BR112012017572B1 - sistema de alto-falante coaxial com câmara de compressão com pavilhão - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE ALTO-FALANTE COAXIAL COM CÂMARA DE COMPRESSÃO COM PAVILHÃO. Sistema (1) de alto-falante coaxial com pelo menos duas vias que compreendem um transdutor eletrodinâmico (2) de grave, e um transdutor de agudo (3) com câmara de compressão que compreende um pavilhão completo, montado de maneira coaxial e frontal em relação ao transdutor de grave (2).

Description

A invenção se refere ao domínio da reprodução sonora, por meio de alto-falantes, também denominados transdutores eletrodinâmicos e eletroacústicos.

A reprodução sonora consiste em converter uma energia (ou potência) elétrica em energia (ou potência acústica).

A energia elétrica é mais freqüentemente liberada por um amplificador, cuja característica de potência pode variar de alguns Watts para as instalações áudio domésticas de baixa potência, a várias centenas - ou milhares - de Watts para certas instalações de sonorização profissional (estúdios de registro, cenas musicais, espaços públicos, etc.).

A energia acústica é irradiada por uma membrana, cujos deslocamentos acarretam variações de pressão do ar ambiente, que se propagam no espaço sob a forma de uma onda acústica.

Embora relativamente recente, a tecnologia da reprodução sonora deu lugar a um número considerável de concepções diferentes a partir dos anos 20 e os primeiros testes feitos por Chester W. RICE e Edward W. Kellog, da companhia estadunidense GENERAL ELECTRIC, e cuja associação dos nomes designa atualmente ainda o tipo mais comum de transdutor eletroacústico: o alto-falante eletrodinâmico "Tkeg-Mgnnqi".

Nesse tipo de transdutor, a membrana é movida por uma bobina móvel, compreendendo um solenóide mergulhado em um campo magnético e percorrido por uma corrente (oriunda do amplificador). A interação entre a corrente elétrica e o campo magnético gera uma força conhecida pelo nome de "hqt>c fg NCRNCEG", swg rtqfwz wo fgunqecogpVq fc dqdkpc móvel, a qual aciona com ela a membrana, cujas vibrações são a fonte da irradiação acústica.

Embora cada indivíduo possua características auditivas próprias, a orelha humana é considerada como sensível aos sons em uma faixa de freqüências (denominada faixa audível) compreendida entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz). Os sons kpfgrkorgu c 42 Jz u«q fgpqokpcfqu "iphtc-sops"; cswgngu superiores a 20 kHz são fgnooincfos "ultrc-sons". Infrasons e ultra-sons percebidos por certos animais, mas são considerados como imperceptíveis pela orelha humana (poder- se-á a esse respeito se referir às obras gerais, tal com o Livro das técnicas do som, Tomo 1, noções fundamentais, 3 edição, capítulo 4, A percepção auditiva, pp. 191 - 192).

É por isso que, na construção dos alto-falantes, prende-se geralmente à reprodução dos sinais delimitados na faixa audível. Por convenção, denomina-ue "itaxg" c hckzc das freqüências compreendidas entre 20 Hz e 200 Hz; "ofifkc". c hckzc fcu htesüêpekcu eqorteepfkfcu entte 422 Jz e 4222 Jz *4 mJz+ = e "agwda", c hckzc fcu htesüêpekcu compreendidas entre 2000 Hz e 20000 Hz (20 kHz).

Muito numerosas foram as tentativas de conceber um alto-falante eletrodinâmico único, permitindo reproduzir de maneira satisfatória a faixa audível completa. Essas tentativas não tiveram fim.

Com efeito, a reprodução das freqüências graves necessita de um transdutor de grandes dimensões e, portanto, uma membrana de tamanho considerável capaz de uma grande amplitude. Ao contrário, a reprodução das freqüências agudas só pode ser satisfatória com uma fonte de pequeno tamanho, portanto, uma pequena membrana. Além disso, os rebatimentos dessa pequena membrana serão de baixa amplitude. Essas características sendo contraditórias, compreende-se facilmente que a fabricação de um transdutor único abrangendo toda a faixa audível de maneira satisfatória, seja verdadeiramente muito difícil de realizar.

É por isso que o alto-falante eletrodinâmico é geralmente concebido para reproduzir uma faixa reduzida de freqüências, no meio da qual a resposta do transdutor pode ser otimizada.

A resposta acústica em freqüência desse transdutor, medida por meio de um microfone de medida associado a um analisador de espectro, é habitualmente representada sob a forma de uma curva, ilustrando as variações de nível de pressão acústica do sinal (expresso em dB, em uma escala linear geralmente compreendida entre 60 dB e 110 dB) em função da freqüência do sinal (expressa em Hz, geralmente segundo uma escala logarítmica compreendida entre 20 Hz e 20 kHz).

Caso se considere em teoria três famílias de transdutores: grave, médio e agudo, na prática, todavia, a classificação é mais fina, pois a resposta de um transdutor é uma função contínua que pode sobrepor várias faixas de freqüências. Assim, a título de exemplo, um transdutor concebido para reproduzir o grave poderá oferecer uma resposta conveniente na parte baixa do médio (baixo médio); de maneira similar, um transdutor de agudo poderá oferecer uma resposta conveniente na parte alta do médio (alto médio), de modo que por abuso de linguagem se tem costume de designar por: - "VtcPufwVqt fg itcxg" wo VtcPufwVqt crVq c reproduzir o grave e pelo menos o baixo médio; - "VtcPufwVqt fg ofifkq" wo VtcPufwVqt crVq c reproduzir o médio e pelo menos uma parte superior do grave e/ou pelo menos uma parte inferior do agudo; - "VtcPufwVqt fg ciwfq" wo VtcPufwVqt crVq c reproduzir o agudo e pelo menos o alto médio.

Além das diferenças de dimensões, a concepção de um transdutor varia segundo o fato de se tratar de um transdutor de grave ou de médio, ou de um transdutor de agudo. Assim, embora existam numerosas formas de membranas, a foram cônica (ou pseudo-cônica, segundo o perfil da geratriz) é atualmente a mais utilizada nos transdutores de grave e de médio, enquanto que as membranas com domo são as mais utilizadas nos transdutores de agudos.

Para a obtenção de uma reprodução da totalidade da faixa audível, tem-se, portanto, o costume de combinar vários transdutores para realizar um sistema de reprodução sonora. Uma solução difundida consiste em combinar três transdutores especializados: um para o grave, um para o médio e um para o agudo. Todavia, por razões principalmente econômicas, é comum se limitar a dois transdutores, a saber: um transdutor de grave apto a reproduzir o grave e pelo menos o baixo médio, e um transdutor de agudo, apto a reproduzir o agudo e pelo menos o alto-médio. Os compartimento acústico, mais freqüentemente em uma mesma face (denominada face dianteira do compartimento). Na Vgtokponoikc dos eqorctVkogpVqu. o púmgto fg "xkcu" fi kiwcn ao número de segmentações realizadas sobre a faixa audível. Na prática, o número de vias de um compartimento corresponde ao número de transdutores que ele compreende. Assim, um compartimento que compreende um transdutor de grave e um transdutor de agudo é um compartimento duas vias.

A especialização dos transdutores apresenta, todavia, uma dificuldade, ligada à repartição elétrica do sinal, comumente denominada filtragem. Pode-se facilmente compreender que, cada transdutor sendo otimizado apenas sobre uma parte do espectro, deve-se filtrar o sinal para dirigir para cada transdutor apenas a parte do espectro que pode reproduzir convenientemente. Uma má filtragem pode ter conseqüências diferentes segundo a freqüência. Sem entrar no detalhe, anotar-se-á que um sinal dirigido para um transdutor de grave não é simplesmente reproduzido, enquanto que um sinal de grave dirigido para um transdutor de agudo pode facilmente destruir o transdutor.

Para simplificar, o filtro de um compartimento duas vias compreende uma seção de filtragem de tipo passa-baixo, ligada ao transdutor de grave do sistema e que deixa majoritariamente passar apenas as freqüências inferiores a uma freqüência de corte pré-determinada, e uma seção de filtragem de tipo passa-alto, ligada ao transdutor de agudos do sistema e que deixa passar de maneira preponderante as freqüências superiores à freqüência de corte escolhida.

A questão da escolha da tecnologia empregada para a filtragem não tem impacto sobre a concepção dos transdutores, já que a filtragem é realizada a montante. Ao contrário, o princípio mesmo da reprodução sonora por um compartimento multivias apresenta um problema físico de fundo sobre a disposição espacial dos sistemas de alto- falantes, em razão da necessária recombinação dos sinais sonoros individuais oriundos das diferentes vias. Essa recombinação se realiza no ar, e a menor diferença de trajeto das ondas proveniente dos diferentes transdutores do sistema gera distorções temporais e cria interferências que alteram o sinal recombinado.

Para se livrar dessas distorções e interferências, numerosos fabricantes tentam montar os diferentes transdutores de um sistema composto o mais próximo uns dos outros. A experiência mostra, com efeito, que dois transdutores justapostos e irradiando em fase, cujo entre- eixo é inferior a um quarto do comprimento de onda considerado se comportam quase como uma fonte acústica única. Se esse critério dimensional aparecer como aceitável às baixas freqüências (o cálculo preconiza um entre-eixo máximo da ordem de 350 mm para uma freqüência máxima de utilização inferior a 250 Hz, o que é facilmente realizável). Ele não pode mais ser satisfeito às freqüências elevadas: por exemplo, a uma freqüência de 2 kHz o espaçamento entre os transdutores na prática (cf. Jacques Foret. Os compartimentos acústicos em O livro das técnicas do som. Tomo 2. A tecnologia, 3a edição, cap. 3, p.149).

