LoudSpeaker LAB 3.1.2

Septiembre 2004

LoudSpeaker LAB 3.1.2

INTRODUCCIÓN

Introducción a LoudSpeaker LAB 3.0

Contrato de Licencia

Requisitos

Cosas que debe saber

Introducción: Introducción a LoudSpeaker LAB 3

Gracias por haber adquirido LoudSpeaker LAB 3, espero que disfrute el programa. ¿Qué puede hacer?

Mediciones en el dominio temporal y de la frecuencia (Impulso, respuesta de frecuencia e impedancia).

Diseño y simulación de filtros de cruce Diseño y simulación de cajas.

Para que pueda comenzar a usar el programa dispone de unos tutoriales que le facilitarán el aprendizaje.

Box Design [Diseño de Cajas Acústicas] X-Over Design [Diseño de Filtros de Cruce] Measurement [Mediciones]

Introducción: Contrato de Licencia

-

El presente documento, junto con el software descrito en el mismo, se proporciona con licencia y solo se podrá usar o copiar de conformidad con las cláusulas de la licencia. Excepto en aquellos casos permitidos por la licencia, no se podrá reproducir ninguna parte de este documento, ni se podrá almacenar en un sistema de búsqueda automática, ni ser transmitido, de ninguna forma ni a través de ningún medio, ya sea electrónico, mecánico, grabación o cualquier otra, sin el previo permiso por escrito de Grenander Software Workshop. El presente documento describe el programa LoudSpeaker LAB 3 para Microsoft Windows 98/NT4 o una versión superior. Grenander Software Workshop se reserva el derecho de mejorar, ampliar, y revisar sus productos sin notificación previa.

-Licencia:

El programa no se puede instalar y usar en más de un ordenador de forma simultánea, para lo cual habrá de obtener más licencias. Póngase en contacto con el autor de LoudSpeaker LAB 3 para obtener más información sobre licencias múltiples.

- Responsabilidad del autor:

La información incluida en el presente documento se ofrece exclusivamente para su uso informativo, podrá ser modificada sin notificación, y no se debe considerar un compromiso de Grenander Software Workshop. Grenander Software Workshop no asume ningún tipo de responsabilidad por los errores o imprecisiones que puedan aparecer en el documento. Además, Grenander Software Workshop no se responsabiliza de las pérdidas de beneficios, pérdidas de datos o altavoces destruidos, etc., que hayan sido causadas por el uso del software y o hardware LoudSpeaker LAB 3.

-Asistencia Técnica:

En caso de que el CD esté dañado, envíelo junto con su dirección de correo en un sobre y le

enviaremos un nuevo CD o disquetes (véase la dirección más abajo). Si encuentra un error o tiene una idea que podría mejorar el programa puede ponerse en contacto con nosotros de cualquiera de las formas indicadas abajo. Si encontramos que esa información es útil, puede conseguir un descuento en la siguiente actualización del software.

-Correo:

GSW - Johny Grenander Briljantgatan 63

SE-421 49 V:A FROLUNDA SWEDEN / SUECIA -Teléfono: +46(0)31497742 -Correo electrónico: [email protected] -Asistencia en la WEB: http://www.wavecapture.com/

Introducción: Requisitos

Estos son los requisitos mínimos del sistema:

Sistema Operativo Windows 95 CPU Pentium 120 Gráficos 800x600, 16 bit color Tarjeta de sonido

16 bit, Estéreo full-duplex, véase Supported hardware [Hardware soportado] Sistema recomendado: Sistema Operativo Windows 2000 SP3 / Windows XP CPU

Pentium III 1 GHz, Athlon 1GHz o superior

Gráficos

1024x768, 16 bit color o superior

Tarjeta de sonido

24 bit, Estéreo full-duplex, véase Supported hardware [Hardware soportado]

Introducción: Cosas que debe conocer

El simulador de filtros de cruce no admite los filtros de paso-alto o paso-bajo de un orden superior a 2. Tan pronto como se solucione este problema se proporcionará una actualización gratuita en la cual la x-over guide [Guía de filtros de cruce] tendrá unos parámetros de orden hasta un máximo de orden 10 en lugar de orden 2.

1- El simulador de filtro activo y el motor de diseño aún no están finalizados. Se le proporcionarán en forma de actualización gratuita tan pronto como sea posible.

2- En la vista preliminar, el modo paisaje no se muestra correctamente.

Interfaz de Usuario

(Vista General)

El Área de trabajo

Menús

Barra de herramientas

Parámetros Globales

Apariencia

Interfaz de Usuario: El Área de trabajo

La interfaz de usuario está construida como aplicación MDI, lo que permite múltiples vistas al mismo tiempo. Microsoft ya no lo recomienda pero creo que esta es la única forma de trabajar con mediciones y diseños al mismo tiempo. Hay una barra de herramientas [toolbar] que proporciona un sencillo acceso a las funciones, por ejemplo hacer una medición solo con un clic sobre la flecha verde. En la parte inferior se encuentra la barra de estado que muestra el valor bajo el cursor del ratón en una ventana de gráfico. Otra característica es la ventana de herramienta Nivel [Level] que se puede ampliar con el botón >>, apareciendo el mezclador de la tarjeta de sonido.

Truco #1: Haga clic siempre con el botón derecho del ratón cuando el ratón se encuentre sobre una ventana, es la forma de acceder a las funciones específicas de la ventana.

Interfaz de Usuario: MENÚS

-FILE / [ARCHIVO]

El menú archivo se usa para guardar, abrir e imprimir archivos.

New Box Design Crea un nuevo diseño de cajas

X-Over Crea un nuevo diseño de filtro de cruce

Open Abre un archivo del programa

Open in window Abre un archivo del programa en la ventana superior (sustituye el contenido actual). Save Guarda el contenido de la ventana superior Save as Guarda el contenido de la ventana superior con

un nuevo nombre de archivo

Save special Limits file Guarda una curva de frecuencia o curva de impedancia como archivo de límites

Sweep table Guarda una curva de frecuencia o curva de impedancia como tabla de barrido (solo se guarda la frecuencia)

Measurement settings Guarda los parámetros actuales de medición, esto se usa para presets [preselecciones] Import Importa archivos de otros programas o de

versiones anteriores de LspLAB

Export Exporta el contenido de la ventana superior en formato texto

Presets Selecciona una preselección (1 a 10) y crea una medición con esos parámetros

Edit Presets Edita las preselecciones 1 a 10

Global Settings Los parámetros globales [Global settings] afectan a la apariencia y otras opciones generales.

Page Setup Selecciona la impresora y otras opciones de impresora

Print Preview Abre la ventana de vista preliminar que muestra la ventana superior tal como aparecería sobre papel.

Print Imprime la ventana superior actual

Monochrome print mode

Desactiva los colores al imprimir (ahorro de tinta).

Exit Sale del programa

-EDIT / [EDICIÓN]

El menú edición presenta las funciones de portapapeles

Undo Deshace la última operación de la ventana si es posible. La memoria del comando deshacer es ilimitada pero si carga de nuevo el archivo se perderán los datos del comando deshacer.

Copy Copia los contenidos de la ventana superior al portapapeles para que puedan ser pegados en otros programas como MS Word como mapa de bits (si se trata de un gráfico)

-SHOW / [VER]

Aquí encontrará las funciones del interfaz de usuario.

Toolbar Comprueba si la barra de herramientas está visible Statusbar Comprueba si la barra de estado está visible

Toolbar options Selecciona los iconos que aparecen en la barra de herramientas

Restore toolbar Carga la última configuración de iconos de la barra de herramientas que se guardó al salir del programa

Update Hace que se vuelvan a dibujar todas las ventanas.

-BOX DESIGN / [DISEÑO DE CAJAS]

Aquí se encuentran las funciones relacionadas con el diseño de cajas New box design Inicia un nuevo ciclo de diseño de cajas.

Simulator settings Parámetros globales del sistema simulador / analizador de cajas.

Database Abre la base de datos de altavoces. -X-OVER / [FILTRO DE CRUCE]

Aquí encontrará las funciones relacionadas con los filtros de cruce.

Guide Esta función abre una guía / asistente que le ayudará a crear un nuevo diseño de filtros de cruce.

Simulator settings Aquí podrá crear los parámetros globales del simulador/ analizador de filtros de cruce.

