Transdutor eletroacústico e uso de pelo menos duas fontes sonoras

  • Número do pedido da patente:
  • PI 0500605-8 A2
  • Data do depósito:
  • 23/02/2005
  • Data da publicação:
  • 10/10/2006
Inventores:
  • Classificação:
  • H04R 1/02
    Detalhes dos transdutores; / Caixas; Gabinetes; Montagens no interior dos mesmos;
    ;

"TRANSDUTOR ELETROACÚSTICO E USO DE PELO MENOS DUAS FONTES SONORAS". A presente invenção se refere a um transdutor eletroacústico (10) que compreende um arranjo de pelo menos duas fontes sonoras de pequena espessura, baixa potência e alta impedância (20 a 29) dispostas em um painel (30), em que tal arranjo deve corresponder à relação Pt = . Pi e lt = li/. N, em que Pt é a potência total do transdutor eletroacústico de acordo com a presente invenção, e . Pi é a somatória das potências individuais de cada fonte sonora (20, 29) empregada no arranjo, e lt = li/. N, em que lt é a impedância total do transdutor eletroacústico de acordo com a presente invenção, li é a impedância individual de cada fonte sonora (20 a 29), e . N é a somatória do número de fontes sonoras empregadas no arranjo.

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Documento

“TRANSDUTOR ELETROACÚSTICO E USO DE PELO MENOS DUAS

FONTES SONORAS”

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se, de uma maneira geral, a um 5 transdutor eletroacústico.

Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um transdutor eletroacústico de pequena espessura, que compreende um arranjo de uma pluralidade de fontes sonoras de pequena espessura, baixa potência e alta impedância, sendo que a resultante da potência e da impedância do dito 10 arranho corresponde à potência e a impedância totais do transdutor.

Para o presente relatório descritivo, as seguintes definições são

empregadas:

-    Transdutor eletroacústico: dispositivo capaz de converter um sinal elétrico em uma vibração mecânica para a produção de um som audível

15 ou não.

-    Fonte sonora: um meio adequado para a produção de uma onda

sonora.

-    Potência: é a potência elétrica máxima que pode ser aplicada ' em um transdutor eletroacústico, expressa em Watts (W).

'20    - Impedância: é a medida resultante da soma da resistência

\ .

ôhmica dc com a parte indutiva e capacitiva de um transdutor eletroacústico à passagem de uma corrente elétrica, expressa em ohms (Q).

-    Gabinete ressoante ou caixa acústica: uma caixa construída em material adequado a uma determinada ressonância sonora, tal como madeira,

25 termoplástico, alvenaria ou fibra de vidro, na qual é montado um transdutor eletroacústico.

-    Pequena espessura: espessura compreendida entre cerca de 5 a cerca de 15 mm, preferencialmente de cerca de 7 a cerca de 12 mm, mais

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preferencialmente de cerca de 8 a cerca de 10 mm. Não dependente de acessórios, molduras, ou caixa de acabamento.

-    Baixa potência: valor de potência compreendida entre cerca de 1 e cerca de 10 W, particularmente entre cerca de 2 e cerca de 8 W, mais

5 particularmente entre cerca de 3 e cerca de 7 W.

-    Alta impedância: valor de impedância compreendida entre cerca de 10 a cerca de 100 Q, particularmente entre cerca de 20 a cerca de 80 Q, mais particularmente entre cerca de 30 a cerca 60 Q.

Antecedentes da Invenção

10    Os transdutores eletroacústicos, particularmente alto-falantes, são

dispositivos que, grosso modo, compreendem um imã, uma bobina e uma membrana vibratória, por exemplo de polpa de papel ou material polimérico. O principio de funcionamento dos transdutores eletroacústicos é bem conhecido pelo homem da técnica: um sinal elétrico excita a bobina que está envolvida 15 por um campo magnético produzido por um imã, que por sua vez fixado à membrana a faz vibrar a uma determinada faixa de freqüência. Dessa forma, a membrana transforma a vibração mecânica em uma onda sonora.