É por isso certos fabricantes propuseram sistemas, cujos transdutores são montados de maneira coaxial, de modo a fazer coincidir os eixos de irradiação dos transdutores, a fim de reduzir as distorções e interferências no momento em que o sinal áudio se recombina.

Todavia, a montagem coaxial dos transdutores não resolve o problema do controle da diretividade. Com efeito, a irradiação acústica de um transdutor não é geralmente homogêneo espacialmente. No grave (isto é, nos grandes comprimentos de onda), a membrana, de dimensão pequena diante do comprimento de onda, pode ser considerada como uma fonte pontual que irradia uma onda esférica pequenos comprimentos de onda), a membrana, de grande dimensão diante do comprimento de onda, não pode mais ser considerada como uma fonte sonora irradiadora de maneira omnidirecional, mas tende a se tornar diretiva.

A diretividade dos transdutores variando segundo as freqüências reproduzidas, o sinal recombinado oriundo desse sistema de alto-falantes pode compreender ao mesmo tempo uma componente de sinal irradiada, de maneira diretiva proveniente de um dos transdutores de grave irradiador no alto de seu espectro) e uma componente de sinal irradiada, de maneira omnidirecional, proveniente do outro transdutor (por exemplo, proveniente do transdutor de agudo irradiador na parte inferior de seu espectro).

Compreende-se facilmente que o sinal recombinado não seja homogêneo no espaço, e que a percepção pela orelha humana possa se achar alterada. Com efeito, o sinal acústico oriundo do compartimento não sendo o mesmo em todas as direções, os diferentes sinais chegando às orelhas do ouvinte (sinal direto e sinais refletidos sobre as paredes da peça) não serão coerentes, esse defeito de coerência sendo prejudicial para a qualidade de reprodução sonora.

Além disso, a diretividade de qualquer transdutor aumenta com a freqüência. Os profissionais da sonorização sabem que o público de um auditório colocado fora do eixo dos alto-falantes não percebe o agudo.

A fim de prevenir essas dificuldades, determinados fabricantes têm a vontade não de tornar os transdutores omnidirecionais, independentemente da freqüência irradiada (o que parece impossível no estágio presente da tecnologia), mas de controlar a diretividade dos transdutores, mantendo-a relativamente constante sobre o conjunto do espectro emitido.

Uma técnica bem conhecida permitindo controlar a diretividade de um sistema de alto-falante é de utilizar um transdutor de agudo com câmara de compressão e pavilhão, montado de maneira coaxial na traseira de um transdutor de grave, então denominado transdutor principal, com membrana cônica.

Essa técnica, conhecida de longa data, deu lugar a numerosas variantes de arquitetura, tal como aquela proposta por Whiteley desde 1952 (Patente britânica GB 701.395), na qual o pavilhão do transdutor de agudo forma ressalto no centro do cone do transdutor de grave. Outras variantes propõem utilizar o cone do transdutor de grave para constituir o pavilhão do transdutor de agudo, cf. notadamente a arquitetura proposta por Tannoy nos anos 40 e 72 *oqfgnqu "Fwcn EqpegpVtke". "Vygnxg"+. crgthgk>qcfc cVfi o fim dos anos 70 (Patentes estadunidenses US 4.164.631 de 1978, e US 4.256.930 de 1979). Essa técnica permite conseguir uma boa coerência do campo acústico com uma diretividade cônica relativamente constante sobre o conjunto do espectro emitido, do qual certos autores pretendem que ela pode atingir 90 ° (cf. L. Haidant, Guia prático da Sonorização, capítulo 6, pp. 64-67).

A utilização de um transdutor com pavilhão e câmara de compressão tem outras vantagens. Nesse transdutor, a membrana não irradia diretamente no espaço aéreo, a irradiação sendo levada a passar em um espaço restrito (denominado calha) de seção inferior àquela da membrana, dai c gzrtguuao "eâoctc de eoortess«o".

O rendimento de uma transmissão com câmara de compressão, com irradiação indireta, é bem superior àquele dos transdutores com irradiação direta.

O rendimento de um transdutor se define como o quociente entre a energia acústica irradiada em todo o espaço aéreo pelo transdutor, e a energia elétrica absorvida (ou consumida) por este. Em geral, o rendimento dos transdutores eletrodinâmicos com irradiação direta e de concepção corrente do tipo Rice-Kellog é particularmente pequena, da ordem de algum para mil a algum por cento (sem ultrapassar, ou raramente, 5 %).

O rendimento não podendo ser medido diretamente, a norma IEC 60268-5 recomenda uma medida de potência acústica de fonte. Desprezando a diretividade do transdutor, seu nível de eficácia, também denominado nível de sensibilidade, isto é, a pressão sonora (em dB) gerada por este em campo livre em semi-eura>o *"jcnh-space free Hkgnf"+ c 3 oetro, rctc wo c rotência elétrica absorvida de 1 W, permite uma boa aproximação de seu rendimento. O nível de eficácia é expresso em dB/W a 1 metro. Essa medida é feita na faixa útil do transdutor e no eixo, e pode constituir a curva de resposta em freqüência deste.

Se numerosos esforços se referem atualmente à qualidade da reprodução sonora (fala-se também de fidelidade), parece, todavia, que a época não esteja à busca do melhor rendimento, numerosos fabricantes estimando que um baixo rendimento energético pode ser compensado pela utilização de amplificadores de elevada potência. É verdade que as instalações domésticas podem se satisfazer com transdutor de baixo rendimento, considerando-se o pequeno alcance sonoro requerido (alguns metros no máximo). Ao contrário, para os sistemas profissionais de sonorização (notadamente no caso de concertos determinados em vastas salas ou em pleno ar) que requerem um longo alcance sonoro, a experiência mostra que é preferível utilizar transdutores com rendimento elevado alimentados sob uma potência elétrica média, mais do que transdutores com pequeno rendimento alimentados sob uma potência elétrica elevada. Por um lado, a maioria da potência elétrica senso dissipada sob a forma de calor no nível do circuito magnético, se constatam no segundo caso níveis térmicos muito elevados, com temperaturas de várias centenas de graus que podem afetar os desempenhos acústicos do transdutor e necessitam de prever complexos dispositivos de resfriamento. Por outro lado, a compensação de um rendimento baixo pelo aumento da potência elétrica é restrita por um fenômeno de limitação de nível acústico, denominado compressão térmica.

Indicamos que os transdutores com pavilhão e câmara de compressão oferecem rendimentos bem superiores aos transdutores clássicos com irradiação direta. Esses desempenhos foram constatados muito cedo, desde os anos 20 e os primeiros desenvolvimentos das câmaras de compressão. O nível de sensibilidade do célebre modelo WE 555 W (Comercializada pela firma americana WESTERN ELECTRIC a partir de 1928 para a sonorização das salas de espetáculo e das primeiras películas falantes), somente parcialmente descrito na patente de seu fabricante Edward C. Wente no US 1;707.545, atinge 118 dB/W/m (medida feita sobre modelo com pavilhão). Para se conseguir esse nível com freqüência igual por meio de um transdutor moderno ordinário de sensibilidade julgada (atualmente) antes de tudo boa no domínio da alta fidelidade (88 dB/W/m), seria necessário alimentá-lo sob uma potência elétrica de 1000 W (lembramos que, a medida sendo logarítmica, com um desvio de 10 dB corresponde um fator 10 em sensibilidade, de modo que a um desvio de 30 dB corresponde um fator 103 = 1000).

Compreende-se, portanto, que, além de seus desempenhos interessantes em termos de diretividade e de coerência espacial, o sistema de alto-falante coaxial com transdutor de agudo com pavilhão e câmara de compressão seja considerado pelos profissionais da sonorização para seu rendimento elevado. É esse o tipo de sistema que a invenção visa a aperfeiçoar. Apesar suas qualidades, ele apresenta, com efeito, um certo número de defeitos, dentre os quais se podem mencionar: - um retardo temporal da irradiação do transdutor de agudo sobre aquele do transdutor principal; - os limites impostos à abertura do ângulo de abrangência da irradiação (em outros termos a característica de diretividade) pela arquitetura dimensional do transdutor principal, já que se herdam características de diretividade impostas pela geometria do transdutor principal; - o volume do sistema, principalmente axial, assim com seu aumento de massa; - as dificuldades de realização de um circuito magnético potente para o transdutor principal, em razão da necessidade de dispor no centro do núcleo deste uma passagem que exerce o papel de começo de pavilhão para o transdutor de agudo com câmara de compressão. Pode-se, com efeito, constatar, sobre certas realizações, um defeito de concentração do campo magnético do circuito do transdutor principal (essa perda é devido à fraqueza da seção de passagem do fluxo magnético no meio do núcleo assim aberto, que se acha saturado magneticamente).

