Transductor
Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida.
El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza (por ejemplo electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa), aunque no necesariamente en esa dirección. Es un dispositivo usado principalmente en la industria, en la medicina, en la agricultura, en robótica, en aeronáutica, etc. para obtener la información de entornos físicos y químicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa. Los transductores siempre consumen algo de energía por lo que la señal medida resulta debilitada.
Si aún así la señal modificada por el transductor no es compatible con la del receptor final se utiliza un convertidor para lograr esta compatibilidad entre trasmisor y receptor.Tipos de transductores
- Transductor electroacústico
- Transductor electromagnético
- Transductor electromecánico
- Transductor electroquímico
- Transductor electrostático
- Transductor fotoeléctrico
- Transductor magnetoestrictivo
- Transductor piezoeléctrico
- Transductor radioacústico
Micrófono
El micrófono es un transductor electroacústico. Su función es la de traducir las vibraciones debidas a la presión acústica ejercida sobre su cápsula por las ondas sonoras en energía eléctrica, lo que permite por ejemplo grabar sonidos de cualquier lugar o elemento.Según su transducción mecánico-eléctrica
Los 6 tipos de micrófonos más importantes son:
- Micrófono electrostático: de condensador, electret, etc.
- Micrófono dinámico: de bobina y de cinta.
- Micrófono piezoeléctrico.
- Micrófono magnetoestrictivo.
- Micrófono magnético.
- Micrófono de carbón.
Electrostático
Las ondas sonoras provocan el movimiento oscilatorio del diafragma. A su vez, este movimiento del diafragma provoca una variación en la energía almacenada en el condensador que forma el núcleo de la cápsula microfónica y, esta variación en la carga almacenada, (electrones que entran o salen) genera una tensión eléctrica que es la señal que es enviada a la salida del sistema.
La señal eléctrica de salida es (o debería ser) análoga en cuanto a forma (amplitud y frecuencia a la onda sonora que la generó.
Son micros electrostáticos:
- Micrófono de condensador.
- Micrófono electret.
- Micrófono de condensador de radiofrecuencia.
Electrodinámico
La vibración del diafragma provoca el movimiento de una bobina móvil o cinta corrugada ancladas a un imán permanente generan un campo magnético, cuyas fluctuaciones son transformadas en tensión eléctrica.
La señal eléctrica de salida es (o debería ser) análoga en cuanto a forma (amplitud y frecuencia) a la onda sonora que la generó.
Son micros electrodinámicos:
- Micrófono de bobina móvil o dinámico.
- Micrófono de cinta
Piezoeléctrico
Las ondas sonoras hacen vibrar el diafragma y, el movimiento de éste, hace que se mueva el material contenido en su interior (cuarzo, sales de Rochélle, carbón, etc). La fricción entre las partículas del material generan sobre la superficie del mismo una tensión eléctrica.
La señal eléctrica de salida es (o debería ser) análoga en cuanto a forma (amplitud y frecuencia a la onda sonora que la generó).
La respuesta en frecuencia de los micrófonos piezoeléctricos es muy irregular, por lo que su uso en ámbitos de audio profesional está desaconsejada.
Son micrófonos piezoeléctricos:
- El micrófono de carbón
- El micrófono de cristal
- El micrófono de cerámica
Bocina
Se denomina bocina a un instrumento compuesto de una pera de goma y una trompeta unidos. Al presionar la pera, el aire sale por la trompeta, creando sonido. Antiguamente se usaba en los automóviles como señal acústica, pero ahora ha sido sustituido por un elemento accionado por energía eléctrica.
En algunos países de Hispanoamérica se le llama al altavoz, bafle, parlante o altoparlante, el cual es un dispositivo utilizado para la reproducción de sonido a partir de una señal eléctrica.
Un altavoz es un transductor electroacústico utilizado para la reproducción de sonido. Uno o varios altavoces pueden formar una pantalla acústica.
La transducción sigue un doble procedimiento: eléctrico-mecánico-acústico. En la primera etapa convierte las ondas eléctricas en energía mecánica, y en la segunda convierte la energía mecánica en ondas de frecuencia acústica. Es por tanto la puerta por donde sale el sonido al exterior desde los aparatos que posibilitaron su amplificación, su transmisión por medios telefónicos o radioeléctricos, o su tratamiento.
El sonido se transmite mediante ondas sonoras, en este caso, a través del aire. El oído capta estas ondas y las transforma en impulsos nerviosos que llegan al cerebro. Si se dispone de una grabación de voz, de música en soporte magnético o digital, o si se recibe estas señales por radio, se dispondrá a la salida del aparato de señales eléctricas que deben ser convertidas en sonidos; para ello se utiliza el altavoz.
Características de los altavoces
Las principales características de un altavoz son:
- Respuesta en frecuencia.
- Impedancia.
- Potencia admitida.
- Sensibilidad.
- Rendimiento.
- Distorsión.
- Directividad.
Respuesta en frecuencia
La respuesta en frecuencia del altavoz no es plana. El altavoz ideal debería dar una respuesta uniforme, es decir, igual potencia a todas las frecuencias, pero este altavoz no existe. En las especificaciones técnicas viene indicada la respuesta en frecuencia:
- Los altavoces de alta calidad son los que tienen un margen de variación de 6 dB para el margen audible entre los 20 y los 20.000 Hz.
