O Alto falante

O que você deve saber sobre o alto-falante

História

O princípio dos alto-falante que conhecemos deve-se à invenção de Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz que em 1859 iniciou uma série de estudos sobre a propagação, transmisão e possibilidade de reforço das ondas sonoras. Foi ele motivado por sua esposa que perdia a audição, Este esforço todavia nos rendeu uma série de conhecimentos teóricos e práticos legados por tão importante cientista.
De posse deste legado, Alexander Graham Bell patenteou em 1876 o primeiro alto-falante elétrico que era utilizado em seu telefone também um instrumento já pesquisado pelo próprio Helmholz. No ano seguinte Bell patenteou a versão melhorada de Ernst Siemens.

Nikola Tesla entre outros, também desenvolveu sua versão em 1881, sem, contudo patenteá-la.

Thomas Edison em 1898 foi o primeiro a adaptá-lo num amplificador atmosférico que não surtiu o efeito desejado. Contudo iniciou a comercialização de um primeiro modelo conhecido pelo sistema de vibração da agulha adaptado a uma trompa usada nos primitivos sistemas de fonógrafos a cilindro e posteriormente a discos.

O sistema atual da bobina móvel foi proposto e realizado por Oliver Lodge em 1898. Este foi utilizado pela primeira vez em 1915 pelos sócios Jensen e Pridham,em seus produtos Magnavox.

Outros sistemas de alto-falante existem, todavia nos deteremos aos alto-falantes dinâmicos de bobina móvel, que é nosso foco neste capitulo.

Outros sistemas de alto-falante existem, todavia nos deteremos aos alto-falantes dinâmicos de bobina móvel, que é nosso foco neste

capitulo.

A figura abaixo mostra esquematicamente a construção de um alto falante dinâmico de bobina móvel dos tipos encontrados no mercado. Todos eles seguem o mesmo sistema construtivo, variando, contudo a sua qualidade e destino.

Abaixo descrevemos as características gerais dos alto falantes com o inicio da teoria de como doma-los para uma melhor e mais agradável reprodução musical.

Seguiremos descrevendo suas características:

Lembre-se que estas são as regras, que nem sempre (ou quase nunca) são seguidas pelos fabricantes de aparelhos populares.

O primeiro ponto a ser revisto é sua estrutura, sem a qual o alto falante inexiste.

Sua estrutura deve ser forte e resistente e não deve introduzir qualquer ressonância ou som espúrio ao sistema.

Deve ser isenta de possibilidades de distorções mecânicas e deve ser projetada para suportar o ímã, sem deixar que se desprenda com facilidade, bem como os componentes móveis, aranha, cone, suspensão, domo e bobina móvel, e ser apto a fixa-lo na caixa acústica de maneira a constituir um sistema integrado sem folgas ou vibrações.

Nestas condições a preferência recairá sobre estruturas de metal fundido com guarnições de borracha ou material similar.

O outro elemento é o imã que deve possuir o maior fluxo possível em suas dimensões.

-Não importa o material que seja feito, pode ser de liga metálica tais como Alnico etc ou de material cerâmico tal como o Ferroba etc. O campo magnético é dado em Maxwells e é ele que determina a qualidade do alto-falante, isto é a capacidade do mesmo em reproduzir sinais de baixa intensidade.

-O gap ou entre-ferro deve ter uma medida suficiente para o movimento da bobina move pois neste ponto esta toda a eficiência do alto-falante. Dois alto-falantes com imãs idênticos com diâmetros de bobina móvel diferente, Falará mais alto num mesmo amplificador, aquele que possuir a menor bobina. Eventualmente existem alto-falantes com uma abertura no imâ. Dependendo do modelo, serve para diminuir a pressão atmosférica sobre o cone na região d bobina para maior velocidade de resposta ou para adaptar o tweeter no mesmo tornando este falante uma verdadeira fonte pontual de transdução sonora.

A fidelidade com que o alto falante reproduz o som depende do sistema aranha-cone-suspensão.