Nos sistemas de sonorização profissional de alto de faixa, o retardo da via de agudo sobre a via de grave pode ser compensado por uma filtragem ativa de tipo numérico (conhecido sob o acrônimo inglês DSP, Digital Signal Processing). Mas essa compensação só pode ser parcial, geralmente no eixo. Por outro lado, as tecnologias mais convencionais (e menos onerosas) de filtragem passiva com indutâncias e condensadores não podem compensar o retardo importante que se mede sobre os sistemas coaxiais conhecidos, que pode atingir 250 μs. Esse retardo, embora pequeno na aparência, tem um efeito psico-acústico não desprezível e degrada a qualidade da restituição sonora.

Ele contribui, entre outras razões, para a reputação de "ocw tgcnkuoq uqpoto" ow fg "má swcnkfcfg uopota" swg os engenheiros do som têm o costume de associar à sonorização profissional.

A invenção visa a fornecer uma contribuição para a resolução dos problemas evocados acima, fornecendo aperfeiçoamentos aos sistemas de alto-falantes coaxiais com câmara de compressão.

Para isso, a invenção propor, de acordo com um primeiro modo de realização, um sistema e alto-falante coaxial com pelo menos duas vias, compreendendo um transdutor eletrodinâmico principal para a reprodução de freqüências graves e/ou médias, que compreende: - um circuito magnético principal que define um entreferro principal; - um equipamento móvel que compreende uma membrana solidária a uma bobina móvel imersa no entreferro principal, esse sistema sendo compreendendo, além disso, um transdutor eletrodinâmico secundário para a reprodução de freqüências agudas, montado de maneira coaxial e frontal em relação ao transdutor eletrodinâmico principal e que compreende: - um circuito magnético secundário distinto do circuito magnético principal e definindo um entreferro secundário; - um equipamento móvel que compreende um diafragma solidário a uma bobina móvel imersa no entreferro secundário; - " wo" iwkc" fg" qpfc" montado nas proximidades do diafragma e que apresenta uma face situada diante e nas proximidades deste e delimitando uma câmara de compressão, esse guia de onda definindo um atrativo de pavilhão no prolongamento do qual se estende a membrana do transdutor principal, de forma cônica.

Esse sistema oferece as seguintes vantagens, graças à montagem coaxial frontal do transdutor de agudo em relação ao transdutor de grave: - o retardo temporal do primeiro em relação ao segundo pode ser minimizado, em benefício da homogeneidade acústica; - da mesma forma, é possível empurrar os limites impostos à diretividade dos sistemas tradicionais caracterizados pela montagem que atravessa do pavilhão ao centro do circuito magnético do transdutor de grave; - o volume axial do sistema é igual àquele do transdutor de grave, e o aumento de massa se torna desprezível; - a seção de passagem do fluxo magnético é menos limitada e é possível maximizar o valor e a concentração do campo magnético do transdutor principal, pois não é mais necessário perfurar o circuito magnético deste para abrir uma passagem que constitui um começo de pavilhão para o transdutor de agudo.

O transdutor secundário pode ser montado sobre uma face dianteira de uma peça polar do circuito magnético principal. Mais precisamente, o circuito magnético principal inclui, por exemplo, uma peça polar traseira, que compreende um núcleo central que tem uma face dianteira sobre a qual é montado o transdutor secundário.

De acordo com um modo de realização, a bobina móvel do transdutor principal compreende um suporte e um solenóide bobinado sobre esse suporte, o transdutor secundário pode ser recebido em uma espaço do transdutor principal, delimitado em direção à traseira pela face dianteira da peça polar do circuito magnético principal, e lateralmente pela parede cilíndrica do suporte de bobina o„xgn. uglc go rquk>«q eqczkcn "htoPVal".

A montagem dos transdutores é, de preferência, realizada, de maneira que os centros acústicos dos transdutor sejam coincidentes ou quase coincidentes.

De acordo com um modo de realização, a tangente ao começo do pavilhão, no nível da junção com a membrana, forma com um plano perpendicular ao eixo do transdutor um ângulo compreendido entre 30° e 70°.

Por outro lado, a arquitetura do transdutor secundário pode ser vantalqucogpVg fg Vkrq "eoo gpfq-guswgngVq" g apresentar um chassi interno fixo denominado endo-esqueleto sobre o qual o equipamento móvel do transdutor secundário é montado por intermédio de uma suspensão interna ao diafragma, o equipamento móvel do transdutor secundário sendo, de preferência, desprovido de suspensão externa ao diafragma.

O transdutor secundário pode ser fixado sobre o transdutor principal por intermédio de seu endo-esqueleto. Esse endo-esqueleto compreende, por exemplo, uma platina, fixada no circuito magnético secundário, e uma haste solidária da platina e pela qual o transdutor é fixado sobre o circuito magnético principal.

O guia de onda do transdutor secundário compreende, por exemplo, uma parede lateral externa e alhetas que formam ressalto radialmente para o interior, a partir dessa parede lateral.

Além disso, essa parede lateral pode ser munida de alvéolos externos nas quais se estendem radialmente alhetas.

A invenção propõe, em segundo lugar, um compartimento acústico que compreende um sistema de alto-falante coaxial, tal como descrito acima.

Outros objetos e vantagens da invenção aparecerão com base na descrição feita a seguir, com referência aos desenhos anexados, nos quais: - a figura 1 representa uma vista em corte, mostrando um sistema de alto-falante coaxial, compreendendo um transdutor principal de grave, e um transdutor de agudo com câmara de compressão; - a figura 2 representa uma vista em corte do transdutor de agudo; - a figura 3 representa uma vista de topo do transdutor de agudo; - a figura 4 representa uma vista de um detalhe da figura 2; - a figura 5 representa uma vista em corte, mostrando um detalhe do transdutor de agudo; - a figura 6 representa uma vista similar à figura 5,mostrando uma variante de realização do transdutor de agudo; - a figura 7 representa uma vista em perspectiva, mostrando uma variante de realização de um guia de onda para um transdutor, tal como representado nas figuras 2 a 5; - a figura 8 representa uma vista similar à figura 1, ilustrando uma variante de realização; - a figura 9 representa uma vista, em perspectiva, mostrando um compartimento, incluindo um sistema de alto- falante coaxial, tal como representado na figura 1.

Na figura 1 está representado um sistema 1 de alto- falante coaxial com várias vias. No exemplo representado, o sistema 1 compreende duas vias, mas poder-se-ia imaginar um sistema com três vias ou mais.

O sistema 1 é concebido para abranger um espectro acústico estendido, no ideal a totalidade da faixa audível. Ele compreende um transdutor de grave 2, concebido para reproduzir uma parte inferior do espectro e que se fgpqokpctá "VtcPufwVqt rtkpekrcn" g wo VtcPufwVqt fg ciwfq 3, concebido para reproduzir um aparte superior do espectro g swg ug fgpqokpctá "VtcPufwVqt ugcwpdário".

Na prática, o transdutor principal 2 pode ser concebido para reproduzir o grave e/ou o médio, e eventualmente um aparte do agudo. Para isso, seu diâmetro estará, de preferência, compreendido entre 10 e 38 cm. Embora o objeto principal da presente invenção não seja de definir preconizações referentes ao espectro abrangido pelos diferentes transdutores do sistema 1, precisamos, todavia, que o espectro abrangido pelo transdutor principal 2 pode abranger o grave, isto é, a faixa de 20 Hz a 200 Hz, ou o médio, isto é, a faixa de 200 Hz a 2 kHz, ou ainda uma parte pelo menos do grave e do médio (e, por exemplo, a totalidade do grave e do médio), e eventualmente uma parte do agudo. A título de exemplo, o transdutor principal pode ser concebido para abranger uma faixa de 20 Hz a 1 kHz ou de 20 Hz a 2 kHz, ou ainda de 20 Hz a 5 kHz.

O transdutor secundário 3 é preferencialmente concebido para que sua banda passante seja pelo menos complementar no agudo daquele do transdutor principal 2. Assim, poder-se-á controlar para que aquela do transdutor secundário 3 abranja, em parte, o médio e totalidade do agudo, até 20 kHz.

É preferível de as faixas de freqüências nas quais a resposta em amplitude dos transdutores 2, 3 é de nível constante, se sobreponham em parte e que o nível de sensibilidade do transdutor de agudo seja pelo menos igual àquele do transdutor de grave, a fim de evitar uma queda da resposta global do sistema 1 a certas freqüências correspondentes à parte alta do espectro do transdutor principal 2 e à parte baixa do espectro do transdutor secundário 3.

Bem visível na figura 1, o transdutor principal 2 compreende um circuito magnético principal 4 que inclui um ímã 5 anular, preso em sanduíche entre duas peças polares em aço doce, formando placas de campo, a saber: uma peça polar traseira 6 e uma peça polar dianteira 7, fixadas sobre duas faces opostas do ímã 5 por colagem.

O ímã 5 e as peças polares 6, 7 são simétricos de revolução em torno de um eixo comum A1, formando o eixo geral do transdutor principal 2 e que se denomina a seguir "gkzq rtkpekrd".

No modo de realização ilustrado, a peça polar traseira 6 é monobloco. Ela compreende um fundo 8 anular fixado em uma face traseira 9 do ímã 5, e um núcleo 10 central cilíndrico, que apresenta, em oposição ao fundo 8, uma face dianteira 11 e apresenta uma perfuração 12 central que desemboca de ambos os lados da carcaça 6.

