Resonancia De Los Altavoces 113n5

Todos los cuerpos tienen su particular frecuencia de resonancia. La frecuencia de resonancia de un altavoz es aquella frecuencia a la cual el cono de dicho altavoz vibra con más facilidad. Dicho de otro modo, es aquella frecuencia con la cual su cono es capaz de desplazarse empleando la mínima energía. Bueno, todo esto puede que no te diga nada ... sin embargo la frecuencia de resonancia es un dato muy importante a tener en cuenta en un altavoz, puesto que determina el límite inferior de las frecuencias con las que el altavoz puede operar. Por debajo de su frecuencia de resonancia cualquier altavoz tiene mayor dificultad para emitir sonido. No te preocupes si todavía no lo ves claro. Sigue leyendo ;-)

Curva de respuesta en frecuencia _____________________________________

Es importante aprender a familiarizarse con las gráficas ya que nos proporcionan una información útil y fácilmente asimilable. En la gráfica de arriba podemos ver en el eje horizontal que están marcadas unas frecuencias (F) que abarcan un rango que va desde los 10 Hz hasta por encima de los 20 KHz (20.000 Hz). Esto es así porque, en audio, las frecuencias audibles interesantes nunca están por debajo de los 20 Hz ni por encima de los 20 KHz. Las frecuencias que nos interesan van a estar siempre entre 20 Hz y 20 KHz porque cualquier oído humano no alcanza a oír más allá de esos límites.

El eje vertical lo tenemos dividido en deciBelios (dB) que es una unidad de medida de intensidad de sonido. Podríamos decir que esas marcas representan el volumen del sonido: 5, sería poco volumen ... 20, sería más volumen ... etc. Con esos datos entendidos podemos centrarnos ahora en esa línea "arrugada" de color azul que fluctúa en las proximidades de la línea verde de puntos. Esta línea azul representa el comportamiento que tiene el altavoz que se está analizando, el cual, como podemos apreciar, tiene altibajos de volumen (dB) a diferentes frecuencias (F).

Lo ideal, ya que durante la prueba se le está aplicando siempre una misma potencia, sería que el altavoz emitiera un sonido con la misma intensidad a todas las frecuencias, así la línea azul sería una recta (como la línea verde), pero todavía no se ha llegado a tal grado de perfección en la construcción de altavoces para que puedan actuar de esta manera. Por lo tanto, todos los altavoces van a reaccionar con diferente volumen frente a las diferentes frecuencias. En la gráfica también podemos ver dibujadas dos flechas hacia abajo, una por debajo de los 100 Hz (entorno a los 55 Hz.) y otra cercana a los 10 KHz. Estas flechas están indicando que, las frecuencias por debajo de la flecha izquierda y las que están por encima de la flecha de la derecha son reproducidas por el altavoz cada vez con menos volumen … el altavoz está emitiendo un sonido que es cada vez más bajo cuanto más se aleja de las flechas hacia los extremos de la gráfica. Eso significa que el altavoz está teniendo serios problemas para emitir sonidos a esas frecuencias. Como debería ser suficiente, vamos a dejar esto aquí. Quedaros con un dato: el altavoz de la gráfica empieza a tener problemas con las frecuencias por debajo de la flecha izquierda (55 Hz).

Curva de la impedancia _____________________________________________

En esta otra gráfica podemos ver que se ha cambiado la información que aparece en el eje vertical. Ahora las marcas representan la impedancia (Z) del altavoz: 4 Ohm, 8 Ohm, 16 Ohm, etc. La impedancia se mide en Ohmios, así, cuando hablamos de un altavoz de 4, 6, 8 Ohms. estamos hablando realmente de su impedancia (aunque esa no se puede medir con un polímetro o tester en la escala de Ohmios). Esta gráfica nos muestra claramente, con la curva de color rojo, que la impedancia de un altavoz no es única, sino que también varía en función de la frecuencia. Entonces, ¿por qué hablamos de un altavoz de 4 Ohms, de un altavoz de 8 Ohms, etc.? Porque la medida de la impedancia (Z) de un altavoz se hace a una determinada frecuencia previamente establecida y asumida por los fabricantes, esta suele ser la de 1.000 Hz (1 KHz). Bien … lo que más nos interesa para el tema que tenemos entre manos es ese pico que aparece en la curva de color rojo, a la izquierda. Dicho pico, con un valor superior a 32 Ohms, es la impedancia más alta reflejada y, además, se produce de una forma bastante brusca respecto al resto de la curva representada en la gráfica. Quedémonos ahora con este dato: la impedancia más alta del altavoz analizado en la gráfica se produce entorno a los 40 Hz.

Visualización conjunta de las curvas ___________________________________

Ahora que tenemos a la vista las dos curvas de las que ya hablamos, podemos ver mejor la relación entre ambas. El pico que apreciamos en la curva de impedancia (curva roja) se corresponde con la frecuencia a la que el altavoz presenta una mayor impedancia (40 Hz). Esa frecuencia concreta se llamará frecuencia de resonancia (Fr). Por otra parte, decíamos que el altavoz se volvía inoperativo por debajo de su frecuencia de resonancia, ¿recordamos? Pues, si nos fijamos en la curva de respuesta (curva azul), podemos observar que ya un poco antes de llegar a esos 40 Hz del pico rojo empieza a “perder volumen”. Cerca de ahí, aproximadamente sobre los 55 Hz, habíamos pintado la flecha descendente en la primera gráfica que vimos. Todo esto nos confirma lo dicho al principio: por debajo de la frecuencia de resonancia el altavoz tiene cada vez más problemas para emitir sonidos … y nos reafirma la importancia que tiene el conocimiento de este dato.

