Determinação da compliância mecânica – Cms
- Obtém-se a compliância mecânica medindo-se a excursão do cone entre a posição de repouso e a posição para a qual o cone é deslocado com a adição de uma massa conhecida.
- Esta massa pode ter de 0,25 kg até 0,50 kg, usando-se por exemplo pesos de latão. A excursão não deve ser demasiado grande, para não ser atingida a região não linear da suspensão, sendo de no máximo 0,5 cm para falantes grandes e de 0,2 ou 0,1 cm para falantes menores. Não devem ser usados pesos de metal ferromagnético, pois isto perturbaria a medida.
A partir da medida feita com um paquímetro, podemos calcular:
Cms = dX/ (9,8 x dM)
onde:
dX = deslocamento em metros
dM = massa adicionada em quilogramas
Determinação da freqüência de ressonância (fs)
Usa-se nesta medida um oscilador, um milivoltímetro de áudio e ainda uma resistência de aproximadamente 500 ohms a 1 kohm conectada entre o oscilador e o altofalante em teste. A resistência é usada para transformar a saída do oscilador, quando sob carga, em uma fonte de correnteconstante. Veja o arranjo na figura 2
O alto falante deve, de preferência, encontrar-se em área livre, sem paredes ou chão a menos de 1metro de distancia. Nestas condições faz-se uma varredura em torno das freqüências onde se acredita estar a ressonância e é efetuada a leitura da freqüência em que o voltímetro apresente o maior valor. Esta é a freqüência de ressonância fs do alto falante.
Determinação do fator de qualidade (Qts)
Para a freqüência de ressonância fs anota-se o valor da corrente e da tensão presentes. É conveniente manter a tensão em 1 volt, que é um valor padrão para este tipo de medição.
Calcula-se agora a impedãncia Rs do falante na ressonância.
Rs=Vs/Is, onde:
Vs= Valor da tensão nos terminais do falante na ressonância, em volts;
Is= Valor da corrente absorvida pelo falante, em amperes.
Agora, vamos achar as freqüências f1 e f2 para as quais a impedância do falante seja:
sendo f1 menor que f2
Como I = V/R, então a corrente esperada nos pontos f1 e f2 será:
Se mantivermos V= 1volt durante o transcorrer desta medição então bastará achar as freqüências f1 e f2 para as quais a corrente seja:
A tensão não necessita ser obrigatoriamente a especificada acima, porém é muito importante que seja exatamente sempre a mesma ao variar o oscilador entre fs , f1 e f2. Durante a varredura de freqüências a tensão tende a variar bastante, portanto é importante estar atento.
Calcula-se Qts por:
ou, aplicando os valores das grandezas, e sendo DX=X2-X1:
onde: X2 - X1 é o deslocamento medido do cone de cm;
DM é a massa adicionada ao cone;
d é o diâmetro efetivo medido do cone
b) ATRAVÉS DE MEDIDAS TOMADAS COM O USO DE UMA CAIXA DE VOLUME CONHECIDO.
Esta série de medições poderá ser feita com a ajuda de uma caixa fechada ou sintonizada a uma freqüência determinada. Neste exemplo vamos utilizar uma caixa fechada.
Dispondo-se de uma caixa bem selada, sem qualquer revestimento interno, com volume conhecido Vb, que esteja entre 20 e 50 litros, deve-se repetir os cálculos dos valores da freqüência de ressonância, a qual chamaremos agora de fb e do seu fator de qualidade, que chamaremos de Qtb.
Calculamos Vas por:
Outra fórmula mais simplificada que pode ser usada é:
Nesta fórmula estamos supondo que o valor das massas acústicas envolvidas não variou substancialmente ao ar livre e na caixa, simplificação essa que introduz um certo erro no cálculo, mas que por outro lado, facilita a medição.
Ressalte-se que, para esta medição o altofalante será posicionado na caixa em um orifício de tamanho coerente com o seu diâmetro e deve ser mantido bem pressionado contra esta, a fim de serem evitadas as fugas de ar. Não se deve esquecer de considerar a influência do volume do alto-falante em relação ao volume da caixa. Assim, se este estiver por dentro do orifício do painel o volume estimado do mesmo será subtraído do volume da caixa.
- Se na medição anterior foram usados tanto o método a quanto o método b, isto será útil para a verificação da correção das demais medições.
Calcula-se novamente Vas através da fórmula acima, cujo resultado deve coincidir com o valor anterior.
- Discrepâncias menores que 10% não necessitam ser levadas em conta. Para discrepâncias maiores recomenda-se refazer as medições.
