Noções básicas de alto-falante woofer: bobina de voz, ímã e capacidade de potência

Um alto-falante de graves (woofer) parece um conjunto simples de cone, suspensão, aranha, ímã e bobina. Os quatro parâmetros que determinam seu comportamento em uma caixa acústica — diâmetro da bobina, potência, sensibilidade e resposta de frequência — são definidos por essas peças, que atuam em conjunto. Especificar uma delas sem as outras é um motivo frequente para que uma caixa acústica finalizada apresente desempenho inferior ao esperado ou não sobreviva à primeira temporada.

Este guia explica o que cada especificação publicada realmente descreve, usando dados da linha de transdutores profissionais da Audfine para que as relações possam ser compreendidas em toda a linha de produtos. Ele foi escrito para fabricantes de gabinetes, empresas de locação, instaladores e oficinas de serviço que compram alto-falantes e constroem ou fazem a manutenção de seus próprios gabinetes. Audfine é a marca da Ningbo Lesound Electronics Co., LTD., fabricante e exportadora de áudio profissional fundada em 2009 em Ningbo, China, que trabalha com marcas internacionais em regime de OEM e ODM.

Qual a função de um driver de graves (woofer) em uma caixa acústica profissional?

Em um sistema de som profissional, o woofer é o transdutor que movimenta o maior volume de ar. Ele converte a corrente do amplificador em movimento do cone através de uma bobina suspensa em um entreferro magnético, e o cone então transmite esse movimento para o ambiente. Um alto-falante de 12 polegadas em uma caixa acústica de duas vias, um alto-falante de 15 polegadas em um monitor de palco e um alto-falante de 18 polegadas em um subwoofer funcionam com o mesmo princípio; o que varia entre eles é a distância que o cone pode percorrer de forma controlada, a quantidade de calor que o motor pode absorver antes que a potência de saída diminua e a frequência mais baixa que o conjunto pode reproduzir antes que a resposta comece a cair.

Por isso, um alto-falante e sua caixa acústica devem ser considerados como um único item. O mesmo woofer de 18 polegadas terá um comportamento muito diferente em uma caixa selada, uma caixa ventilada e um projeto bandpass, e a faixa de frequência publicada para o alto-falante descreve o transdutor, não a caixa acústica finalizada. Compradores que comparam as especificações de alto-falantes de diferentes fornecedores geralmente estão comparando transdutores; compradores que comparam caixas acústicas finalizadas também estão comparando o resultado de uma decisão de ajuste.

Bobina de voz: a especificação que define o limite térmico

A bobina móvel é um enrolamento fixado na parte traseira do cone e mantido no entreferro magnético. A corrente do amplificador que passa por ela cria uma força que impulsiona o cone para frente e para trás. Dois fatores relacionados a essa bobina determinam a capacidade de resistência do alto-falante: seu diâmetro e os materiais de que o enrolamento e a estrutura são feitos.

O diâmetro da bobina influencia diretamente a potência suportada em toda a linha de produtos. Os valores divulgados tornam essa relação fácil de visualizar. O woofer de 12 polegadas 12NLD88 utiliza uma bobina GBF de 3,5 polegadas e oferece 700 W RMS com 1400 W de pico. O woofer de 15 polegadas 15NDL100 utiliza uma bobina GBF de 4 polegadas e oferece 800 W RMS com 1600 W de pico. O woofer de 18 polegadas 18BHP501ND utiliza uma bobina GBF de 5 polegadas e oferece 2000 W RMS com 4000 W de pico. Na base da linha, o woofer de 12 polegadas PW127560A utiliza uma bobina Kapton de 3 polegadas com 300 W RMS e 600 W de pico. Uma bobina maior apresenta uma área de superfície maior para dissipar o calor, e os valores de potência divulgados em toda a linha acompanham consistentemente os tamanhos das bobinas.