A peça polar ou placa dianteira 7 possui uma forma de arruela anular. Ela apresenta uma face traseira 13, pela qual ela é fixada em uma face dianteira 14 do ímã 5, e uma face dianteira 15 oposta, que se estende no mesmo plano que a face dianteira 11 do núcleo 10, de modo que, entre essa perfuração 16 e o núcleo 10 que aí se acha alojado é definido um entreferro 17, dito principal, no qual reina um aparte do campo magnético gerado pelo ímã 5.

O transdutor principal 2 compreende, por outro lado, um chassi 18 denominado recipiente, que inclui uma base 19 pela qual o recipiente 18 é fixado sobre o circuito magnético principal 4 - e mais precisamente sobre a face dianteira 15 da placa dianteira 7-, uma coroa 20 pela qual o transdutor 2 é fixado em uma estrutura sustentadora, e uma pluralidade de ramificações 21, ligando a base 19 à coroa 20.

O transdutor principal 2 compreende, além disso, um equipamento móvel 22, incluindo uma membrana 23 e uma bobina móvel 24, compreendendo um solenóide 25 enrolado sobre um suporte 26 cilíndrico solidário da membrana 23.

A membrana 23 é realizada em um material rígido e leve, tal como a polpa de celulose impregnada, e apresenta uma forma cônica ou pseudo-cônica de revolução em torno do eixo A1 principal, com geratriz curvilínea (por exemplo, segundo uma lei circular, exponencial, ou hiperbólica).

A membrana 23 é fixada sobre o contorno da coroa 20 por intermédio de uma suspensão periférica 27 (ainda denominada borda) que pode ser constituída por uma peça tórica complementar e colada na membrana 23. A suspensão 27 pode ser fabricada em elastômero (por exemplo, borracha, natural ou sintética), em polímero (alveolar ou não) ou em um tecido ou um não tecido impregnado e revestido.

Em seu centro, a membrana 23 define uma abertura 28 sobre a borda interna da qual o suporte 26 é fixado por uma extremidade dianteira por colagem. O centro geométrico da abertura 28 é considerado, em primeira aproximadamente, como sendo o centro acústico C1 do transdutor principal 2, isto é, a fonte pontual equivalente, a partir da qual é emitida a irradiação acústica do transdutor principal 2.

Um oculta-núcleo 29 hemisférico, fabricado em um material não emissivo acusticamente, pode ser fixado na membrana 23 nas proximidades da abertura 28 para proteger esta da intrusão de poeiras.

O solenóide 25, fabricado em um fio metálico condutor (por exemplo, em cobre ou em alumínio) é bobinado sobre o suporte 26, em uma extremidade traseira deste que penetra no entreferro principal 17. Segundo o diâmetro do transdutor principal 2, o diâmetro do solenóide 25 pode estar compreendido entre 25 mm e mais de 100 mm.

A centragem, o comando elástico e a orientação axial do equipamento móvel 22 são assegurados conjuntamente pela suspensão periférica 27 e por uma suspensão central 30, ainda denominada spider, de forma geralmente anular, com corrugações concêntricas, apresentando uma borda periférica 31 pela qual o spider 30 é fixado (por colagem) a um rebordo 32 do recipiente 18 vizinho da base 19 e um aborda interna 33 pela qual o spider 30 é fixado (também por colagem) no suporte 26 cilíndrico.

O fornecimento do sinal elétrico ao solenóide 25 é realizado de maneira clássica por meio de dois condutores elétricos (não representados), ligando cada uma das duas extremidades do solenóide 25 a um borne do transdutor 2, onde se efetua a ligação com um amplificador de potência.

Conforme ilustrado na figura 1, o transdutor secundário 3 é alojado no transdutor principal 2 sendo recebido em um espaço central frontal (isto é, do lado dianteiro do circuito magnético 4) delimitado para a traseira pela face dianteira 11 do núcleo 10, e lateralmente pela parede interna do suporte 26.

O transdutor secundário 3 compreende um circuito magnético 34 secundário, distinto do circuito magnético principal 4, que inclui um ímã permanente 35 anular central, preso em sanduíche entre duas peças polares que formam placas de campo, a saber: uma peça polar traseira 36 e uma peça polar dianteira 37, fixadas sobre duas faces opostas do ímã 35 por colagem.

O ímã 35 e as peças polares 36, 37 são simétricas de revolução em torno de um eixo A2 comum que forma o eixo geral do transdutor secundário 3 e que se domina a seguir "gkzq ugewpfátko"o

O ímã 35 é, de preferência, realizado em uma liga de terra rara neódimo-ferro- boro, que apresenta a vantagem de oferecer uma densidade energética elevada (até 12 vezes mais importante que aquela de um ímã permanente de ferrita de bário de tamanho equivalente).

Conforme visível na figura 2, a peça polar traseira 36, denominada carcaça, é, no caso, monobloco e fabricada em aço doce. Ela apresenta um forma de corte de seção diametral em U, e compreende um fundo 38 fixado em uma face traseira 39 do ímã 35, e uma parede lateral 40 periférica que se estende axialmente a partir do fundo 38. A parede lateral 40 termina, em uma extremidade dianteira oposta ao fundo 38, por uma face dianteira 41 anular. O fundo 38 apresenta uma face traseira 42 aplicada contra a face dianteira 11 do núcleo 10, de maneira coaxial, isto é, de tal modo que o eixo secundário A2 seja sensivelmente confundido com o eixo principal A1.

A peça polar dianteira 37, denominada núcleo, é também fabricada em aço doce. Ela é de forma anular e apresenta uma face traseira 44, pela qual ela é fixada em uma face dianteira 45 do ímã 35 e uma face dianteira 46 oposta que se estende no mesmo plano que a face dianteira 41 da parede lateral 40 da carcaça 36.

Conforme visível na figura 2, o circuito magnético 34 é extra-plano, isto é, sua espessura é estreita comparada a seu diâmetro máximo. Por outro lado, o circuito magnético 34 se estende até o diâmetro externo do transdutor 3. Em outros termos, o tamanho do circuito magnético 34 é maximizado em relação ao diâmetro máximo do transdutor 3, o que aumenta sua manutenção em potência, assim como o valor do campo magnético, e, portanto, a sensibilidade do transdutor 3.

O núcleo 37 apresenta um diâmetro máximo inferior ao diâmetro interno da parede lateral 40 da carcaça 36, de modo que entre o núcleo 37 e a parede lateral 40 da carcaça 36 é definido um entreferro 47 secundário, no qual é concentrada a maior parte do campo magnético gerado pelo ímã 35.

No nível do entreferro 47, as arestas do núcleo 37 e da carcaça 36 podem ser chanfradas ou, de preferência, e conforme ilustrado na figura 2, arredondadas, de maneira a evitar as rebarbas nefastas.

O transdutor secundário 3 compreende, além disso, um equipamento móvel 48, incluindo um diafragma 49 em forma de dome e um abobina móvel 50 solidária ao diafragma 49.

O diafragma 49 é fabricado em um material rígido e leve, por exemplo, em polímero termoplástico ou ainda em uma liga leve à base de alumínio em magnésio ou titânio. Ele é posicionado de modo a recobrir o circuito magnético 34 do lado do núcleo 37, e de maneira que seu eixo de simetria de revolução seja confundido com o eixo secundário A2. Nessas condições, o topo do diafragma 49, situado sobre o eixo secundário A2, pode ser considerado como o centro acústico C2 deste, isto é, a fonte pontual equivalente, a partir da qual é emitida a irradiação acústica do transdutor secundário 3.

O diafragma 49 apresenta uma borda periférica 51 circular ligeiramente destacado para facilitar a fixação da bobina móvel 50.

A bobina móvel 50 compreende um solenóide em fio (de seção circular ou retangular) metálico, condutor (por exemplo, em cobre ou em alumínio), de um a largura preferida de 0,3 mm, enrolado em espiral para formar um cilindro, do qual uma extremidade superior é fixada por colagem na borda periférica 51 destacada do diafragma 49. A bobina 50 é, no caso desprovida de suporte (mas poderia comportar um).

A bobina móvel 50 é introduzida no entreferro secundário 47. O diâmetro interno da bobina móvel 50 é muito ligeiramente superior ao diâmetro externo do núcleo 37, de modo que a folga funcional interno disposta entre a bobina móvel 50 e o núcleo 37 é pequena diante da largura do entreferro 47. Como variante, as folgas funcionais poderiam ser dimensionados de maneira convencional.

De acordo com um modo preferido de realização, o contorno pelo menos do núcleo 37 é, de preferência, revestido de uma fina camada de polímero com baixo coeficiente de atrito, tal como o politetrafluoro etileno (PTFE ou teflon) de uma espessura vizinha do centésimo de milímetro (ou inferior) e, de preferência, de algumas dezenas de μm (por exemplo, aproximadamente 20 μm).

Resulta daí que, apesar da pequena folga entre o núcleo 37 e a bobina móvel 50, por um lado, que a colocação da bobina móvel 50 no entreferro 47 é relativamente facilitada e, por outro lado, que em funcionamento o movimento axial da bobina móvel 50 não é contrariado pela proximidade do núcleo 37, mesmo na hipótese em que esses dois elementos viriam acidentalmente e temporariamente em contato uma com o outro.

