A conce??o do equipamento áudio engloba essencialmente os seguintes aspectos
- Planeamento de produtos e design industrial - Determinar o objetivo, o posicionamento, os cenários de utiliza??o, os métodos, as dimens?es físicas e o aspeto do altifalante.
- Conce??o acústica - Conce??o geral do esquema do altifalante, sele??o da unidade do condutor e avalia??o da qualidade do som.
- Conce??o estrutural - Conce??o do invólucro/gabinete e conce??o da estrutura de montagem do controlador - culminando no fabrico de moldes por uma fábrica de moldes.
- Prototipagem e testes - Teste/avalia??o do desempenho dos altifalantes, otimiza??o/melhoria e afina??o da qualidade de som do sistema final.
As caixas de altifalantes s?o principalmente classificadas em Caixas seladas/fechadas (por exemplo, estacionários, tipos de estantes) e Caixas Bass-Reflex (Portedd) (por exemplo, portado, R-J, projectos de linhas de transmiss?o, etc.).
Requisitos gerais para o design de altifalantes Bass-Reflex (com porta)
Directividade da emiss?o sonora do altifalante
As ondas sonoras apresentam fenómenos como a reflex?o, a difra??o e a interferência durante a propaga??o, seguindo princípios acústicos específicos. O comprimento de onda das ondas sonoras irradiadas por um altifalante diminui à medida que a frequência aumenta. Quando o comprimento de onda se torna comparável às dimens?es físicas do altifalante, a onda sonora irradiada desenvolve uma directividade pronunciada devido à difra??o e interferência.
A directividade do altifalante caracteriza a sua capacidade de irradiar som em diferentes direc??es e depende da frequência. O som de alta frequência apresenta uma maior directividade, enquanto o som de baixa frequência é relativamente menos direcional.
- Subwoofers e Woofers: A dire??o da emiss?o de som n?o tem restri??es. A caixa pode ser colocada em qualquer ponto da área de audi??o.
- Altifalantes de gama completa, gama média e alta frequência: Idealmente, o condutor deve estar diretamente voltado para a posi??o de audi??o. Se as restri??es de conce??o estruturais ou estéticas impedirem a orienta??o direta, deve ser concebido um refletor acústico para atenuar a atenua??o do som causada pela directividade.
O ?ngulo entre a dire??o de emiss?o do altifalante e o ouvinte n?o deve ser superior a 90°, como indicado abaixo:
Sele??o de drivers de altifalante
A escolha dos controladores e a sua integra??o na caixa do altifalante determinam diretamente a qualidade de som final do sistema.
Sele??o com base na forma de abertura do condutor
Os altifalantes com uma abertura circular oferecem o melhor desempenho, seguidos pelos que têm aberturas em forma de pista e ovais. ? aconselhável evitar, tanto quanto possível, a utiliza??o de altifalantes compridos em forma de tira e ultra-estreitos.
O tamanho do altifalante deve ser selecionado com base no tamanho da caixa e no seu volume líquido. De acordo com os princípios de conce??o do sistema de altifalantes, é necessário escolher par?metros T/S e par?metros electroacústicos adequados para o altifalante.
Sele??o do íman de acionamento
Os ímanes externos (ímanes de ferrite) s?o económicos, mas ocupam um grande volume, o que reduz o volume efetivo dentro da caixa do altifalante. Os ímanes internos (ímanes de terras raras) têm um custo mais elevado, mas ocupam menos espa?o, proporcionam um maior volume utilizável dentro da caixa e oferecem um desempenho magnético superior.
Sele??o do cone
As formas dos cones adoptam normalmente cones rectos e cones exponenciais. Os cones rectos apresentam um processo de fabrico simples, mas um desempenho relativamente fraco em alta frequência, enquanto os cones exponenciais oferecem um melhor desempenho em alta frequência. Em circunst?ncias especiais, podem ser adoptadas concep??es de cones duplos.
Os principais materiais dos cones incluem fibras naturais (fibras vegetais, fibras animais), fibras artificiais (fibras químicas, fibras sintéticas), fibras inorg?nicas, plásticos (por exemplo, PP cones) e metais (por exemplo, alumínio). A sele??o pode ser feita com base nos requisitos de timbre e custo.