Os materiais do molde e do enrolamento variam conforme o modelo. Três construções aparecem nas especificações publicadas: Kapton no tamanho de 3 polegadas, TGL no tamanho de 3 polegadas e GBF nos tamanhos de 3,5, 4, 4,5, 5 e 6 polegadas. Cada uma é listada com um descritor "IN/OUT", que se refere à forma como o enrolamento é disposto no molde. Como o comportamento térmico depende tanto da construção quanto do diâmetro, é uma questão pertinente questionar o fornecedor na fase de especificação, em vez de inferir apenas pelo valor da potência.

O calor é a principal causa de falhas. Quando uma bobina superaquece, o primeiro sintoma geralmente é a compressão — o alto-falante para de aumentar o volume conforme a potência aumenta — e o segundo é um circuito aberto ou em curto-circuito. Ambos os problemas são evitados dimensionando o amplificador de acordo com a potência nominal contínua e utilizando processamento que limita o consumo de energia a longo prazo, em vez de reagir apenas aos picos de potência.

Ímã: ferrite e neodímio na mesma faixa de potência

O ímã cria o campo contra o qual a bobina trabalha. Dois materiais são usados ​​em toda a linha de woofers da Audfine, e a escolha é visível nas especificações.

Ferrite. Os modelos PW127560A, 12BH300, 12BHP300 e 15X600M são todos comercializados com ímãs de ferrite, assim como os woofers de 18 polegadas 18BHP401DM e 18BH401DM. A ferrite é um material consolidado e amplamente utilizado, e os conjuntos de ímãs são fisicamente maiores para uma determinada intensidade de campo.

Neodímio (NEO). Os modelos 10NDL88, 12NLD88, woofer de 15 polegadas 15NDL100, 15DS115, 18SW115, 18BHP501ND e 21SW152 são todos comercializados com ímãs de neodímio. O neodímio proporciona o campo magnético necessário em um conjunto muito menor e mais leve, razão pela qual é utilizado nos modelos de maior potência da linha e em alto-falantes de grande formato, onde o peso para transporte e manuseio é um fator importante.

As especificações publicadas também registram as dimensões do ímã, quando indicadas: o driver de compressão CD3601 lista um ímã de ferrite de 134 por 17 mm, e os drivers de compressão BH450 e BH453 listam um ímã de ferrite de 115 por 15 mm. O núcleo ou invólucro do ímã é especificado separadamente como núcleo em T preto, núcleo preto, núcleo em T cromado ou núcleo cromado, o que é importante observar quando uma peça de reposição precisa combinar com um conjunto existente tanto visualmente quanto eletricamente.

Cesta, aranha e cone: os limites mecânicos

Três componentes mecânicos determinam a precisão com que o conjunto móvel permanece alinhado sob carga, e os resultados dos três são divulgados.

Cesto. O PW127560A é especificado com um cesto de aço. Todos os outros woofers da gama — do 10NDL88 ao 21SW152 — são especificados com um cesto de alumínio fundido. Um cesto fundido proporciona uma estrutura mais rígida para o motor e um caminho mais direto para a dissipação do calor do conjunto.

Aranha. A suspensão utiliza três construções diferentes. Uma aranha simples de policarbonato é utilizada nos modelos PW127560A, 12BH300, 12BHP300 e 15X600M. Uma aranha dupla é utilizada nos modelos 10NDL88, 12NLD88, 15NDL100, 15DS115, 18SW115, 18BHP501ND e 21SW152. Uma aranha de silicone é utilizada nos modelos 18BHP401DM e 18BH401DM. A construção de aranha dupla aparece nos modelos que apresentam as maiores exigências de excursão, o que a torna um indicador útil ao comparar dois alto-falantes do mesmo tamanho nominal.

Cone. O cone de papel é utilizado em toda a gama de woofers. No driver de compressão, o diafragma é feito de titânio, material normalmente utilizado em alto-falantes de alta frequência.