- A aranha deve ser resiliente ao máximo isto é, deve ter a propriedade de voltar à posição de repouso o mais rápido possível quando não se aplicam sinais elétricos na bobina móvel. Ao mesmo tempo deve permitir o maior curso da bobina móvel para frente e para traz, permitindo a maior linearidade no curso do sistema aranha-cone-suspensão.

- A suspensão deve ser inerte isto é, não influenciar o movimento do cone, ao mesmo tempo deve manter a estanquiedade do ar para o movimento de pistão do cone, propiciando o abaixamento da freqüência de ressonância do conjunto.

A suspensão acústica como chamada é de borracha sintética ou espuma, ela cumpre a finalidade apenas enquanto o alto falante é novo, deteriorando-se em seguida, por isto alto falante de qualidade as tem em feltro que possui longevidade. Nos alto falantes de suspensão em borracha poderemos substituí-la para melhor desempenho.

- A bobina móvel é responsável pelo movimento do cone aos sinais elétricos.

A principal propriedade é ter linearidade de movimento ao campo magnético alternado produzido pelo sinal elétrico proveniente do amplificador, mas existem outras peculiaridades importantes. A primeira delas é possuir um baixo "Q" isto é, baixa reatância para evitar sintonia em uma dada freqüência, aumentando assim à gama de resposta no espectro de freqüências ao qual está a mesma projetada a operar. Isto se consegue com o aumento de resistência ôhmica no fio para se conseguir a impedância desejada. Alguns alto-falantes usam a bobina em fio de alumínio.

Outro detalhe importante é que esta bobina deve trabalhar com a menor folga existente na abertura do gap do imã do alto falante para melhor eficiência. Para melhoria da eficiência,alguns falantes possuem o fio com seção retangular.

Bobinas de pequeno diâmetro são mais eficientes que bobinas de grande diâmetro porem acumulam calor em excesso podendo queimar em sinais muito fortes, Portanto a regra:

Bobinas de grande tamanho para amplificadores potentes Bobinas de pequeno diâmetro para amplificadores de menor potência. Aqui, porém encaramos um paradoxo: O resultado sonoro dado em decibels às vezes pode ser o mesmo com amplificadores de pouca potência e alto-falantes eficientes e amplificadores de alta potência e alto-falantes menos eficientes. Na verdade de nada vale o uso de amplificadores poderosos, se não acionarem uma larga cadeia de alto-falantes.

- Finalmente o cone. Este deve ser o mais rígido possível; esta condição evita vibrações que possam ser originarias no mesmo, bem como a dificuldade de deformação do mesmo também se traduz por uma melhor reprodução sem a introdução de distorções de origem mecânica. Nestas condições seu peso deve também ser o mínimo para traduzir em respostas rápidas para acompanhar transientes musicais. A forma cônica é universalmente utilizada por traduzir maior rigidez natural ao componente.

A massa do conjunto aranha-cone-suspensão determina a freqüência de ressonância do conjunto ao ar livre. As caixas acústicas ou as cornetas acústicas conduzem ao amortecimento desta propriedade, estendendo a resposta nas freqüências mais baixas.

Uma seleção especial de caixas testadas e aprovadas é demonstrada na seção seguinte.

Cada uma delas foi profundamente estudada e avaliada por mim em quase cinqüenta anos de experiência ouvindo os mais diversos tipos de equipamentos.

Minha intenção é oferecer o melhor a um custo absolutamente compatível com suas posses.

O altofalante é indiscutivelmente o ponto chave da cadeia de reprodução. Este foi tão bem idealizado que se encontra praticamente imutável desde os primórdios. Evoluções existem é claro mas sempre nos materiais de manufatura, qualidade do imã, e relação dure/leveza das partes móveis. A mudança de sistemas na amplificação e na captação dos sons gravados demonstra a inconsistência tecnológica por que passamos, mormente em função do preço de revenda do produto. Todavia as idéias iniciais ainda são as mais simples, e melhor fundamentadas, sem sofiticacao, e portanto sem distorções ou introdução de efeitos não originais..