Na prática, a bobina móvel 50 e o entreferro 47 são, de preferência, dimensionados, de maneira que: - a folga entre a bobina móvel 50 e o núcleo 37 (revestimento compreendido) seja inferior ao décimo de milímetro, e, por exemplo, compreendida entre 0,05 e 0,1 mm. De acordo com um modo preferido de realização, a folga interna é de 0,08 mm (sem que seja excluído dimensionar essa folga de maneira clássica); - a folga externa disposta entre a bobina móvel 50 e a parede lateral 40 da carcaça 36 seja inferior a 0,2 mm, e, por exemplo, compreendida entre 0,1 mm e 0,2 mm. De acordo com um modo preferido de realização, a folga externa é de 0,17 mm.

Assim, a largura máxima do entreferro 47, para uma bobina móvel 50 de 0,3 mm de largura, é de 0,6 mm (com uma folga interna de 0,1 mm e uma folga externa de 0,2 mm). Nessa configuração, a taxa de ocupação da bobina móvel 50 no entreferro 47, igual à relação das seções da bobina móvel 50 e do entreferro 47, é próxima de 50 %. Na configuração preferida, para uma largura de entreferro de 0,55 mm, uma folga interna de 0,08 mm e uma folga externa de 0,17 mm, a taxa de ocupação da bobina móvel 50 no entreferro 47 é da ordem de 55 %.

Esses valores devem ser comparados com as taxas de ocupação dos transdutores da técnica anterior, inferior a 35 % aproximadamente.

Resulta da largura reduzida do entreferro 47 um aumento da densidade de fluxo magnético no entreferro 47, e um aumento subseqüente do nível de sensibilidade do transdutor 3, a sensibilidade variante como o quadrado da densidade de fluxo magnético no entreferro 47.

Pode-se ter a vantagem de guarnecer o entreferro 47 de um óleo mineral carregado de partículas magnéticas, por exemplo, do tipo comercializado pela sociedade FERROTEC sob a denominação comercial Ferrofluid (marca depositada). Essa guarnição tema s seguintes vantagens: - ela favorece a centragem da bobina móvel 50 no entreferro 47; - ela tem uma função de lubrificação dinâmica, em benefício do silêncio de funcionamento do transdutor 3; - graças à sua condutividade térmica muito superior àquela doa R, ela favorece a evacuação para o circuito magnético 34, e, em particular, para a carcaça 36, do calor produzida por efeito na bobina móvel 50.

O transdutor secundário 3 compreende, além disso, um suporte 52 fixado no circuito magnético 34 secundário, e no qual fica suspenso o equipamento móvel 48. O suporte 52, realizado em um material diamagnético e eletricamente isolante, por exemplo, um material termoplástico , tal como poliamida ou polioximetileno (carregado vidro ou não), apresenta uma forma geral sintético de revolução em torno de um eixo confundido com o eixo secundário A2, de seção em forma de T.

O suporte 52, monobloco, forma um endo-esqueleto para o transdutor 3, compreendendo uma platina 53 anular aplicada contra a face dianteira 46 do núcleo 37, e uma haste 54 cilíndrica que se estende em ressalto para a traseira, a partir do centro da platina 53, e que vem se alojar em um local 55 cilíndrico complementar aberto no circuito magnético 34 e formado por uma sucessão de perfurações coaxiais abertas na carcaça 36, o ímã 35 e o núcleo 37.

Conforme ilustrado na figura 2, o endo-esqueleto 52 é rigidamente fixado no circuito magnético 34, por meio de uma porca 56 parafusado sobre uma parte filetada da haste 54 e apertada contra a carcaça 36, no interior de uma laminação 57 prática sobre a face traseira 42, em seu centro. Desse modo, a platina 53 é firmemente colocada contra a face dianteira 46 do núcleo 37, sem possibilidade de rotação. Essa fixação pode eventualmente ser completada pela aplicação de uma película de cola entre a platina 53 e o núcleo 37.

Considerando-se sua localização frontal em relação ao circuito magnético 34, a platina 53 se estende no volume interno lenticular delimitado pelo diagrama 49. A platina 53 compreende um aro anular 58 periférico e um disco 59 central ao qual se liga a haste 54. O disco 59 pode ter orifícios 60, dos quais uma função é de maximizar o volume de ar sob o diafragma 49, de maneira a diminuir a freqüência de ressonância do equipamento móvel 48.

O aro 58 tem sensivelmente o perfil de uma polia e compreende uma calha 61 anular periférica que desemboca radialmente em direção ao exterior, diante de uma parte anular 62 periférica da superfície interna do diafragma 49, situada nas proximidades da borda 51.

A calha 61 separa o aro 58 em duas placas frontais, formando as paredes laterais da calha 61, a saber uma placa traseira 63, em apoio contra a face dianteira 46 do núcleo 37, e uma placa dianteira 64. As placas 63, 64 são ligadas por um núcleo 65 cilíndrico que forma o fundo da calha 61.

O equipamento móvel 48 é montado sobre o endo- esqueleto 52 por meio de uma suspensão 66 interna que assegura a ligação entre o diafragma 49 e a platina 53. Essa suspensão 66 se apresenta sob a forma de uma peça de revolução realizada em um material leve, elástico e não emissivo acusticamente (pode-se para isso escolher um material poroso). Esse material é, de preferência, resistente ao calor reinante no transdutor, e sua elasticidade é escolhida para que a freqüência de ressonância do equipamento móvel 48 seja inferior à freqüência a mais baixa reproduzida pelo transdutor 3 (na espécie 500 Hz a 2 kHz).

Devido à não emissividade acústica da suspensão 66, só o diafragma em domo 49 emite uma irradiação acústica. Desse modo, evitam-se modos próprios, ressonâncias, e mais geralmente a irradiação acústica parasita da suspensão 66, que viria interferir com aquele do diafragma 49 e alterar os desempenhos do transdutor 3.

De acordo com um modo de realização preferido, fgnomknafo pq eauo "monVaigm hnwVwcpVg" g knwuVtcfq notadamente nas figuras 2, 4 e 5, a suspensão 66 apresenta uma seção de forma sensivelmente poligonal e compreende uma borda interna 67 direita, isto é, cilíndrica de revestimento em torno do eixo secundário A2, e uma borda externa 68 periférica sensivelmente troncônica.

A suspensão pode ser realizada em um tecido de fibras naturais (por exemplo, algodão) ou sintéticas (por exemplo, ,poliéster, poliacrílico, nylon, e, mais particularmente, os aramidas, dos quais o Kevlar, marca depositada) ou em uma mistura de fibras naturais e sintéticas (por exemplo, algodão-poliéster), essas fibras sendo impregnadas de uma resina termo-endurecível ou termoplástica, que confere manutenção e rigidez e elasticidade à suspensão 66. Mas a suspensão será, de preferência realizada em uma espuma de polímero reticulado (por exemplo, de poliéster ou de melamina), particularmente bem adaptada, pois apresenta uma porosidade elevada.

Por sua borda externa 68 troncônica, a suspensão 66 é fixada, por colagem, sobre a parte periférica 62 da superfície interna do diafragma 49. Como variante, na hipótese em que a bobina móvel 50 compreenderia um suporte cilíndrico solidário ao diafragma 49 e sobre o qual seria montado o solenóide, a suspensão 66 poderia ser fixada, por sua borda periférica externa (que seria então cilíndrica), sobre a superfície interna desse suporte.

Conforme ilustrado na figura 2, a espessura da suspensão 66 (medida segundo o eixo secundário A2), embora inferior ao seu comprimento livre (medida radialmente entre as placas 63, 64 e a superfície 62 interna do diafragma 49) não é desprezível em relação a esta, mas é da mesma ordem de grandeza. Mais precisamente, a relação entre o comprimento livre a e espessura da suspensão 66 é preferencialmente inferior a 5 (no caso essa relação é inferior a 3). O fato de minimizar assim o comprimento livre da suspensão 66 permite estabilizar o equipamento móvel 48 e impedi-lo de oscilar (efeito anti-balanço).

Do lado de sua borda interna 67, a suspensão 68 é alojada na calha 61 sendo ligeiramente comprimida entre as placas 63, 64, de maneira a evitar os ruídos paralelos, mas, sem, todavia, ser fixada nestes. Além disso, o diâmetro interno da suspensão 66 é superior ao diâmetro interno da calha 61 (isto é, ao diâmetro externo do núcleo 65 do aro), de modo que um espaço anular 69 é aberto entre a suspensão 66 e o núcleo 65.

Dessa forma, a suspensão 66 é flutuante em relação ao aro 58 da platina 53, com uma possibilidade de rebatimento radial, a suspensão 66 podendo deslizar em relação às placas 63, 64. A fim de favorecer esse deslizamento, pode- se aplicar sobre as placas 63, 64 uma camada de lubrificante pastoso, tal como a graxa. A folga radial definida pelo espaço anular 69 entre a suspensão 66 e o núcleo 65 (isto é, o fundo da calha 61) é, de preferência, inferior a 1 mm. Segundo um modo preferido de realização, essa folga é de aproximadamente 0,5 mm. Nas figuras, exagerou-se essa folga para fins de clareza.