Conce??o do invólucro
O design do tamanho da caixa do altifalante tem de combinar os par?metros do altifalante com o volume líquido dentro da caixa. Só quando os dois atingem uma correspondência óptima é que o desempenho do som de baixa frequência pode ser maximizado.
Os materiais da caixa s?o, em geral, principalmente madeira e plástico, e a espessura do material é determinada com base na vibra??o da caixa e na resson?ncia gerada no interior. Quando as condi??es o permitirem, tentar utilizar uma parede mais espessa e adicionar adequadamente nervuras de refor?o na parede interior para reduzir a vibra??o da caixa e suprimir a resson?ncia acústica no interior da caixa.
O invólucro deve ter uma boa veda??o e n?o deve haver fugas de ar ou problemas semelhantes, de modo a evitar a gera??o de ruído do vento e afetar o desempenho de baixa frequência.
O design da porta numa caixa bass-reflex desempenha um papel decisivo na frequência de corte de baixa frequência do altifalante. A posi??o e a forma do design da porta precisam de garantir o fluxo suave de ar dentro da caixa para reduzir a distor??o de baixa frequência e o ruído do vento. O comprimento e a área da sec??o transversal da porta s?o concebidos e ajustados com base no volume da caixa e nos par?metros relevantes do altifalante. O objetivo é garantir que a curva de imped?ncia do altifalante se aproxima o mais possível da caraterística de duplo pico, como mostra a figura abaixo.
Uma caixa de radiador passivo é uma variante do design bass-reflex. ? construída utilizando um radiador passivo para substituir a porta. Um controlo adequado pode fazer com que o som irradiado produzido pela vibra??o do radiador passivo esteja em fase com o som irradiado para a frente do altifalante, melhorando assim as caraterísticas de baixa frequência do altifalante e melhorando a resposta de baixa frequência. A caixa bass-reflex com radiador passivo é mais adequada para utiliza??o em caixas com um volume relativamente pequeno.
A figura abaixo mostra dois tipos de caixas bass-reflex (padr?o com porta vs. radiador passivo).
A conce??o da estrutura interna do armário deve garantir um fluxo de ar suave no interior do armário. A conce??o da estrutura interna do armário tem de garantir um fluxo de ar suave no interior do armário. Conceber as sec??es transversais em ambas as extremidades da porta com uma forma de transi??o gradual para evitar a gera??o de ruído de vento de fluxo de ar “popping” nas aberturas.
Para evitar que as ondas sonoras gerem resson?ncia no interior do armário, o invólucro do armário necessita de resistência suficiente, adicionando adequadamente nervuras de refor?o no interior e refor?ando a liga??o entre as tampas frontal e traseira. Adicionar adequadamente material de absor??o de som no interior da caixa e instalá-lo junto à parede interior da caixa.
Conce??o da radia??o acústica
Tente evitar que estruturas externas bloqueiem os locais de saída de som (incluindo o local de saída da porta). O melhor método é ter o controlador do altifalante diretamente exposto. O segundo melhor método é utilizar materiais com maior transparência acústica, como tecido de grelha de altifalante, malha de a?o, etc.; depois vêm os painéis de plástico com grandes perfura??es; tente evitar utilizar painéis de saída com pequenos orifícios. A área de saída de som do controlador do altifalante n?o deve formar uma cavidade fechada, uma vez que isto pode facilmente criar um “efeito de cavidade frontal” que degrada a qualidade do som.
Conce??o de amortecimento de vibra??es para altifalantes
Quando um altifalante está a funcionar, as vibra??es do controlador s?o transmitidas a todas as partes da caixa do altifalante. Isto pode facilmente causar resson?ncia em diferentes locais, produzindo ruídos estranhos. Por isso, é necessário um projeto de amortecimento adequado.
Por exemplo: utilize almofadas de amortecimento de borracha nos locais onde o altifalante está fixo e ligado a outros componentes estruturais.
Para um altifalante de radiador passivo (altifalante de cone de drone), utilize um design de radiador passivo duplo simétrico para cancelar as vibra??es que introduzem.