As características construtivas, o tamanho e as proporções dos transdutores eletroacústicos podem variar dependendo do tipo de aplicação a 20 que se destinam, da faixa de resposta de freqüência e da qualidade do som reproduzido.

No entanto, independentemente do tipo de aplicação, é perene a preocupação com a redução das dimensões, em especial da espessura do transdutor eletroacústico. Isso porque a tecnologia dos equipamentos de áudio 25 e vídeo vem evoluindo para que esses alto-falantes sejam cada vez mais eficientes, ao mesmo tempo ocupando o menor espaço possível. Além do mais, é desejoso pelo mercado consumidor adquirir transdutores eletroacústicos de pequena espessura para combinarem com televisores de plasma ou cristal

líquido, e também que seja possível de serem afixados em uma parede, tal como se fosse um quadro, para uma harmonia estética com os aparelhos eletrônicos de última geração, que sempre são cada vez menos espessos.

O grande limitador para a redução da espessura dos transdutores 5 eletroacústicos, usualmente, é a membrana e o imã. A membrana porque necessita ter uma boa resistência mecânica para evitar deformações, geralmente assumindo uma forma cônica com certa profundidade para boa reprodução do som. O imã, por sua vez, devido ao fato de seu tamanho estar intimamente associado à força motora para movimentar a membrana, para uma 10 potência e resposta de freqüência adequadas a aplicações comerciais.

Ademais, outro fator limitante da redução da espessura dos transdutores eletroacústicos é a necessidade de montá-los em conjunto com um gabinete ressoante. Desse modo, até hoje ainda não se conseguiu eliminar totalmente a necessidade do emprego do gabinete ressoante para uma 15 razoável reprodução do som, particularmente das baixas freqüências, para que não ocorra a anulação da onda sonora produzida pela parte frontal da membrana com a onda sonora produzida pela parte posterior da membrana. Em outras palavras, o gabinete ressoante tem por finalidade permitir a reprodução do som de forma clara e bem definida em baixas freqüências.

20    O estado da técnica ensina diversas tentativas de construção de

um transdutor eletroacústico de pequena espessura.

As patentes norte-americanas US 3.919.499 e US 4.417.172 revelam um transdutor eletro-acústico em que a bobina é montada diretamente em um diafragma plano divido em vários setores de dimensões diferentes. Uma 25 pluralidade de imãs faz vibrar a bobina e o diafragma em freqüências diferentes.

A patente norte-americana US 4.385.210 descreve um transdutor eletro-acústico que utiliza um diafragma plano de pequena espessura que é acionado por uma pluralidade de imãs espaçados entre si. De acordo com esse

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documento, existem dois diafragmas, um para a reprodução de baixas freqüências (woofer) e outro para a reprodução das altas freqüências (tweeter). A freqüência do sinal para cada diafragma é dividia por um crossover.

A patente US 4.899.390 mostra um transdutor eletroacústico de 5 pequena espessura que emprega uma série de bobinas conectadas a pelo menos um diafragma plano, em associação com um gabinete ressoante para a boa propagação do som.

A publicação WO 91/04643 descreve um transdutor eletroacústico dotado de um diafragma plano no qual é montado um condutor elétrico em 10 forma de bobina. A bobina montada no diafragma é excitada por uma série de imãs que fazem o diafragma vibrar em determinada freqüência e, conseqüentemente, reproduzir o som.

A patente norte-americana US 5.539.835 revela um diafragma plano que possui regiões com diferentes densidades, sendo que cada região é 15 responsável pela reprodução de uma determinada freqüência.

Todas as soluções encontradas estado da técnica não eliminam a necessidade do emprego de gabinetes ressoantes para a perfeita reprodução do som. Isso porque todos os documentos implicam na utilização de diafragmas planos, alguns como um único componente, o que exige a 20 utilização de um gabinete ressoante para que a freqüência sonora gerada pela parte posterior do diafragma não anule a freqüência sonora gerada pela parte frontal do diafragma.

