El motor de los altavoces de cono está constituido por un imán y una bobina.
Las líneas de campo magnético buscan el camino de menor resistencia concentrándose para pasar por el entrehierro (en verde), entre la pieza polar derecha y el núcleo polar (ambos en gris). La bobina móvil (en rojo) está situada en el entrehierro.
Al pasar la corriente por la bobina (puntos rojos en perpendicular a la imagen) el correspondiente campo magnético (en vertical y en verde), genera una fuerza que se desplaza perpendicularmente a la corriente eléctrica y al propio campo magnético, es decir en horizontal o de izquierda a derecha, lo cual origina un desplazamiento idéntico (flechas azules) de la membrana (en negro).
Para que el sonido se emita de forma homogénea y eficiente, la membrana del altavoz debe tener el tamaño adecuado (como una antena de alta frecuencia): Si la alimentación es simétrica, el diámetro de la membrana D debería ser equivelente a la mitad de la longitud λ/2 de la onda sonora. La longitud de onda λ = c / f, donde c corresponde a una velocidad del sonido de 340 m/s y f es la frecuencia en Hz. Para emitir a un frecuencia de 20 Hz el diámetro del altavoz debería ser de 1/2 * λ = 1/2 * (c/f) = 8,5 m.
Según lo expuesto, para una frecuencia de 20 Hz se necesitaría ¡una membrana de 8,5 metros de diámetro! Por su parte para 20 kHz el diámetro debería ser de 8,5 mm. Por esta razón los altavoces se fabrican incorporando en una caja varios chasis para las diferentes frecuencias.
Cabe señalar que mientras una membrana de 8,5 mm de diámetro resulta perfectamente posible, usar una de 8 metros no es realista.
El problema planteado por el tamaño insuficiente de la membrana para reproducir eficazmente los graves se puede subsanar de las maneras siguientes:
La última opción es la mejor de las tres. Reduciendo el tamaño del imán (o bien anteponiendo una resistencia en el cable hacia el altavoz), con la misma tensión del amplificador disminuirán tanto la fuerza de excitación del altavoz como el volumen sonoro. Dado que el altavoz vibra sobre todo con los graves que se acercan a la frecuencia de resonancia, su volumen sonoro apenas disminuye en este caso. El resultado de ello una presencia mucho menor de medios graves y agudos y mucho mayor de graves en el altavoz. No obstante: mientras más débil sea la excitación, menor será el control que se pueda ejercer sobre el altavoz y más retumbante será el sonido que éste emita.
Generalmente, si se reduce el imán o se introduce man una resistencia previa, se debe aumentar el tamaño de la caja, evitando así una resonancia excesiva de los graves que pudiera hacer retumbar el altavoz.
Ver ejemplos de motores de altavoz en base al Alcone AC 12.
Si es aficionado debería entrar ahora a nuestra página de herramientas para calcular usted mismo las dimensiones de los altavoces de graves en base a los productos que haya escogido.
Para entrar en materia, repasaremos las fórmulas del motor del subwoofer (sólo para teóricos) y conoceremos ejemplos concluyentes sobre la fuerza del motor.
Los materiales incorporados en la bobina móvil tienen un alto coeficiente de temperatura positivo, lo cual origina una compresión térmica que al aumentar la temperaura de servicio hace que el subwoofer retumbe excesivamente .
Solución: Use un altavoz con motor de mayor rendimiento e introduzca una resistencia en serie. Por cierto, si le preocupa el factor de damping, sepa que, como explicaremos más adelante, éste tiene aquí impotancia alguna, o bien opte por la siguiente solución.
Resumen de los conocimientos disponibles hasta la fecha: - los altavoces comunes retumban por efecto de una alta de compresión térmica - lo anterior se puede compensa mediante un motor de alto rendimiento con resistencia externa. - ello impide el calentamiento de la bobina, prolongando su vida útil y reduciendo el efecto de la compresión térmica sobre. - la resistencia es necesaria, pues sin ella se emitirían muy pocos graves profundos.
Para las cajas bass-reflex existe otra posibilidad de ajuste, cuyo supuesto básico es el siguiente: cuanto más alto sea el rendimiento del motor, mayor será el control y menor el peligro de recalentamiento de la bobina móvil y por ende, el riesgo de que el subwoofer retumbe.
La curva roja de la imagen inferior representa la respuesta en frecuencia de un subwoofer cerrado con un altavoz de graves de alto rendimiento.
Si se coloca éste en una caja bass-reflex del mismo tamaño, se podrá ajustar el tubo bass-reflex guiándose por la línea azul casi vertical. El resultado de ello es la respuesta en frecuencia total representado por la línea azul más plana.
Si en vez de ajuste anterior, se opta por aumentar los graves del bass-reflex (curva verde casi vertical) la respuesta en frecuencia resultante será escalonada.
El aumento de graves de la imagen anterior presenta el inconveniente de que a frecuencias más altas (superiores a 60 Hz) la presión sonora continúa subiendo. Por ello, esta opción solo es aplicable al subwoofer, cuyo amplificador tendría en este caso una frecuencia de corte de 65 Hz (no aparece en la imagen), con lo cual la frecuencia de corte total sería de 80 Hz, aproximadamente (Línea azul: respuesta en frecuencia total).
En este tipo de subwoofer se debe, por tanto, ajustar la frecuencia de corte del amplificador algo más por abajo de lo que uno realmente desea
Para calcular con exactitud este ajuste destinado a aumentar los graves se puede recurrir a los programas de simulación disponibles en el mercado, como LSP-CAD (imagen izquierda).
Los elementos señalados en imagen del AC 12 SW4 son los siguientes: - curva negra = respuesta en frecuencia total = Gesamt-Frequenzgang - curva discontinua azul = respuesta en frecuencia del altavoz de graves (no es plana debido al efecto genera desde el interior el tubo bass-reflex - curva roja = respueste en frecuencia en el tubo bass-reflex - curva discontinua negra = respuesta en fase.
Segú este método se han construido los subwoofer Sub 12, Sub 22 y Sub 42 (todos fuera de stock).
Tipos especiales de subwoofer (URPS, Dipol, RiPol)