Quando você se dirige ao seu especialista em eletrônica móvel local em busca de novos alto-falantes, há alguns critérios a serem considerados. A escolha do tamanho do alto-falante pode ser de duas maneiras:você pode escolher algo que se encaixe em um local de montagem específico ou pode escolher com base nas características do alto-falante em relação ao seu tamanho. Você está interessado em saber por que os alto-falantes vêm em tamanhos diferentes? Bom! Você veio ao lugar certo.
O que faz um palestrante?
É o trabalho de um alto-falante para converter o sinal elétrico do seu amplificador em movimento. O movimento do cone do alto-falante excita o ar ao seu redor. À medida que o cone se move para frente, o ar na frente do cone é pressurizado. À medida que o cone se move para trás, o ar é rarefeito. Essas ondas de pressão se estendem do alto-falante e nossos ouvidos detectam essas pequenas mudanças na pressão como som. Bem simples, não é?
Aspectos a serem considerados em termos de reprodução de som
Quando se trata de reproduzir sons, quanto menor a frequência, mais difícil é produzir o som. Para cada duplicação de frequência, o cone do alto-falante precisa se mover um quarto da distância para produzir o mesmo nível de saída. Por exemplo, se o seu subwoofer tiver que se mover 2 mm para produzir 95 dB de saída e 40 Hz, ele só precisa se mover 0,5 mm para reproduzir 95 dB a 80 Hz. Para reproduzir 95 dB de saída a 160 Hz, o cone só precisa se mover 0,125 mm.
O tamanho de um cone de alto-falante afeta a quantidade de som que o alto-falante criará para uma determinada quantidade de sinal de entrada. Vamos generalizar um pouco as coisas (porque
muito de fatores externos afetam esta afirmação):Um cone de alto-falante de 12 polegadas precisa se mover duas vezes mais que um cone de alto-falante de 15 polegadas para produzir a mesma quantidade de saída em uma determinada frequência. Isso também significa que o alto-falante de 12 polegadas requer mais energia para produzir o mesmo som que o de 15 polegadas.
Maior é sempre melhor, certo?
Com base nessa lógica, você deve simplesmente selecionar o maior alto-falante possível para cada aplicação, certo? Bem, não é tão fácil assim. Quando entramos nas frequências médias e altas, o cone do alto-falante precisa se mover para frente e para trás
muito velozes. Um tom de 1.000 Hz requer que o alto-falante se mova para frente e para trás 1.000 vezes por segundo. Um tom de 10 kHz requer 10.000 desses mesmos movimentos por segundo. Se usarmos um alto-falante grande com um cone relativamente pesado, é
muito difícil acompanhar o sinal de entrada. Por quê? Inércia.
Vamos usar uma analogia para ajudar a explicar isso. Imagine que você está em um desfile e acenando uma bandeira. O poste tem 6 pés de comprimento e a bandeira no final é 3 × 5 pés. Você balança a bandeira para frente e para trás o mais rápido que puder. Mesmo se você for realmente forte, o mais rápido que você pode balançar para frente e para trás é uma vez, talvez duas vezes por segundo. Agora, olhe para o garotinho ao seu lado no desfile. Ele tem uma pequena bandeira de papel de 2 × 3 polegadas em um bastão de plástico de 5 polegadas de comprimento. Suas mãozinhas podem balançar essa bandeira para frente e para trás cinco ou seis vezes por segundo.
Os engenheiros de alto-falante precisam equilibrar várias características para atingir objetivos específicos para um determinado projeto. Vamos comparar o peso de um cone de alto-falante para um subwoofer de 10 polegadas com o de um midrange de 10 polegadas usado em shows e sistemas de endereços públicos. Um típico sub de 10 polegadas projetado para reproduzir frequências abaixo de 150 Hz possui um conjunto de cone (cone, bobina de voz, antigo, metade da aranha e metade do surround) que pesa cerca de 150 gramas. Um alto-falante de 10 polegadas projetado para ser usado para frequências de médio porte (150 a 1 kHz) tem um conjunto de massa de cone de cerca de 40 gramas.
