Medición de los parámetros Thiele Small y curvas de impedancias PDF

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CONTENIDO 1)

Introducción...........................................................................................................................................................2

2)

Objetivos................................................................................................................................................................2

3)

Marco teórico.........................................................................................................................................................2

4)

Materiales..............................................................................................................................................................4

5)

Procedimiento........................................................................................................................................................4

6)

Desarrollo...............................................................................................................................................................6

7)

Parámetros obtenidos............................................................................................................................................8 7.1) Altavoz 1...............................................................................................................................................................8 7.2) Altavoz 2 (Pro series Optimus Pro csw1200).......................................................................................................9

8)

Comparación con especificaciones de fabricante................................................................................................11

9)

Conclusiones........................................................................................................................................................12

10)

Bibliografía.......................................................................................................................................................12

1) INTRODUCCIÓN

Para poder comprender de mejor manera el funcionamiento de un altavoz dinámico, es preciso identificar sus distintos parámetros mecánicos y eléctricos para que, a partir de ahí se puedan encontrar los parámetros Thiele-Small. Se ha realizado un estudio previo para reconocer la importancia de dichos parámetros y con ello, en esta práctica, se han encontrado ciertos parámetros de manera experimental y con ello, poder deducir los parámetros faltantes. Se presenta a continuación, un informe del procedimiento realizado y de la instrumentación utilizada para encontrar los distintos parámetros.

2) OBJETIVOS



Especificar los parámetros más relevantes de altavoces y cajas acústicas



Describir el rendimiento de cajas acústicas mediante su curva de impedancia y respuesta en frecuencia



Adquirir un criterio objetivo sobre el procedimiento de medición de parámetros en altavoces

3) MARCO TEÓRICO

Debido a que todos los altavoces dinámicos operan de manera parecida, se han planteado los parámetros TS (Thiele – Small), para describir el comportamiento de los altavoces e identificar diferencias y calidad entre ellos. Estos parámetros definen la interacción de un altavoz con el recinto. Dentro de los parámetros que vamos a considerar en esta práctica son los siguientes: 

Frecuencia de resonancia El modelo de un altavoz dinámico es comparable con un sistema masa-resorte, en donde se podrá encontrar una frecuencia de

resonancia. Es decir, en donde se tenga el máximo desplazamiento y velocidad del cono. 

Qms Es el control mecánico del altavoz, es decir la amortiguación por motivos mecánicos (fricción).



Qes Es el control eléctrico del altavoz



Ro Es una resistencia promedio, resultante de la relación entre el máximo valor de impedancia detectado en la frecuencia de resonancia fs y la resistencia de corriente continua Re



Qts Es el indicador total de control para el altavoz al aire libre



Vas Es el volumen equivalente a la compliancia que tiene el sistema de suspensiones del altavoz

Las distintas fórmulas para encontrar los parámetros mencionados anteriormente, son las siguientes:

4) MATERIALES

1. Generador de funciones (onda sinusoidal) 2. Resistencia de 1000Ω (2 W o superior)

3. Resistencia de calibración de 10Ω 4. Voltímetro 5. Altavoz dinámico 6. Seis monedas de 5 centavos

5) PROCEDIMIENTO

Para poder desarrollar la práctica de manera ordenada y objetiva, se ha planteado un procedimiento de medición y calibración de un circuito para facilitar los cálculos. El siguiente esquema muestra el circuito con el cual se calibrará de tal manera que cuando se reemplace la resistencia de 10 ohms por el altavoz se pueda calcular la impedancia solamente haciendo un simple cálculo matemático.

Se ajusta el generador hasta que el voltímetro marque una tensión de 0.01V en AC. De esta manera se tiene que:

Y con ello se deduce que al momento de conectar el altavoz:

Es decir, el valor de impedancia obtenido en cada frecuencia será su tensión multiplicada por 1000. No se debe variar la tensión entregada por el generador de frecuencias. El esquema final será el siguiente:

A continuación, se deberá encontrar la frecuencia de resonancia y sus frecuencias de corte. Se debe medir el diámetro de los 2 altavoces y la resistencia de sus bobinas. Finalmente, se deben encontrar los parámetros Thiele Small y el Vas. Para poder encontrar la compliancia se usarán monedas de 5 centavos y se las pondrá en el cono del altavoz. Y con este valor preciso y definido, se obtiene la nueva curva de impedancia para así encontrar la nueva frecuencia de resonancia y la compliancia.

