DEFINICIÓN

Un altavoz es un dispositivo capaz de convertir energía eléctrica en energía acústica que se radia al aire.

A este dispositivo se le llama transductor electroacústico. La transducción o transformación de energía, se hace en dos fases. El modelo teórico de un transductor electroacústico, se basa en un transductor electromecánico y un transductor mecánico-acústico. Esto significa, que se estudia por un lado la transformación de la energía eléctrica en mecánica, ya que se genera un movimiento, y por otro lado se estudia la transformación de la energía mecánica en acústica, ya que el movimiento genera energía acústica.

El transductor electromecánico se llama "motor", por el movimiento que genera. Este movimiento se traspasa al segundo transductor, el mecánico-acústico, que se llama "diafragma", aunque también puede ser una bocina.


Tenemos una señal de audio en forma de señal eléctrica (corriente, voltaje...). Esta energía es transformada en energía mecánica en el transductor electromecánico, ahora se miden las magnitudes fuerza y velocidad: f(t), u(t). Tras pasar por el transductor mecánico-acústico, se pasa a hablar de energía acústica, con las magnitudes presión y caudal: p(t), U(t).


La energía acústica, se radia al aire, se transmite a través de éste y la percibimos como sonido.

CLASIFICACIÓN

Frente a la aparente simplicidad de un altavoz, los fenómenos físicos en los que se basa son complejos y variados, además admiten múltiples configuraciones en función de la necesidad a cubrir. Por este motivo, se pueden clasificar de varios modos que se enumeran a continuación.

TIPOS DE TRANSDUCTOR ELECTROMECÁNICO

Electrodinámico, dinámico o bobina móvil


Una bobina móvil inserta en un campo magnético creada por un imán permanente, se desplaza empujada por la fuerza electromotriz debida a los cambios de corriente en su interior. Esta corriente procede del amplificador o etapa de potencia. La bobina está pegada a la cúpula, que puede ser todo el diafragma o sólo la parte central. Son los más comunes en audio profesional y prácticamente los únicos en audio doméstico.

Partes de un altavoz electrodinámico de bobina móvil

Altavoces de bobina móvil

En la figura de abajo, enel altavoz central se aprecia la cúpula del diafragma pintada de negro. En el altavoz de la derecha se ha desmontado el imán permanente. El altavoz derecho está completamente montado.

Electrostáticos

Se basan en una placa cargada eléctricamente que ejerce de diafragma y se mueve por la fuerza electrostática que se produce al variar la carga de las dos placas entre las que se encuentra. Se trata de un doble condensador, donde la placa central es el diafragma. Destacan por ofrecer una respuesta en frecuencia amplia y plana; por otro lado son extremadamente voluminosos, necesitan de alimentación de la red y electrónica adicional, además son muy delicados, por todo su precio es muy elevado. Los altavoces electostáticos son de radiación directa.

Altavoz electrostático de la marca Quad.

Piezoeléctricos

Se basan en la propiedad de los materiales piezoeléctricos de contraerse ante impulsos eléctricos. Tienen un gran rendimiento, sin embargo la superficie de radiación es muy pequeña por lo que son usados en dispositivos de alta frecuencia de audio. También se usan en muchas aplicaciones que requieren frecuencias superiores a las de audio, como dispositivos de sonar o de ecografía.

Tweeter piezoeléctrico

Otros tipos

Otros tipos menos desarrollados son los siguientes: Magnéticos, Magnetoestrictivos, Neumáticos o Iónicos

Principio de funcionamiento de un altavoz magnético

TIPOS DE TRANSDUCTOR MECÁNICO - ACÚSTICO

De radiación directa

El diafragma es el elemento que radia directamente al aire. Son los más comunes al ser más sencillos que los de radiación indirecta.

Altavoz electrodinámico de radiación directa

Una bocina adapta la alta impedancia del diafragma a la baja impedancia del aire. De este modo se mejora el rendimiento del altavoz. Es decir, se transforma más energía eléctrica en acústica, si no se usase la bocina, se emplearía la misma energía eléctrica obteniendo menos energía acústica. Son más aparatosos y se usan en ámbitos profesionales de sonorización de grandes recintos o montadas en grandes cajas acústicas. Los altavoces de radiación indirecta está compuestos de dos partes, la bocina y el motor de compresión. El motor de compresión es en realidad un altavoz electrodinámico de bobina móvil, aunque tiene algunas peculiaridades, como una cámara de compresión, un diafragma pequeño y ligero y la estructura para ser anclado a la bocina.

Bocina sola (izquierda) y con el motor de compresión montado (derecha)

Las bocinas de la figura superior son del tipo exponencial de boca rectangular.

MARGEN DE FRECUENCIA AL QUE SE DEDICAN

Banda ancha

Son altavoces que cubren una banda extensa del espectro de audio.

Bajas frecuencias: woofers y sub-woofers

Son altavoces que cubren el margen de frecuencia por debajo de los 400-700 Hz. para woofers y por debajo de los 80 Hz. para los sub-woofers. También se habla de graves y sub-graves. Los woofers no llegan a cubrir con buena respuesta la zona de baja frecuencia próxima a los 20 Hz. por eso se desarrollan los sub-woofers que trabajan exclusivamente esa zona reforzando la respuesta en baja frecuencia.

Frecuencias medias: mid-range

Cubren el margen de frecuencia que va desde los 400-700 Hz. hasta los 3-8 KHz. Esta es la que se suele llamar banda de medios.

Altas frecuencias: tweeters y ultra-high-tweeters

Cubren las frecuencias por encima de los 3-8 KHz. para los tweeters y por encima de los 12-14 KHz. para los ultra-high-tweeters. Ambos no llegan mucho más allá de los 20 KHz. Esta zona de frecuencias es llamada también banda de agudos. Los tweeters tienen dificultad en llegar a cubrir con buena respuesta la zona de frecuencia próxima a los 20 KHz. por eso se desarrollan los ultra-high-tweeters que trabajan exclusivamente esa zona reforzando la respuesta en altas frecuencias.