Ressalte-se que pelo método b obtem-se os valores mais precisos pois a medida do diâmetro efetivo do cone não é tão fácil quanto possa parecer à princípio, tornando pois os valores calculados mais sujeitos a erros.
- A esse respeito é importante observar que um erro qualquer na medida de d é amplificado de 4 vezes ao ser calculado o valor de Vas.
Os valores de f1 e f2 obtidos devem satisfazer à igualdade:
Em caso de discrepância é conveniente repetir o processo até ter-se certeza dos valores medidos. Note que o cálculo de fs a partir da fórmula acima é mais preciso do que a medição direta. Isto acontece porque a indicação do voltimetro varia relativamente pouco nas vizinhanças de fs, induzindo a erro facilmente. Portanto em caso de dúvida adote o valor de fs calculado.
Determinação do volume equivalente (Vas)
Vas pode ser determinado por dois métodos diferentes: a) Através de Cms
Sendo:
onde:
Cas= compliância acústica;
Cms= compliância mecânica;
Sd = área efetiva do cone
e
onde:
= densidade do ar (1,18 kg/m3);
c = velocidade do som no ar (aproximadamente 345 m/s)
Para a aplicação destas fórmulas só nos falta medir Sd. A área efetiva do cone é dada por:
onde d é o diâmetro efetivo do cone.
O diâmetro efetivo d é medido diametralmente de um ao outro lado do cone, tendo-se o cuidado de tomar a medida a partir dos centros da borda flexível que prende o cone à carcaça do alto- falante.
Portanto, a fórmula para o cálculo de Vas que será usada é: 
EXEMPLO DE MEDIÇÕES E CÁLCULOS
- Para exemplificar o método exposto, vamos utilizar um falante de vinte centímetros, comumente encontrado no comércio. O equipamento usado pelo autor nesta medição constou de um gerador de áudio digital, multímetro, paquímetro e um amplificador de áudio, para aumentar o nível de sinal.
Medição da resistência da bobina móvel
Aparelho usado: Multímetro;
Valor medido: Re = 5,9 ohms
Medição da freqüência de ressonância
Aparelhos usados: gerador de áudio, multímetro (escala 2 V, alternada) e resistência de 470
Circuito usado:conforme a figura 2.
Valor medido: fs = 52 Hz
- O valor de fs encontrado nesta medição serve mais como referência, uma vez que o método usado não apresenta muita precisão. Neste exemplo o valor da freqüência pode ser variado de 51 a 53 Hz sem alteração significativa do valor mostrado pelo voltímetro.
Obtenção de Qts
Aparelhos usados: gerador, multímetro (escala 10 V alternada), outro multímetro (escala 250 mA, alternada),
Circuito utilizado:conforme a figura 3.
Valores medidos: Na freqüência de 52 Hz, com o voltímetro ligado diretamente nos bornes do falante (para evitar a interferência da queda interna do aparelho usado como miliamperímetro) e medindo 1V foi lida a corrente de 35,5 mA.
Durante esta leitura pode-se aproveitar para validar o valor de fs , pois na freqüência de ressonância, ao manter-se a tensão constante, o valor da corrente deve ser mínimo.
Temos:
O valor da corrente nas freqüências f1 e f2 será:
Ajustamos agora o gerador de forma a obter em duas freqüências diferentes, acima e abaixo de fs a corrente de 77 mA com tensão constante de 1V. Este procedimento é bastante delicado, pois não é muito simples acompanhar a variação de dois aparelhos indicadores ao atuar-se em um terceiro, mas com um pouco de calma e habilidade esta dificuldade é contornada.
Obtivemos: f1 = 35 Hz e f2 = 78 Hz
Para avaliar a precisão dos resultados fazemos a prova:
Caso não os valores não coincidam por pequena margem, adote o valor de fs como o resultado do cálculo acima, pois a determinação de f1 e f2, se bem feita, é mais precisa.
Caso contrário, repita estas medições.
Valor obtido de Qts:
Obtenção de Vas
Aparelhos usados: paquímetro e pesos de chumbo com massas conhecidas (podem ser os normalmente usados em redes de pesca) e com pesos determinados em balança de precisão.
Medida do paquímetro ao centro do cone: x1 = 1,955 cm
Nova medida com o cone lastreado com 282 g: x2 = 2,110 cm
Diâmetro efetivo do falante (medido de centro a centro da suspensão do cone): 16,7 cm
Obtenção de Vas:
Logo Vas = 37 litros.