Llegados a este punto quizás todavía no se llegue a ver el alcance de lo tratado (?). Supongamos que queremos conseguir un buen sonido con unos altavoces. Conseguir un buen sonido se entiende básicamente como que se pueda emitir por los altavoces, con una cierta calidad, cualquier sonido cuya frecuencia esté comprendida entre los 20 Hz y los 20.000 Hz. Pues bien, si el altavoz encargado de emitir las frecuencias más bajas o graves (que es donde normalmente suele estar el problema) tiene una frecuencia de resonancia alta, este será incapaz de trabajar bien con las frecuencias más cercanas a los 20 Hz. Si las frecuencias más bajas no suenan con suficiente potencia y nitidez se apreciará una falta de bajos o graves en la música y/o suciedad en la reproducción de ese rango de frecuencias.

Medición de la frecuencia de resonancia _______________________________ Ok, vamos a ponernos manos a la obra y aprender como medir prácticamente la Fr de un altavoz. Es muy

fácil. Para ello vamos a necesitar un generador de BF, un polímetro o tester (puede ser analógico o digital) y, evidentemente, el altavoz a medir, los cuales se conectarán como se aprecia en la siguiente figura:

Para aquellos que no dispongan de un generador de BF pueden utilizar, con el PC, alguno de los programas generadores de onda senoidal que hay por la red: Generador senoidal para Windows. El programa generará la señal y, por medio de la salida de auriculares de la tarjeta de sonido del PC, se aplicará dicha señal al altavoz a medir. La conexión se realizará como muestra la figura siguiente:

Una vez interconectados todos los elementos, prepararemos los equipos para la medición. En el polímetro, se seleccionará la escala más baja (1 o 2 volts) para medir voltios en alterna (AC). El generador de BF se ajustará a una frecuencia de aproximadamente 100 Hz (no necesita ser exacta). Al enviar la señal al altavoz, el polímetro la medirá y nos indicará una pequeña tensión en su pantalla. Esta tensión será más alta o más baja según sea el nivel de la señal proporcionada por el generador. Una vez que vemos que todo funcionada como se ha comentado, empezaremos a bajar lentamente la frecuencia en el generador por debajo de los 100 Hz y observando en todo momento la medición que muestra el polímetro. Importante: el volumen de salida del generador no se modifica durante toda la prueba. Notaremos que, al ir bajando la frecuencia en el generador, la tensión medida por el polímetro va aumentando

hasta que llega un momento en el cual, si seguimos bajando la frecuencia, la tensión en el polímetro empieza a bajar de nuevo. Ese es el punto. Ese punto donde ya no aumenta más la tensión medida por el polímetro. Podemos subir o bajar un poco la frecuencia en el generador para encontrar mejor ese punto ya que nunca nos equivocaremos: sólo hay uno que nos va a dar la medida más alta. Ahora que tenemos localizada la frecuencia en la cual el polímetro nos marca el voltaje más alto ya conocemos cual es la frecuencia de resonancia (Fr) del altavoz medido … es la que está indicando el generador en ese instante. ¿Resumimos? 1.- Interconectamos todos los elementos. 2.- Ponemos el polímetro en la escala 1 o 2 voltios alterna (AC). 3.- Ponemos el generador a una frecuencia de unos 100 Hz. 4.- Vamos bajando la frecuencia a la vez que observamos la medida del polímetro. 5.- Cuando el polímetro indica la máxima tensión estamos en el punto correcto. 6.- Miramos que frecuencia marca el generador. Esa es la frecuencia de resonancia. En la figura de abajo se muestra una medición real de la Fr de un altavoz:

Se ha utilizado un generador de BF y un polímetro digital. En la foto de la izquierda puede verse el polímetro preparado para medir tensiones alternas (está seleccionada

la escala de 2 V) y su pantalla está mostrando la máxima tensión alcanzada al ir bajando la frecuencia en el generador. Esta tensión es de: .298 V ... o sea: 0,298 V o 298 mV (miliVoltios). En la foto de la derecha se puede ver el mismo polímetro preparado para medir frecuencias. En la pantalla se ve la medida: 0.04 KHz ... o sea: 40 Hz. Como se puede apreciar, la medida del polímetro es bastante exacta al compararla con la indicada por el generador: 40.5 Hz. En este caso, al medir el altavoz que aparece en la fotografía, el resultado ha sido que la frecuencia de resonancia de este altavoz es de 40 Hz. Evidentemente no llega a esos 20 Hz teóricos de los que ya hemos hablado, sin embargo no está tan mal esa frecuencia de resonancia ya que, en la práctica, el oído humano tampoco alcanza a escuchar realmente esos 20 Hz. Para finalizar, decir que los altavoces que tienen su frecuencia de resonancia más baja son aquellos más propicios para reproducir frecuencias bajas (graves), es decir, altavoces de gran diámetro de cono: 8”, 10”, 12”, 15”... También decir que la frecuencia de resonancia de un altavoz depende exclusivamente de como está constituido éste, por lo tanto no es algo que se pueda modificar sin hacer cambios en la constitución del altavoz. Los altavoces en los que mejor vamos a poder medir la Fr son los de tipo dinámicos, esos cuyo funcionamiento está basado en una bobina y un imán (ver lección L004). Este tipo de altavoces son los más utilizados, sobre todo, para reproducir las frecuencias más bajas (altavoces para graves: woofer).