Capacidade de leitura de potência: RMS e pico

Cada driver divulga dois valores de potência, e eles respondem a perguntas diferentes. O valor RMS descreve a capacidade contínua — o que o driver pode absorver durante um programa longo. O valor de pico descreve a capacidade de curto prazo em transientes. Lidos em conjunto, eles descrevem a faixa de operação; lidos separadamente, qualquer um deles pode ser enganoso.

Nessa faixa de potência, a escala vai de 300 W RMS e 600 W de pico no PW127560A, passando por 400 W e 800 W no 12BH300 e 12BHP300, 500 W e 1000 W no 10NDL88, 600 W e 1200 W no 15X600M, 700 W e 1400 W no 12NLD88, 800 W e 1600 W no 15NDL100, 1500 W e 3000 W no 18BHP401DM e 18BH401DM, 1600 W e 3200 W no 15DS115 e 18SW115, até 2000 W e 4000 W no... 18BHP501ND e 21SW152. Em todos os casos, o valor de pico é o dobro do valor RMS, o que facilita a comparação entre os dois à primeira vista.

Para dimensionamento de amplificadores, o valor contínuo é o que deve ser considerado no planejamento, com uma margem de segurança acima dele para a dinâmica do programa. Quando um sistema opera em nível alto por horas, o fator limitante é térmico, e não mecânico, e é definido pela bobina descrita acima.

Sensibilidade e resposta de frequência: os dois números que são comparados.

A sensibilidade é apresentada em dB na página de cada produto. Nessa faixa, os woofers variam de 95 dB no PW127560A a 98 dB nos modelos 12NLD88, 15X600M, 15NDL100, 18BHP401DM, 18BH401DM e 18BHP501ND, com 97,5 dB nos modelos 12BH300 e 12BHP300, 97 dB no 15DS115 e 96 dB nos modelos 10NDL88, 18SW115 e 21SW152. O valor descreve a quantidade de saída acústica que o alto-falante produz para uma determinada entrada elétrica; portanto, um número maior significa maior saída do mesmo canal do amplificador. Os drivers de compressão apresentam valores muito mais altos — 106 dB no CD3601 e 110 dB no BH450 e BH453 — porque funcionam dentro de uma corneta em vez de em campo aberto.

A resposta de frequência é publicada como uma banda. Ordenar a faixa por tamanho do cone mostra a consistência com que o limite inferior se desloca: 60 Hz para o 10NDL88 de 10 polegadas, 55 Hz para o PW127560A de 12 polegadas, 50 Hz para o 12NLD88 de 12 polegadas, 45 Hz para os 15X600M e 15NDL100 de 15 polegadas, 35 Hz para o 15DS115 de 15 polegadas e 30 Hz para os 18SW115, 18BHP401DM, 18BH401DM e 18BHP501ND de 18 polegadas e para o 21SW152 de 21 polegadas. O limite superior varia de acordo com a função pretendida: 5000 Hz nos modelos 12BH300 e 12BHP300, 3000 Hz nos modelos 12NLD88, 15X600M e 15NDL100, 2500 Hz nos modelos 10NDL88 e PW127560A, 2000 Hz nos modelos 18BHP401DM e 18BH401DM, 1250 Hz no modelo 18BHP501ND e 1000 Hz nos modelos 15DS115, 18SW115 e 21SW152. Os drivers projetados para serem usados ​​com um driver de compressão possuem um limite superior inferior definido por projeto.

Especificações do woofer publicadas

A impedância de todos os woofers da linha é de 8 ohms, e o cone é feito inteiramente de papel. A construção da aranha é de peça única nos modelos PW127560A, 12BH300, 12BHP300 e 15X600M; dupla nos modelos 10NDL88, 12NLD88, 15NDL100, 15DS115, 18SW115, 18BHP501ND e 21SW152; e de silicone nos modelos 18BHP401DM e 18BH401DM.

