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70 ELECTRONICA y servicio ENCONADO DE BOCINAS Y CONSTRUCCION DE BAFFLES Segunda y última parte ENCONADO DE BOCINAS Y CONSTRUCCION DE BAFFLES Segunda y última parte Oscar Montoya Figueroa En el artículo anterior hicimos un repaso de las principales características de las bocinas, así como de las estructuras básicas de las pantallas acústicas o baffles. En esta segunda parte veremos un ejemplo práctico de cómo construir un baffle que le permita aprovechar plenamente las características de un equipo de audio. Sin duda, este es un tema de gran utilidad tanto para el estudiante como para el técnico de servicio. Una prueba inicial Sabemos que en todo sistema de sonido se bus- ca obtener un máximo de fidelidad, es decir, que el sonido reproducido sea lo más idéntico posi- ble al de la fuente original; por obvias razones, aquellos sistemas que logran una mayor fideli- dad tienen un costo superior en el mercado. Por otra parte, en muchas ocasiones encon- tramos que los baffles que el fabricante incluye para un determinado sistema de sonido están por debajo de lo que el amplificador de salida puede alcanzar. Para comprobarlo podemos rea- lizar una pequeña prueba: coloque un cassette o un disco compacto y reproduzca (play) de ma- nera normal; lentamente incremente el volumen de salida hasta tres cuartas partes arriba en la escala del valor más bajo (tenga cuidado, pues la intensidad puede ser muy alta); si con esta in- tensidad se deforman los sonidos graves, sig- nifica que la capacidad de respuesta del baffle es inferior a lo que el aparato puede reproducir. 71ELECTRONICA y servicio En este caso lo más recomendable será cons- truir un baffle apropiado que nos ayude a incre- mentar la fidelidad del sonido a fin de aprove- char al máximo el equipo. Características de operación del baffle Sabemos que un baffle debe contar por lo me- nos con tres tipos de bocinas para las áreas de frecuencia que necesita cubrir (figura 1): bajos (graves), medios y altos (agudos). Los baffles que utilizan más de dos bocinas suelen presentar diferentes tipos de problemas; uno de los más frecuentes es que las señales reproducidas por cada bocina se obstaculizan entre sí o con las señales provenientes del ambiente exterior, dan- do como resultado variaciones del sonido origi- nal que se irradia al espacio. Debemos agregar a esto que el espacio físico en el que se encuentra el baffle (como una habi- tación o una sala), así como la posición en que éste se ubica dentro del recinto afectan también de distinta manera las características del sonido que se reproduce, provocando en cada caso efec- tos distintos. Todas estas situaciones provocan la ineficacia del baffle. Para determinar la buena operación de los baffles o recintos acústicos, es necesario reali- zar una serie de mediciones para los diferentes rangos de operación. Existen diferentes equipos para la medición de las respuestas de los baffles; a partir ellos se obtienen gráficas de resultados que sirven para realizar comparaciones entre los diferentes sistemas y determinar su correcta operación. Una de las gráficas más conocidas es la de respuesta del baffle, en la cual se indi- can los niveles de audición generados por el al- tavoz para el rango de frecuencias que compren- de el oído humano. Con apoyo de estas gráficas el usuario podría calcular aproximadamente el efecto de sonorización del baffle dentro del re- cinto en el que piensa utilizarlo, evitando con ello los problemas anteriormente descritos. Los fabricantes en ocasiones publican estas gráficas, pero su interpretación es difícil tanto para el consumidor (que normalmente no se re- laciona con información de este tipo) como para el propio técnico (que no está entrenado en su interpretación o aplicación). También hay que tomar en cuenta que las gráficas que proporcio- nan los fabricantes son realizadas en sus pro- pios laboratorios y bajo determinadas condicio- nes, lo cual dificulta la comparación de las cur- vas con las de otros fabricantes de un equipo similar. En efecto, durante el diseño de los baffles se utilizan diversos sistemas de medición que se realizan en distintas condiciones acústicas y con