Aqui portanto descrevemos o protocolo de recomendação aos equipamentos high end .

Estes pontos, por serem de acordo comum não tem o que discutir. Passaram a ser a base de todos os chamados novos projetos de high end.

Iniciaremos com os transdutores de energia acústica ou as caixas acústicas.

1) Entre todos os sistemas conhecidos de conversão de energia elétrica em acústica, o alto falante de bobina móvel continua sendo o melhor conhecido. descoberto por Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz em 1859.

2) Os alto falantes possuem gama limitada de respostas de freqüência.

3) Suas construções favorecem áreas especificas de atuação de freqüências.

4) Os sistemas devem operar preferencialmente com divisores de freqüências específicos para os altofalantes em uso.

5) Os divisores não devem operar com atenuações superiores a 6 db por oitava.

6) São preferenciais para respostas de qualidade Altofalantes de alta eficiência.

7) Altofalantes de alta eficiência não operam adequadamente com amplificadores sem amortecimento ou propensos a distorções.

8) Os gabinetes em trompa ou corneta são mais eficientes nas sutilezas e detalhes musicais.

9) Gabinetes em bass reflex tendem a dar preferências às vezes exageradas em uma estreita faixa acústica

10)Gabinetes em suspensão acústica mascaram certos sons e exigem potencias elevadas.

Detalhes dos amplificadores:

Evitando considerações de ordem econômica, compacidade, portabilidade ou leveza etc., e levando-se em conta exclusivamente o som reproduzido como característica final,

1) Válvulas inegavelmente produzem som mais agradável que os demais sistemas de estado sólido.

2) Os circuitos que utilizam transformadores de saída são mais versáteis à manipulação e utilização que os demais sistemas de acoplamento direto.

3) Válvulas são também menos propensas a defeitos catastróficos devido a erros de manipulação e alteração de valores dos componentes

4) Válvulas possuem características mais lineares de resposta e são praticamente isentas de erros de resposta na região dos pontos de inflexão da onda elétrica a ser reproduzida.

5) Possuem também melhor resposta na integridade de resposta da onda musical produzida por instrumentos tipo violino em que a presença de harmônicos deve ser respeitada para reprodução do timbre original.

6) Não é recomendado a introdução de controles de tonalidade uma vez que os mesmos desviam a fase de certas freqüências alterando timbres originais.

7) A combinação Válvula/Transformador é de longe a potencialmente mais energética, podendo reproduzir sempre com mais fidelidade às sutilezas das variações de energia nas ondas sonoras.

8) Esta combinação quando devidamente calculada, necessita de menos realimentação negativa, contribuindo para uma melhor reprodução com menor distorção.

9) Triodos são mais vivos que pentodos,

Conclusão tecnológica:

Sistemas Valvulados, com ênfase aos triodos operando com transformadores apropriados devem operar com gabinetes acústicos de alta eficiência, (tipo cornetas) para uma reprodução de excelência. A combinação é a melhor possível entre todos os sistemas existentes.

Nesta tese desenvolve-se nosso site, para que V. ouça algo que podemos classificar como Extasiante!

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Adendo: Inicio do alto-falante.

Os documentos de pesquisa gerados por Chester W. Rice e Edward W. Kellogg da General Electric em 1925 foram importantes na determinação do principio básico do alto-falante de radiação direta com diafragma vibrável através de uma bobina móvel . Este foi montado em uma caixa acustica ou baffle e proporcionava uma resposta uniforme na faixa das freqüências médias. Edward Wente dos Laboratórios Bell também descobriu de maneira independente o mesmo princípio e colocou a patente N°. 1,812,389 de 1° Abril de 1925, que lhe foi dada em 30 de Junho de 1931.

O documento de Rice-Kellogg também publicava um projeto de amplificador necessário para adequadamente operar o altofalante. Em 1926, a RCA usou este mesmo projeto para sua linha de radios A/C de marca Radiola.