Claramente, o conjunto mais leve pode se mover mais rápido e acompanhar a reprodução de frequências mais altas.
O mais leve é melhor?
Agora, enfrentamos o enigma de equilibrar a saída de baixa e alta frequência. Um cone mais leve se moverá mais rápido e é capaz de produzir saída de alta frequência estendida. Um cone mais pesado tem uma frequência de ressonância mais baixa e, portanto, pode produzir mais saída de baixa frequência. Combine essas generalizações com problemas elétricos que afetam a indutância da bobina de voz e dificultamos ainda mais a saída de alta frequência. Começa a ficar claro que precisamos de alto-falantes de tamanhos diferentes para diferentes aplicações.
Subwoofers
A maioria dos subwoofers tem tamanhos de 8 a 18 polegadas. Como os subwoofers são projetados para reproduzir frequências abaixo de 100 Hz em aplicativos de áudio automotivo, eles precisam de muita capacidade de excursão e uma baixa frequência de ressonância. Isso significa que os subwoofers terão cones relativamente pesados. Em altos níveis de excursão, os cones são expostos a tensões significativas, então o cone tem que ser forte, e isso contribui ainda mais para o seu peso. Os subwoofers têm que lidar com muita energia. Esse poder nos permite mover o cone por distâncias relativamente grandes. O manuseio de energia requer componentes maiores na forma de formadores e enrolamentos de bobinas de voz de grande diâmetro.
Drivers de Midbass
Um driver de midbass dedicado é normalmente projetado para tocar de 50 a 500 Hz. Os tamanhos são normalmente de 6,5 a 8 polegadas, mas algumas pessoas usaram drivers de 10 e 12 polegadas. O cone tem que ser mais pesado que o de um midrange, mas não pesado o suficiente para desacelerá-lo para frequências mais altas.
Se você observar o conteúdo de frequência de um artista, verá que muitas vozes se estendem até 100 Hz. A precisão na velocidade é importante nesta faixa de frequência. Ressonâncias e comportamento não linear causam distorção harmônica. Isso é muitas vezes percebido como “calor” na região do midbass. Não queremos nada extra em nossa música, então a precisão é o que importa.
Colunas de médio porte
Midrange speakers become a balancing act of several different characteristics. Of course, the cone has to be relatively light, but managing linearity and distortion becomes an even higher priority. It’s easier to hear distortion at midrange frequencies. The cone has to balance mass, damping and strength to prevent deforming and cause harmonics. The suspension has to be very linear.
Managing inductance also becomes a more significant issue because it can reduce high frequency output. Midrange drivers for typical car audio applications vary in size from 6.5 inches and 6×9 inches on the large side down to as small as 2.5 inches. Many midrange drivers try to do double-duty as midbass drivers for use in two- or three-way audio systems. While this is a minor compromise, it is a necessity. We consider midrange speakers to cover the range from 100 Hz to 3,000 or 4,000 Hz.
Tweeters
To reproduce frequencies above 2.5 kHz, tweeters need very light cones. Tweeter cones don’t move very far, so they don’t require much excursion, but there still has to be a suspension. Resonances in the cone can wreak havoc with frequency response. Premium tweeters may make use of features like ferrofluid in the gap to improve power handling. Premium tweeters may also include a copper pole-piece cap to reduce inductance and distortion.
Directivity Considerations
Another consideration when choosing speakers is that all speakers above a certain frequency start to become directional. Directivity refers to a reduction in high-frequency output as you move off-axis to the speaker. If you choose your speakers and design your system carefully, you can minimize the effect of directivity. The only real consideration would be to have your tweeters pointed at you.
The Balancing Act
The applications for the information in this article vary, depending on your overall goal for your audio system upgrade. A simple set of coaxial replacement speakers will be chosen by the size application. If you are building a high-end audio system with multiple amplifiers, channels, digital signal processing and custom speaker mounting locations, then choosing the right speakers in terms of their quality and intended application becomes more important.
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