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¿Cómo funcionan las bocinas o altavoces?

La semana pasada escribí un post muy similar a este en el cual veíamos el funcionamiento de los micrófonos, hoy es el turno de poder conocer como funcionan los equipos contrarios que son las bocinas ya que a diferencia de los micrófonos las bocinas serán los equipos finales en nuestro sistema de audio ya que de ahí saldrá lo que escucharemos.

Comencemos con la teoría

En general, un altavoz es un transductor. ¿Qué es un transductor? Un transductor es cualquier dispositivo que convierte una forma de energía en otra. En este caso, se trata de convertir la energía eléctrica en energía acústica (ondas sonoras). Los pulsos eléctricos (que provienen de un amplificador de potencia) determinan la dirección en la que se moverá un altavoz. Un pulso positivo hará que el altavoz se mueva hacia adelante y un pulso negativo hará que el altavoz se mueva hacia atrás. La energía acústica resultante mueve el aire haciendo que las moléculas de aire se agrupen (compresión) y se separen en zonas con menos moléculas de aire (liberación). El siguiente gráfico muestra cómo un medio vibrante como una cuerda de violín o un altavoz hace que el aire se mueva.

El lugar donde las moléculas se juntan (las áreas más oscuras) es un área de alta presión.

Su tímpano vibra de acuerdo con estos cambios de presión y su cerebro traduce este movimiento en sonido de la misma manera que un micrófono cambia la presión del aire en impulsos eléctricos. Un altavoz funciona como un motor que mueve las moléculas para crear estos cambios de presión de aire.

Partes de un altavoz

Si bien hay una gran cantidad de diferentes tipos de elementos en los altavoces, como cintas y elementos electrostáticos, sin embargo la mayoría de los altavoces comprende dispositivos tradicionales accionados por pistón.

Estos son los componentes que se encuentran en un altavoz de pistón.

Imagen transversal de un altavoz
  • Cono
  • Tapa
  • Suspensión
  • Canasta
  • Imán
  • Bobina
  • Araña

Todos estos altavoces accionados por pistón tienen un par de componentes comunes que les permiten crear los cambios de presión de aire que nuestro cerebro convierte en sonido. La parte visible en la parte delantera de un altavoz es el cono . Puede estar hecho de material simple como papel o algo más complejo como Kevlar, pero su función es ser un diafragma que mueva aire. Se desplaza hacia adelante y hacia atrás para crear ondas de presión.

La tapa es la pieza en el centro del cono que cubre la bobina móvil. Como sugiere su nombre, evita que entren objetos extraños en la parte del altavoz donde reside la bobina móvil. Si bien su forma y construcción pueden afectar la forma en que un altavoz genera sonido (particularmente en la respuesta de alta frecuencia), su función principal es proteger las entrañas del altavoz. Debido a que un altavoz más grande requiere una bobina móvil con un diámetro mayor, esta tapa es más grande en altavoces más grandes.

La pieza que rodea el perímetro del cono es la suspensión , y suele estar hecha de goma o espuma. Fija el cono al marco y es lo suficientemente flexible como para permitir que el cono se mueva libremente, pero también agrega estabilidad y ayuda a que el cono vuelva a su posición de reposo en la canasta de metal. La canasta es el marco al que están unidos todos los componentes del altavoz para brindar rigidez y permitir que se monte en una caja o en un deflector. La gran parte circular pesada en la parte trasera del altavoz es el imán.

La bobina es guiada en su camino por la araña. Esta parte del altavoz está hecha de algo suave (algodón o algo similar) que no obstaculiza el movimiento hacia adelante y hacia atrás de la bobina móvil. Evita que la bobina móvil se mueva hacia los lados, lo que hace que el cono se mueva de manera más predecible, por lo que induce menos distorsión.

El cono se detendrá de forma natural, pero puede entrar y salir de esta posición de reposo. Este rango se denomina excursión y cuanto más movimiento se permite, más aire puede desplazar. Los altavoces enfocados en baja frecuencia, como los subwoofers, necesitan un rango mayor de excursión para poder empujar más aire para generar frecuencias más bajas.

Entonces, ¿Cómo funcionan realmente?

Esas son todas las piezas visibles en un altavoz. Pero ¿Qué está sucediendo dentro del sistema que hace que el cono se mueva? Si bien la mayoría de las personas saben que hay un imán en un altavoz, la función de un altavoz tradicional en realidad requiere dos imanes para funcionar: el imán fijo y un electroimán, que es creado por la bobina móvil.

La bobina móvil es un tubo hecho de un material conductor resistente al calor que está envuelto en alambre. El movimiento del cono se crea mediante la interacción de la bobina móvil (que se convierte en un electroimán cuando se aplica una corriente) y el imán fijo que rodea la bobina móvil. Esta bobina es el componente clave en el movimiento de un altavoz.

El sistema de bobina móvil funciona porque, al cambiar la dirección de la corriente eléctrica en el electroimán, podemos cambiar si es atraída por el imán fijo o repelida. Esto nos permite mover rápidamente el altavoz hacia adelante y hacia atrás para crear esas ondas de presión de aire.

Una carga positiva del electroimán hace que se aleje del imán y se acerque al oyente, mientras que una carga negativa hace que sea atraído por el imán fijo, que aleja el cono del oyente.

¿Cómo se ve esto en el dominio digital?

¿Alguna vez has mirado una forma de onda en tu DAW y te has preguntado qué es lo que esta dibujado? Se muestra en qué posición de excursión estaría un cono de altavoz en ese momento si estuviera reproduciendo el audio mostrado por la forma de onda. Por encima de la línea central hay una excursión positiva y, por debajo de la línea, el altavoz está en una excursión negativa. Cuanto más lejos de la línea central, más tendrá que moverse el altavoz para generar esa amplitud. La línea central es donde el altavoz estaría en reposo.

Imagina el cono del altavoz moviéndose hacia adentro y hacia afuera a lo largo de la trayectoria. 
Esto es lo que le muestra la forma de onda de tu DAW.

Esto ha sido todo espero que hayas disfrutado este post pero sobre todo que haya sido de bendición para tu vida, recuerda que si te gusto no dudes en darle like y compartirlo.

Si tienes alguna duda o pregunta no dudes en dejarla en los comentarios y con gusto te responderemos, nos leemos en la próxima.

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