Calculators L-Pad Diseño rápido de una red de atenuación L-Pad Zobel network Diseño rápido de una red Zobel

-MEDICIONES

El corazón del programa, las funciones de medición.

Do Measurement Inicia una medición. Si ya se ha seleccionado una preselección, la medición se realizará con esos parámetros.

Stop Measurement

mediciones sobre inductores, etc... Function Generator Abre el generador de funciones.

Oscilloscope Se abrirá el osciloscopio, iniciándose inmediatamente. Spectrum Analyzer Se abrirá el analizador de espectros, iniciándose

inmediatamente.

RTA Se abrirá el Analizador en Tiempo Real [Real Time Analyzer] (RTA), iniciándose inmediatamente. Microphone Calibrator Se abrirá el cuadro de diálogo del calibrador del

micrófono para que pueda calibrar un micrófono.

Settings Podrá configurar las mediciones.

Levels Este comando abre el cuadro de diálogo de niveles que podrá estar abierto continuamente (recomendado).

--Switches / [Botones]

Show QC limits result window Cuando está activado, se abrirá la ventana de resultados de límites después de realizar una medición.

Show small measurement window En lugar del cuadro de diálogo grande, aparecerá un pequeño cuadro indicador de progreso al realizar las mediciones. Tampoco requiere confirmación.

Open impulse window MLS [Secuencia de máxima longitud], las mediciones de impulso abrirán una ventana de impulsos, por defecto. Replace impulse in top window Cuando se realizan mediciones cíclicas, la medición

reemplazará el impulso actual. Esto quiere decir que la ventana principal no se llenará de otras ventanas. Open frequency response window MLS, las mediciones de impulso abrirán la ventana de

respuesta de frecuencia.

Append frequency curve to top window La ventana superior con la curva de frecuencia añadirá la nueva curva en cada medición dentro de la misma ventana.

Replace frequency curve in top window La ventana superior con la curva de frecuencia

reemplazará la última curva con una nueva cada vez que se realice una medición.

Cyclic measurement Se seguirán realizando las mediciones cíclicas hasta que pulse detener medición [stop measurement]. Tenga en cuenta que ha de haber seleccionado "Show small measurement window" para que este comando funcione.

- CALCULADORA

Una variedad de calculadoras.

Add Curves Suma dos curvas de frecuencia. Subtract Curves Resta dos curvas de frecuencia. Multiply Curves Multiplica dos curvas de frecuencia. Divide Curves Divide dos curvas de frecuencia

Average Curves Halla la media entre dos o más curvas de frecuencia Merge Curves Combina dos o más curvas de frecuencia que pueden ser

ambas curvas de campo cercano o curvas de campo lejano Thiele-Small Parameters Calcula los parámetros thiele-small de dos curvas de impedancia

importadas.

Time-Window Una simple calculadora de ventana temporal.

-VENTANA

Funciones de ventana.

Tile Vertically Abre en mosaico vertical todas las ventanas abiertas (de lado a lado) Tile Horizontally Abre en mosaico horizontal todas las ventanas abiertas (de arriba abajo) Cascade Abre en cascada todas las ventanas abiertas.

Arranged Icons Organiza todas las ventanas minimizadas.

Close All Cierra todas las ventanas abiertas (la aplicación preguntará si desea guardar).

-AYUDA

Interfaz de Usuario: BARRA DE HERRAMIENTAS

Interfaz de Usuario: PARÁMETROS GLOBALES

Aquí es donde elimina esa pantalla de inicio tan irritante, etc., también podrá modificar la temperatura ambiente, la imagen de fondo y el directorio temporal.

Interfaz de Usuario: APARIENCIA

El cuadro de diálogo de apariencia de la derecha es siempre el mismo pero en la izquierda se adapta para el gráfico actual al cual quiere modificar los colores. Cambiará el color haciendo clic sobre el cuadro de color, apareciendo entonces un cuadro de diálogo de selección de color. Podrá siempre restaurar los colores iniciales haciendo clic sobre el botón Restore [Restaurar] en la caja en la que esté trabajando.

TUTORIALES

Diseño de cajas Acústicas

Filtros de cruce

Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas

- Introducción

Por el momento podrá diseñar tres tipos de cajas acústicas: cajas cerradas, bass-reflex y paso-banda. El cuadro de diálogo es similar en todos los tipos de cajas, que se describe a continuación.

Este es el cuadro de diálogo de diseño de cajas en el cual el selector de curva se encuentra en la parte superior derecha y debajo de la imagen de la caja se encuentra el selector del tipo de sistema. Existen muchos tipos de curva para escoger y los nombres de las curvas son claros y fáciles de entender. Los parámetros del simulador se describen a continuación.

Bajo el selector del tipo de sistema se encuentra el selector del altavoz. Solo ha de hacer clic sobre Select driver [Seleccionar altavoz] si desea escoger otro altavoz o añadir uno nuevo. Como puede observar aparecen los tres parámetros importantes del altavoz seleccionado: fs, Vas y Qts.

También podrá añadir un filtro paso-alto de primer o segundo orden al sistema. Esto será útil si desea limitar la excursión del cono o simplemente diseñar un sistema de orden impar o de mayor orden como por ejemplo una caja bass-reflex de sexto orden.

Podrá introducir el tamaño de la caja acústica. Cuando aparece la curva SPL, también aparecerá el incremento de difracción de la caja acústica, en forma de curva de puntos. Esto está causado por el efecto en el que la longitud de onda es inferior al ancho de la caja acústica y el altavoz va de una radiación de 4pi a 2pi, lo que implica un aumento de la amplitud de 6 dB.

La simulación de cavidad es un efecto interesante que es evidente en salas pequeñas o en coches. La cavidad origina un aumento de 12 dB/octava hacia frecuencias más bajas, y el volumen de la cavidad establece la frecuencia en la cual comienza. La curva aparece como una línea de guiones cuando se selecciona SPL. Compare las curvas de la siguiente figura 1.

Al seleccionar caja cerrada aparecerá este cuadro de sintonización. En la parte superior izquierda se encuentra el selector de sintonización, una forma rápida de comenzar es escoger Butterworth (Qtc=0.7071) y luego seleccionar User [Usuario]. Ahora podrá introducir el volumen VB que desee. También existe un campo llamado Fill [Relleno], que es la cantidad de material de relleno de la caja. En el caso de las cajas cerradas normales el valor normal es el 100%, obteniendo entonces un valor de Q más bajo, lo que implica que se puede reducir el tamaño de la caja para obtener el mismo QTC. También podrá seleccionar el número de altavoces. Si este fuera un número par se podrá seleccionar modo Isobaric, lo que implica que los altavoces se montan uno contra otro en conjunto y el efecto reduce a la mitad el VAS. De esta forma el volumen de la caja se puede dividir a la mitad. Además existe un selector de conexión eléctrica; por el momento las opciones son en paralelo o en serie. Si los conecta en paralelo se incrementa la eficiencia al mismo voltaje pero también se incrementa la carga, de forma que ha de tener en cuenta la curva de impedancia.

Este es el cuadro de diálogo de sintonización para una caja bass-reflex, dispone de todos los elementos que aparecen en la de una caja cerrada junto con un nuevo cuadro para los parámetros Vent

[Ventilación] y QL. Podrá introducir los datos de FB (frecuencia de sintonización), DV (diámetro de aberturas de ventilación), LV (longitud de aberturas de ventilación), número de aberturas de ventilación y montaje, en el cual 0 flange [0 brida] indica que solo hay un agujero en la caja acústica. QL es la pérdida de Q y su valor suele ser 7 en cajas normales, pero si ha creado una caja estanca y fuerte se pueden prever otros valores superiores (por supuesto lo podrá medir con un barrido de impedancia). Tenga en cuenta que en las cajas bass-reflex el relleno no debería ser el 100% si no más bien alrededor del 10-20%. Y otra cosa; si el gráfico dice No Simulation [Sin simulación] esto podrá estar causado por una longitud negativa de las aberturas de ventilación (LV). El diámetro de las aberturas de ventilación (DV) se ha de seleccionar de forma cuidadosa puesto que una abertura pequeña sonará como un silbido a una SPL alta.

