El altavoz de hierro móvil fue el primer tipo de altavoz eléctrico . Todavía se utilizan hoy en día en algunos altavoces en miniatura donde el tamaño pequeño y el bajo coste son más importantes que la calidad del sonido . Un altavoz de hierro móvil consta de un diafragma o lengüeta de metal ferroso , un imán permanente y una bobina de cable aislado . La bobina se enrolla alrededor del imán permanente para formar un solenoide . Cuando se aplica una señal de audio a la bobina, la fuerza del campo magnético varía y el diafragma o lengüeta elástica se mueve en respuesta a la fuerza variable sobre él. [1] El receptor de teléfono Bell con altavoz de hierro móvil tenía esta forma. Las unidades grandes tenían un cono de papel unido a una lengüeta de metal ferroso.
Existen varios tipos de altavoces de hierro móvil. Los mecanismos de hierro móvil amortiguados modernos pueden proporcionar una calidad de sonido respetable y se utilizan en auriculares .
El primer transductor de hierro móvil, el auricular o auricular telefónico , evolucionó con los primeros sistemas telefónicos en la década de 1870. Los altavoces de bocina de hierro móvil se desarrollaron a partir de auriculares después de que el primer dispositivo amplificador que podía accionar un altavoz, el tubo de vacío de triodo , se perfeccionara alrededor de 1913. Se utilizaron en receptores de radio y en los primeros sistemas de megafonía . Los altavoces de cono de hierro móvil aparecieron alrededor de 1920. Alrededor de 1930 fueron reemplazados por el altavoz de cono de bobina móvil desarrollado en 1925 por Edward Kellogg y Chester Rice. Hoy en día, el mecanismo de controlador de hierro móvil todavía se utiliza en algunos auriculares , electrodomésticos y pequeños altavoces de PC .
Diseño
Existen diversas variantes. Cada hablante posee una propiedad de cada uno de los siguientes grupos de características:
Medios de retención del elemento móvil:
Diafragma
Lengüeta metálica elástica
Carga acústica:
Cono
Desct
Bocina
Cámara resonante
Ninguno
Método de conducción:
Unidad de un solo extremo
Armadura equilibrada
Dinámica del inductor
Mojadura:
Sí
No
Restricción
Diafragma
Los altavoces de diafragma utilizan un disco de hierro semiflexible y delgado que se sostiene en su borde exterior. El disco se mueve de forma central y se dobla hacia adelante y hacia atrás bajo la acción de la fuerza magnética. Solo es práctico fabricar altavoces pequeños con esta tecnología, ya que los diafragmas grandes tienen demasiada masa y, por lo tanto, inercia , para una respuesta de frecuencia aceptable.
Este sigue siendo un tipo popular de diseño de transductor y se utiliza en:
El ancho de banda deficiente y la salida modesta son limitaciones de la mayoría de estos dispositivos.
Caña
Los mecanismos de lengüeta utilizan una tira plana de acero para resortes anclada en un extremo, y el otro extremo se mueve mediante el campo magnético de la bobina móvil. La lengüeta mueve un cono o diafragma de papel plisado.
Carga acústica
Cono
La carga de cono se utiliza más o menos siempre con mecanismos de resorte. La combinación de estos 2 permite una fijación menos rígida del miembro accionado, lo que permite más movimiento. El cono también es más capaz de manejar frecuencias más bajas en comparación con una bocina del tamaño de una mesa. En consecuencia, estos altavoces tienen una mejor respuesta de graves que los altavoces de bocina pequeños. La fuerza del resorte restringe el hierro móvil. La desventaja de un mayor movimiento es una mayor no linealidad, por lo tanto, una mayor distorsión . Los altavoces de hierro móvil cargados con cono de papel se usaban antes de la guerra. Estos sufrieron algunos problemas notables: el espacio magnético generalmente se ajustaba manualmente para brindar una buena sensibilidad en cualquier volumen de salida dado. Por lo tanto, el desajuste era común. El hierro a veces se pegaba al imán si se sobrecargaba o desajustaba. El resultado era un fuerte "golpe" seguido de un silencio casi absoluto. Las notas graves fuertes causaban un final de carrera. A diferencia de los altavoces modernos, que están diseñados para producir un final de carrera suave, el hierro en estos golpeaba la pieza polar y producía un ruidoso sonido de traqueteo resonante.
Desct
Menos populares eran los altavoces con discos de papel cargados, que necesitaban un marco exterior para sujetar el disco. Funcionaban de forma similar a los altavoces de cono, pero como la parte exterior del disco se movía menos que el centro, el disco tenía que ser mucho más grande para lograr el mismo volumen y salida de graves. Un ejemplo de este tipo es el Sterling Primax. [2] El disco está plisado para darle rigidez.
Bocina
Las bocinas normalmente se accionaban mediante controladores de tipo diafragma. El problema con las bocinas es que una respuesta de graves razonable requiere un tamaño de bocina poco práctico, y las bocinas de tamaño de mesa populares en los altavoces de antes de la guerra tenían, por lo tanto, una respuesta de graves muy corta. De hecho, estaban casi desprovistas de ella. Los altavoces de bocina accionados por diafragma se han utilizado en tiempos más modernos como squawpers de rango medio y tweeters , rangos de frecuencia que son capaces de manejar adecuadamente si están diseñados adecuadamente. Sin embargo, los primeros altavoces intentaron cubrir la mayor parte posible del rango de audio con una unidad, lo que hizo que la respuesta de alta frecuencia fuera muy pobre, así como la de baja frecuencia.