6) DESARROLLO

Se realiza el circuito descrito anteriormente y se mide la resistencia de la bobina de cada altavoz

Se miden los diámetros efectivos de los altavoces

Se empiezan a realizar los barridos de frecuencia y encontrar su impedancia:

Una

vez

encontrada

su

curva

de

impedancias, se añade un peso conocido para encontrar la compliancia mecánica:

7) PARÁMETROS OBTENIDOS 7.1) ALTAVOZ 1

Diámetro= 0.21m Re=3.5 Ohms Rm=79 Ohms Fs=65 Hz f1=32.4Hz f2=125Hz fs= (32.4*125) ^0.5= 64Hz Qms=3.34 Qes=0.16 Ro=22.57 Qts=0.15 Fs’=50.1Hz m=30g Vas=0.66m^3Cms=1.37x10^-4

90 Impedancia sin masa

Impedancia con masa

80 70 60 50 40 30 20 10 0 .4 32

40

.1 50

55

58

61

62

65

68

70

73

76

80

85

5 12

0 25

0 0 0 0 0 0 0 50 100 200 400 800 600 000 2 1

Curvas de impedancia: En el eje X se encuentra la frecuencia (Hz) mientras que en el eje Y se puede encontrar la impedancia (Ohms).

7.2) ALTAVOZ 2 (P RO SERIE S OPTIMUS PRO CSW1200)

Diámetro= 0.27m Re=3.5 Ohms Rm=46 Ohms Fs=32.4 Hz f1=26Hz f2=38Hz fs= (26*38) ^0.5= 31.4Hz Qms=9.8

Qes=0.81 Ro=13.14 Qts=0.75 Fs’=30Hz m=30g Cms=1.34x10^-4 Vas=1.074m^3 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 21.2

24

26

30

32.4

35

38

40

50

55

58

Impedancia sin masa

61

125

250

500 1000 2000 4000 8000 1600020000

Impedancia con masa

Curvas de impedancia:

En el eje X se encuentra la frecuencia (Hz) mientras que en el eje Y se puede encontrar la impedancia (Ohms).

8) COMPARACIÓN CON ESPECIFICACIONES DE FABRICANTE

Debido a que se pueden generar variaciones de especificaciones entre mismos modelos de altavoces, se realizará una comparación sobre los resultados obtenidos y las especificaciones que entrega el fabricante. En nuestro caso, ha sido posible solamente encontrar las especificaciones del altavoz Pro Series puesto que el otro altavoz no posee una identificación propia para buscar su documentación y/o especificaciones. Especificaciones del fabricante del altavoz Pro Series Optimus Pro CSW1200

Se puede observar que ciertos parámetros tienen un cambio significativo. En la frecuencia de resonancia se tiene una variación del 3%, Qms del 43%, Qes del 40%, Qts del 31% y Vas del 1135%.

9) CONCLUSIONES



Se han podido encontrar variaciones considerables en este modelo de altavoz en comparación con las especificaciones del fabricante. Esto se puede deber al mal uso o uso prolongado en los laboratorios de acústica o su sobrealimentación con amplificadores.



El procedimiento utilizado para poder medir los parámetros Thiele-Small puede ser no muy preciso debido a la instrumentación disponible, ya que no se ha podido comprobar calibración o correcto funcionamiento



Se ha podido describir el rendimiento de las cajas acústicas y sus curvas de impedancias, conjuntamente con sus parámetros Thiele-Small

10) BIBLIOGRAFÍA

Radioshack. (s.f). PRO-CSW1200 12” Car Subwoofer recuperado el 8 de mayo de 2016

de:

http://pdfstream.manualsonline.com/1/190b0b27-5820-4873-

aa0e-ed45a72d83d3.pdf...