As figuras acima ilustram o alto-falante da época. Com beirada flexível larga, cone de papel, movimento por bobina móvel e diafragma cônico. Segundo Rice-Kellogg, "a conclusão destes experimentos foi levar a cabo a melhor solução prática possível aos problemas do alto-falante, resultando num aparelho que combinava as seguintes características: Um diafragma cônico de quatro polegadas ou mais em seu diâmetro com um baffle com aproximadamente dois pés quadrados em superfície frontal com intuito de evitar a circulação das ondas produzidas pelo alto-falante e suficientemente firme permitindo o diafragma vibrar normalmente em frequências bem abaixo dos 100 ciclos por segundo. 

Segundo Rice-Kellogg, "a voz e a música não soam naturalmente a menos que reproduzidas aos mesmos niveis de intensidade dos sons originais, mesmo que a reprodução seja totalmente isenta de distorção . Desta forma para se obterem os benefícios de um alto-falante de alto nível será importante que o amplificador do sistema tenha capacidade suficiente para proporcionar um volume ou intensidade naturais."

As figuras acima correspondem vistas do gabinete desenvolvido no laboratório contendo o retificador, amplificador e alto-falante. A parte frontal do gabinete age como um baffle , e para prevenir a ressonância na caixa as partes laterais e a parte traseira possuem painéis de metal perfurado.

Mostra dos Laboratórios Bell - alto-falantes elétricos e microfones. Cerca 1929, da esquerda para a direita:

"Modelo 4181-A Alto-falante Telefone Redondo Grande, usado com baffle para reproduzir notas graves".

"Modelo 596 Receptor pequeno, receptor de bobina móvel para reprodução de tons agudos".

"Modelo 555-w Receptor pequeno redondo, receptor de bobina móvel para uso em cornetas exponenciais 1926. Milhares deles operando em teatros hoje".

"Modelo 196-W retangular Receptor e Corneta Exponencial Dobrada, diafragma operado por armadura balanceada. Usado amplamente em sistemas Public Address de 1923 a 1926".

"Modelo 540-AW redondo Receptor, cone sem baffle. Popular de 1923 a 1926."

"Modelo 518 pescoço de ganso Receptor. Amplamente comercializado por volta de 1920 para uso em radio".

Modelo CW 929 speaker (1919) 

Caixas e falantes

Modernas concepções com retorno às origens

Bernard Salabert

Se voltarmos 30 anos atrás, notaremos que nestes últimos dias da alta fidelidade real, os fabricantes mundiais assim como os vendedores se esforçaram em apagar da mente e do conhecimento geral os grandes equipamentos que vieram a ser desenvolvidos a partir dos anos de 1930. Assim equipamentos como os Klangfilm, Western Electric e Altec foram imediatamente taxados de ineficientes trambolhos e nos tentam constantemente empurrar pequenas caixas multi falantes com o "máximo da moderna tecnologia e do progresso". Na verdade estão estes fabricantes e revendedores a distorcer as comprovadíssimas verdades das leis da Física.

O primeiro ponto a que vamos nos referir são quanto aos os alto-falantes. Em particular na França, existiram marcas de extrema qualidade tais como os Supratek, Audax, Siare, Triangle. No Brasil existiam os Sincro e os Semiramis. Acho difícil que alguém se lembre destes últimos. Existiram outros feitos em tão pequena quantidade que não deixaram registro. A velha escola de altofalantes recomendava o uso dos falantes de Alnico e cones totalmente em papel ou lã, ou ainda em látex impregnado com talco. Nada de imãs anulares em ferrite ou suspensão em espuma. Carcassas sempre fundidas em metal pesado. Nada de chapa estampada ou plástico. Centragens apenas em fibra de veludo, nem pensar em PVC ou sucedâneos. O material tem que der feito para durar, não para apodrecer rápido ou empenar com facilidade. Bobinas móveis só enroladas individualmente em fio de cobre eletrolítico ou prata pura.