Fg aeotfo eoo woc xctkcpVg fg oqpVcieo fkVc "p«q hnwVwcpVg". c uwurepuão 88 rode uet eoncdc po kpVetkot dcu placas 63, 64 ao invés de ser simplesmente lubrificada. Nesse caso, o dimensionamento das folgas radiais serão do tipo convencional e não reduzido conforme na montagem flutuante descrita acima. Em montagem não flutuante, o equipamento móvel 48 será centrado em relação ao entreferro por meio de um instrumento de centragem (ainda denominado "hcnuc eateaçc"+ , dc oaneita deuetkta a seguir a propósito dc xatianVe de uwupenuão 88 de Viro "uridet", terteuenVada na figura 6.

Além disso, é preferível que a parte da suspensão 66 alojada na calha 61 seja de largura (medida radialmente) superior ou igual à sua espessura, de maneira a garantir uma ligação mecânica de tipo apoio-plano e minimizar qualquer efeito nefasto de oscilação da suspensão 66 em relação à platina 53.

A suspensão 66 se estende assim internamente ao diafragma 49. A supressão de uma suspensão periférica externa permite suprimir as interferência acústicas existentes nos transdutores conhecidos entre a irradiação do diafragma e aquele de sua suspensão.

Além disso, a suspensão 66 não exercendo nenhum esforço radial sobre o diafragma 49, ela não impõe função de centragem deste em relação ao circuito magnético 34 secundário, em benefício da simplicidade de ligação do transdutor secundário 3 ou da substituição do diafragma 49 em caso de falha.

A centragem do diafragma 49 é realizada no nível da bobina móvel 50, que é ajustada com pequena folga sobre o núcleo 37 e se centra automaticamente em relação a este, desde que a bobina móvel 50, introduzida no campo magnético do entreferro 47, é colocada em movimento por uma corrente elétrica de modulação.

Ao contrário, a suspensão 66 assegura uma função de comando do equipamento móvel 48 para uma posição mediana de repouso, adotada na ausência de esforço axial que se exerce sobre a bobina móvel 50 (isto é, na prática, na ausência de corrente que percorre esta). É nessa posição mediana que se representou o transdutor secundário 3 nas figuras.

A suspensão 66 assegura também uma função de manutenção do equilíbrio do diafragma 49, isto é, de manutenção da borda periférica 51 do diafragma 49 em um plano perpendicular ao eixo secundário A2, a fim de evitar qualquer oscilação ou balanço do diafragma 49 que oneraria seu funcionamento.

Representou-se na figura 6 uma variante de realização fq VtcPufwVqt ugewpfátkq 5. fkVc "p«q hnwVwcpVg" swg ug distingue do modo de realização preferido que acaba de ser descrito pela concepção da suspensão 66 e a forma do endo- esqueleto 52.

A suspensão 66 é, com efeito, do tipo spider e fabricada em um tecido de fibras naturais (por exemplo, algodão) ou sintéticas (por exemplo, poliéster, poliacrílico, nylon, e, mais particularmente, aramidas, das quais o Kevlar, marca depositada) ou em uma mistura de fibras naturais e sintéticas (por exemplo, algodão- poliéster), essas fibras sendo impregnadas de uma resina termo-endurecível ou termoplástica, que, após conformação por termo-enformação, confere manutenção, rigidez e elasticidade à suspensão 66.

A suspensão compreende uma parte interna 98 anular, plana, fixada por colagem sobre uma face superior 99 da platina 53, e uma parte periférica 100 que se estende em torno da parte interna 98. A parte periférica 100 se estende de modo radial livremente além da platina 53 e compreende ondulações 101 que podem ser obtidas por termo- enformação.

Por uma borda externa 102, a suspensão 66 é fixada, por colagem, sobre a superfície interna do diafragma 49, nas proximidades da borda periférica 51 deste. Como variante, na hipótese em que a bobina móvel 50 compreenderia um suporte cilíndrico solidário ao diafragma 49 e sobre o qual seria montado o solenóide, a suspensão 66 poderia ser fixada, por sua borda externa, sobre a superfície interna desse suporte.

Deve ser observado que o equipamento móvel 48 deve ser perfeitamente centrado em relação ao circuito magnético 34, e mais precisamente em relação ao entreferro 47, no qual a bobina móvel 50 é alojada. Para isso, utiliza-se uma montagem de centragem (ainda denominada falsa carcaça), na qual é posicionado o endo-esqueleto 52. A montagem de centragem compreende uma perfuração (de um diâmetro igual àquele do alojamento (55), no qual é introduzida a haste 54 do endo-esqueleto 52. A colagem da suspensão 66 sobre a platina 53 é realizada em seguida. Antes que a cola tenha pegado, assegura-se a centragem da montagem de centragem, o que assegura a centragem do equipamento móvel 48 em relação ao endo-esqueleto 52. Após secagem da cola, o conjunto que compreende o equipamento móvel 48 e o endo-esqueleto 52 pode então ser montado sendo perfeitamente centrado no circuito magnético 34, em fabricação como em caso de reparo por substituição do equipamento móvel 48.

A corrente elétrica é levada à bobina móvel 50 por dois circuitos elétricos 70 que ligam as extremidades da bobina móvel 50 a dois bornes elétricos (não representados) de alimentação do transdutor 3.

Conforme ilustrado na figura 2, cada circuito elétrico 70 compreende: - um condutor 71 de elevada seção, compreendendo um fio de cobre isolado processamento um envoltório plástico, que atravessa o circuito magnético 34, sendo alojado em uma ranhura aberta longitudinalmente na haste 54 do endo- esqueleto 52, do qual uma extremidade dianteira descoberta 72 desemboca no volume interno ao diafragma 49, formando ressalto do circuito magnético 34 no nível de um dos orifícios 60 do disco; - um elemento de junção elétrica sob a forma, por exemplo, de um olhal 73 metálico (em cobre ou em latão) engastado nesse orifício 60 ao qual a extremidade descoberta 72 do condutor 71 é ligada eletricamente (por exemplo, por intermédio de um ponto de soldagem, não representado); - um condutor 74 de seção menor, sob a forma de uma trança metálica muito flexível e convenientemente conformada, que se estende no volume interno do diafragma 49, envolvendo o aro 58 e a suspensão 66, no caso do modo fg tgcnkzc>«q rtghgtkfq fkVq "monVcigm hnwVwcpVg". g fc qual uma extremidade interna 75 é ligada eletricamente ao olhal 73 (por exemplo, por intermédio de uma soldagem, não representada) e da qual uma extremidade externa oposta é ligada eletricamente a uma extremidade da bobina móvel 50.

Um único condutor 74 de seção menor é visível na figura 2, o segundo condutor de seção menor, diametralmente oposto ao primeiro, ficando situado na dianteira do plano de corte da figura.

A forma arqueada (em U), acrescentada à grande flexibilidade desses condutores 74, lhe permite se deformar sem dificuldade e seguir os movimentos de rebatimento do diafragma 49, acompanhando as vibrações da bobina móvel 50, sem aplicar esforço mecânico radial ou axial, podendo comprometer a liberdade de posicionamento do equipamento móvel 48.

O transdutor secundário 3 compreende enfim um guia 76 de onda acústica, solidário ao circuito magnético 34.

O guia de onda 76 se apresenta sob a forma de uma peça monobloco fabricada em um material que tem uma condutividade térmica elevada, superior a 50 W.m-1.K-1, por exemplo, em alumínio (ou em uma liga de alumínio).

O guia de onda 76, de forma de revolução, é fixado sobre a carcaça 36 e compreende uma parede lateral 77 externa sensivelmente cilíndrica que se estende no prolongamento da parede lateral 40 da carcaça 36. A fixação é, de preferência, feita por parafusação, por meio de um número de parafusos igual ou superior a 3. A fim de maximizar o contato térmico entre as duas peças, é vantajoso completar essa parafusação por um revestimento de pasta termo-condutora.

Conforme visível nas figuras 2 e 5, o guia de onda 76 apresenta, sobre uma borda periférica traseira, uma aba 78 que vem se ajustar sobre um desencaixe 79 na carcaça 36, de perfil complementar. Resulta daí uma centragem precisa do guia de onda 76 em relação à carcaça 36 e, mais geralmente, em relação ao circuito magnético 34 e ao diafragma 49. Além disso, a condução térmica entre as duas peças 36, 76 se acha aí melhorada.

O guia de onda 76 apresenta uma face traseira 80 que tem uma forma em disco sensivelmente esférico, que se estende de maneira concêntrica ao diafragma 49, diante e nas proximidades de uma face externa deste que ela abrange parcialmente.

De acordo com um modo preferido de realização ilustrado nas figuras 1 a 5, a face traseira 80 é perfurada e compreende um aparte periférica 81 contínua que se estende nas proximidades da borda traseira do guia de onda 76, e uma parte central 82 descontínua portada por uma série de alhetas 83, formando ressalto radialmente, a partir da parede lateral 77 para o interior (isto é, pára o eixo A2 do transdutor 3). A face traseira 80 é delimitada internamente - isto é, do lado do diafragma 49 - por uma aresta 84 de forma petalóide.

Conforme visível na figura 3, as alhetas 83 não se unem sobre o eixo A2, mas se interrompem em uma extremidade interna situada à distância do eixo A2. Em seu topo, as alhetas 83 apresentam, cada uma, uma aresta 85 curvilínea.