Ademais, esses transdutores do estado da técnica possuem uma construção complexa, na qual é empregada uma pluralidade de imãs e/ou 25 bobinas montadas diretamente em um único diafragma, ou então diafragmas de densidades ou tamanhos diferentes para a reprodução de determinadas faixas de freqüência.

Além disso, algumas das soluções do estado da técnica implicam

necessariamente o emprego de separadores de freqüência, ou crossover, que encarecem o produto final e são um dispositivo adicional necessário ao funcionamento do transdutor eletroacústico.

Portanto, constitui um primeiro objetivo da presente invenção um transdutor eletroacústico de pequena espessura em que não seja empregado um diafragma plano ou simplesmente um único diafragma, e que forneça uma construção mais simples em comparação com os transdutores eletroacústicos de pequena espessura encontrados no estado da técnica.

Constitui um segundo objetivo da presente invenção um transdutor eletroacústico que elimina a necessidade do emprego de um gabinete ressoante.

Ainda outro objetivo da presente invenção é um transdutor eletroacústico em que não seja necessário um divisor de freqüência para separar as faixas de freqüência, ou o emprego de um crossover.

Finalmente, constitui um outro objetivo da presente invenção um transdutor eletroacústico em que sua espessura seja menor ou pelo menos igual à espessura dos transdutores eletroacústicos encontrados no estado da técnica.

Descrição Resumida da Invenção

Os objetivos acima citados, dentre outros, são alcançados com a presente invenção, que concerne um transdutor eletroacústico que compreende o arranjo de pelo menos duas fontes sonoras de pequena espessura, baixa potência e alta impedância dispostas em um painel, sendo que tal arranjo deve corresponder à relação Pt = IPj e lt = l/IN.

De acordo com a presente invenção, um transdutor eletroacústico é formado pelo arranjo de pelo menos 2 fontes sonoras, que também podem ser transdutores eletroacústicos, de pequena espessura, baixa potência e alta impedância. Entretanto, um número maior de fontes sonoras pode ser

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empregado, particularmente entre 5 e 20 fontes sonoras, e mais particularmente entre 8 e 15 fontes sonoras.

Tal arranjo deve obedecer à relação Pt = IPi, em que Pt é igual a potência total do transdutor eletroacústico de acordo com a presente invenção, e IP, é a somatória das potências individuais de cada fonte sonora de pequena espessura, baixa potência e alta impedância, integrante do dito arranjo. A potência é medida em Watts (W).

A faixa de potência de cada fonte sonora pode variar entre cerca de 1 e cerca de 10 W, particularmente entre cerca de 2 e cerca de 8 W, mais particularmente entre cerca de 3 e cerca de 7 W. No entanto, é necessário que cada fonte sonora tenha, individualmente, a mesma potência.

A impedância total do transdutor eletroacústico da presente invenção também deve obedecer a relação lt = l/IN, em que ltéa impedância total do transdutor eletroacústico de acordo com a presente invenção, lj é a impedância individual de cada fonte sonora de pequena espessura, baixa potência e alta impedância, e IN é a somatória do numero de fontes sonoras empregadas no arranjo.

A faixa de impedância de cada fonte sonora de pequena espessura, baixa potência e alta impedância deve variar entre cerca de 10 e cerca de 100 Q, particularmente entre cerca de 20 e cerca de 80 Q, mais particularmente entre cerca de 30 e cerca de 60 Q. Entretanto, a impedância de cada de cada fonte sonora, individualmente, deve ser igual.

As fontes sonoras de pequena espessura, baixa potência e alta impedância devem estar dispostas em uma superfície que poderá ser plana ou levemente curvada, definindo um painel. A disposição pode variar, tal como uma disposição paralela, uma disposição circular, em linha, triangular, ou qualquer outra disposição julgada necessária. O alinhamento ou a disposição das fontes sonoras que compõem o transdutor eletroacústico não é relevante

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para o escopo da presente invenção, embora uma distribuição estética seja comercialmente apreciada.

