajas, y a la ves a las frecuencias medias, es algo costoso. Si el
presupuesto no es muy alto es mejor agregar el parlante medio
(midrange).
COMO SE CONECTAN LOS PARLANTES?
A continuación veamos como conectar un bafle de tres vías y luego uno de dos vías.
Sonido de 3 vías
SISTEMA CROSS-OVER es un
conjunto de bobinas y condensadores que separan las frecuencias
de audio en bajas, medias y altas con el propósito
de enviarlas a cada uno de los tipos de parlantes arriba mencionados.
Los bajos los envía al woofer los medios al midrange
y los agudos al tweeter.
Los cross-over se diseñan para enviar
al woofer las frecuencias comprendidas entre 20 y 500 hertz,
al midrange las frecuencias entre 500 y 5000 hertz y
al tweeter las frecuencias entre 5000 y 16000 hertz.
Aquí tenemos un crossover
sencillo, construido con dos bobinas y dos condensadores. El
condensador de 0.47 uF, restringe el paso de las frecuencias bajas, por
esta razón se coloca en serie en el positivo del twiter. El condensador
de 8.2 uF y la bobina de 0.6 mH, van en serie en el positivo del medio.
El condensador restringe el paso de frecuencias bajas, pero no tanto
como el de 0.47 uF y la bobina no deja pasar las frecuencias altas para
que el medio solo reciba las frecuencias medias. La bobina de 1 mH se
encarga de restringir las frecuencias altas y medias, para el woofer. Construcción de este crossover.
Sonido de 2 vías
En la practica es posible construir un bafle
sencillo con solo dos tipos de parlantes de los ya mencionados,
esto es, con un WOOFER y un TWEETER solamente. La respuesta de este bafle es muy aceptable aun
en el campo de la alta fidelidad. para sonido publico resulta
mas que idóneo. La siguiente figura ilustra el conexionado
interno de los parlantes.
En la figura se aprecia como van conectados
los parlantes respectivos. El woofer se conecta directamente
es decir mediante cables. El tweeter en cambio se conecta
a través de un condensador no polar que en este caso hace el
papel de cross-over y se encarga de dosificar la cantidad
de señal y frecuencias que va hacia el tweeter. Es necesario que
No pasen bajos hacia el tweeter. El condensador
solo deja pasar brillos tenues al tweeter y elimina por completo
la posibilidad de que pasen bajos o medios. Cuanto mas grande
sea el condensador en capacidad, mas bajos pasaran y el sonido
empeorará. Cuanto menos capacidad menos bajos al tweeter.
El valor estandarizado del condensador es entre 0.47 y 2 microfaradios.
En ocasiones 2 microfaradios es un valor muy alto
produciendo un exceso de sonido brillante en el tweeter, puesto que deja
pasar muchos bajos y medios. La solución es reducir la capacidad o
insertar una resistencia limitadora en serie con el condensador. Esta
resistencia se encarga de dosificar la corriente que circula hacia el
tweeter y de esta manera limitar la señal y además protege el tweeter.
El valor promedio más adecuado en la práctica es entre 22 y 33 ohmios.
La potencia de esta resistencia depende de la potencia del amplificador.
Para un amplificador de 50 vatios por canal estará bien una potencia
entre 2 y 5 vatios. para potencias mayores use resistencia de 10W.
Utilizar un condensador de 1 microfaradio sin
resistencia es una solución alternativa que mejora la regulación de
señal al tweeter y limita el exceso de frecuencias bajas y medias. Puede
experimentar con un condensador de 0.47 uF o menos, hasta que la dosis
de frecuencias altas sea la adecuada.
El condensador que hay que utilizar tiene que ser del tipo
no polar. Si no lo consigue puede usar dos condensadores polarizados
de 2.2 microfaradios y conectarlos por sus terminales positivos
o negativos en configuración serie, a veces llamada
antiserie. El voltaje debe ser mayor a los 100 voltios.
Condensador no polar optimo
para tweeter
Construido con 2 condensadores polarizados
Un inconveniente que se presenta al poner el tweeter a
reproducir frecuencias bajas, es el hecho de que el pico de resonancia
del mismo, se activa, lo cual produce no solo exceso de frecuencias
altas, sino distorsión. Recordemos que el pico de resonancia es la
frecuencia a la cual todo tipo de parlante responde con mayor
intensidad, es decir un punto de frecuencia en el que se aumenta el
volumen. Este pico es indeseable, tanto así que las cajas acústicas
deben ser diseñadas para evitarlo.