A parede lateral 77 do guia de onda 76 é delimitada internamente por uma face dianteira 86 troncônica descontínua repartida sobre uma pluralidade de setores angulares 87 que se estendem entre as alhetas 83. Essa face dianteira 86 forma um começo de pavilhão, estendendo-se do interior para o exterior e a partir de uma borda traseira, formada peal aresta petalóide 84, constituindo uma calha do começo de pavilhão 86, até uma borda dianteira 88 que constitui um circuito do início de pavilhão 86. Os setores angulares 87 do começo de pavilhão 86 são partes de um cone de revolução, cujo eixo de simetria é confundido com o eixo secundário A2, e cuja geratriz é curvilínea (por exemplo, segundo uma lei circular, exponencial ou hiperbólica).. O começo de pavilhão 86 assegura uma adaptação contínua de impedância acústica entre o meio aéreo delimitado pela calha 84 e o meio aéreo delimitado pela borda 88.

De acordo com um modo de realização, a tangente ao começo do pavilhão 88 sobre a borda 88 forma com um plano perpendicular ao eixo A2 do transdutor 3 secundário um ângulo compreendido entre 30 e 70 °. NO exemplo ilustrado nos desenhos, esse ângulo é de 50 ° aproximadamente.

As alhetas 83, cuja função será descrita depois, apresentam, cada uma, lateralmente duas faces 89 que se ligam externamente aos setores angulares 87 do começo de pavilhão 86 por intermédio de molduras 90.

Na variante de realização ilustrada na figura 7, o guia de onda 78 forma não um começo de pavilhão, mas um pavilhão completo (por exemplo, simétrico de revolução em torno do eixo secundário A2), cuja calha 84 é de contorno circular e cujo comprimento é tal que, quando o transdutor secundário 3 é montado no transdutor principal 2, a borda 88 pode se estender conforme na figura 8, além do nível da suspensão periférica 27 da membrana 23.

O guia de onda 76 delimita sobre o diafragma 49 duas zonas distintas e complementares, a saber- uma zona interna 91 descoberta, de forma petalóide, delimitada externamente pela calha 84; - uma zona externa 92 abrangida, de forma complementar da zona abrangida 91, delimitada internamente pela calha 84.

A face traseira 80 do guia de onda 76 e a zona externa 92 abrangida correspondente do diafragma 49 definem entre elas um volume de ar 93 denominado câmara de compressão, na qual a irradiação acústica do diafragma 49 vibrante acionado pela bobina móvel 50, deslocando-se no entreferro 47 não fica livre, mas comprimido. A zoina interna 91 descoberta se comunica diretamente com a calha 84 em frente, que concentra a irradiação acústica da totalidade do diafragma 49.

A taxa de compressão do transdutor 3 é definida pelo quociente de sua superfície emissiva, correspondente à superfície plana delimitada pelo diâmetro máximo da membrana 49 (medido sobre a borda 51) pela superfície delimitada pela projeção, em um plano perpendicular ao eixo A2, da calha 84. Essa taxa de compressão é, de preferência, superior a 1,2:1 e, por exemplo de aproximadamente 1,4:1. Taxas de compressão superiores, por exemplo, até 4:1 são consideráveis.

Conforme representado na figura 1, o transdutor secundário 3 é montado no transdutor principal 2, ao mesmo tempo: - de maneira coaxial, isto é, o eixo principal A1 e3 o seixo secundário A2 são confundidos; - de maneira frontal, isto é, o transdutor secundário 3 é colocado na dianteira do circuito magnético 4 principal (em outros termos do lado do circuito magnético 4 onde se estende a membrana 23). Na prática, o transdutor secundário 3 é fixado sobre o circuito magnético principal 4 na dianteira deste, sendo recebido, conforme já vimos, no espaço delimitado em direção à traseira pela face dianteira 11 do núcleo 10, e lateralmente pela parede interna do suporte cilíndrico 26, a carcaça 36 do circuito magnético secundário 34 sendo colocada diretamente ou por intermédio de uma travessa contra a face dianteira 11 do núcleo 10. Para isso, o transdutor secundário 3 apresenta um diâmetro máximo inferior ao diâmetro interno do suporte cilíndrico 26. Todavia, é preferível minimizar a folga entre o transdutor secundário 3 e o suporte 26, de maneira a reduzir o efeito acústico nefasto produzido pela cavidade anular aberta entre eles. Essa folga deve, todavia, ser suficiente para evitar os atritos de suporte 26 sobre o transdutor secundário 3. Uma folga pequena, de alguns décimos de milímetros (por exemplo, compreendida entre 0,2 mm e 0,6 mm) constitui um bom compromisso (nas figuras 1 e 7, exagerou-se essa folga, para fins de clareza dos desenhos).

A haste 54 do endo-esqueleto 52 é recebida na perfuração 12 do núcleo 10, e o transdutor secundário 3 é rigidamente fixado no circuito magnético 4 do transdutor principal 2 por meio de uma porca 94 parafusada sobre uma parte filetada da haste 54 e apertada contra a carcaça 6 com interposição eventual de uma arruela, conforme ilustrado na figura 1.

Guuc oqpVcigo. swcnkhkecfc fg "htonVal" rot qrquk>«q § montagem na traseira da qual o transdutor é montado sobre a face traseira da carcaça (cf. por exemplo, a patente Tannoy US 4.164.631), é tornada possível, graças à arquitetura particular do transdutor de agudo 3 que é de Vkpo fkVo "eoo epfo-essweleVo".

Em primeiro lugar, a localização da suspensão 66 no interior do diafragma 49 em forma de domo e a realização da suspensão 66 em um material não emissivo acusticamente suprime as interferências acústicas entre a suspensão 66 e o diafragma 49.

Em segundo lugar, o fato de a suspensão 66 se estender ao interior do diafragma 49 e não ao exterior deste permite aumentar a superfície emissiva para 100 % do diâmetro máximo do diafragma 49.

Esse aumento da superfície emissiva do diafragma 49 permite um ganho substancial em sensibilidade do transdutor 3, já que esse ganho é proporcional ao quadrado da superfície emissiva. Na prática, a arquitetura do transdutor 3 permite, com diâmetro máximo do transdutor igual, um aumento da superfície emissiva, podendo se elevar a 17 %. Resulta daí para esse valor u ganho em sensibilidade de 1,4 dB aproximadamente

Em terceiro lugar, graças à ausência de suspensão externa ao diafragma, o diâmetro da bobina móvel 50 pode ser aumentado, sendo tornado igual ao diâmetro do diafragma 49. Resulta daí um aumento da potência admissível da bobina móvel 50, proporcional ao aumento de seu diâmetro, Mais precisamente, um aumento do diâmetro da bobina móvel de 20 % induz um ganho equivalente da manutenção em potência.

Em quatro lugar, a fixação do equipamento móvel 48 sendo realizada no interior do diafragma 49, via a suspensão 66 e o endo-esqueleto 52, o transdutor 3 é liberado do volume radial de um suporte externo ao diafragma 49. Considerando-se o caráter emissivo a 100 % do diafragma 49, aumenta-se assim significativamente a razão superfície emissiva / Volume radial máximo (igual ao quociente dos quadrados dos raios do diafragma e do transdutor), que pode se elevar a 70 % aproximadamente.

Essa razão permite realização um começo de pavilhão 86 curto axialmente, o que autoriza efetivamente a montagem do transdutor 3, de maneira axial e frontal no transdutor de grave 2, com ligação tangencial do começo de pavilhão 86 com perfil da membrana 23 do transdutor de grave 2.

Além disso, a ausência exo-esqueleto evita o confinamento térmico do circuito magnético 34. Esse aspecto, combinado ao contato térmico direto entre a carcaça 36 e o guia de onda 76, realizado em um material bom condutor do calor, permite melhorar significativamente a capacidade de dissipação térmica do transdutor 3 e, portanto, sua manutenção em potência.

Conforme indicamos, o transdutor 3 é liberado do volume radial de um suporte externo ao diafragma 49, já que esse suporte é realizado por meio de um endo-esqueleto 52. Esse aspecto,. Combinado ao aumento do diâmetro da bobina móvel 50, igual àquele do diafragma 49, permite aumentar o diâmetro do circuito magnético 34, que pode igualar o diâmetro máximo do transdutor 3, conforme aparece na figura 2 e na figura 6.

Resulta daí um ganho em produto BL (produto do circuito magnético no entreferro 47 pelo comprimento de fio do solenóide 50, ao qual é proporcional a força de Laplace, gerando os deslocamentos do equipamento móvel 48), daí um ganho em sensibilidade do transdutor (proporcional ao quadrado do aumento do produto BL). Na prática, pode-se obter com a arqukVgVwtc fg Vkrq "eoo gpfq-guswgngVq" fq transdutor 3 um aumento do produto BL superior a 40 % aproximadamente, e, portanto, um ganho em sensibilidade podendo se elevar a 3 dB aproximadamente.

Além do posicionamento coaxial frontal do transdutor secundário 3 em relação ao transdutor principal 2, suas geometrias respectivas, em particular (mas não somente) as espessuras dos circuitos magnéticos 4,34 e a curvatura (e, por conseguinte, a profundidade) da membrana 23, são, de preferência, adaptadas para permitir uma coincidência pelo menos aproximativa dos centros acústicos C1 e C2 dos transdutores 2, 3, tal como a defasagem temporal entre as irradiações acústicas dos transdutores 2, 3 seja imperceptível (fala-se então de alinhamento temporal dos transdutores 2, 3). O sistema pode então ser considerado como perfeitamente coerente, apesar da dualidade das fontes sonoras.