Este es el cuadro de diálogo de sintonización para una caja paso de banda. Este sistema dispone de dos cajas y la única fuente de radiación al exterior son las aberturas de ventilación, de forma que habrá de introducir VBF, es decir el volumen de la caja sobre la que se montan las aberturas de ventilación, y VBR que es la caja cerrada sobre la que se monta el altavoz. El volumen de relleno para la caja cerrada

debería ser del 100% y 10-20% para la caja bass-reflex. En el resto de cuestiones es bastante similar a una caja bass-reflex en lo que respecta a los parámetros de aberturas de ventilación, etc…

-Notas:

Cuando haya introducido un valor, ha de presionar la tecla enter o tab para recalcular los valores.

- Descripción de los parámetros VB Volumen de la caja en litros.

VBF Volumen de la caja bass-reflex en sistemas de paso de banda, en litros. VBR Volumen de la caja cerrad en sistemas de paso de banda, en litros. Fill Porcentaje de relleno de la caja, %

Fill F Porcentaje de relleno de la caja bass-reflex en sistemas de paso de banda, % Fill R Porcentaje de relleno de la caja cerrada en sistemas de paso de banda, % QL Pérdida de Q, normalmente se encuentra alrededor del 7 aunque es mejor un

número mayor

FB Frecuencia de sintonización de aberturas de ventilación, Hz DV Diámetro de las aberturas de ventilación, cm

LV Longitud de las aberturas de ventilación, cm

# Vents Número de aberturas de ventilación en los sistemas bass-reflex.

# Flange Si es igual 0, hay una abertura en la parte frontal de la caja, 1 es igual a una abertura de ventilación en la caja y 2 es igual a una abertura que va en ambas direcciones.

Fc Resonancia del sistema de caja cerrada, Hz QTC Q del Sistema de caja cerrada

alpha Proporción del volumen de la caja, Vas / Vb H Proporción de sintonización de las aberturas, fb / fs

alphaT Proporción total del volumen de la caja en sistemas de paso de banda Hc Proporción de sintonización de las aberturas en sistemas de paso de banda.

Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Caja cerrada

Se puede diseñar una caja cerrada en cuatro sencillos pasos, como podrá ver a continuación: Fases de diseño

1. Haga clic en Select driver [Seleccionar altavoz] y seleccione del altavoz que desea usar, en este caso Scan-Speak 18W/8545

2. Escoja una sintonización, en este caso Butterworth

3. Introduzca el tamaño de la caja acústica a la derecha, ancho 180 mm y altura 300 mm.

4. La curva resultante ha de ser la misma que arriba.

Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Bass-Reflex

Podrá diseñar una caja bass-reflex en cuatro sencillos pasos. Fases de diseño

1. Haga clic en Select driver [Seleccionar altavoz] y seleccione el altavoz que desea usar, en este caso Scan-Speak 18W/8545

2. Seleccione una sintonización, en este caso QB3 & SQB3 QL=7

3. Introduzca el tamaño de la caja acústica a la derecha, ancho 180 mm y altura 300 mm

4. La curva resultante debería será la misma que arriba.

Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Caja Paso Banda

Podrá diseñar una caja paso de banda en cuatro sencillos pasos. Fases de diseño

1. Haga clic en Select driver [Seleccionar altavoz] y seleccione el altavoz que desea usar, en este caso Scan-Speak 18W/8545

2. Seleccione una sintonización, en este caso 2º orden –6 dB

3. Introduzca el tamaño de la caja acústica a la derecha, ancho 180 mm y altura 300 mm

Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Base de Datos de Altavoces

Esta es una base de datos que almacena los parámetros de Thiele-Small (T/S) del driver del altavoz. En versiones anteriores éstas se almacenaban en archivos independientes, lo cual no es una forma eficaz de almacenamiento. A partir de ahora los datos de driver del altavoz son gestionados como bases de datos. Podrá insertar nuevos datos de driver del altavoz o bien de forma manual o bien realizando una medición y calculando los valores. Seleccione un driver en el árbol de la izquierda, así podrá seleccionar el driver del altavoz para su diseño de caja o bien editar los datos y luego hacer clic en el botón Add/Update [Añadir / Actualizar]. Si desea crear una nueva entrada en la base de datos, haga clic en New [Nuevo] e introduzca los datos. Tenga en cuenta que solo ha de introducir 2 de los valores de Qms, Qes y Qts puesto que son dependientes entre ellos. Lo mismo sucederá con los valores de Sd, Vd y Xmax. El campo de comentarios no es necesario pero ha de introducir el Fabricante [Manufacturer] y el Modelo [Modelo]. Podrá importar archivos de driver del altavoz de su anterior

versión de LoudSpeaker LAB 1 & 2 haciendo clic en Import Dir. [Importar altavoz] y se insertarán en la base de datos todos los archivos de driver del altavoz que se encuentren. También podrá importar los archivos uno a uno haciendo clic sobre Import File [Importar archivo].

Parámetros de Thiele-Small:

fs Frecuencia de resonancia en aire libre, Hz

Vas Volumen de aire equivalente de la suspensión, litro Qms Q mecánico

Qes Q eléctrico Qts Q total

Sd Área efectiva de radiación del cono, cm² Vd Volumen de excursión, litro

Xmax Excursión máxima (Nota: valor RMS de excursión unidireccional), ±mm Revc Resistencia de CC de la bobina móvil, Ohmios

Truco:

Si desea compartir los parámetros de Thiele-Small con otros usuarios de LspLAB 3, cree una caja cerrada y guarde el archivo. Cuando el nuevo usuario cargue el archivo, los parámetros de Thiele-Small se importan de forma automática a la base de datos del otro usuario.

Nota:

Al medir los parámetros de Thiele-Small hay otros datos que también se almacenan, por ejemplo la inductancia de la bobina móvil a 1 kHz, 5 kHz, 10 kHz y 20 kHz, que se emplean para simular un diseño de cajas.

Tutoriales: Diseño de cajas Acústicas: Inmediatos Parámetros TS

Es un sina simple ventana donde Ud. Solo tiene que introducir fs, Vas y Qts

Aquí es dónde introducirá los parámetros del simulador de cajas. Simplemente se trata de la frecuencia de inicio y parada y la longitud visible de respuesta de impulso o transitoria. Además tiene la opción de forma de mostrar la excursión del cono, cuyo valor por defecto es RMS unidireccional, que significa que es la misma que la variable Xmax introducida. Cuando no se activa, el gráfico de excursión muestra el valor pico-a-pico.

También puede especificar el voltaje de salida (eg) en voltios y la impedancia de salida del amplificador (Rg) en ohmios.

Tutoriales:

Filtros de Cruce

-Introducción

LoudSpeaker LAB se puede emplear para diseñar filtros de cruce pasivos y activos. La diferencia entre los filtros pasivos y activos es que los filtros pasivos solo emplean bobinas, condensadores y resistencias mientras que los filtros activos emplean amplificadores para simular las bobinas. Los filtros pasivos tienen la ventaja de que su construcción es más barata mientras que los filtros activos requieren un amplificador para cada unidad de altavoz. Sin embargo, los filtros activos tienen la ventaja de proporcionar un rendimiento optimo independientemente de la impedancia de carga. Para aquellos que no sean expertos se recomienda comenzar con la alternativa pasiva puesto que son más sencillos. Hay ayuda para los tres tipos de filtros que siguen:

Paso-bajo – Este filtro solo deja pasar frecuencias inferiores a una frecuencia determinada, se emplea para los altavoces de graves.

Paso de banda - En altavoces de frecuencias medias, solo dejará pasar las frecuencias en un rango de frecuencias determinado.

Paso-alto – Este filtro solo deja pasar frecuencias superiores a una frecuencia determinada, se emplea para los altavoces de agudos.

- Propiedades del filtro

Un filtro puede cortar con diferentes pendientes (véase figura 1), lo que se denomina orden del filtro. LoudSpeaker LAB puede usarse para diseñar filtros desde el 1er orden hasta el 4º orden. Es habitual decir que un filtro de primer orden corta con 6dB por octava y para cada incremento de orden se añaden 6 dB, de forma que para un filtro de tercer orden el corte se encuentra en 18 dB por octava. Pero esto solo se cumple en el caso de los filtros Butterworth, puesto que se puede manipular los valores de los componentes y así obtener diferentes características de amortiguación (véase figura 2.). Un Butterworth de segundo orden tiene una pendiente de 12 dB/octava pero para un Bessel de

segundo orden la pendiente inicial se encuentra alrededor de los 10 dB aunque finalmente alcanza los 12 dB, este filtro también tiene una mejor respuesta transitoria. Si desea una pendiente más inclinada tenemos la familia Chebyshev, su desventaja es que su respuesta transitoria es bastante mala.

