Trabalho de Integração:

Análise de um Alto Falante

• Alunos: Eduardo Rogonsky da Costa

Bernardo Figueiredo

Funcionamento de um subwoofer

• Um cone é conectado a uma estrutura rígida (carcaça) através de uma guarnição (geralmente de borracha) e a uma bobina, esta bobina por sua vez é centrada no conjunto magnético através de uma suspensão chamada de aranha. A aranha tem o papel de fixar a bobina numa posição em que ela possa se mover verticalmente através do fosso cilíndrico do conjunto magnético.

• Quando um sinal elétrico percorre a bobina, um campo magnético é criado pela corrente elétrica que interage com o campo magnético do imã do subwoofer, gerando uma força (força de Lorentz)que faz movimentar a bobina e o cone em um movimento de vai e volta, gerando uma onda sonora.

• Diferentes combinações de materiais geram diferentes alto falantes, cada um com características peculiares.

• Os alto falantes são classificados em:– subwoofer: alto falante projetado

para trabalhar em baixas frequências ( menos que 120hz). É geralmente fabricado com cone rígido e pesado, bobina resistente e grande.

– Woofer: alto falante feito para trabalhar desde as baixas frequências, ate as mais altas (de 50hz até 1000~1500hz).Apesar de ser um alto falante projetado para trabalhar em um grande espectro de frequências, seu desempenho é inferior aos projetados para trabalhar em frequências específicas.

– Mid-range: è um alto falante projetado para trabalhar em médias frequências(500hz até 2000hz). Ele pode ser montado em qualquer lugar, por ser um alto falante de compressão.

– Tweeter: Projetado para trabalhar as mais altas frequências (acima de 2000Hz),

Protótipo de Subwoofer

• A partir de um Subwoofer real, fizemos o esboço do desenho para o Comsol. Diversos componentes foram aperfeiçoados, afim de se criar um subwoofer com máxima eficiência entre 50HZ e 100HZ, destinado ao som automotivo.

• Analise do conjunto magnético• A 1º figura mostra a densidade do fluxo magnético, onde

notamos uma maior intensidade próximo a bobina, oque é esperado.

A 2º figura mostra a densidade do fluxo magnético próximo a bobina, onde a força que moverá o

conjunto bobina-cone será gerada.

• A 3º figura mostra o sentido do fluxo magnético, o que é extremamente importante para definir o sentido da força de Lorentz resultante.

A 4º figura mostra a permeabilidade, ou seja, o grau de magnetização do conjunto magnético. A figura mostra que o metal está próximo a saturação no centro da peça polar e da superior, indicando que podemos diminuir o

raio da peça polar com pouco efeito ao campo magnético no fosso.

• A 5º figura, mostra a ação da força de Lorentz, responsável pelo movimento do conjunto bobina-cone.

• A 6º figura mostra um gráfico SPL (Sound Pressure Level), onde temos no eixo y a pressão sonora em Decibéis e no eixo x a frequência. Obtivemos um máximo de 89 decibéis em 90Hz.

• Depois inúmeras tentativas de se obter um alto falante que se encaixasse com as especificações desejadas, chegamos a um subwoofer com eficiência máxima em torno de 50Hz~100Hz. Utilizamos um cone e uma bobina de fibra de vidro altamente denso. Utilizamos fio de cobre AWG 20 para enrolar a bobina. Com isso conseguimos um subwoofer com ótimo custo X benefício.

• As 4 primeiras figuras ao lado mostram a eficiência do subwoofer em diferentes frequências.