O Alto falante
O que V. deve saber sobre o alto-falante
De posse deste legado, Alexander Graham Bell patenteou em 1876 o primeiro alto-falante elétrico que era utilizado em seu telefone também um instrumento já pesquisado pelo próprio Helmholz. No ano seguinte Bell patenteou a versão melhorada de Ernst Siemens.
Nikola Tesla entre outros, também desenvolveu sua versão em 1881, sem, contudo patenteá-la.
Thomas Edison em 1898 foi o primeiro a adaptá-lo num amplificador atmosférico que não surtiu o efeito desejado. Contudo iniciou a comercialização de um primeiro modelo conhecido pelo sistema de vibração da agulha adaptado a uma trompa usada nos primitivos sistemas de fonógrafos a cilindro e posteriormente a discos.
O sistema atual da bobina móvel foi proposto e realizado por Oliver Lodge em 1898. Este foi utilizado pela primeira vez em 1915 pelos sócios Jensen e Pridham,em seus produtos Magnavox.
Outros sistemas de alto-falante existem, todavia nos deteremos aos alto-falantes dinâmicos de bobina móvel, que é nosso foco neste capitulo.
Outros sistemas de alto-falante existem, todavia nos deteremos aos alto-falantes dinâmicos de bobina móvel, que é nosso foco neste
capitulo.
A figura abaixo mostra esquematicamente a construção de um alto falante dinâmico de bobina móvel dos tipos encontrados no mercado. Todos eles seguem o mesmo sistema construtivo, variando, contudo a sua qualidade e destino.
Abaixo descrevemos as características gerais dos alto falantes com o inicio da teoria de como doma-los para uma melhor e mais agradável reprodução musical.
Seguiremos descrevendo suas características:
Lembre-se que estas são as regras, que nem sempre (ou quase nunca) são seguidas pelos fabricantes de aparelhos populares.
· O primeiro ponto a ser revisto é sua estrutura, sem a qual o alto falante inexiste.
Sua estrutura deve ser forte e resistente e não deve introduzir qualquer ressonância ou som espúrio ao sistema.
Deve ser isenta de possibilidades de distorções mecânicas e deve ser projetada para suportar o ímã, sem deixar que se desprenda com facilidade, bem como os componentes móveis, aranha, cone, suspensão, domo e bobina móvel, e ser apto a fixa-lo na caixa acústica de maneira a constituir um sistema integrado sem folgas ou vibrações.
Nestas condições a preferência recairá sobre estruturas de metal fundido com guarnições de borracha ou material similar.
· O outro elemento é o imã que deve possuir o maior fluxo possível em suas dimensões.
-Não importa o material que seja feito, pode ser de liga metálica tais como Alnico etc ou de material cerâmico tal como o Ferroba etc. O campo magnético é dado em Maxwells e é ele que determina a qualidade do alto-falante, isto é a capacidade do mesmo em reproduzir sinais de baixa intensidade.
-O gap ou entre-ferro deve ter uma medida suficiente para o movimento da bobina move pois neste ponto esta toda a eficiência do alto-falante. Dois alto-falantes com imãs idênticos com diâmetros de bobina móvel diferente, Falará mais alto num mesmo amplificador, aquele que possuir a menor bobina. Eventualmente existem alto-falantes com uma abertura no imâ. Dependendo do modelo, serve para diminuir a pressão atmosférica sobre o cone na região d bobina para maior velocidade de resposta ou para adaptar o tweeter no mesmo tornando este falante uma verdadeira fonte pontual de transdução sonora.
· A fidelidade com que o alto falante reproduz o som depende do sistema aranha-cone-suspensão.
- A aranha deve ser resiliente ao máximo isto é, deve ter a propriedade de voltar à posição de repouso o mais rápido possível quando não se aplicam sinais elétricos na bobina móvel. Ao mesmo tempo deve permitir o maior curso da bobina móvel para frente e para traz, permitindo a maior linearidade no curso do sistema aranha-cone-suspensão.
- A suspensão deve ser inerte isto é, não influenciar o movimento do cone, ao mesmo tempo deve manter a estanquiedade do ar para o movimento de pistão do cone, propiciando o abaixamento da freqüência de ressonância do conjunto.
A suspensão acústica como chamada é de borracha sintética ou espuma, ela cumpre a finalidade apenas enquanto o alto falante é novo, deteriorando-se em seguida, por isto alto falante de qualidade as tem em feltro que possui longevidade. Nos alto falantes de suspensão em borracha poderemos substituí-la para melhor desempenho.
- A bobina móvel é responsável pelo movimento do cone aos sinais elétricos.