Fig. 1: Efecto de diferentes ordenes, 1er orden a 4 orden de filtro Butterworth sintonizado a 1 kHz.

Fig. 2: Efecto de diferentes sintonizaciones, Bessel, L-R, Butterworth y Chebyshev, pico de 1 dB.

-Respuesta de fase

Uno de los principales problemas a la hora de diseñar sistema de altavoces múltiples es cómo conseguir una buena respuesta de fase. Pongamos que decide usar un filtro Butterworth de segundo orden en un filtro de cruce bidireccional. Cuando suma sus curvas de respuesta obtendrá una gran

cancelación en la frecuencia de cruce. Esto viene causado por la diferencia de fase y se soluciona invirtiendo la polaridad de uno de los altavoces. Pero cuando obtiene un pico de 3 dB en la frecuencia de cruce, la solución será emplear un filtro Linkwitz-Riley (L-R). La suma en la frecuencia de cruce con un filtro L-R es 0 dB, lo que supone que ahora tendrá una curva de frecuencia plana, en teoría. Los filtros Butterworth de primer y tercer orden suman 0 dB en la frecuencia de cruce.

-Situación de los altavoces

No solo el filtro influye en la suma de la respuesta, la colocación de los altavoces también afecta a la respuesta de fase. Esto viene causado por los diferentes centros de fase acústica o el alineamiento temporal de los distintos altavoces. Si los altavoces se montan en un frente de caja plano, el sonido del altavoz de agudos llegará primero a tu oído, por eso existe un parámetro denominado dL. El parámetro dL es la distancia entre los centros de fase acústica y se usa como compensación en la simulación. La curva de respuesta del sistema final proporciona la respuesta de frecuencia medida real. Véase How to obtain dL [Cómo obtener dL] para obtener más información sobre el centro de fase acústica.

-Estos son las diferentes sintonizaciones de filtros disponibles

• Linkwitz-Riley - Da como resultado una suma plana perfecta (este filtro solo puede se emplea con ordenes pares).

• Bessel - Tiene la mejor respuesta transitoria

• Butterworth - Tope más plano, la suma no es perfectamente plana. Experimente, pero yo recomiendo comenzar con Linkwitz-Riley (L-R).

-Filtros en práctica

Aquí tenemos dos cruces pasivos, como podrá ver se construyen con bobinas y condensadores.

Fig. 4: Un filtro de cruce bidireccional de segundo orden.

Como puede observar el cruce de primer orden (figura 3) es muy simple, solamente un componente para cada altavoz. Desafortunadamente, solo hay unos pocos drivers de alta frecuencia en el mercado que puedan hacer un corte suave (6 dB/octava). Pero un filtro de segundo orden (figura 4) aumenta el aguante de potencia por dos para los drivers de frecuencias altas. Como puede observar la polaridad de la unidad de paso alto se invierte, si no habría una inclinación en la frecuencia del cruce (esto solo sería preciso para los cruces de segundo orden, pero solo si los altavoces tienen el mismo centro de fase acústica).

Fig. 6: Un filtro de cruce activo bidireccional de 2º orden.

Las ilustraciones anteriores corresponden a cruces activos, como puede observar cada sección tiene un amplificador operacional y en lugar de una bobina se usa un circuito R-C. La ventaja de emplear esta solución es que las curvas de impedancia del altavoz no afectan a la función de transferencia de los filtros. El amplificador operacional en las secciones de filtro activo se pueden reemplazar con otras soluciones propias por medio de transistores o válvulas (o tubos para los americanos). Pero si los construye con un amplificador operacional debería usar al menos NE5534 o NE5532, que tienen un nivel bajo de ruido.

-Red Zobel

Fig. 7: Una red Zobel

Puestoque la bobina móvil tiene una impedancia ascendente causada por la inductancia esto afectará a la función de transferencia del filtro. Se puede eliminar este incremento de la impedancia mediante una red zobel (véase figura 7) que aplana la curva de impedancia. Esto solo será necesario en los cruces pasivos, y puede ser omitido en el caso de los altavoces de agudos puesto que tienen una inductancia de bobina móvil baja (Levc). Pero si emplea un D-Amplifier podría ser necesario puesto que este tipo de amplificador tiene una bobina de salida.

Fig. 8: Una red L-Pad.

Las redes L-Pad se usan para igualar las diferentes sensibilidades de los altavoces. Por ejemplo, tenemos un altavoz de graves con una sensibilidad de 90 dB y un altavoz de agudos con 92 dB, se podrá diseñar un L-Pad para el altavoz de agudos que atenuará el nivel en 2 dB. El resultado es una respuesta de frecuencia plana. No se debe usar en los altavoces de graves puesto que habría grandes pérdidas en las resistencias. En este caso sería una mejor solución emplear un cruce activo.

-Trucos

· Cuando monte cruces pasivos en sobre una placa de circuito impresa (PCB) debería pegar el componente al PCB. Si no lo hace el componente se soltará después de algún tiempo de uso.

· No use condensadores electrolíticos bipolares puesto que se secarían y sufrirían después de años de uso. Emplee plástico o polipropileno.

· Use bobinas con alambre grueso puesto que la resistencia en serie elevará el Q de un altavoz. El resultado es una mala respuesta transitoria.

· Intente usar altavoces con la misma sensibilidad, puesto que los cruces menos complejos suelen tener en un sonido más aireado o neutral.

· Cuando mida los altavoz para usar en un simulador de cruces no ha de medir hasta 10 Hz si la frecuencia del cruce es de 300 Hz. Es suficiente medir hasta 200 Hz, lo que resulta en un solapamiento razonable.

Tutoriales:

Filtros de Cruce:

Filtro de Cruce Pasivo

Como ejercicio diseñaremos un sistema bidireccional, que se compone de un altavoz de graves y un altavoz de agudos (la marca y modelo que se desee), lo que requerirá ciertas mediciones para

conseguir una simulación precisa. Se recomienda leer el tutorial far field measurement tutorial [Tutorial medición de campo lejano] y el impedance tutorial [Tutorial Impedancia] antes de continuar.

-Paso 1

Ajuste los parámetros de medición [measurement settings] a modo impedancia seleccionando primero Log Sine Sweep [Barrido Senoidal Logarítmico] con un tiempo de barrido de 0,1 segundos por octava y luego establezca la frecuencia de inicio a 10 Hz y la frecuencia de parada a 20 kHz con una resolución de 48 puntos por octava. Una vez que haya hecho esto, ajuste el analizador [analyzer] en impedancia [impedance] y haga clic sobre Apply. Si no está calibrada [calibrated] ha de hacerlo ahora.

1. Monte los altavoces en la caja que vayas a usar.

2. Mida la impedancia del altavoz de graves y guárdela en el disco con el nombre LF-Z.llz. 3. Mida la impedancia del altavoz de agudos y guárdela en el disco con el nombre HF-Z.llz. -Paso 2

Ahora hemos de medir las curvas SPL [SPL curves] del altavoz. En measurement settings [parámetros de medición], seleccione White MLS con una longitud de 65535 puntos y una frecuencia de inicio de 100 Hz y una frecuencia de parada de 20 kHz, y una resolución de 48 puntos por octava. Ahora ajuste el analizador [analyzer] en respuesta de frecuencia [frequency response] y establezca la ventana temporal en 5 ms, Inicio en Normal. La ventana FFT debería estar en ½Hanning y debería usar el menos 4 medias previas.

1. Conecte el micrófono y colóquelo a una distancia de un metro de la caja acústica orientado hacia en el eje entre los altavoces, e indique los niveles.

3. Conecte el altavoz de agudos y realice una medición, guárdela con el nombre HF-SPL.llf.

Nota: No podrá cambiar los niveles de la posición del micrófono entre estas dos mediciones, si el cuadro de diálogo de niveles [levels dialog] se sobrecarga, ha de comenzar de nuevo a partir del paso 2.2 y tomar de nuevo mediciones para el altavoz de graves con la nueva configuración de nivel.