oyentes entrenados, usando programas musica- les de gran calidad sonora. El resultado de estas pruebas, junto con el material del laboratorio (gráficas, distorsiones) permiten al diseñador conocer qué parámetros son los más adecuados para los oyentes y cuales se pueden sacrificar para mejorar otros. Recordemos que no existe el baffle perfecto y que siempre los baffles que encontramos en el mercado son soluciones por compromiso, que atienden al costo de los mate- riales de construcción o a las características del aparato establecidas por el fabricante. Los dise- ñadores siempre se inclinarán por dar preferen- cia a ciertas características más que a otras. La curva de respuesta obtenida en cada grá- fica informa del comportamiento del baffle o de la bocina en específico; pero por sí sola no pue- Figura 1 72 ELECTRONICA y servicio de dar una idea del comportamiento del baffle, ya que en el resultado influyen varios factores. La curva de respuesta publicada por los fa- bricantes es tomada en una habitación llamada “anecoica” (figura 2), cuya superficie se encuen- tra cubierta de material absorbente que elimina los ecos y las réflexiones del sonido, de manera que el micrófono únicamente recupera la señal Figura 2Cámara anecoica utilizada para la medición de altavoces y pantallas acústicas. Con esta cámara se atenúan las reflexiones sonoras. Medición del objeto Pantalla l'acord Senoidal 1W 1mt Cámara anecoide Nota: (logarítmica) Rec No. a Date: 12/7/83 Sign: A.T 50 25 dB dB 40 20 30 15 20 10 10 5 0 0 10 75 dB dB 8 60 6 45 4 30 2 15 0 0 10 Hz 20 50 200100 500 1 Khz 2 5 10 20 40 D A B C Lin Potenciometer range______Db______Lower Lim Freq._______Hz Wr Speed_______mm/seg PaperSpeed_____mm/seg Curva de respuesta a una señal senoidal Frecuencia Nivel en DB Figura 3 73ELECTRONICA y servicio proveniente del baffle o de la bocina que se está probando, y la habitación no tiene ningún efec- to sobre el resultado de las mediciones; como podrá suponer, esta situación ideal difícilmente reflejará la aplicación real del baffle, el cual segu- ramente será colocado en la sala de un hogar. El baffle se puede alimentar con una señal senoidal de frecuencia variable, obteniéndose una curva de respuesta parecida a la mostrada en la figura 3. Esta gráfica fue tomada a un me- tro de distancia en un rango de frecuencia que va de los 10 a los 20,000 hertz, por lo que el ba- ffle presenta diferentes tipos de intensidad en la señal según el valor de la frecuencia que se está utilizando. Otro método para comprobar la operación del baffle consiste en aplicar un “ruido rosa” en vez de una señal senoidal. El “ruido rosa” es un rui- Medición del objeto Pantalla l'acord Senoidal 1W 1mt Cámara anecoide Rec No. a Date: 12/7/83 Sign: A.T 50 25 dB dB 40 20 30 15 20 10 10 5 0 0 10 75 dB dB 8 60 6 45 4 30 2 15 0 0 10 20 Hz 50 200100 500 1000 2000 Hz 5000 10000 20000 40000 D A B C Lin Curva de respuesta utilizando papel logarítmico a otra escala Frecuencia Nivel en DB (1612/2112) A B C Lin Figura 4 Figura 5 -40 60 -30 45 -20 30 -10 15 0 Curva de respuesta al ruido rosa 50 75 2 5 8 12.5 20 31.5 50 80 125 200 315 630 1.25K 2.5K 5K Weight net 2.5 4 6.3 10 16 25 40 63 100 160 250 400 800 1.6k 3.15k 6.3k 10k 16k 25k 40k 63k 100k 16 500 1k 2k 4k 8k 12.5k 20k 31.5k 50k 80k 125k Pantalla L'acord ruido rosa analisis 1/3 octava camara anecoide Frecuencia Nivel en DB 160k 1.61.3 octavas de la banda central de frecuencia octavos de la banda central de frecuencia 74 ELECTRONICA y servicio do blanco atenuado en 3 decibeles por octava a fin de que el contenido de energía en cada ter- cio de octava sea el mismo. La curva de respuesta que se obtiene es más llana y más representati- va debido a la naturaleza no regular de la músi- ca (figura 4). Recuerde que siempre es necesario conocer las condiciones en que las mediciones fueron realizadas; también debe observar las escalas utilizadas en el papel sobre el que se grafican las mediciones. En el caso de la figura 3 se utili- zó papel logarítmico, y la misma gráfica en pa- pel logarítmico pero en otra escala se muestra en la figura 5. Si no se observa con cuidado se puede caer en el error de pensar que se trata de sistemas diferentes, y obviamente el de