A principal propriedade é ter linearidade de movimento ao campo magnético alternado produzido pelo sinal elétrico proveniente do amplificador, mas existem outras peculiaridades importantes. A primeira delas é possuir um baixo “Q” isto é, baixa reatância para evitar sintonia em uma dada freqüência, aumentando assim à gama de resposta no espectro de freqüências ao qual está a mesma projetada a operar. Isto se consegue com o aumento de resistência ôhmica no fio para se conseguir a impedância desejada. Alguns alto-falantes usam a bobina em fio de alumínio.
Outro detalhe importante é que esta bobina deve trabalhar com a menor folga existente na abertura do gap do imã do alto falante para melhor eficiência. Para melhoria da eficiência,alguns falantes possuem o fio com seção retangular.
Bobinas de pequeno diâmetro são mais eficientes que bobinas de grande diâmetro porem acumulam calor em excesso podendo queimar em sinais muito fortes, Portanto a regra:
Bobinas de grande tamanho para amplificadores potentes Bobinas de pequeno diâmetro para amplificadores de menor potência. Aqui, porém encaramos um paradoxo: O resultado sonoro dado em decibels às vezes pode ser o mesmo com amplificadores de pouca potência e alto-falantes eficientes e amplificadores de alta potência e alto-falantes menos eficientes. Na verdade de nada vale o uso de amplificadores poderosos, se não acionarem uma larga cadeia de alto-falantes.
- Finalmente o cone. Este deve ser o mais rígido possível; esta condição evita vibrações que possam ser originarias no mesmo, bem como a dificuldade de deformação do mesmo também se traduz por uma melhor reprodução sem a introdução de distorções de origem mecânica. Nestas condições seu peso deve também ser o mínimo para traduzir em respostas rápidas para acompanhar transientes musicais. A forma cônica é universalmente utilizada por traduzir maior rigidez natural ao componente.
A massa do conjunto aranha-cone-suspensão determina a freqüência de ressonância do conjunto ao ar livre. As caixas acústicas ou as cornetas acústicas conduzem ao amortecimento desta propriedade, estendendo a resposta nas freqüências mais baixas.
Uma seleção especial de caixas testadas e aprovadas é demonstrada na seção seguinte.
Cada uma delas foi profundamente estudada e avaliada por mim em quase cinqüenta anos de experiência ouvindo os mais diversos tipos de equipamentos.
Minha intenção é oferecer o melhor a um custo absolutamente compatível com suas posses.
O altofalante é indiscutivelmente o ponto chave da cadeia de reprodução. Este foi tão bem idealizado que se encontra praticamente imutável desde os primórdios. Evoluções existem é claro mas sempre nos materiais de manufatura, qualidade do imã, e relação dure/leveza das partes móveis. A mudança de sistemas na amplificação e na captação dos sons gravados demonstra a inconsistência tecnológica por que passamos, mormente em função do preço de revenda do produto. Todavia as idéias iniciais ainda são as mais simples, e melhor fundamentadas, sem sofiticacao, e portanto sem distorções ou introdução de efeitos não originais..
Aqui portanto descrevemos o protocolo de recomendação aos equipamentos high end .
Estes pontos, por serem de acordo comum não tem o que discutir. Passaram a ser a base de todos os chamados novos projetos de high end.
Iniciaremos com os transdutores de energia acústica ou as caixas acústicas.
1) Entre todos os sistemas conhecidos de conversão de energia elétrica em acústica, o alto falante de bobina móvel continua sendo o melhor conhecido. descoberto por Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz em 1859.
2) Os alto falantes possuem gama limitada de respostas de freqüência.
3) Suas construções favorecem áreas especificas de atuação de freqüências.
4) Os sistemas devem operar preferencialmente com divisores de freqüências específicos para os altofalantes em uso.
5) Os divisores não devem operar com atenuações superiores a 6 db por oitava.
6) São preferenciais para respostas de qualidade Altofalantes de alta eficiência.
7) Altofalantes de alta eficiência não operam adequadamente com amplificadores sem amortecimento ou propensos a distorções.
8) Os gabinetes em trompa ou corneta são mais eficientes nas sutilezas e detalhes musicais.
9) Gabinetes em bass reflex tendem a dar preferências às vezes exageradas em uma estreita faixa acústica
10)Gabinetes em suspensão acústica mascaram certos sons e exigem potencias elevadas.
Detalhes dos amplificadores:
Evitando considerações de ordem econômica, compacidade, portabilidade ou leveza etc., e levando-se em conta exclusivamente o som reproduzido como característica final,
1) Válvulas inegavelmente produzem som mais agradável que os demais sistemas de estado sólido.