Hemos acabado la fase de mediciones y continuamos. -Paso 3

Abra X-Over Guide [Guía de Filtros de Cruce], que es un asistente que nos ayudará a crear un nuevo filtro de cruce.

Fig. 1 – El primer paso es seleccionar la geometría y algunas medidas físicas.

1. En la parte inferior izquierda encontrará unas flechas, haga clic sobre la flecha > dos veces para que aparezca el cuadro de diálogo del sistema bidireccional, igual que en la figura 1. Introduzca un nombre y las dimensiones de la caja acústica. Se ha de introducir la "1:st to 2:nd band c-c distance" [Distancia de la 1ª a la 2ª banda], que se emplea para calcular la frecuencia de cruce óptima. En este caso yo introduje 140 mm que es igual a una frecuencia de cruce de 2452,1 Hz, que es la frecuencia de una longitud de onda de 0,14 metros.

2. Haga clic en Next [Siguiente].

Fig. 2 – Propiedades del altavoz de frecuencia baja.

3. Casi hemos acabado la parte de las propiedades del altavoz de frecuencia baja. Solo ha de seleccionar las curvas de frecuencia e impedancia, en el cuadro encontrará un botón a la derecha de los nombres de los archivos de curvas. Seleccione las curvas que ha medido en la parte 1 y parte 2 y si conoce la inductancia también se puede introducir (creará una red Zobel [Zobel Network] en el diagrama esquemático).

4. Haga clic en Next [Siguiente].

Fig. 3 – Propiedades del altavoz de frecuencia alta.

5. Haremos lo mismo con las propiedades del altavoz de frecuencia alta. Seleccione las curvas, pero no es necesario que introduzca la impedancia en este caso (los altavoces de agudos tienen una inductancia despreciable).

6. Haga clic en Next [Siguiente].

Fig. 4 - Fin.

Fig. 5 - Diagrama esquemático de un cruce.

El diagrama esquemático no está cerrado, se pueden arrastrar componentes, añadir componentes y cambiar los valores. Se arrastran los componentes manteniendo pulsado el botón izquierdo del ratón sobre un componente y moviendo el ratón; se puede seleccionar uno o más componentes arrastrando un rectángulo de selección igual que en el explorador de archivos de Windows y luego se mueven todos arrastrando uno de ellos. Se desactiva la selección haciendo clic en un espacio vacío, y si mantiene pulsada una de las teclas Ctrl cambiará de un componente a otro. Haciendo clic con el botón derecho sobre el diagrama esquemático aparece un menú emergente donde encontrará varias opciones como Analyze [Analizar] que activará un análisis de nodos del circuito apareciendo una ventana de resultados como la que se muestra en la figura 6. También se puede cambiar el nombre del cruce, si se selecciona un componente se pueden cambiar sus propiedades y establecer la curva objetivo [target curve] para un driver o simplemente cambiar los parámetros del simulador [simulator settings]. Para añadir componentes, arrástrelos desde la barra de herramientas asociada que tiene imágenes descriptivas sobre los botones. Al arrastrar el componentes también se puede rotar en giros de 90 grasos pulsando la barra espaciadora.

Fig. 6 –Ventana de resultados del análisis del cruce.

Esta es la ventana de resultados. Si desea ver mejor el gráfico haga clic sobre el que desee y se ampliará, haga doble clic de nuevo y volverá a la ventana anterior. Cuando se amplía un gráfico es posible exportar cualquiera de las curvas del gráfico excepto la de respuesta transitoria puesto que está calculada a partir de la respuesta de impulsos (PIR). También se pueden establecer los niveles de objetivo en el gráfico SPL haciendo clic con el botón derecho sobre el gráfico y seleccionando Set Target Levels [Establecer niveles objetivo].

Tutoriales:

Filtros de Cruce:

Filtro Activo

Tutoriales:

Filtros de Cruce:

Filtro Digital

Esta es una característica PRO y estará disponible en esa versión, hay básicamente dos formas de realizarlo; con filtros biquad- o FIR-, por el momento.

Tutoriales:

Filtros de Cruce:

Guía de Filtros de Cruce

La guía de filtros de cruce es un asistente de inicio; dispone de 10 sistema predefinidos (fig 1 - fig 10). Puedes ver un ejemplo en el tutorial Filtros de cruce pasivo sobre la forma de usar la guía.

W significa altavoz de graves [woofer], M caja de frecuencias medias [midrange] y T altavoz de agudos [tweeter], las ilustraciones hablan por sí mismas.

Tutoriales:

Filtros de Cruce:

Parámetros del Simulador

Los parámetros del simulador de filtros de cruce son bastante claros, se establece la frecuencia de inicio y de parada y la resolución. También se puede establecer la longitud de respuesta de impulso y el voltaje de salida del generador. Puesto que las mediciones SPL suelen realizarse con un voltaje de salida de 2,83 voltios el voltaje de salida debería estar en 1 Voltio (SPL se multiplica con el voltaje de salida). La exactitud de fase mínima no afecta la suma de las curvas así que se puede estar baja mientras se indica el filtro y luego incrementarla cuando se simule el circuito antes de imprimirlo.

Tutoriales:

Filtros de Cruce:

Curva Objetivo

Las curvas objetivo se usan para comparar los resultados finales simulados y la curva de salida teórica. La guía lo establece de forma automática pero se puede cambiar si lo desea. Un driver puede tener tanto un filtro paso-alto y un filtro paso-bajo en serie (frecuencias medias) así que se pueden activar los dos si se desea.

Tutoriales:

Filtros de Cruce: Propiedades esquemáticas

-Resistencia

Esta propiedad se usa para cambiar el valor de una resistencia. Simplemente introduzca el valor en ohmios.

-Capacitancia

Esta propiedad se usa para cambiar el valor de un condensador. Simplemente introduzca el valor en µF (micro-Faradios).

-Inductancia

Aquí se introduce el valor de un inductor. Simplemente introduzca el valor en mH (mili-henrios) y la resistencia de CC en ohmios.

Tutoriales:

Filtros de Cruce: Calculadoras

-L-PAD

Esta es una calculadora rápida de redes L-Pad en el que hay que introducir la impedancia nominal del altavoz y la atenuación deseada, teniendo en cuenta que la atenuación es un valor positivo.

-Nota

Por favor, no use los L-Pad con altavoces de graves, se quemarían inmediatamente y el valor QTS se elevaría lo cual originaría errores de sintonización.

-Red Zobel

Las redes Zobel son útiles con altavoces de altavoces de graves y de frecuencias medias. Los altavoces de agudos no las precisan si se dispone de una bobina móvil con inductancia alta (Levc). Introduzca la impedancia nominal y la inductancia (Levc) y haga clic sobre Calculate [Calcular], obtendrá los valores que necesita.

-Nota

-Inductancia

La calculadora de inductor se emplea cuando se desea crear sus propias bobinas. Se introduce la inductancia en la parte superior, en mili-henrios, la galga del alambre y el diámetro de la bobina (d). También se puede usar el espesor de alambre, que será útil para los que no vivan en Norte América. Los resultados se explican por sí mismos.

MEDICIONES

Calibrado del Sistema

Diálogo

de Campo Cercano

de Campo Lejano

Diagrama Polar

Impedancia

Parámetros de Thiele-Small

Test para obtener QC

Mediciones: Calibrado del Sistema

Si desea hacer mediciones absolutas ha de calibrar la estructura de ganancia. Se precisa un multímetro digital (DMM) con una banda de CA inferior a los 20 Voltios. Debería dar valores de RMS, la señal de prueba es un sine @ 110 Hz así que incluso los voltímetros baratos deberían ser apropiados.

Fig. 1 – Montaje de calibración.

Qué se necesita:

1. DMM de banda de CA baja, preferiblemente con un modo de medida de RMS real. 2. Dos cables estéreos para conectar la tarjeta de sonido.

3. Un cable divisor para realizar la medición del voltaje.

Conecta el cable divisor al canal izquierdo, puesto que este es el canal de mediciones estándar, ahora conecta el DMM al otro extremo del cable y ya puedes tomar mediciones.

Procedimiento:

1. En el menú Measurement -> Settings selecciona Hardware. 2. Coloque el DMM en el rango 20 V CA o en un punto similar.

3. Haga clic en "Calibrate Levels" [Calibrar niveles], se inicia la operación.

4. Si se puede ajustar el nivel de entrada se indicará niveles de entrada sin limitación; si no saldrá una pantalla de aviso.