Uma outra característica refere-se ao movimento do cone. Nestes falantes de classe o cone move-se apenas 4 microns e enche a sala com grande nível acústico. Nestes falantes comerciais atuais o movimento vai de 40 a 400 microns visíveis a olho nu, carregando inevitavelmente consigo bastante distorção harmônica e por intermodulação. A verdadeira resposta de graves não precisa de grandes movimentos, pois estes vão irremediavelmente transmitir uma elevada alteração das ondas sonoras originais da gravação.

O princípio é simples: - A Física nos diz que devemos ter uma massa muito pequena para que possamos vencer a inércia dos movimentos que geram o sinal audível. Nos diz também que a massa se move em relação ao quadrado da sua posição de inércia +1. Isto significa que não há como compensar este problema através da intensidade do campo magnético ou pela potência do amplificador. Tecnicamente falando, a música é composta de 30% de ondas senoidais e 70% de sinais abruptos, tais como transientes e impulsos. As senóides são fáceis de serem reproduzidas, mas os transientes é que dão a característica musical. A sua alteração é que nos traduz a diferença existente entre o som real e o reproduzido, - isto é, a perda da realidade. Isto posto, o ideal é que o falante, isto é, a parte móvel do falante, constituído de cone, aranha de centragem, fios de contacto e bobina móvel tivessem massa zero. Logicamente isto é impossível, mas poderemos chegar próximo de zero. O esforço desenvolvido no cone do falante quando em movimento, é imenso; e este não poderá se deformar sob pena de gerar uma alta distorção do som reproduzido. Daí o ideal é criar um cone de perfil exponencial- hiperbólico com fibras longas e a bobina constuida com bobina dupla (uma na parte externa e outra na parte interna do cilindro portante, para o máximo de aproveitamento do campo magnético no interior do entreferro. As leis Físicas não foram revogadas,e obviamente não o serão, portanto o falante que não está neste conceito não poderá ser considerado Hi End.

Abaixo duas imagens mostrando detalhes da construção dos falantes PHY-HP que seguem os princípios acima.

Keith Aschenbrenner   

Quem se lembra aqui no Rio de Janeiro do maravilhoso som do Cinema Palácio na Rua do Passeio, deve saber exatamente o que estou dizendo. Infelizmente a nova geração não viveu estes dias e consequentemente não pode comparar. No estrangeiro houve uma enorme oferta destes cinemas equipados nos tempos áureos do som; por outro lado eram eles que produziam estes equipamentos, portanto muitas peças de reposição deixaram vivos tais equipamentos por muito tempo. Soube recentemente que na Suécia um determinado cinema tinha um equipamento Klangfilm que funcionou de 1935 até o ano 1999 quando foi desativado, O equipamento foi vendido para um senhor Japonês que o restaurou e instalou-o em sua casa de campo. E está funcionando como nunca!

KLANGFILM・EURODYN/ KL-l430,KL-l431｛1935｝ Proprietário: Sr. Tsuioshy Mikami "Revue du Son" Março de 2000 

Em paises do terceiro mundo como nós, que não temos uma indústria para produzir e manter nem uma tradição de técnicos preparados para tais equipamentos, estes produtos sensacionais tem morte prematura e logo vão para a sucata, jogando inclusive no esquecimento o enorme esforço de seus criadores em gerar o melhor para seu publico alvo. Esta situação favorece a "picaretagem" a impingir qualquer coisa no seu lugar e forçá-la como a melhor coisa do mundo devido a ausência de comparação. Em parte esta problemática também existe nos paises do primeiro mundo, A meu ver este é o caso que está ocorrendo com as máquinas fotográficas digitais que na verdade só oferecem algo para aqueles que são um zero em fotografia.

Voltando ao caso dos falantes, e com uma filosofia de retorno à qualidade, não ao passado obsoleto,

que Keith Aschenbrenner diretor da Auditorium 23, usando principalmente falantes PHY-HP de Bernard Salabert, desenvolveu uma série de projetos de gabinetes acústicos que apesar de irem na contra mão do Status-Quo dos grandes fabricantes aglutinam toda a experiência do passado e são verdadeiras obras de arte.

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