Pode-se racionalmente considerar que uma defasagem Vgorqtcn h ipheriqr c 47 μs aproximadamente é inteiramente imperceptível. Concretamente, essa defasagem temporal se traduz, ao longo do eixo A1, por uma defasagem física d entre os centros acústicos C1, C2 inferior a 10 mm aproximadamente, em virtude da seguinte fórmula de conversão:na qual Cair é a celeridade do som no ar.

A boa coerência do sistema 1 elimina a necessidade de introduzir uma compensação da defasagem temporal, impossível de corrigir em filtragem passiva e cuja correção em filtragem ativa pode introduzir defeitos de coerência temporal fora do eixo acústico.

Além disso, no modo de realização principal, o posicionamento axial do transdutor secundário 3 em relação ao transdutor principal 2, e a geometria do guia de onda 76, são tais que a membrana 23 se estende no prolongamento do começo do pavilhão 86, conforme ilustrado na figura 1. Em outros termos, a tangente ao começo do pavilhão 86 sobre a borda 88 é confundida com a tangente à membrana 23 sobre sua abertura central 28. Nessa configuração, o guia de onda 76 e membrana 23 do transdutor principal 2 formam conjuntamente um pavilhão completo para o transdutor secundário 3, permitindo aos dois transdutor 2, 3 apresentar características de diretividade homogênea.

Na variante de realização da figura 7, o guia de onda 76 formando uma pavilhão completo é independente da membrana 23 do transdutor principal 2. Nessa configuração, as características de diretividade dos dois transdutores 2, 3 são distintas e podem ser otimizadas separadamente, o que é vantajoso em certas aplicações tais como os alto-falantes de retorno de cena.

O guia de onda 76 assegura, além da adaptação de impedância acústica do transdutor secundário 3 entre a calha 84 e borda 88, uma função de dissipação do calor produzido no nível do circuito magnético 34, graças notadamente à presença das alhetas 83.

De acordo com um modo de realização opcional ilustrado na figura 8, o guia de onda 76 exercendo o papel de radiador pode comportar, em alvéolos 96 abertos no contorno externo da parede lateral 77 diante de cada alheta 83, relevos 97 complementares formados por alhetas radiais externas que se estendem radialmente até o diâmetro máximo do transdutor 3, sem ultrapassá-lo.

Essas alhetas externas 97 contribuem eficazmente ao resfriamento do transdutor e, considerando-se sua posição no espaço anular entre este e a face interna do suporte 26 da bobina móvel 24 do transdutor principal 2, espaço no qual circula um fluxo de ar pulsado produzido pelos deslocamentos do equipamento móvel 22 do transdutor 1.

Na arquitetura coaxial frontal descrita acima, uma parte do calor irradiado pelo solenóide 25 para o interior é evacuada para a traseira do circuito magnético 4, mas uma parte desse calor é também comunicada ao transdutor secundário 3. Esse calor provoca um aquecimento exógeno do transdutor secundário 3, que se acrescenta a seu aquecimento endógeno produzido por efeito Joule por sua própria bobina móvel 50. Mesmo se o aquecimento endógeno do transdutor secundário 3 é menos importante do que aquele do transdutor principal 2, é todavia necessário assegurar a dissipação do calor produzido no nível do transdutor secundário 3: tal é a segunda função do guia de onda 76, graças: - em primeiro lugar à sua realização em um material, cuja condutividade térmica é elevada (isto é, superior a 50 W.m-1.K-1, e mesmo, de preferência superior a 100, até mesmo 200 W.m-1.K-1); - em segundo lugar (para o modo de realização principal ilustrado nas figuras 1 a 5) à presença das alhetas 83 (e eventualmente àquela das alhetas externas 97) que aumentam a superfície de troca com o ar ambiente; - em terceiro lugar, à suspensão 66 interna do diafragma 49 e a ausência de suspensão externa, que têm por conseqüências: - por um lado, o aumento do diâmetro da bobina móvel 50, fonte de calor, e,portanto, seu desvio para a periferia do transdutor 3; - por outro lado, a fixação direta do guia de onda 76 sobre a carcaça 36 (a existência de uma suspensão periférica externa teria acionado a interposição, entre o guia de onda 76 e a carcaça 36, de uma peça em material termicamente isolante que teria travado a dissipação térmica); - em quarto lugar, à redução das folgas de funcionamento entre a bobina móvel 50 e o entreferro 47 do circuito magnético 34, resultante do modo preferencial de oqpVcigo fkVq "hnwVwcpVg" g go rctVkewnct fc hqnic gzVgma, reduzindo assim a espessura da lâmina de ar anular (por natureza isolante) entre a bobina móvel 50 e a carcaça 36 e favorecendo, por conseguinte, a condução do calor a partir da bobina móvel 50 em direção ao guia de onda 76 via carcaça 36.

Desse modo, o calor acumulado no nível do transdutor secundário 3 pode ser pelo menos parcialmente evacuado por irradiação e convexão, pela dianteira do sistema. Na prática, quando o sistema 1 é fixado pela coroa 20 de seu recipiente 18 sobre a parede vertical de um compartimento acústico (o eixo se estende, portanto, horizontalmente), o calor desprendido frontalmente pelo guia de onda 76 aquece o ar ambiente que tem tendência a subir, criando assim um apelo de ar fresco e um movimento convectivo ascendente de circulação de ar, evacuando as calorias e assegurando o 5 resfriamento do transdutor secundário 3.

No modo de realização principal, a realização afilada e arredondada de cada alheta 83, cujas faces 89, por um lado, são inclinadas a partir da base da alheta 83 situada do lado do diafragma (e portando a parte central 82 da face 10 traseira 80) em direção à sua aresta 85 somital, situada na dianteira e, por outro lado, se ligam ao começo do pavilhão 86 por molduras 90 de seção circular, visa a minimizar a influência das alhetas 83 sobre a irradiação acústica do diafragma 49. O sistema 1 pode ser montado sobre qualquer tipo de compartimento acústico, por exemplo, um compartimento 95 de retorno de cena, com face frontal inclinada, conforme ilustrado a título de exemplo na figura 9.

Claims (7)

1. Sistema de alto-falante coaxial a pelo menos duas vias, compreendendo um transdutor eletrodinâmico principal (2) para a reprodução de freqüências graves e/ou médio, que compreende: - um circuito magnético principal (4) que define um entreferro (17) principal; - um equipamento móvel (22) que compreende uma membrana (23) solidária a uma bobina móvel (24) imersa no entreferro (17) principal; esse sistema sendo caracterizado pelo fato de compreender um transdutor eletromagnético secundário (3) para a reprodução de freqüências agudas, montado de maneira coaxial e frontal em relação ao transdutor eletrodinâmico principal (2) e que compreende: - um circuito magnético secundário (34) distinto do circuito magnético principal (4) e definindo um entreferro (47) secundário, o referido circuito magnético secundário (34) tendo uma simetria de revolução em relação ao eixo (A2); - um equipamento móvel (48) que compreende um diafragma (49) solidário a uma bobina móvel (50) imersa no entreferro (47) secundário; - um guia de onda (76) que forma um pavilhão completo, montado nas proximidades do diafragma (49), um sistema no qual: - a guia de onda (76) tem uma face (80) situada diante e nas proximidades do diafragma (49) e delimitando uma câmara de compressão (93), a referida câmara de compressão tendo uma taxa de compressão definida como a razão entre a superfície planar delimitada pelo diâmetro geral do diafragma (49) em relação a superfície delimitada pela projeção, em um plano perpendicular ao eixo (A2), da face (80) delimitando a câmara de compressão (93), maior do que 1,2:1; o transdutor eletrodinâmico secundário (3) apresenta um endo-esqueleto (52) fixo sobre o qual o equipamento móvel (48) do transdutor eletrodinâmico secundário (3) é montado por intermédio de uma suspensão (66) interna ao diafragma (49).

2. Sistema (1) de alto-falante coaxial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bobina móvel (24) do transdutor eletrodinâmico principal (2) compreende um suporte (26) e um solenoide (25) preso a esse suporte (26) e pelo fato de o transdutor secundário (3) ser recebido em um espaço delimitado para trás por uma face dianteira (11) de uma peça polar (6) do circuito magnético principal (4), e lateralmente pela parede do suporte (26) de bobina móvel (24).

3. Sistema (1) de alto-falante coaxial, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os transdutores eletrodinâmicos (2, 3) apresentam centros acústicos (C1, C2) que são coincidentes ou quase coincidentes.

4. Sistema (1) de alto-falante coaxial, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o equipamento móvel (48) do transdutor eletrodinâmico secundário (3) é desprovido de suspensão externa ao diafragma (49).

5. Sistema (1) de alto-falante coaxial, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o transdutor eletrodinâmico secundário (3) é fixado sobre o transdutor eletrodinâmico principal (2) por intermédio de seu endo-esqueleto (52).

6. Sistema (1) de alto-falante coaxial, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o endo- esqueleto (52) compreende uma placa (53), fixada no circuito magnético secundário (34) e uma haste (54) solidária à placa (53) e pela qual o transdutor secundário (3) é fixado sobre o circuito magnético principal (4).

7. Compartimento acústico (95), caracterizado pelo fato de que compreende um sistema (1) de alto-falante coaxial, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

Images