5. La primera prueba de nivel de salida será a nivel de salida total, déjelo que se estabilice unos segundos y luego introduzca el valor obtenido en el DMM y pulse el botón Next [Siguiente].

6. Luego se prueba el nivel de salida medio, déjelo que se estabilice e introduzca el valor, cuando haya acabado pulse Next.

7. Y por último se mide el nivel de cuarto, haga lo mismo que antes.

Notas:

1. Debe pulsar el botón OK en parámetros de medida [measurement settings] cuando haya finalizado para que todos los valores se guarden en el registro.

2. Cuando cambie el dispositivo de entrada o salida (tarjeta de sonido) o la entrada será necesario volver a calibrar la estructura de ganancia. Esto viene indicado en el botón superior "Level Calibration" [Calibración de nivel] con un Yes [Sí] si está calibrado y con un No [No] si no lo está. 3. No puedo garantizar que las tarjetas de sonido con ajuste de nivel de salida logarítmico nos den un

nivel de salida correcto puesto que pueden tener una escala logarítmica que no sea perfectamente logarítmica.

4. Se puede conectar un amplificador y medir el voltaje de salida de la salida del amplificador, teniendo en cuenta que no se puede conectar la salida directamente a la entrada, debería haber un atenuador (-20 dB o similar) o si no quemaremos la tarjeta de sonido.

Mediciones: Diálogo

Fig. 1 – Cuadro de diálogo de mediciones en tamaño grande.

Fig. 2 – Cuadro de diálogo de mediciones en tamaño reducido.

Hay dos formas de que el programa interactúe cuando se está realizando una medición, la forma por defecto es un cuadro de diálogo grande (fig. 1) en el que pulsamos Go para iniciar las mediciones. La otra forma es activar la Show small measurement window en el menú Measurement menu. Aparecerá el cuadro de diálogo de mediciones en tamaño pequeño y la medición se iniciará inmediatamente.

También se puede detener la medición haciendo clic en la esquina roja de la barra de herramientas [toolbar] o pulsar la techa Esc del teclado. La posición del cuadro de diálogo se recuerda para la siguiente vez de forma que no tapa los gráficos.

Mediciones: de Campo Cercano

Fig. 1 – Medición de campo cercano en un altavoz de graves.

Fig. 2 - Medición de campo cercano en un altavoz de agudos.

Una medición de campo cercano [near field measurement] es aquella en la que el micrófono se encuentra a una distancia de 10 cm o inferior de la fuente de radiación, como se puedes observar en las ilustraciones anteriores. Una cosa interesante de este método es que la habitación no afectará a las mediciones puesto que el micrófono se encuentra en un campo de presión, así que no existe límite de frecuencia baja. Si se desea convertir la medición a una medición de campo lejano equivalente [far field measurement] use la función combinar curvas [merge curves] que se encuentra en el menú Calculator. Una desventaja de este método es que no aparecerán las pérdidas por difracción en la curva puesto que el micrófono se encuentra muy cerca del altavoz.

El tutorial

Haremos una medición simple de un sistema bidireccional y luego combinaremos las curvas. Consulte la sección Cableado SPL [SPL wiring] antes de seguir para ver cómo se configura el sistema.

1. En Measurement->Settings seleccione Generator.

2. Seleccione MLS con una longitud de 65535 puntos y establezca la frecuencia de inicio en 10 Hz y la frecuencia de parada en 20 kHz con una resolución de 96 puntos por octava.

3. Seleccione Analyzer y establezca el analizador en respuesta de frecuencia con una ventana temporal de 100 ms, el inicio en Normal y el tipo de ventana FFT a ½Hanning y luego haga clic en OK.

4. Coloque el micrófono cerca del altavoz de graves igual que en la figura 1 anterior.

5. Abra el cuadro de diálogo Levels, haga clic en la flecha con la A y se ajustarán los niveles de forma automática.

6. Inicie la medición haciendo clic en la flecha verde en la barra de herramientas [toolbar].

7. Aparecerá una ventana de gráfico de impulsos [impulse graph] y otra de respuesta de frecuencia [frequency response], podrá descartar el gráfico de impulsos [impulse graph] si desea.

8. Ya hemos completado la medición de campo cercano, ahora hemos de realizar la medición de campo lejano.

9. En Measurement->Settings seleccione Analyzer, establezca la ventana temporal en 5 ms y haga clic en OK.

10. Coloque el micrófono a un metro del altavoz orientado hacia el centro de la caja acústica. 11. Inicie una nueva medición, tendremos un gráfico de impulsos y una respuesta de frecuencia,

puede descartar el gráfico de impulsos.

12. Una vez que tenga la medición de campo cercano y la de campo lejano, abra el menú Calculator y seleccione Merge Curves.

13. Seleccione la medición de campo lejano en Curve no 1 y establezca la distancia en 1 metro. 14. Seleccione la medición de campo cercano en Curve no 2 y active el cuadro campo cercano, ahora

introduzca el área de cono para el altavoz de graves en el cuadro de área.

15. Establezca la frecuencia de unión en 200 Hz e introduzca un nombre para la nueva curva combinada.

16. Haga clic en OK y tendrá una medición que se parece a una curva medida en una cámara anecóica [anechoic chamber] de gran tamaño.

Nota

No se podrán cambiar los niveles después de realizar la medición de campo cercano puesto que lo que se precisa para una buena combinación es el nivel relativo.

Si la medición de campo lejano está llena de picos y valles debería hacer más pequeña la ventana temporal [time window] de la medición de campo lejano y la frecuencia de unión mayor. La frecuencia de unión = 1 / ventana temporal, Hz.

Mediciones: de Campo Lejano

Fig. 1 – Medición de campo lejano de un sistema de altavoces completo.

Las mediciones de campo lejano [Far-field measurements] son las más difíciles de realizar, puesto que las superficies cercanas al DUT (Dispositivo a prueba) reflejan el sonido hacia el micrófono (véase Time-Window calculator [Calculadora de ventana temporal]). Una forma de evitar los reflejos es usar una ventana temporal menor que el tiempo que tarda en llegar el primer reflejo, aunque esto tiene una gran desventaja; la frecuencia de inicio será muy alta, cercana a 200 Hz. Existe una tutorial sobre la sección de campo cercano [near field section] que muestra cómo se combina una medición de campo cercano con otra de campo lejano.

Mediciones: Esquema Polar

Fig. 1 – Medición de Esquema Polar, observe el plato giratorio bajo el altavoz.

Una medición de esquema polar [polar-plot measurement] es una medición de campo lejano [far field measurement] en el que el DUT rota con un ángulo previamente definido entre cada medición. El autor

ha usado un plato de rotación para televisores, se puede poner cinta adhesiva alrededor del plato y marcar los ángulos de 5 grados que deberían ser suficientes para las mediciones manuales de esquema polar.

Fig. 2 – Colocación de la fuente de sonido en el esquema polar.

La figura anterior muestra como el motor de medición ve al objeto. Cuando tenga dudas en el giro del DUT puede recurrir a esta ilustración.

Mediciones: Impedancias

Si no dispone de una caja de medición, consulte la sección Cableado Impedancia [Impedance Wiring] antes de continuar.

Cuando haya configurado el hardware de impedancia, lo siguiente que ha de hacer es calibrarlo. Primero establezca el sistema en modo impedancia. En Measurement->Settings->Generator establezca el estímulo en Log Sine Sweep [Barrido Senoidal Logarítmico] y el tiempo de barrido en 0,1 segundos, cambie a Analyzer y seleccione Impedance. Haga clic en Apply y cambie a Hardware. Ahora encontrará Calibrate Z en la parte inferior, pero primero ha de seleccionar el hardware de medición de impedancia, y si dispone de una caja de medición v3 y método Z "Built in above" ha de seleccionarlo. Si no

seleccione "None..." para hardware y método "constant current" [corriente constante] o "voltaje

constante" [voltaje constante]. Sigue las descripciones que aparecen en el cuadro de diálogo Calibrate Z para calibrar la impedancia.

Ahora ya puede realizar mediciones de impedancia, es tan sencillo como conectar el DUT y realizar la medición, se abrirá un gráfico de impedancia [impedance graph].

Mediciones: Parámetros de Thiele-Small

Consulte Medición de Impedancia [Impedance Measurement] antes de comenzar.

