BR102022012163A2 - Transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético - Google Patents

Abstract

transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético. um transdutor de fita (1) composto de um sistema de tensionamento magnético que é compreendido por ímãs (4) acoplados internamente aos elementos tensionadores (3) fixados nas extremidades da fita (2), sendo esses ímãs (4) de tamanho relativamente menor que os ímãs principais (5) adjacentes do transdutor (1) e posicionados de forma que estejam com a mesma polaridade em relação aos ímãs principais (5), criando uma força de repulsão entre os elementos (3) e os ímãs principais (5). esta força de repulsão cria uma tensão mecânica no sentido longitudinal da fita (2), permitindo que a fita (2) faça grandes deslocamentos sem o risco de dano e mantendo constante a tensão mecânica ao longo da vida útil do dispositivo.

Description

Campo da invenção

[001] A invenção refere-se a vantagens na construção de transdutores de fita, como alto falantes e tweeters, para que aumente a vida útil da fita e a capacidade de reproduzir uma banda maior das frequências de áudio.

Fundamentos da invenção

[002] O princípio de funcionamento dos transdutores de fita já é conhecido. Dentro de um campo magnético uma fita muito fina, geralmente corrugada para manter uma tensão mecânica e estável, de um material eletricamente condutor, por exemplo de alumínio, é esticada através de suas extremidades e em ambos os lados é cercada por poderosos ímãs, geralmente alongados. Quando uma corrente elétrica alternada dentro da banda de frequências de áudio é aplicada na fita, a fita começa a oscilar em passo com o sinal de entrada.

[003] Comparando com as outras tecnologias de transdutores conhecidas, a verdadeira vantagem dos transdutores de fita é a ausência de um cone, filme ou membrana extra, que está ligado ao fato que é uma tira singular transportando a corrente elétrica entre o campo magnético dos ímãs adjacentes. A fita mesmo projeta o som, servindo como bobina e diafragma. Cada parte da fita é dirigida direta e simultaneamente, sem qualquer armazenamento de energia. Isto resulta em uma capacidade de aceleração superior e um armazenamento de energia próximo a zero. Nenhuma outra tecnologia possui uma melhor relação de massa vs força, pelo fato de não possuir massa adicional como nos transdutores de cone ou cúpula convencionais.

[004] A fita precisa ser muito fina, geralmente entre 1 e 100 microns para ser leve e ter uma ótima resposta de frequência, sendo este o princípio do maior problema desta desta tecnologia que é a fragilidade da fita em relação a grandes deslocamentos, ocasionados por frequências médias ou baixas aplicadas na fita ou correntes de ar e ventos que a fita possa estar exposta. Em ambos os casos a fita pode perder sua tensão, ficando frouxa, ocasionando a perda da resolução sonora e distorção, e em alguns casos ser danificada definitivamente. Para um ótimo aproveitamento do campo magnético, as fitas são quase da mesma largura que o espaço livre entre os ímãs adjacentes, ficando geralmente espaços laterais de apenas décimo ou centésimos de milímetro. Com a perda da tensão da fita devido ao deslocamento excessivo, pode também haver uma torção ou deformação lateral da fita fazendo com que ela encoste em um ou nos dois ímãs adjacentes do transdutor, causando ruídos, distorções, perda da resolução sonora e em alguns casos podendo causar um curto circuito e danificar definitivamente a fita.

[005] Estes problemas de perda de tensão, torções e deformações da fita aumentam proporcionalmente ao comprimento das mesmas, obrigando o uso de fitas mais curtas, ou suportes transversais ao longo da fita, criando segmentos de fita, ou o uso de segmentos de fita totalmente independentes.

[006] Pelas limitações de deslocamento da fita e limitações em relação ao comprimento, os transdutores de fita geralmente são utilizados para a reprodução das frequências mais altas do espectro de áudio, como por exemplo tweeters, e em sistemas para a reprodução de ultra-sons.

[007] Geralmente a resistência elétrica da fita é muito baixa, da ordem de décimos, centésimo ou até milésimos de ohm, sendo necessário algum componente externo passivo como um transformador ou resistor para adequar a impedância de saída dos amplificadores de áudio, ou a utilização de um sistema ativo como um amplificador de áudio com uma impedância de saída extremamente baixa que seja capaz de conduzir esta carga.

Do novo modelo

[008] Para suprir as inconveniencias citadas acima, o sistema de tensionamento magnético para transdutores de fita proposto é feito a partir de um ou dois elementos móveis, fixados em uma ou ambas as extremidades da fita confeccionados a partir de materiais não magnéticos, compreendido por um ou mais ímãs acoplados internamente a cada um desses elementos de forma que o campo magnético gerado por estes ímãs interaja com o campo magnético dos ímãs principais do transdutor, estando na mesma polaridade que estes, criando então uma força de repulsão entre os elementos e os ímãs principais do transdutor. Esta força de repulsão cria uma tensão mecânica longitudinal estática sobre a fita, permitindo que ela faça grandes deslocamentos sem o risco de dano e mantendo constante a tensão mecânica aplicada na fita ao longo da vida útil do transdutor.