figura 5 Figura 6 -40 60 -30 45 -20 30 -10 15 0 Curva de respuesta de los baffles tomada en recintos normales -50 75 40 60 30 45 20 30 10 15 0 50 75 2 5 8 12.5 20 31.5 50 80 125 200 315 630 1.25K 2.5K 5K Weight net 2.5 4 6.3 10 16 25 40 63 100 160 250 400 800 1.6k 3.15k 6.3k 10k 16k 25k 40k 63k 100k 16 1.3octave band center frecuency in Hz 500 1k 2k 4k 8k 12.5k 20k 31.5k 50k 80k 125k 160k 1.6 60 - 45 30 -15 75 2 5 8 12.5 20 31.5 50 80 125 200 315 630 1.25K 2.5K 5K Weight net 2.5 4 6.3 10 16 25 40 63 100 160 250 400 800 1.6k 3.15k 6.3k 10k 16k 25k 40k 63k 100k 16 1.3octave band center frecuency in Hz 500 1k 2k 4k 8k 12.5k 20k 31.5k 50k 80k 125k Pantalla L'acord Vieta A B 75ELECTRONICA y servicio Figura 7 parece mejor que el de la figura 3. Lo ideal en este tipo de gráficas es obtener una curva lo más llana o plana posible para los diferentes valores de frecuencia; pero esté atento, ya que para im- presionar a los consumidores, muchos fabrican- tes buscan la escala adecuada para sus gráficas, de manera que simulen tener una respuesta lla- na en la reproducción de sonido. Un aspecto importante que influye en la for- ma que adquiere la curva de respuesta, está re- lacionado con la posición del micrófono que cap- ta la señal, ya que los resultados obtenidos se- rán diferentes si el micrófono se coloca frente al woffer, frente al midrange o frente al tweeter, de- bido a que conforme aumenta la frecuencia de una señal, su difusión se vuelve muy direccional. Otro método para determinar la curva de res- puesta consiste en tomar la curva dentro de una habitación normal, similar a la que se dispondrá para la audición, a fin de que la posición del mi- crófono no influya en el resultado, la curva está tomada con un analizador en tiempo real que permite ir integrando los valores que recoge el micrófono mientras se mueve por toda el área de audición. El resultado será una curva de res- puesta lo mas parecida posible a la curva ideal de reproducción en condiciones normales de escucha (figura 6). Recientemente, y gracias a los sistemas de cómputo, es posible realizar gráficas de medi- ciones para tres variables (es decir, tridimensio- nales), en las cuales se puede observar la ampli- tud, la frecuencia y un eje calibrado en milise- gundos que muestra la manera en que va dismi- nuyendo la señal una vez que ha desaparecido la señal excitadora (fenómeno conocido como “reverberancia”). Este tipo de gráficas proporcio- na información acerca de las resonancias y coloraciones del sistema de reproducción de sonido, así como de su respuesta transitoria. Por último, debemos mencionar la curva de impedancia. La impedancia es el valor de la car- ga que ofrecerá el sistema de bocinas al amplifi- cador para cada valor de frecuencia que se apli- que al mismo (figura 7). En la curva se pueden observar los distintos valores de reactancia que adquiere el sistema para cada valor específico de frecuencia, inde- Medición del objeto Pantalla vieta l'acord Fo 38 Hz QT 0,8 Curva de impedancia Rec No. ___ Date: ______ Sign: _____ 50 25 dB dB 40 20 30 15 20 10 10 5 0 0 10 75 dB dB 8 60 6 45 4 30 2 15 0 0 10 Hz 20 50 200100 500 1 Khz 2 5 10 20 40 D A B C Lin Curva de impedancia Frecuencia A B C Lin 17,9 5,3 32 10 3,1 Reactancia 76 ELECTRONICA y servicio pendientemente de que la reactancia sea induc- tiva o resistiva (ya que en un sistema de bocinas generalmente se adicionan capacitores o induc- tores extra). En la gráfica se aprecia un primer pico de de- recha a izquierda, que corresponde a la frecuen- cia de resonancia del sistema de los graves; des- pués el segundo pico corresponde al valor de resonancia para señales medias y existe un ter- cer pico (no tan evidente) para las señales agu- das. Siempre es importante que la curva de impe- dancia no se encuentre cerca de valores muy bajos, sobre todo si se va a utilizar en conjunto 5cm 20cm 5cm 4cm 5cm 10cm 6cm 5cm 15cm 5cm 10cm 20cm 10cm 5cm 5cm 30cm 26cm 25cm 65cm Dimensiones del baffle C D A B Figura 8 Figura 9 30 cm 65 cm 25 cm 65 cm 26.5 cm 30 cm 20 cm 30 cm 1 Tabla 30 x 65 cm, y de 1.5 cm de espesor 2 Tablas de 25 x 65 cm y de 1.5 cm de espesor 1 Tabla de triplay de 30 x 65 cm y de 1.5 cm de espesor (para pantalla) 2 Tablas