Design de dissipa??o de calor para altifalantes
O controlador do altifalante numa caixa é um dispositivo transdutor. ? um dispositivo que converte energia eléctrica em energia mec?nica (vibra??o do controlador) e depois converte-a em energia sonora (radia??o de ondas sonoras). A eficiência de um driver de altifalante na convers?o de energia eléctrica em energia sonora é baixa; a energia restante é convertida em calor. Por isso, a dissipa??o de calor para o controlador do altifalante é muito importante. Especialmente em caixas pequenas com espa?o limitado, afecta diretamente a fiabilidade do altifalante.
O principal componente de aquecimento num driver de altifalante é a bobina de voz. O seu calor é transferido para as superfícies exteriores do circuito magnético e para o cesto através da placa polar e do T-yoke/U-yoke. Por isso, sempre que as condi??es o permitam, tente projetar a sua exposi??o externa para ajudar a dissipa??o do calor.
Projeto de preven??o de fugas magnéticas
Os altifalantes din?micos utilizados em sistemas de altifalantes empregam ímanes permanentes nos seus circuitos magnéticos, o que resulta em fugas magnéticas. Em ambientes de utiliza??o sensíveis a fugas magnéticas, é necessário implementar uma conce??o de preven??o de fugas magnéticas para o circuito magnético do altifalante.
Proposta de conce??o estrutural do orador
Com base na forma estrutural e nos requisitos do produto, o altifalante é concebido numa configura??o mono. De acordo com a dire??o da radia??o sonora, divide-se em três formas estruturais: estrutura de radia??o ascendente, estrutura de radia??o frontal e estrutura de radia??o descendente. Os requisitos de conce??o estrutural e as recomenda??es para estas três formas s?o pormenorizados na proposta seguinte. Este produto incorpora um microfone. A conce??o do radiador passivo tende a ter uma vibra??o relativamente maior, pelo que n?o se recomenda a utiliza??o de uma caixa bass-reflex com radiador passivo.
Design de altifalante com radia??o ascendente:
Esta abordagem estrutural utiliza um driver de gama completa circular e de di?metro relativamente grande que irradia para cima, um tweeter de cúpula circular que irradia para a frente e a porta concebida para irradiar para trás.
Descri??o do projeto:
- O driver circular de grande di?metro é um driver de gama completa. A sua dire??o de radia??o é ascendente. As frequências médias e baixas têm uma directividade relativamente fraca e podem atingir bastante bem os ouvidos do ouvinte à frente; as frequências altas têm uma directividade mais forte e sofrem uma atenua??o mais significativa em dire??o à frente.
- O tweeter de cúpula tem um padr?o de radia??o dispersivo, que pode efetivamente expandir a área atingida pelas suas altas frequências. Irradiando para a frente, pode compensar bem a por??o atenuada de alta frequência do driver de gama completa.
- O tweeter de cúpula tem um padr?o de radia??o dispersivo, que pode efetivamente expandir a área atingida pelas suas altas frequências. Irradiando para a frente, pode compensar bem a por??o atenuada de alta frequência do driver de gama completa.
- A área de radia??o ascendente utiliza tecido de grelha ou malha de a?o com elevada transparência acústica para reduzir a atenua??o do som. Toda a superfície superior serve como área de radia??o para evitar a cria??o de um “efeito de cavidade frontal”.
- A área de radia??o do tweeter utiliza tecido de grelha ou malha de a?o para reduzir a atenua??o de alta frequência.
- Todo o invólucro deve ser estanque ao ar.
- Dependendo dos requisitos de afina??o, adicionar adequadamente material de absor??o de som no interior.
Design de altifalante de radia??o frontal:
Esta abordagem estrutural utiliza um driver de gama completa e um tweeter de cúpula. Todas as direc??es de radia??o est?o diretamente viradas para o ouvinte. A porta foi concebida para irradiar para baixo ou para trás.
Descri??o do projeto:
- O driver circular de grande di?metro é um driver de gama completa. A sua dire??o de radia??o é para a frente. O design de radia??o frontal resulta numa atenua??o relativamente baixa para todas as bandas de frequência, permitindo que o som chegue bastante bem aos ouvidos do ouvinte à frente.
- O tweeter de cúpula tem um padr?o de radia??o dispersivo, que pode efetivamente expandir a área atingida pelas suas altas frequências. Irradiando para a frente, pode compensar bem a por??o atenuada de alta frequência do driver de gama completa.
- A abertura de radia??o frontal apresenta uma estrutura alargada (tipo corneta), que pode expandir eficazmente a directividade de cada banda de frequência.