[009] O sistema de tensionamento magnético proposto permite a confecção de transdutores com fitas mais longas e que reproduzam frequências abaixo das frequências comumente utilizadas, reproduzindo também as frequências médias e baixas do espectro de áudio, ficando o limite de deslocamento linear da fita no plano ortogonal limitado apenas pela altura dos ímãs principais do transdutor, pois o que exerce a tensão sobre a fita são os elementos do sistema de tensionamento magnético e não a corrugação da própria fita como nos transdutores convencionais, que poderia se afrouxar com o tempo de uso, perdendo precisão de resposta, gerando ruídos ou ser danificada definitivamente.

[0010] Com o sistema de tensionamento magnético da fita proposto a fita também fica mais imune a ventos e correntes, diminuindo o risco de danos como nos transdutores convencionais, permitindo a utilização dos transdutores nos mais variados ambientes, como em ambientes internos e externos, em veículos também interna e externamente, e sistemas sonoros de avisos ao público.

[0011] Este novo sistema de tensionamento magnético permite um uso muito mais amplo para os transdutores de fita, pois podendo reproduzir uma banda maior do espectro de áudio, tem como benefício uma melhor integração com outros transdutores convencionais e também uma qualidade sonora geral melhor que os transdutores de cone ou cúpula convencionais por causa da relação massa vs força.

[0012] O sistema de tensionamento magnético proposto aumenta drásticamente a vida útil do transdutor pois a fita dificilmente precisará manutenção como troca ou reparo devido ao deslocamento excessivo causado por excesso de potência, frequências mais baixas aplicadas ou ventos e correntes de ar.

Breve descrição dos desenhos

[0013] Outras características da invenção ficarão mais claras a partir da descrição detalhada abaixo, que se refere a modalidades meramente ilustrativas, não limitantes, ilustradas nos desenhos anexos, em que: A Figura 1 ilustra uma vista lateral do transdutor de fita com o sistema de tensionamento magnético incorporado em ambas as extremidades da fita de acordo com a forma de realização da presente invenção; A Figura 2 ilustra uma vista superior seccional ao longo da linha XV-XV da Figura 1 com um ímã acoplado internamente nos elementos tensionadores da presente invenção; A Figura 3 ilustra uma vista superior seccional ao longo da linha XV-XV da Figura 1 com dois ímãs acoplados internamente nos elementos tensionadores da presente invenção; A Figura 4 ilustra uma vista em perspectiva de uma das extremidades do transdutor de acordo com a forma de realização da presente invenção; A Figura 5 ilustra uma vista lateral do transdutor de fita com o sistema de tensionamento magnético incorporando em apenas uma das extremidades da fita de acordo com a forma de realização da presente invenção.

Descrição da invenção

[0014] Referindo-se as Figuras 1 a 5, é divulgada uma primeira forma de realização do transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético de acordo com a invenção, sendo geralmente indicada com os números (1) e (10).

[0015] O transdutor (1) compreende uma fita (2) feita de material metálico condutor elétrico não magnético como por exemplo alumínio, cobre, berílio, ou ligas de materiais metálicos. A fita (2) possui baixa espessura, geralmente entre 0,001 mm e 0,1 mm, de forma a dobrar facilmente.

[0016] As extremidades da fita (2) são fixados aos suportes rígidos (6) por meio de elementos tensionadores e amortecedores (3). Nos suportes rígidos (6) estão previstos contatos elétricos (7) adaptados para entrar em contato com a fita (2). Assim quando a fita (2) é atravessada por uma corrente elétrica, ela começa a vibrar, convertendo a corrente elétrica em sinal acústico.

[0017] Os elementos tensionadores (3) são compreendido por um ou mais ímãs (4) acoplados internamente. O elemento tensor e amortecedor (3) é feito preferencialmente dos seguintes materiais: plásticos, resinas, metais não magnéticos, fibras de carbono, cerâmicas, entre outros.

[0018] Os elementos tensionadores (3) são preferencialmente com a largura igual a largura da fita (2) no plano transversal. No entanto a largura dos elementos tensores (3) também pode ser maior ou menor que a largura da fita (2) se for escolhida uma configuração adequada.

[0019] Os elementos tensionadores (3) possuem preferencialmente uma seção transversal circular com diâmetro externo igual a metade da altura dos ímãs principais (5) do transdutor (1) no plano ortogonal, e com peso de algumas vezes maior que o peso da fita (2). No entanto os elementos tensionadores (3) também podem ter um diâmetro externo maior ou menor que a metade da altura dos ímãs principais (5) se for escolhida uma configuração adequada. Embora os elementos tensionadores (3) e os ímãs (4) terem uma seção transversal circular nas figuras, eles podem ter diferentes formatos como uma seção transversal elíptica, quadrada, ou qualquer forma geométrica adequada.