de 30 x 26.5 cm, y de 1.5 cm de espesor 2 Tablas de 20 x 30cm, y de 1.5 cm de espesor A B C D 20cm Perforación rectangular 20cm Cámara reflex Baffle visto de lado Internamente se deben colocar un par de maderas arriba y abajo de la abertura cuadrada, para hacer la función de cámara reflex Figura 10 77ELECTRONICA y servicio con algún otro sistema de bocinas (ya que esto puede provocar la pérdida de la señal en la sali- da del amplificador que alimenta al sistema). Características de los materiales y construc- ción del recinto acústico En la construcción de baffles se utilizan mate- riales como la madera o plásticos termo-forma- dos. Para nuestro proyecto utilizaremos madera por la facilidad con que se puede moldear; es im- portante evitar el uso de la madera comprimida, que si bien cuesta menos es de menor resisten- cia (y las imperfecciones de su superficie no ayu- dan a la calidad del sonido que se reproduce). Las dimensiones de las maderas necesarias para la construcción del baffle se indican en la figura 8. En la parte frontal de la caja, para la pantalla acústica, se deben realizar cuatro per- foraciones: tres circulares correspondientes a los diámetros aproximados de las bocinas que se van a instalar en el interior, y una tipo rectangular Wodfers Midrange Tweeters Figura 11 78 ELECTRONICA y servicio que corresponde a una perforación para hacer al baffle tipo réflex (figura 9). Dentro de la perfo- ración se deben colocar un par de maderas arri- ba y abajo de la abertura, a manera de confor- mar un tubo acústico (figura 10). Es necesario disponer de tres tipos de boci- nas especializadas: un woofer o bocina para ba- jos, un midrange o bocina para medios y un tweeter o bocina para altos, los cuales deberán tener el mismo valor de impedancia (sugerimos 8 ohms para cada una, figura 11). También verifique que la potencia de las bo- cinas elegidas corresponda a la especificada por el fabricante del aparato. Aquí hay que hacer una aclaración: aunque algunos fabricantes de equi- pos de sonido presumen de que sus modelos al- canzan “2000 Watts PMPO”, en realidad lo que están midiendo es la potencia acústica pico máxima, que es muysuperior a la potencia de trabajo normal; y ésta, a su vez, es mayor a la potencia nominal de las bocinas (esto quiere decir que, por ejemplo, una bocina de 50 watts nominales puede dar una potencia audible de aproximadamente unos 300 watts en trabajo normal, y un pico máximo que fácilmente exce- de los 1500 watts). No se deje impresionar por la publicidad de los fabricantes. Uso del Cross-over Continuando con la construcción de nuestros baffles, se recomienda también la inclusión de un sistema Cross-over, el cual básicamente es un circuito pasivo que no requiere de alimentación externa para su operación; dispone de cuatro terminales a través de las cuales se conectan las diferentes bocinas de un baffle; internamente está compuesto de capacitores y bobinas que permiten seleccionar un rango de frecuencias de la señal y entregarlas a las bocinas que están diseñadas para ese mismo rango de frecuencias. En otras palabras, el Cross-over separa los soni- dos bajos, los sonidos medios y los sonidos al- tos (figura 12). Para la interconexión del Cross-over siga el diagrama indicado en la figura 13, aunque siem- pre es conveniente revisar el diagrama propuesto por el fabricante del Cross-over que haya com- prado. Coloque las bocinas dentro del baffle y realice las conexiones correspondientes entre el Cross-over y las bocinas. Verifique la operación del sistema conectando el baffle a la salida de un amplificador con un nivel de sonido bajo; poco a poco aumente el nivel de sonido como sugerimos en la prueba inicial; experimente con diferentes tipos de música para verificar la bue- na operación de la pantalla. Figura 12 Figura 13 COM LOW MED HI Patillas de sujeción Circuito CROSS OVER Terminal común Terminal para altos Terminal para medios Terminal para bajos Descripción de un sistema CROSS-OVER Circuito CROSS OVER Común Salida del amplificador Low Med Hi Bocina para bajos Bocina para medios Bocina para altos Circuito de interconexión para el separador de sonido CROSS OVER
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