Protector de altavoces

Description

Los altavoces de P/A y conciertos son elementos electromecánicos de alta potencia caros y
frágiles que fallan principalmente debido a un exceso de potencia aplicada o a un exceso de desplazamiento del altavoz.
En este blog va a relatarse el proceso de diseño de un dispositivo capaz de monitorizar las
variables mas relevantes en la operación segura de los altavoces.

Details

Existen en la actualidad soluciones al problema de medir dichas variables ya que es un proceso
necesario durante la caracterización del altavoz en fábrica.
Para ello se utilizan dispositivos como sensores láser de desplazamiento que caracterizan la posición de la membrana del altavoz en el tiempo y sensores de temperatura para medir la potencia
disipada.

El usuario debe asegurar entonces el correcto funcionamiento de su equipo siguiendo las recomendaciones del fabricante, sin embargo no tiene en su disposición ninguna herramienta para
comprobar que el sistema de sonido ha sido configurado correctamente.
Por tanto la configuración de los costosos equipos de sonido en la actualidad es ciega e induce a
errores.

Por este motivo se va a diseñar un dispositivo capaz de medir en tiempo real las variables relevantes al régimen de operación seguro del altavoz.

Las imposiciones de diseño son las siguientes:

El aparato debe cubrir el nicho del usuario medio: Los dispositivos de medida en fábrica son
muy costos para el usuario medio.
Debe ser capaz de medir las variables en todo el rango de valores relevante al problema.
Las funcionalidades del dispositivo deben estar orientadas a su uso en una aplicación real:
los sensores deben ser relativamente fáciles de instalar en un sistema de sonido. Por otro
lado los altavoces suelen estar lejos del ingeniero de audio por lo que deben poder tomarse
las medidas a distancia

Project Logs

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2.- Caracterización de los rangos de medida
guilldeas • 09/16/2022 at 22:55 • 0 comments

El objetivo del estudio descrito en esta sección es acotar el proceso de búsqueda de unos sensores que garanticen un rango de medida útil para cualquier sistema de sonido.

2.1.- Rangos de medida de tensión y corriente.

El amperímetro que se diseñe debe ser capaz de medir corrientes del orden de las entregadas por el amplificador a una bobina cuando el altavoz se somete a su límite de potencia. La amplitud de potencia P^pk_amp que entrega un amplificador a una bobina con impedancia Z será:
Y por tanto el mayor pico de potencia se alcanzará para la impedancia mínima.
Esta se aproxima en el peor de los casos como la resistencia en directa de la bobina R_DC
1.- Fundamento teórico
guilldeas • 09/16/2022 at 22:39 • 0 comments
Los altavoces generan las ondas de presión que interpretamos como sonido comprimiendo y expandiendo un volumen de aire de acuerdo a una señal eléctrica de entrada.

Esto se consigue mediante una bobina que desplaza un área (o membrana) en su dirección normal. Dicha bobina está sumergida en un campo magnético constante de manera que si se aplica una tensión a este elemento de baja impedancia (8 o 4Ω) se desarrollan unas corrientes muy altas que inducen un campo magnético en la bobina y desplazan la membrana con respecto al imán de una manera equivalente a la señal.

Si se quiere conseguir una alta sensación de volumen a larga distancia de la fuente es necesario que esta onda generada tenga unas diferencias de presión relativas a la presión ambiente (dBSPL) muy altas, lo cual exige elevar la potencia eléctrica suministrada a la bobina y por tanto el desplazamiento de esta. Esto acerca el altavoz a sus límites de operación que están definidos por:
1. La potencia máxima disipable por la bobina: Este elemento (Voice Coil en la figura inferior) es en cierta medida resistivo y disipa parte de su potencia entregada en calor pudiendo llegar a quemarse el devanado. Es por esto que para caracterizar la operación segura en este ámbito se medirá la potencia eléctrica de manera indirecta, tomando medidas de la tensión el los bornes del amplificador y la corriente en uno de los cables.
2. Desplazamiento máximo de la bobina: Por otro lado la bobina se desplaza dentro de un imán para maximizar el flujo magnético en su devanado y así la fuerza aplicable sobre la membrana, esto implica que si la bobina se desplaza hasta el punto en el que choca con la base del imán(Backplane) esta sufrirá daños mecánicos. Una manera de medir indirectamente el desplazamiento es integrando dos veces su aceleración.