O ditado de que alguém poderia escrever um livro sobre um assunto certamente se aplica quando se trata de uma discussão sobre alto-falantes e seus parâmetros. Na verdade, já existem dezenas de ótimos livros disponíveis sobre o assunto. Este artigo fornece uma visão geral de alguns dos parâmetros de alto-falante mais comumente discutidos.
Parâmetros de alto-falante, frequentemente chamados de parâmetros Thiele/Small, são um conjunto de medições eletromecânicas que podem ser usadas para definir o desempenho de baixa frequência de um transdutor. Usando esses parâmetros e uma série de cálculos, seu instalador pode prever o desempenho desse alto-falante em uma caixa.
Talvez o conjunto mais importante de cálculos que podemos criar seja a saída do sistema. Quando discutimos o "sistema", nos referimos ao próprio alto-falante e à caixa na qual pretendemos instalar o alto-falante. Toda caixa de alto-falante atua como um filtro passa-alta e reduz a saída de baixa frequência do driver. Ganhamos manuseio de potência física em troca dessa saída diminuída. Usando um conjunto de cálculos, podemos prever quanta informação de baixa frequência o sistema produzirá.
Outro cálculo importante é o manuseio de potência. Como mencionado, precisamos controlar o movimento do cone do alto-falante para prevenir distorção e danos. Podemos prever quanto o cone se moverá para uma determinada quantidade de potência em nossa caixa de teste.
Em termos de análise das partes móveis do alto-falante, precisamos saber a frequência na qual a complacência (elasticidade) da aranha e da borda se combinam com a massa do cone e da tampa de poeira para armazenar a maior energia. Nesta frequência, o sistema alternadamente armazena e subsequentemente libera a maior energia para uma dada entrada de tensão. Se você balançasse um peso em uma corda suspensa do teto, a frequência natural na qual ele oscila para frente e para trás seria igual à frequência de ressonância de um alto-falante.
Para entender quão rígidos a aranha e a borda são, comparamos eles a uma quantidade de ar que exerceria a mesma resistência ao movimento. Como o ar é facilmente comprimido, uma especificação Vas alta representaria um cone muito suavemente suspenso. Inversamente, um alto-falante com Vas baixo teria uma suspensão muito rígida.
Entender o Q (Fator de Qualidade) pode ser um pouco difícil porque é um valor adimensional. Em essência, o fator Q descreve a característica de amortecimento de um sistema ressonante. Um Q mais alto representa menos perda de energia relativa à energia total armazenada em um sistema. Um pêndulo suspenso de um rolamento de baixo atrito terá um Q alto. Esse mesmo pêndulo, submerso em água, terá um Q muito menor. Uma consideração importante é que sistemas de alto Q têm menos amortecimento e, portanto, vibram por mais tempo. A especificação Q Elétrico descreve quanto amortecimento a bobina móvel e a montagem do magneto invocam no cone móvel.
À medida que a bobina móvel passa pelo magneto, ela produz uma corrente elétrica. Esta corrente atinge seu valor de pico na frequência de ressonância do driver e contrapõe a corrente fornecida pelo amplificador. O resultado líquido é um aumento significativo na impedância na frequência de ressonância.
Assim como as características elétricas de um alto-falante causam oposição ao movimento do cone, temos um efeito semelhante das propriedades mecânicas do alto-falante. Qms descreve as perdas mecânicas resultantes da aranha e da borda. Um valor Qms alto descreve perdas mecânicas menores, enquanto um valor Qms baixo descreve perdas maiores.
Esta medição adimensional é uma combinação matemática das características mecânicas e elétricas do alto-falante. Em termos simples, calculamos Qts dividindo a energia total armazenada do alto-falante pela energia dissipada no alto-falante na ressonância.
A especificação Cms descreve a rigidez da suspensão do driver em metros por newton. Uma suspensão mais rígida se moverá menos distância para uma determinada quantidade de força aplicada a ela.
Este parâmetro descreve o "tamanho" efetivo do nosso alto-falante. Todos percebemos que o cone moverá ar para nós, mas também temos que levar em conta a adição da borda. É comumente aceito que podemos usar um valor de metade da borda como contribuindo para a saída do driver.
A especificação Mms descreve a massa do cone do alto-falante e parte da aranha e borda. Ao contrário da especificação Mmd, Mms inclui a carga acústica causada pelo ar em contato com o cone. Na maioria dos casos, os valores são semelhantes, mas à medida que a área de superfície do cone aumenta, o valor de Mms também aumenta, relativo a Mmd.
Este parâmetro é frequentemente mal interpretado como sendo o fator definidor na distância que um cone de alto-falante pode se mover. Cálculos iniciais usavam uma fórmula que subtraía a altura do enrolamento da bobina móvel da altura do entreferro magnético, então dividia por 2. Este cálculo descreve o quão longe o alto-falante pode se mover antes que o enrolamento saia do entreferro.
Investigações subsequentes mostram que comportamento não-linear em outras partes do design do driver pode ter uma influência maior nos limites de movimento do cone. Isso sugere que Xmax deve ser a distância de excursão unidirecional que representa um nível de distorção de 10%. Esta especificação orientada para desempenho é muito mais indicativa da faixa de operação útil de um driver, mas é muito mais difícil de determinar.
Neste artigo, descrevemos apenas os parâmetros básicos comumente usados na previsão do desempenho de baixa frequência de um alto-falante. Outros parâmetros, como indutância, tornam-se mais relevantes em frequências mais altas. Parâmetros adicionais como Impedância Nominal (Znom), eficiência, sensibilidade e Produto Largura de Banda de Eficiência (EBF) são derivados através de equações que usam as especificações acima.
Um woofer em uma caixa superdimensionada pode chegar ao fundo (bottom out) e ser danificado facilmente. Um driver de médios enfiado em um pequeno pod de alto-falante pode ter um pico significativo de resposta de frequência e um pico de distorção associado. O resultado é bastante desfavorável.
Antes de assumir que um subwoofer ou alto-falante é adequado para a caixa ou local de montagem que você escolheu, vale a pena pedir ao seu revendedor de eletrônica móvel para realizar uma simulação para garantir que tudo funcionará da maneira que você deseja. Eles podem trabalhar com você para garantir que tudo terá desempenho ideal, e seu sistema soará ótimo!
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