LoudSpeaker LAB 3 dispone de dos métodos para realizar la medición de los parámetros de Thiele-Small: Delta Masa y Delta Elasticidad. En el caso de Delta Masa se emplea una masa añadida en la segunda medición y en el caso de Delta Elasticidad una caja de pruebas conocida. La pregunta es por qué se debe usar Log Sine Sweep [Barrido Senoidal Logarítmico] en estas mediciones, y la respuesta a

esta pregunta es: el barrido tiene una resolución mucho mejor en bajas frecuencias que el MLS y para los altavoces de baja resonancia esto es crucial.

Delta Masa

Cuando medimos los parámetros de Thiele-Small es importante tener unos parámetros de alta resolución. Estos son los que yo recomiendo:

Estímulo: Log Sine Sweep

Tiempo de barrido: 0,1 segundos por octava

Frecuencia de inicio: 5 Hz (En altavoces de frecuencias medias y en altavoces de agudos se puede elevar la frecuencia de inicio a 50 Hz)

Frecuencia de parada: 20 kHz Resolución: 192 puntos por octava

La masa que se añade al segundo barrido de impedancia debería ser igual a la masa del cono para un altavoz de igual tamaño (unos 20 gramos para un altavoz de 8 pulgadas). La masa puede ser arcilla o cualquier otra cosa que se pueda moldear fácilmente, véase la figura 2.

Fig. 1 – Balanza de precisión para pesar la arcilla.

Fig. 2 – Un altavoz de graves con masa añadida

-Notas

Si la segunda medición con masa tiene una frecuencia inferior a 15 deberías considerar usar el método Delta Elasticidad.

El altavoz debería estar suspendido en el aire cuando se hacen las mediciones, si no los reflejos pueden originar pequeños saltos en las curvas de impedancia.

- Delta Elasticidad

Se emplean los mismos parámetros que en Delta Masa pero en lugar de añadir una masa en el segundo barrido de impedancia, el altavoz se monta en una caja sellada. La tabla inferior recomienda los volúmenes de caja para los distintos tamaños de altavoces.

Diámetro del altavoz (pulgadas) Volumen de la caja (litros) 4-5" 3-4 6-7" 15 8" 30 10" 40 12" 60 15" 70 -Nota

El altavoz debería estar suspendido en el aire cuando se hacen las mediciones, si no los reflejos pueden originar pequeños saltos en las curvas de impedancia.

-Fin

Cuando haya realizado las mediciones se abrirá el gráfico de impedancia [impedance graph] y la calculadora de parámetros de Thiele-Small [Thiele-Small parameter calculator]. Introduzca la masa / volumen y el resto de parámetros. Luego podrá añadir el altavoz a la base de datos de altavoces [driver database].

Mediciones: Test para obtener QC

Este es un procedimiento complejo, pero aquí tiene los pasos para realizar un test QC.

1. Seleccione el tipo de medición que desea realizar, respuesta de frecuencia o respuesta de impedancia, haga una tabla de barrido si es necesario.

2. Establezca los niveles y haga la medición, recuerde calibrar la impedancia si se trata de una prueba de impedancia.

3. Realice la medición de referencia.

4. Guarde dos veces la medición como archivos de límites, llame a uno "Upper Limit.LLL" y al otro "Lower Limit.LLL"

5. Abra los parámetros de medida y en la pestaña Analyzer haga clic en Limits.

6. Cargue los archivos que acaba de guardar en las casilla correspondientes a los límites superior e inferior.

7. Seleccione los campos que desee en su test QC, por ejemplo la amplitud y la fase.

8. Edite cada curva de límites, puede añadir o restar todos los valores de una columna simplemente haciendo clic con el botón de la derecha sobre la columna en la rejilla.

9. Pulse OK, hasta que se cierren por completo los parámetros de medición y guárdelos en File->Save Special.

Ya ha finalizado, ahora puede hacer pruebas de producción simplemente cargando estos parámetros de medición. Podrá incluirlos en las Preselecciones [Presets] para que sea más sencillo llegar a ellos.

Mediciones: Preselecciones (Presets)

Fig. 1 – Diálogo de configuración de preselecciones.

Existen 10 preselecciones de medición que se pueden editar como desee. Este es el procedimiento 1. Cree sus configuraciones en Measurement->Settings, y pulse OK.

2. En el menú File, abra Save Special->Save Measurement Settings y guárdelas en la carpeta Presets.

3. En el menú File de nuevo seleccione Edit Presets [Editar preselecciones], lo que le llevará a este cuadro de diálogo.

4. Desplácese por los números de las preselecciones hasta que encuentre un sitio libre 5. Introduzca el nombre que desee para la preselección.

6. Busque la preselección guardada.

7. Pulse OK. La nueva preselección aparecerá en la barra de tarea.

Fig. 2 – Zona de preselecciones de la barra de herramientas

Como habrá visto, la última preselección usada aparece siempre con otro color en la barra de herramientas [toolbar]; de esta forma nos aseguramos que siempre sabemos que preselección está cargada.

MEDICIONES

Parámetros de Mediciones

Instrumentos

Niveles

MEDICIONES: PARÁMETROS

Hardware

Generador de Ondas

Analizador

Post proceso

Micrófono

Mediciones: Parámetros: Hardware

-Soundcard [Tarjeta de sonido]

En el cuadro de la tarjeta de sonido selecciona el dispositivo de salida y entrada que usará, una vez que haya hecho esto indique la frecuencia de muestreo, resolución de bit y el número de canales. También se selecciona aquí la entrada, que automáticamente seleccionará la entrada en el cuadro de diálogo de niveles. Para resolver problemas hay un botón "Advanced" [Avanzadas] y un botón "Mixer" [Mezclador]. Las opciones avanzadas permiten seleccionar modo WDM o VXD etc, mientras que la Configuración del Mezclador se emplea solo para seleccionar el mezclador de forma manual. Muchos se preguntarán porque la casilla Ch dice 2.2; el primer 2 significa el número de canales de entrada y el segundo 2 el número de canales de salida, cuando la tarjeta de sonido está en modo WDM, estas cifras serán importantes si se quiere obtener el mismo sonido en todas las salidas, pero para obtener un mejor rendimiento se debería seleccionar 2.2

- Soundcard Calibration [Calibración de la tarjeta de sonido]

Para una mayor precisión se selecciona "Dual Channel FFT", con lo que el canal de la derecha se usa para corrección de linealidad. Si esto no es de ayuda con las tarjetas de sonido que no tengan buen balance entre los canales se usa la opción "Use linearity calibration". Para calibrar la linealidad pulsa en el botón "Calibrate Linearity", aparecerá el estado sobre el botón. Se han de calibrar los niveles para poder realizar mediciones absolutas. Existe una guía para hacerlo..

-External Hardware [Hardware externo]

Aquí es donde selecciona la caja de medición, si dispone de ella. También se selecciona el método que se empleará en la medición de la impedancia. En la derecha aparece el botón Calibrate Z y sobre él estado de la calibración. Ten en cuenta que has de haber seleccionado impedancia en la pestaña Analyzer [Analizador].

Trucos · Una regla general es que cuanto menor sea la frecuencia de muestreo empleada mayor será la resolución de baja frecuencia.

- Avanzado

La configuración avanzada se emplea para solucionar problemas. Si ha experimentado problemas debería ponerse en contacto con el autor del programa y explicar el problema para que encontremos una solución. Solo hay dos posibles problemas: las opciones “192 kHz support” y “Wave Engine”. Wave Engine se selecciona automáticamente la primera vez que se inicia el programa pero si su ordenador una Win98/Me, el problema podría ser que la tarjeta es de tipo WDM (intente esto si no puede iniciar una medición).

- Mezclador

Si su mezclador de la tarjeta de sonido no puede ser reconocido por LspLAB se puede hacer una selección manual. La razón podría ser que el nombre del mezclador es muy diferente del nombre de la tarjeta de sonido.

- Calibrado de linealidad

Esta función solo se debería usar si se obtienen mediciones perfectas con "Dual Channel FFT", corregirá los pequeños errores. Es muy simple; simplemente conecte las salidas a las entradas y establezca los niveles. Pulse “Go”. Si obtiene resultados podrá activar la opción "Use linearity calibration" en la configuración de Hardware.