[0020] Referindo-se a Figura 4, são identificados três eixos cartesianos (x,y,z) em relação ao plano da fita (2), em que: direção (x) é a direção longitudinal da fita; direção (y) é a direção transversal da fita; direção (z) é a direção ortogonal ao plano da fita tensionada.

[0021] O campo magnético gerado pelos ímãs principais (5) do transdutor (1) estão na direção do eixo (z) com a polaridade oposta um do outro, no sentido de atração. Quando a fita (2) é atravessada por uma corrente elétrica, na direção do eixo (x), ela se move na direção do eixo (y), tanto para cima quanto para baixo da posição de repouso, pois a corrente elétrica é de origem alternada, convertendo assim a corrente elétrica em sinal acústico.

[0022] Os ímãs (4) acoplados aos elementos tensionadores (3) são posicionados com a mesma polaridade dos ímãs principais (5) do transdutor (1) no sentido do eixo (z), criando uma força de repulsão no sentido do eixo (x), esta força de repulsão permite obter um alto tensionamento estático da fita (2) na montagem. O referido tensionamento é representado pelas forças (Fx) e (Fx’) aplicadas na fita (2).

[0023] Os elementos tensionadores (3) são compreendidos de um ou mais ímãs (4), com comprimento, diâmetro e material magnético necessário para que sejam obtidas as forças (Fx) e (Fx’) e tensões desejadas e adequadas ao tensionamento estático da fita (2) para o correto funcionamento do transdutor (1).

[0024] Os elementos tensionadores (3) são fixado na fita (2) por meio de adesivo ou qualquer outra forma adequada de fixação. As porções da fita (2) que estão em contato com os suportes rígidos (6) estão livres para se movimentar no eixo (x), e a fita (2) é fixada aos contatos elétricos (7) por meio de solda ou algum bloco de travamento (não mostrado nas figuras).

[0025] Adicionalmente os elementos tensionadores e amortecedores (3) podem contrabalancear o alongamento térmico da fita flexível (2) causada pelo aquecimento durante a operação.

[0026] A seção da fita (2) unida aos elementos tensionadores (3) é amortecida e suprimida devido ao peso dos elementos tensionadores (3) mais os ímãs (4) que sendo algumas vezes maior que o peso da fita, impede movimentos espúrios da fita (2), sem a necessidade de amortecimentos adicionais.

[0027] O material dos ímãs (4) são preferencialmente de neodímio NdFeB, também podem ser de AlNiCo, cerâmico ou qualquer outro material magnético adequado.

[0028] A Figura 5 contempla outra forma preferida de realização da presente invenção com o transdutor (10) tendo o elemento tensionador e amortecedor (3) e seu respectivo ímã (4), ou ímãs (4) se for adequado mais de um, em somente uma das extremidades da fita (2), tendo o tensionamento estático representado pela força (Fx), e tendo a outra extremidade da fita (2) fixada em um suporte rígido (9) onde está previsto o contato elétrico (8), podendo ser esta a configuração adequada escolhida.

[0029] Numerosas variações e modificações podem ser feitas às presentes modalidades da invenção, ao alcance de um técnico da área, enquanto ainda estão dentro do escopo da invenção, conforme descrito nas reivindicações em anexo.

Claims (6)

1. Transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético caracterizado por compreender um ímã (4) acoplado internamente aos elementos tensionadores (3) fixados em ambas as extremidades da fita (2), que interage com os ímãs principais (5) do transdutor (1) criando uma força de repulsão entre os elementos tensionadores (3) e os ímãs principais (5), mantendo uma tensão estática sobre a fita (2); sendo os elementos tensionadores (3) de seção transversal circular; sendo os elementos tensionadores (3) de largura igual a largura da fita (2) no sentido ortogonal (z); e sendo os elementos tensionadores (3) de altura igual a metade da altura dos ímãs principais (5) no sentido transversal (y).

2. Transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender o elemento tensionador (3) em apenas uma das extremidades da fita (2).

3. Transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender dois ou mais ímãs (4) acoplados internamente aos elementos tensionadores (3).

4. Transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender elementos tensionadores (3) e ímãs (4) com uma seção transversal de qualquer forma geométrica.

5. Transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender elementos tensionadores (3) com uma largura maior ou menor que a largura da fita (2) no sentido ortogonal (z).

6. Transdutor de fita com sistema de tensionamento magnético de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender elementos tensionadores (3) com uma altura maior ou menor que a metade da altura dos ímãs principais (5) no sentido transversal (y).