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Trabalho de Integração:
Análise de um Alto
Falante
• Alunos: Eduardo Rogonsky da Costa
Bernardo Figueiredo
Funcionamento de um subwoofer
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Um cone é conectado a uma estrutura rígida
(carcaça) através de uma guarnição
(geralmente de borracha) e a uma bobina, esta
bobina por sua vez é centrada no conjunto
magnético através de uma suspensão
chamada de aranha. A aranha tem o papel de
fixar a bobina numa posição em que ela possa
se mover verticalmente através do fosso
cilíndrico do conjunto magnético.
Quando um sinal elétrico percorre a bobina, um
campo magnético é criado pela corrente
elétrica que interage com o campo magnético
do imã do subwoofer, gerando uma força (força
de Lorentz)que faz movimentar a bobina e o
cone em um movimento de vai e volta, gerando
uma onda sonora.
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Diferentes combinações de materiais geram
diferentes alto falantes, cada um com
características peculiares.
Os alto falantes são classificados em:
– subwoofer: alto falante projetado
para trabalhar em baixas frequências
( menos que 120hz). É geralmente
fabricado com cone rígido e pesado,
bobina resistente e grande.
– Woofer: alto falante feito para
trabalhar desde as baixas
frequências, ate as mais altas (de
50hz até 1000~1500hz).Apesar de
ser um alto falante projetado para
trabalhar em um grande espectro de
frequências, seu desempenho é
inferior aos projetados para trabalhar
em frequências específicas.
– Mid-range: è um alto falante
projetado para trabalhar em médias
frequências(500hz até 2000hz). Ele
pode ser montado em qualquer
lugar, por ser um alto falante de
compressão.
– Tweeter: Projetado para trabalhar as
mais altas frequências (acima de
2000Hz),
Protótipo de Subwoofer
• A partir de um Subwoofer real, fizemos o esboço do
desenho para o Comsol. Diversos componentes foram
aperfeiçoados, afim de se criar um subwoofer com
máxima eficiência entre 50HZ e 100HZ, destinado ao
som automotivo.
• Analise do conjunto magnético
• A 1º figura mostra a densidade do fluxo magnético, onde
notamos uma maior intensidade próximo a bobina, oque é
esperado.
A 2º figura mostra a densidade do fluxo magnético
próximo a bobina, onde a força que moverá o
conjunto bobina-cone será gerada.
• A 3º figura mostra o sentido do fluxo magnético, o
que é extremamente importante para definir o
sentido da força de Lorentz resultante.
A 4º figura mostra a permeabilidade, ou seja, o grau de magnetização do
conjunto magnético. A figura mostra que o metal está próximo a saturação
no centro da peça polar e da superior, indicando que podemos diminuir o
raio da peça polar com pouco efeito ao campo magnético no fosso.
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A 5º figura, mostra a ação da força de Lorentz, responsável pelo movimento do
conjunto bobina-cone.
A 6º figura mostra um gráfico SPL (Sound Pressure Level), onde temos no eixo y a
pressão sonora em Decibéis e no eixo x a frequência. Obtivemos um máximo de
89 decibéis em 90Hz.
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Depois inúmeras tentativas de
se obter um alto falante que se
encaixasse
com
as
especificações
desejadas,
chegamos a um subwoofer com
eficiência máxima em torno de
50Hz~100Hz. Utilizamos um
cone e uma bobina de fibra de
vidro
altamente
denso.
Utilizamos fio de cobre AWG 20
para enrolar a bobina. Com isso
conseguimos um subwoofer
com ótimo custo X benefício.
As 4 primeiras figuras ao lado
mostram
a
eficiência
do
subwoofer
em
diferentes
frequências.