- Fuera de los sistemas de alta calidad, también son aceptables la variaciones de 3 dB en un margen de 100 a 15.000 Hz, ya que en la práctica el margen de audibilidad humana nunca llega a los 20.000 Hz.
La banda conflictiva es la de los graves, por ello, no se empieza la medición en los 20-30 Hz, sino que se eleva esta cifra hasta los 80 Hz.
En las especificaciones técnicas también suele venir la curva de respuesta en frecuencia, pero hay que tener en cuenta que los fabricantes probablemente hayan hecho sus mediciones en las condiciones más favorables, por lo que los resultados reales normalmente serán inferiores.
Potencia
Hace referencia a la potencia eléctrica que admite el altavoz (no a la potencia acústica). Es la cantidad de energía (en vatios) que se puede introducir en el altavoz antes de que éste distorsione en exceso o de que pueda sufrir daños. Dentro de la potencia se diferencia entre potencia nominal y potencia admisible.
Impedancia
La impedancia, conceptualmente, es la oposición que presenta cualquier elemento o dispositivo al paso de una corriente alterna (sinusoidal), en este caso la fuente de audio es una mezcla de varias frecuencias con lo cual la impedancia no tendrá el mismo valor en todo el rango de frecuencias. La impedancia se expresa en Ohmios.
Como en los altavoces la impedancia varía en función de la frecuencia, cada modelo de altavoz en sus especificaciones técnicas tendrá una curva con esta relación impedancia-frecuencia distinta. La impedancia de los altavoces viene especificada para una frecuencia concreta que sirva de referencia, generalmente 1 KHz, a menos que el fabricante indique otro valor.
Si se quiere obtener una transferencia máxima de energía entre la fuente de sonido (el amplificador) y el altavoz, las impedancias entre ellos deben ser las mismas o en su defecto la mínima aceptada por el amplificador.
Las impedancias normalizadas de los altavoces son 2, 3.2, 4, 6, 8, 16 y 32 ohmios, pero las más utilizadas son 4 en sonido automotriz, 6 para sistemas mini componentes, 8 para los sistemas de alta fidelidad, 16 para sistemas de sonido envolvente (surround) y auriculares.
Por ejemplo, un altavoz tiene las siguientes especificaciones técnicas:
- 400 W: Potencia.
- 100 - 16.000 Hz: Es la respuesta en frecuencia del altavoz.
- 8 Ω: Es la impedancia nominal del altavoz (a 1 kHz).
Si el valor de impedancia cambiara (y, de hecho, ésta no es constante en todo el rango de frecuencias), cambiaría también la potencia aplicada al altavoz.
A saber, se tendrá que aplicar la fórmula:
- P=Potencia
- V=tensión en los bornes del amplificador
- Z=Impedancia
Sensibilidad
Es el grado de eficiencia en la transducción electroacústica. Es decir, mide la relación entre el nivel eléctrico de entrada al altavoz y la presión sonora obtenida.
Suele darse en dB/W, medidos a 1 m de distancia y aplicando una potencia de 1 W al altavoz (2,83 V sobre 8 Ω).
Los altavoces son transductores electroacústicos con una sensibilidad muy pobre. Esto se debe a que la mayor parte de la potencia nominal introducida en un altavoz se disipa en forma de calor.
En los altavoces, a diferencia del micrófono, la sensibilidad no es un indicativo de “calidad sonora”, pues la práctica ha demostrado que altavoces de inferior sensibilidad producen mejor “coloración sonora”.
Rendimiento
El rendimiento mide el grado de sensibilidad del altavoz. Es el porcentaje que indica la relación entre la Potencia acústica radiada y la Potencia eléctrica de entrada. Potencia acústica / potencia eléctrica x 100.
Distorsión
El altavoz es uno de los sistemas de audio que presenta mayor distorsión, por lo que los fabricantes no suelen suministrar al consumidor las cifras de distorsión de sus altavoces. La distorsión tiene causas muy variadas: flujo del entrehierro, vibraciones parciales, modulación de frecuencia sobre el diafragma, alinealidad de las suspensiones, etc.
- La mayor parte de la distorsión se concentra en el segundo y tercer armónico, por lo que afectará en mayor medida a los tonos graves. Se trata de una distorsión en torno al 10%.
- En las medias y altas frecuencias esta distorsión es proporcionalmente mucho menor y no llega al 1%, aunque en las gargantas de bocinas de alta frecuencia esta distorsión llega hasta un margen de entre 10 y 15%.
Direccionalidad
Indica la dirección del sonido a la salida del sistema, es decir, el modo en el que el sonido se disipa en el entorno.
En realidad, ningún altavoz da una respuesta, pues sea cual sea su direccionalidad global, siempre son más direccionales cuando se trata de altas frecuencias (agudos) que cuando se trata de bajas frecuencias (graves).
La forma más gráfica de dar la directividad es mediante un diagrama polar, que normalmente es recogido en las especificaciones, pues cada modelo tiene una respuesta concreta.
Un diagrama polar es un dibujo técnico que refleja la radiación del altavoz en el espacio, en grados, para cada punto de sus ejes (horizontal y vertical).
Dependiendo de su directividad se puede decir que un cono de altavoz es:
- omnidireccional.
- bidireccional.
- cardioide.
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