.    As fontes sonoras dispostas no dito painel devem estar

espaçadas entre si para uma boa reprodução dos sons de baixa freqüência, tal 5 como freqüências menores que 200 Hz. O espaçamento entre cada fonte sonora assim como o espaçamento entre cada fonte sonora e a extremidade do painel deve estar compreendido entre cerca de 5 e cerca de 100 mm, particularmente entre cerca de 8 e cerca de 50 mm, mais particularmente entre cerca de 10 e cerca de 25 mm.

10    O material de construção do painel também pode variar conforme

a necessidade. Podem ser empregados, por exemplo, madeira, fibra de vidro, fibra de carbono, materiais poliméricos, etc. A espessura do painel também pode variar de acordo com a necessidade, sendo que tal espessura não deve ser maior que 10 mm.

15    Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção será mais bem explicada adiante, em relação a uma realização particular, fazendo-se referência às figuras anexas, incorporadas ao presente relatório descritivo apenas a título ilustrativo de uma realização. Tais figuras são esquemáticas, e suas dimensões e proporções

20 podem não corresponder à realidade, uma vez que visam apenas ilustrar a presente invenção de forma didática, sem impor quaisquer limitações além daquelas contidas nas reivindicações apresentadas mais adiante, sendo que:

A figura 1 é uma vista esquemática frontal de uma realização do transdutor eletroacústico de acordo com a presente invenção;

25    A figura 2 é uma vista esquemática lateral de uma realização do

transdutor eletroacústico de acordo com a presente invenção; e .    A figura 3 é um esquema da ligação elétrica de um transdutor

eletroacústico de acordo com a presente invenção.

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Descrição Detalhada da Invenção

Em relação às figuras 1 e 2, está ilustrado esquematicamente um transdutor eletroacústico de acordo com uma realização da presente invenção.

O transdutor eletroacústico (10) da presente invenção, neste exemplo específico, é formado pelo arranjo associação de 10 fontes sonoras (20 a 29) montadas em um painel (30).

O painel (30) tem por objetivo fixar, em uma disposição adequada, o arranjo da pluralidade de fontes sonoras de pequena espessura, baixa potência e alta impedância. O alinhamento ilustrado na figura 1 é de duas fileiras paralelas, cada uma contendo 5 fontes sonoras, totalizando 10 fontes sonoras.

De acordo com a realização aqui descrita, as fontes sonoras empregadas (20 a 29) são transdutores eletroacústicos de construção clássica, ou seja, são circulares, de membrana levemente cônica com uma bobina montada na parte posterior. Esses transdutores (20 a 29) possuem baixa potência, por exemplo 3 W, alta impedância, por exemplo 40 Q, e pequena espessura, cerca de 8 a cerca de 10 mm. Esses transdutores (20 a 29) possuem uma boa resposta de freqüência em uma faixa de freqüência de cerca de 50 a cerca de 25.000 Hz, mais particularmente de cerca de 100 a cerca de 15.000 Hz.

O transdutor eletroacústico (10) de acordo com a presente invenção obedece a relação: Pt = IP,, em que Pt é a potência total do transdutor eletroacústico (10), e IPj é somatória das potências individuais de cada fonte sonora de pequena espessura, baixa potência e alta impedância, sendo a potência medida em Watts (W).

De acordo com esta realização, cada fonte sonora (20 a 29) tem uma potência de 3W, sendo a potência total do transdutor (10) de 30 W, ou seja, um valor de potência comercialmente aceitável para aplicações

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residenciais e automotivas.

O transdutor eletroacústico (10) de acordo com a presente também obedece a relação lt = l/IN, em que lt é a impedância total do transdutor eletroacústico (10), h é a impedância individual de cada fonte sonora (20 a 29), e ZN é a somatória do número de fontes sonoras (20 a 29) empregadas no arranjo, sendo a impedância medida em ohms (Q).

De acordo com esta realização, cada fonte sonora (20 a 29) tem uma impedância de 40 O, e a impedância total do transdutor eletroacústico (10) é de 4 O, um valor perfeitamente aceitável para aplicações residenciais e automotivas, que geralmente utilizam transdutores eletroacústicos de 4 a 8 Q, em casos particulares de 2 a 16 O.