Carga de la cámara
Los bleepers utilizan una cámara resonante para aumentar la salida de sonido. Esto sacrifica el ancho de banda en beneficio del nivel de presión sonora (SPL). Estas unidades no son adecuadas para el habla. Estas unidades son más pequeñas y más baratas que sus principales competidores, los zumbidos piezoeléctricos.
Sin carga
Los transductores de hierro móviles que se utilizan en los auriculares normalmente no tienen cargas acopladas (ni cono, ni bocina ni disco). El volumen que emiten es suficiente para el uso con auriculares.
Método de conducción
Unidad de un solo extremo
Los primeros altavoces solían tener un solo controlador. Este sencillo método de funcionamiento producía grandes cantidades de distorsión de intermodulación y de segundo armónico .
Armadura equilibrada
Los altavoces de hierro móvil con armadura equilibrada se desarrollaron en un intento de reducir los altos niveles de distorsión de los altavoces con controlador de un solo extremo. Su éxito fue desigual, ya que, si bien redujeron el porcentaje de distorsión, cambiaron esa distorsión de distorsión armónica par a impar, lo que hizo que la distorsión fuera más desagradable en algunos aspectos.
Altavoz dinámico inductor
Estos tuvieron un breve éxito en la década de 1920, pero fueron eclipsados rápidamente por los altavoces de bobina móvil . El altavoz dinámico de inductor resolvió el problema de no linealidad de los tipos de hierro móvil anteriores, proporcionando una experiencia de escucha más agradable. El principal defecto de los altavoces de identificación era una respuesta de agudos muy pobre , lo que les daba un zumbido apagado característico. Los altavoces de hierro móvil dinámicos de inductor son ahora raros. Los mecanismos de bobina móvil proporcionan una mejor calidad de sonido sin las desventajas variadas del hierro móvil y eclipsaron al dinámico de inductor poco después de su introducción.
Los auriculares modernos que utilizan esta tecnología incorporan una amortiguación que mejora enormemente la calidad del sonido. La sensibilidad reducida no es un problema con los equipos modernos. [ ¿Por qué? ]
Es normal que dichos altavoces varíen en impedancia en más de 100:1 a lo largo del espectro de audio.
El resultado de esto es que incluso es imposible adaptar la impedancia a un amplificador de forma aproximada . Esto tiene un efecto importante en la respuesta de frecuencia y el amplificador debe ser capaz de tolerar una carga de impedancia muy baja a frecuencias bajas.
Estos dispositivos se pueden utilizar en amplificadores de válvulas (de tubo de vacío), pero si se utilizan con transistores, suele ser necesario tomar alguna precaución para evitar la sobrecorriente a baja frecuencia, como una resistencia en serie o un condensador . Alternativamente, se puede elegir el amplificador para que controle la resistencia del altavoz, aunque esto dará como resultado un desajuste de impedancia peor y, por lo tanto, una potencia de salida muy por debajo de la especificación de diseño del amplificador.
Defectos
Los altavoces de hierro móviles sin amortiguación sufren los siguientes defectos:
Los altavoces de hierro móviles antiguos de antes de la guerra también presentaban los siguientes defectos:
En los altavoces de cono, la pieza de hierro en movimiento tiende a pegarse a la pieza polar, lo que produce un sonido de "golpe" seguido de una salida de sonido muy pequeña.
Parloteo ruidoso cuando se presenta una nota grave fuerte
Los primeros altavoces de hierro móvil eran normalmente de alta impedancia , y estaban diseñados para conectarse directamente al triodo de salida sin transformador ni bloqueo de CC . La calidad y el nivel de salida se pueden mejorar significativamente eliminando la mayor parte de los graves de la señal de entrada eléctrica. Esto se consigue simplemente utilizando un condensador en serie con el altavoz . Las bocinas de sobremesa solo pueden reproducir las frecuencias graves más altas, por lo que no se pierden graves notables al eliminar la mayor parte de la entrada de graves. Esto reduce la excursión del diafragma o de la lengüeta, lo que reduce la distorsión armónica y de intermodulación .
Polaridad
La polaridad es importante cuando hay corriente continua en el altavoz. Una polaridad incorrecta debilita el campo magnético y, en ocasiones, puede desmagnetizar el imán permanente , lo que hace que el altavoz deje de funcionar. Cuando se alimenta solo con corriente alterna , la polaridad no es un problema. Casi todos los amplificadores modernos alimentan solo corriente alterna a los altavoces. Sin embargo, cuando se utiliza un altavoz de hierro móvil en una radio antigua, suele haber corriente continua y se debe respetar la polaridad marcada en el altavoz o utilizar medios para eliminar el componente de corriente continua del altavoz. Esto se hacía a menudo con un estrangulador y un condensador .
Auriculares
El uso de mecanismos de armadura balanceada es común en los auriculares modernos . Estos utilizan amortiguación para lograr un sonido satisfactorio.