Drivers de compressão no mesmo sistema

Normalmente, um woofer é especificado juntamente com um dispositivo de alta frequência, e a mesma disciplina se aplica à leitura de suas especificações. Três drivers de compressão são comercializados na linha. O CD3601 utiliza uma bobina de voz CCAW de 36 mm (1,42 polegadas) com diafragma de titânio e garganta de 25,4 mm (1 polegada), oferece 50 W RMS com 100 W de pico, sensibilidade de 106 dB e resposta de frequência de 1500 Hz a 18 kHz, e é montado por parafusos. Os modelos BH450 e BH453 utilizam uma bobina CCAW de 44 mm (1,75 polegadas) com diafragma de titânio e garganta de 25,4 mm (1 polegada), oferecem 60 W RMS com 120 W de pico, sensibilidade de 110 dB e resposta de frequência de 1200 Hz a 20 kHz, e são montados por parafusos. Todos os três são de 8 ohms com motores de ferrite.

A lógica de emparelhamento é visível nos números: quando um woofer apresenta um limite superior de 1000 Hz, o ponto de crossover e o limite inferior do driver de compressão devem ser considerados em conjunto. Essa é uma decisão de projeto para o fabricante da caixa acústica, e é por isso que ambos os conjuntos de dados publicados pertencem ao mesmo documento.

O que especificar ao adquirir drivers de subwoofer de um fabricante chinês?

Para compradores que trabalham com um fabricante de alto-falantes de graves na China, a importância de uma consulta clara reside em eliminar as suposições que levam a atrasos nos pedidos subsequentes. Uma primeira consulta útil normalmente abrange oito pontos:

1. Tipo de caixa acústica e volume interno. Selada, ventilada ou band-pass, e a sintonia desejada. O mesmo alto-falante apresenta os mesmos valores independentemente da caixa, portanto, o tipo de caixa deve ser especificado separadamente.
2. Potência contínua e de pico na frequência de crossover pretendida. Não apenas a potência nominal do driver, mas como o sistema será efetivamente alimentado.
3. Impedância e número de alto-falantes por canal. Cada woofer desta linha possui 8 ohms, o que determina a carga que um único canal do amplificador vê quando os alto-falantes são combinados.
4. Construção da bobina móvel. Diâmetro, além do material de formação e enrolamento, visto que o comportamento térmico segue a construção e não apenas o valor da potência.
5. Material do ímã. Ferrite ou neodímio, escolhido em conjunto com as considerações de peso e serviço para o mercado de destino.
6. Construção mecânica. Material da cesta, estrutura da aranha e material do cone, especialmente quando o driver substitui uma unidade existente.
7. Material do programa e ciclo de trabalho. Fala, música ao vivo ou reprodução em alto nível contínuo levam a diferentes demandas térmicas.
8. Escopo de marca e embalagem. Se o programa é OEM, ODM ou marca própria, e quais são as artes e embalagens necessárias.

Um fornecedor de drivers de alto-falante OEM geralmente pode responder a essa lista com uma lista reduzida em vez de um catálogo completo, o que encurta consideravelmente a etapa de amostragem. Trabalhar com um único fornecedor tanto para o woofer quanto para o driver de compressão também mantém os dados publicados em um formato consistente.

Selecionar o driver adequado para o gabinete e o sistema.

Os drivers geralmente são comprados para uma de três finalidades: montar um novo gabinete, substituir uma unidade com defeito em um gabinete existente ou estocar peças de reposição para uma frota. Cada uma delas interpreta a mesma especificação de maneira diferente.