- A porta irradia para trás. O som de baixa frequência que emite é essencialmente n?o direcional e pode chegar bastante bem aos ouvidos do ouvinte.
- A área de radia??o frontal utiliza uma grelha de tecido ou uma malha de a?o para reduzir a atenua??o do som. 6. Toda a caixa deve ser hermética.
- Dependendo dos requisitos de afina??o, adicionar adequadamente material de absor??o de som no interior.
Design de altifalante com radia??o descendente:
Esta abordagem estrutural utiliza um controlador de gama completa circular e de di?metro relativamente grande que irradia para baixo, um tweeter de cúpula circular que irradia para a frente e a porta concebida para irradiar para trás. O som emitido pelo driver virado para baixo é refletido em todas as direc??es por uma estrutura reflectora, atingindo o objetivo de radia??o sonora omnidirecional.
Descri??o do projeto:
- O driver circular de grande di?metro é um driver de gama completa. A sua dire??o de radia??o é para baixo. O som é refletido em todas as direc??es através da estrutura reflectora, atingindo o objetivo de um altifalante omnidirecional.
- A área de radia??o ascendente utiliza tecido de grelha ou malha de a?o com elevada transparência acústica para reduzir a atenua??o do som. Toda a superfície superior serve como área de radia??o para evitar a cria??o de um “efeito de cavidade frontal”.
- A porta irradia para trás. O som de baixa frequência que emite é essencialmente n?o direcional e pode chegar bastante bem aos ouvidos do ouvinte.
- As áreas de radia??o do altifalante utilizam tecido de grelha ou malha de a?o para reduzir a atenua??o de alta frequência.
- Todo o invólucro deve ser estanque ao ar.
- Dependendo dos requisitos de afina??o, adicionar adequadamente material de absor??o de som no interior.
Conce??o da dissipa??o de calor
Todo o produto tem um design cilíndrico. O produto adopta uma disposi??o modular com unidades geradoras de calor distribuídas (ver o diagrama de empilhamento do produto abaixo). As principais unidades geradoras de calor s?o complementadas com orifícios de ventila??o para melhorar a convec??o térmica. Se um módulo local gerar calor excessivo, podem ser utilizadas solu??es como a fixa??o de um dissipador de calor ao chip ou a utiliza??o de uma combina??o de silicone condutor térmico e uma placa de arrefecimento para dissipar o calor.
| N?o. | Descri??o do módulo | Componentes | Componente |
|---|---|---|---|
| 1 | Módulo de capta??o, circuitos de chave | Várias antenas e fios de liga??o | Luz da respira??o |
| 2 | Módulos Wi-Fi e outros módulos de sub-placa | ||
| 3 | Conjunto acústico do altifalante | ||
| 4 | Placa de controlo principal, circuito do amplificador |
Ilustra??o simplificada do empilhamento estrutural do produto Nota: Os números 1 a 4 indicam a ordem de cima para baixo. A antena é empilhada de acordo com o esquema de design e os requisitos de correspondência. A luz de respira??o é empilhada de acordo com a sua defini??o funcional e o diagrama de efeitos.
Design de luz respirável
Com base no efeito do design industrial, determinar o número necessário de luzes. Em seguida, o esquema de design de hardware é finalizado de acordo com os par?metros eléctricos de cada luz e o diagrama de layout. As aplica??es mais comuns atualmente incluem: Para um número relativamente pequeno de luzes, s?o geralmente utilizadas para ilumina??o de realce ou efeitos indicadores. Para 3 a 12 luzes RGB, s?o normalmente utilizadas para criar efeitos de ilumina??o em áreas específicas, como círculos, à volta da periferia ou ao longo de arestas, etc. Estas podem ser combinadas com ac??es de produto para criar efeitos de luz respiratória ou intermitente. Para um maior número de luzes, é geralmente utilizada uma disposi??o em matriz. S?o utilizadas configura??es mais complexas ou matrizes de LED para apresentar anima??es, informa??es sobre imagens, etc.
10 Designs criativos de altifalantes
Agora, vamos dar uma olhadela a alguns dos designs de áudio mais imaginativos.
1. Altifalante Mobius L50
O Mobius L50 dispersa a música por todo o espetro de frequências, enchendo o ambiente com um som profundo e envolvente.