- Calibrado de Nivel de Entrada / Salida

La calibración de nivel es un procedimiento simple descrito en el Tutorial calibración del sistema / [system calibration tutorial]. Una vez que haya finalizado, la estructura de ganancia estará sincronizada con la tarjeta empleada, pero no olvide establecer ganancia en el amplificador del micrófono, si no hace esto las mediciones SPL no mostrarán las lecturas adecuadas.

- Calibrado de Impedancia

Para realizar las mediciones de la impedancia será necesario calibrar el sistema de medición de impedancia. Dependiendo del método o la caja de medida se han de introducir un par de valores de resistencia. El primero es la resistencia de la Calibración, esta debería estar alrededor de los 10 Ohmios. Si selecciona el método Corriente Constante [Constant Current] o Voltaje Constante [Voltaje Constante] ha de introducir los valores de la resistencia en serie también. Cuando se selecciona Voltaje Constante también ha de activar el botón Calc. Ratio (véase más abajo). Una vez que haya introducido los valores y los niveles estén establecidos, haga clic sobre Go y la calibración comenzará

automáticamente.

Para el método Voltaje Constante se introduce R2 y R3 y el se calcula el divisor de ratio. Haga clic sobre OK cuando haya finalizado. Nota:

Si se modifican los parámetros de estímulo se ha de calibrar la impedancia. Cada parámetro tiene su propia calibración.

Mediciones: Parámetros: Generador

--Stimulus Settings [Parámetros de Estímulo]

Se puede seleccionar dentro de un rango de señales de estímulo que tienen diferentes usos. 1. White MLS [Ruido Blanco MLS] es una señal de dominio temporal que se usa para capturar la

respuesta de impulsos.

2. Pink MLS [Ruido Rosa MLS es una señal filtrada de dominio temporal relacionada con los altavoces de agudos y que también tiene un buen ratio S/N a bajas frecuencias.

3. Spike [Impulso] es simplemente un impulso que se emplea para capturar la respuesta de impulsos, debería usar muchas pre-averages [medias previas] si desea obtener un buen ratio S/N con este estímulo.

4. Ext. Wave file [Fichero Externo de Onda] puede ser cualquier cosa que se haya muestreado, el resultado se almacena como medición de dominio temporal.

5. Gated Sine Wave [Onda Senoidal Cerrada] es una señal del dominio de la frecuencia empleada para medir la distorsión.

6. Log Sine Sweep [Barrido Senoidal Logarítmico] es también una señal del dominio de la frecuencia pero se emplea para mediciones de alta resolución.

--Sweep/Plot Settings [Configuración de barrido / diagrama]

Está función podría estar perfectamente en la pestaña del analizador [Analyzer tab] pero como el generador se colocó primero, acabó en este lugar. Podrá establecer la frecuencia de inicio y de parada y el número de puntos por octava, o el número total de puntos si selecciona barrido lineal. La Tabla de barrido [Table sweep] es útil si desea usar escalas de frecuencia no lineales y también es muy útil para QC.

--Output [Salida]

Se establece el nivel de salida relativo al máximo nivel de muestra para cada canal de salida. El nivel de salida por defecto es 0 dB. No debería haber ningún motivo para modificar estos niveles.

- Ruido Blanco MLS

Ruido Blanco MLS [White MLS] es una secuencia pseudo aleatoria no filtrada, una secuencia binaria real. Se registra el estímulo y luego se correlaciona con la Transformada de Hadamard [Fast Hadamard Transform] lo que nos da como resultado la respuesta de impulso. La longitud de la MLS se puede establecer dentro del rango 255 - 4194303 puntos. Una longitud de 65535 puntos es un buen compromiso. Debería emplear 2 o mas pre-averages [Medias previas]. MLS es mucho mejor que las mediciones spike [Impulso] cuando se hacen mediciones acústicas puesto que elimina los ruidos del entorno.

- Ruido Rosa MLS

Ruido Rosa MLS [Pink MLS] es una secuencia seudo aleatoria de filtro paso-bajo que es una secuencia binaria real. Se registra el estímulo y luego se correlaciona con la Transformada de Hadamard [Fast Hadamard Transform] lo que nos da como resultado la respuesta de impulso. La longitud de la MLS se puede establecer dentro del rango 255 - 4194303 puntos. Una longitud de 65535 puntos es un buen compromiso. Deberías emplear dos o más pre-averages [Medias previas]. MLS es mucho mejor que las mediciones spike [Impulso] cuando se hacen mediciones acústicas puesto que elimina los ruidos del entorno. El estímulo filtrado con un paso bajo proporciona un ratio S/N mayor en frecuencias más bajas y protege los altavoces de frecuencia alta.

-Nota:

Puesto que Ruido Rosa MLS está filtrado con un filtro paso-bajo de 3 dB/octava, hay que emplear Dual Channel FFT para obtener una medición lineal.

- Impulso [Spike]

Impulso [Spike] es una señal de respuesta de impulso verdadera. Simplemente se registra el resultado. Ofrece buenos resultados para la medición de circuitos eléctricos en los que el ratio S/N es bueno. Pero si se desea obtener buenos ratios S/N en mediciones acústicas hemos de usar muchas pre-averages (32 o más) para que los resultados sean útiles. La longitud del pulso debería ser 1 / Frecuencia de Muestreo, lo que se establece de forma automática si se activa la casilla Automatic length [Longitud automática]. La longitud total será la longitud de estímulo, y si se usan medias previas, este será el tiempo entre pulsos, que debería ser al menos 100 ms.

- Fichero Externo de Onda

Esta es una herramienta divertida donde puede cargar sus propios estímulos en formato WAV, que se tratan como señal de impulso. La señal registrada será presentada en un impulse graph [gráfico de impulsos]. Si se usa otra frecuencia de muestreo diferente de la del archivo WAV hemos de activar el botón Convert samplerate [Convertir frecuencia de muestreo] (si no queremos que el estímulo suene como el Pato Donald).

El estímulo Onda Senoidal Cerrada [Gated Sine Wave] se construye a partir de ráfagas senoidales discretas que se analizar con un único FFT para cada frecuencia, este es el método de medición más lento de todos. Se usa para el análisis de distorsión y se puede emplear para medición acústica de campo lejano y para probar los circuitos eléctricos.

Nota:

Debería usar una ventana FFT Blackman-Harris completa con este método, o si no aparecerán distorsiones.

- Barrido Senoidal Logarítmico

Esta señal es un barrido senoidal logarítmico en el que el tiempo de barrido es constante por octava. Se puede establecer el tiempo en ms por octava. Es una señal muy buena para las mediciones de la impedancia y de campo cercano. La resolución de baja frecuencia es extremadamente alta así que cuando hacemos análisis de vibración se pueden ver todas las resonancias.

- Tabla de Barrido

Las tablas de barrido se usan cuando se desea analizar una medición a intervalos no lineales, como en el ejemplo siguientes (100, 1k, 10k). Un uso es para realizar controles de calidad [quality checks] de

productos en los que se desea hacer una medición rápida de la distorsión. La función “Clear” no elimina el archivo ni los contenidos, tan solo desactiva la tabla de barrido.

La ventana de edición de la tabla puede generar la tabla automáticamente o bien se pueden introducir las frecuencias manualmente. Se accede a las funciones con el botón derecho del ratón sobre las celdas. También se puede importar una medición, con lo que se importa la tabla de frecuencia de ese archivo.

Mediciones: Parámetros: Analizador

arámetros del Analizador

ay 5 analizadores para escoger y son:

P

H

1 Response (Respuesta de frecuencia) Muestra gráficamente la amplitud en una escala de frecuencia

es usado para ver cómo se muestra la directividad de una fuente de . Impedance (Impedancia)Es la resistencia a la CA

rocedimiento de añadir masa al cono para calcular parámetros Thiele-Small

Pue T Analizador pero es conveniente que lo deje en Auto v

abaj

2. Polar Plot.(Gráfica Polar) Esto sonido

3

4. T/S Delta Mass (Método de la masa) Es el p

5. T/S Delta Compílanse ( Método de la caja cerrada) Igual que delta Mass pero usando la elasticidad del aire contenido en una caja cerrada

FFT Analyzer

de definer el tamaño del FF

La entana de tipos de FFT puede también fijarse. Una lista de tipos disponibles puede verse aquí o.