Os novos programas de caixas acústicas partem da resposta de frequência desejada e retrocedem até o tamanho do cone e a bobina. Quando o projeto exige subgraves de um único alto-falante grande, o limite inferior de 30 Hz publicado nos modelos de 18 e 21 polegadas é o ponto de partida — o woofer de 18 polegadas 18BHP501ND e o woofer de 21 polegadas 21SW152 anunciam 2000 W RMS com um limite inferior de 30 Hz e diferem no tamanho da bobina, limite superior e material do motor. Os trabalhos de substituição e manutenção começam com os dados publicados da unidade com defeito, onde a impedância, a sensibilidade e o diâmetro do recorte devem ser ajustados antes de qualquer outra consideração. As peças de reposição para frotas são normalmente padronizadas no menor número possível de modelos, o que favorece uma gama onde a impedância e o material do cone são consistentes em todos os tamanhos.

Nos casos em que o sistema final é comprado em vez de construído, a mesma gama de produtos está disponível em caixas acústicas completas. A gama de subwoofers ativos é especificada como sistemas finalizados, e o guia de compatibilidade de modelos de subwoofer descreve como essas caixas acústicas são comparadas. Os compradores que constroem suas próprias caixas acústicas e os compradores que compram caixas acústicas finalizadas geralmente precisam das mesmas especificações, mas as utilizam em diferentes etapas do projeto.

Perguntas frequentes

Qual especificação é mais importante ao comparar dois woofers do mesmo tamanho?

O diâmetro e a construção da bobina móvel são fatores importantes, pois influenciam diretamente a potência e o comportamento térmico. Dois woofers de 15 polegadas nessa faixa de preço anunciam 600 W RMS com uma bobina de 4 polegadas e 1600 W RMS com uma bobina de 4,5 polegadas, sendo a diferença determinada pelo motor e não pelo tamanho do cone.

Um valor de sensibilidade mais alto significa uma caixa acústica mais potente?

Significa maior saída acústica com a mesma entrada elétrica. Os 98 dB divulgados para os modelos 12NLD88, 15NDL100, 15X600M e 18BHP501ND representam 3 dB a mais que os 95 dB divulgados para o PW127560A, uma diferença significativa no desempenho do mesmo canal de amplificação. Essa informação não descreve a saída máxima da caixa acústica, que também depende da capacidade de potência e da excursão do alto-falante.

Ferrita ou neodímio — qual deve ser especificado?

A ferrite é utilizada nos modelos PW127560A, 12BH300, 12BHP300, 15X600M, 18BHP401DM e 18BH401DM; o neodímio, nos modelos 10NDL88, 12NLD88, 15NDL100, 15DS115, 18SW115, 18BHP501ND e 21SW152. O neodímio reduz o peso do conjunto para o mesmo campo, o que é importante para o transporte e manuseio. A melhor decisão deve ser tomada em conjunto com o plano de envio e os acordos de serviço para o mercado de destino.

É possível adquirir um woofer e um driver de compressão como um par casado?

Sim. As faixas de frequência publicadas são especificadas em um formato consistente, permitindo a comparação direta entre o limite superior do woofer e o limite inferior do driver de compressão. Envie a frequência de crossover desejada e o tipo de caixa acústica junto com a sua consulta.

A gama de drivers está disponível para programas OEM e de marca própria?

Sim. A fábrica trabalha com programas OEM e ODM para marcas estrangeiras, e amostras estão disponíveis. O escopo da personalização, arte e embalagem geralmente é confirmado na fase de amostra.

Próximo passo para o seu programa de motoristas

Se você estiver especificando um driver de woofer, o caminho mais rápido para uma resposta útil é enviar o tipo de caixa acústica e o volume interno, a resposta de frequência desejada, a potência pretendida e a frequência de crossover, o ciclo de trabalho e o mercado de destino. Isso é suficiente para identificar o tamanho da bobina, o material do motor e a construção mecânica mais adequados para a aplicação. A Audfine é uma fabricante e exportadora de áudio profissional em Ningbo, e as consultas de fabricantes de caixas acústicas, distribuidores, empresas de locação e oficinas de serviço são tratadas diretamente pela fábrica.

Entre em contato com a fábrica e informe seus requisitos para o driver de subwoofer .