Inspirado na eleg?ncia matemática da faixa de M?bius, a sua forma contínua e sem costuras simboliza a fluidez do som que se move através do espa?o. Este é um altifalante concebido n?o apenas para reproduzir música, mas para melhorar a nossa experiência de som.
Fonte do desenho: Przemys?aw Wolnicki
2. Leitor de música por satélite multifuncional
O Satellite é um objeto sonoro que funciona tanto como auscultadores como como altifalante. Foi concebido para se adaptar a estas diferentes situa??es, melhorando a sua experiência musical. Por exemplo, quando está a caminhar sozinho numa cidade barulhenta, funciona como auscultadores. Em momentos partilhados com outras pessoas, transforma-se num altifalante. ? como um satélite, constantemente a orbitar um planeta, que neste caso é você.
Fonte do desenho: Changhwi Kim
3. Altifalante Beosound 2
O altifalante Beosound 2 tem um excelente aspeto, evitando a tradicional forma cilíndrica. O altifalante cónico de 360 graus é também totalmente fabricado em alumínio, polido até um brilho cintilante, dando-lhe um acabamento lustroso. Já possui um impacto espantoso, mas a Bang & Olufsen acreditava que podia ser feito melhor.
Utiliza a liga??o entre som, emo??o e cor. A série Beosound 2 Gradient dá-lhe uma mistura de cores que se misturam suavemente umas nas outras, tal como as emo??es e a música passam de um momento para o outro. A série tem “cores” como Brown Baritone, Jelly Jam, Electric Riff e outros sentimentos que o som pode expressar. Podes perguntar-te se estas ideias correspondem realmente ao que pensas que s?o esses sentimentos. Mas n?o há dúvida de que, quando vires o seu aspeto especial, elas v?o fazer-te sentir algo.
Fonte de design: Bang & Olufsen
04. Mini altifalante “Vinyl” retro
Este design combina fun??o e forma. Pega no visual e dá-lhe vida. Traz de volta as sensa??es da velha escola e permite-lhe experimentar um ritmo de vida mais lento.
Fonte do desenho: Jon Lee
05. Altifalante de Lanterna de Campismo Retro
Foi concebido para acampar. O tamanho pequeno torna-o fácil de transportar. Junta um altifalante e uma luz num só design, o que o torna a ferramenta perfeita para as vibra??es do acampamento. A luz de estilo antigo, como uma l?mpada clássica, contribui realmente para essa atmosfera super forte. ? praticamente um must-have para qualquer viagem de campismo.
Fonte de design: Saichuang Design
06. Altifalante Besouro
O clássico Carocha é aquele “pequenino giro” que está na memória da maioria das pessoas. A sua forma suave e compacta é famosa em todo o mundo. O design deste altifalante segue as linhas curvas especiais do carro Carocha. Utiliza cores antigas para mostrar o seu estilo retro.
Fonte de design: CiCi
07. Altifalante Bluetooth portátil
Este produto quebra os limites habituais do tamanho e do que se espera. Dá às pessoas uma escolha: um altifalante que funciona bem num local, mas que também é adequado para levar consigo, e até faz mais coisas.
Fonte do desenho: Shantanu Maheshwari
08. Altifalante de Estores
Este é um altifalante Bluetooth integrado num conjunto de persianas. Roda-se a tampa superior para alterar o volume, e as persianas no corpo também rodam. Se a rodarmos para cima, as persianas abrem-se mais, como se a música entrasse através delas. Permite alterar o volume e desfrutar da música de uma forma muito mais divertida.
09. Altifalante de som perfeito de 360 graus
Este produto tem uma forma de cubo menos comum. As linhas s?o limpas e suaves, dando-lhe um aspeto simples e moderno, e tem um som perfeito de 360 graus. Em compara??o com os habituais altifalantes redondos ou em forma de tubo, esta forma assenta de forma mais estável e adapta-se perfeitamente a uma casa moderna e de estilo simples.
Fonte do desenho: Muhammet Uzunta?
10. Altifalante Bluetooth com halteres
Tem uma nova forma de haltere que é simultaneamente desportiva e tecnológica. O seu aspeto é único e fácil de identificar. Encaixa-se em locais como o ginásio. O design é fresco e foge ao aspeto habitual dos altifalantes.
Fonte do desenho: Shang Jingli
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