2) Os circuitos que utilizam transformadores de saída são mais versáteis à manipulação e utilização que os demais sistemas de acoplamento direto.
3) Válvulas são também menos propensas a defeitos catastróficos devido a erros de manipulação e alteração de valores dos componentes
4) Válvulas possuem características mais lineares de resposta e são praticamente isentas de erros de resposta na região dos pontos de inflexão da onda elétrica a ser reproduzida.
5) Possuem também melhor resposta na integridade de resposta da onda musical produzida por instrumentos tipo violino em que a presença de harmônicos deve ser respeitada para reprodução do timbre original.
6) Não é recomendado a introdução de controles de tonalidade uma vez que os mesmos desviam a fase de certas freqüências alterando timbres originais.
7) A combinação Válvula/Transformador é de longe a potencialmente mais energética, podendo reproduzir sempre com mais fidelidade às sutilezas das variações de energia nas ondas sonoras.
8) Esta combinação quando devidamente calculada, necessita de menos realimentação negativa, contribuindo para uma melhor reprodução com menor distorção.
9) Triodos são mais vivos que pentodos,
Conclusão tecnológica:
Sistemas Valvulados, com ênfase aos triodos operando com transformadores apropriados devem operar com gabinetes acústicos de alta eficiência, (tipo cornetas) para uma reprodução de excelência. A combinação é a melhor possível entre todos os sistemas existentes.
Nesta tese desenvolve-se nosso site, para que V. ouça algo que podemos classificar como Extasiante!
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Adendo: Inicio do altofalante.
Os documentos de pesquisa gerados por Chester W. Rice e Edward W. Kellogg da General Electric em 1925 foram importantes na determinação do principio básico do alto-falante de radiação direta com diafragma vibrável através de uma bobina móvel . Este foi montado em uma caixa acustica ou baffle e proporcionava uma resposta uniforme na faixa das freqüências médias. Edward Wente dos Laboratórios Bell também descobriu de maneira independente o mesmo princípio e colocou a patente N°. 1,812,389 de 1° Abril de 1925, que lhe foi dada em 30 de Junho de 1931.
O documento de Rice-Kellogg também publicava um projeto de amplificador necessário para adequadamente operar o altofalante. Em 1926, a RCA usou este mesmo projeto para sua linha de radios A/C de marca Radiola.
As figuras acima ilustram o alto-falante da época. Com beirada flexível larga, cone de papel, movimento por bobina móvel e diafragma cônico. Segundo Rice-Kellogg, "a conclusão destes experimentos foi levar a cabo a melhor solução prática possível aos problemas do alto-falante, resultando num aparelho que combinava as seguintes características: Um diafragma cônico de quatro polegadas ou mais em seu diâmetro com um baffle com aproximadamente dois pés quadrados em superfície frontal com intuito de evitar a circulaçãodas ondas produzidas pelo alto-falante e suficientemente firme permitindo o diafragma vibrar normalmente em freqüências bem abaixo dos 100 ciclos por segundo.
Segundo Rice-Kellogg, "a voz e a música não soam naturalmente a menos que reproduzidas aos mesmos niveis de intensidade dos sons originais, mesmo que a reprodução seja totalmente isenta de distorção . Desta forma para se obterem os benefícios de um alto-falante de alto nível será importante que o amplificador do sistema tenha capacidade suficiente para proporcionar um volume ou intensidade naturais."
As figuras acima correspondem vistas do gabinete desenvolvido no laboratório contendo o retificador, amplificador e alto-falante. A parte frontal do gabinete age como um baffle , e para prevenir a ressonância na caixa as partes laterais e a parte traseira possuem painéis de metal perfurado.
http://history.sandiego.edu/gen/recording/rice-kellogg.html
Mostra dos Laboratórios Bell – alto-falantes elétricos e microfones. Cerca 1929, da esquerda para a direita:
"Modelo 4181-A Alto-falante Telefone Redondo Grande, usado com baffle para reproduzir notas graves".
"Modelo 596 Receptor pequeno, receptor de bobina móvel para reprodução de tons agudos".
"Modelo 555-w Receptor pequeno redondo, receptor de bobina móvel para uso em cornetas exponenciais 1926. Milhares deles operando em teatros hoje".
"Modelo 196-W retangular Receptor e Corneta Exponencial Dobrada, diafragma operado por armadura balanceada. Usado amplamente em sistemas Public Address de 1923 a 1926".
"Modelo 540-AW redondo Receptor, cone sem baffle. Popular de 1923 a 1926."
"Modelo 518 pescoço de ganso Receptor. Amplamente comercializado por volta de 1920 para uso em radio".
Modelo CW 929 speaker (1919)