Acoplamiento de parlantes
Normalmente la impedancia de salida de un
amplificador se encuentra entre los 2 a 16 ohmios. Así que para Lograr
sacar el mejor provecho tanto a los parlantes como al amplificador, la
impedancia debe coincidir entre ambos. La máxima transferencia de
potencia enviada del amplificador al parlante se realiza cuando las
impedancias son iguales.
Hay varios factores a tener en cuenta para lograr que la impedancia de
los parlantes coincida con la del amplificador. Una que pocos tienen en
cuenta es el largo y calibre del cable que transporta la corriente del
amplificador al parlante. Cuando el parlante o parlantes están cerca al
amplificador, el cable no aumenta la impedancia y por consiguiente no
hay pérdidas de volumen. Pero cuando usamos cables largos la resistencia
aumenta, disminuyendo la potencia del parlante. El cable convierte
parte de la potencia en calor y se pierde en el. Así que tendremos menos
volumen.
El otro factor que cambia la impedancia se produce al conectar varios parlantes.
Con el fin de poder conectar varios parlantes para
conseguir más potencia o la impedancia requerida por el amplificador,
los parlantes pueden ser conectados ya sea en paralelo, en serie o la
combinación de ambas formas. Para esto debemos tener muy clara la LEY de OHM.
Debemos tener claro que si conectamos dos parlantes de 8 ohmios en
paralelo, la impedancia baja a 4 ohmios. Pero si los conectamos en
serie, la impedancia sube a 16 ohmios. Esto no cuenta cuando conectamos
un woofer con un tweeter y/o un medio, es decir un bafle de dos o tres
vías. Como el tweeter tiene un condensador y el medio también, sin
contar que puede llevar un crossover o Divisor de frecuencias, la impedancia no baja y se rige solo por los woofer que haya conectados.
Recordemos que los parlantes tienen marcados los
terminales de conexión con un signo mas (+) y un signo menos (-). Pues
ha llegado el momento de entender para que sirve esto. Cuando se va a
conectar un parlante debemos tener en cuenta que los semiciclos
positivos enviados por el amplificador deben hacer salir el cono y los
semiciclos negativos hacen entrar el cono. Así que cuando se conectan
dos parlantes, los dos deben hacer el mismo movimiento.
Si conectamos un parlante de manera invertida que el
otro, entonces un cono va a empujar aire y el otro va a contraerlo
(movimientos opuestos). Eso va a causar una pérdida de potencia y un
sonido sin presencia. Además se atenúan las frecuencias bajas
Cuando se conectan parlantes en paralelo, todos los
terminales identificados con el signo mas (+), deben conectarse al
terminal de salida del amplificador que tenga el color rojo o el signo
mas. De igual manera se debe hacer con los otros terminales, que están
identificados con el signo menos (-) o color negro.
A diferencia que las conexiones en paralelo, cuando se conectan
parlantes en serie, de deben conectar como los vagones del tren o como
si fueran pilas en serie. El signo mas (+) con el menos (-) del otro
parlante y así sucesivamente.
NOTA: Cuando se conectan parlantes
en paralelo, se pueden conectar de diferentes potencias. Al final, la
potencia total es la suma de la potencia de todos los altavoces. En
cambio al hacer una conexión en serie, todos los parlantes deben ser de
la misma potencia o de lo contrario el parlante de menor potencia se
puede quemar.
A veces tenemos una gran cantidad de parlantes de
menor potencia que la salida del amplificador y queremos conectarlos a
este. Como ya hemos aprendido que dos parlantes en serie suman sus
impedancias y en paralelo se divide a la mitad, podemos realizar la
conexión de estos parlantes, de forma tal que se pueda distribuir el
sonido manteniendo la impedancia. Por ejemplo, si tenemos 8 parlantes de
8 ohmios, se deben conectar de tal forma que al final se obtenga la
impedancia que posee el amplificador y así aprovechar tanto el
amplificador, como los parlantes. A continuación podemos ver que hicimos
4 series de a dos parlantes que luego son colocadas en paralelo.
Cada serie de dos parlantes de 8 ohmios dan una
impedancia de 16 ohmios. Las 4 series de 16 ohmios al ser colocadas en
paralelo, se dividen por 4, dando como resultado una impedancia total de
4 ohmios.