El transductor Acústico karlson

A FIN DE SATISFACER su inclinación inherente a la música, el hombre ha inventado miles de instrumentos diferentes para crearla y reproducirla. Hoy día existe una gigantesca industria que se ocupa de ello, y entre sus ramas más importantes figuran las fábricas de sistemas de alta fidelidad, las cuales realizan constantemente una intensa labor de estudio e investigaciones con miras a perfeccionar las cualidades acústicas de sus aparatos. Uno de los componentes que merece especial atención en dichos estudios es el sistema del altoparlante, pues se desea que reproduzca perfectamente los sonidos de todos los instrumentos musicales. Esto significa que el sistema del altoparlante debe ser, en sí mismo, un instrumento musical de primer orden.

El problema principal para alcanzar este anhelo ha sido la conversión de las vibraciones mecánicas del altavoz en ondas sonoras que reproduzcan con la mayor exactitud posible las pulsaciones eléctricas que hacen funcionar el altavoz. El altavoz de cono típico, montado en una caja simple, como la que se emplea en los radios, televisores y gramófonos corrientes, es completamente inadecuado para este objeto. Sin embargo, si ese mismo altavoz se instala en una cámara acústica diseñada científicamente, es posible entonces alcanzar un alto grado de perfección.

En primer lugar, aun con los sistemas más elementales de altavoces, se requiere el empleo de una pantalla acústica. Este componente evita que las ondas sonoras que salen de la parte trasera del cono del altavoz, interfieran y anulen a las que salen por delante. El procedimiento más usado es montar el altavoz sobre una superficie grande y plana, y, en esa forma, se evita que haya comunicación acústica entre la parte delantera y la posterior del altavoz. Una forma equivalente, desde el punto de vista de sus resultados acústicos, es la llamada "pantalla de infinito," la cual aísla las ondas frontales con respecto a las traseras, mediante el método de encerrar el lado posterior del altavoz en una cámara hermética. Por lo tanto, el sonido resultante depende únicamente del grado de eficiencia del altavoz en su papel de "radiador directo."

A frecuencias de audio bajas, esto impone severas limitaciones a la intensidad o volumen del altoparlante. La razón de esto es la siguiente: Cuando el cono del altavoz se mueve lentamente, de atrás a adelante, no puede desarrollar la suficiente presión de aire para producir ondas sonoras de baja frecuencia. Esto incluye todos los sonidos que se hallan debajo de una determinada frecuencia crítica, la cual depende del diámetro del cono que se utiliza. Por lo tanto, se emplea generalmente un cono del mayor tamaño posible para la reproducción de estas frecuencias bajas.

Sin embargo, tales conos ordinariamente no son efectivos a las frecuencias altas. Además, los tonos de alta frecuencia que emite un cono grande son irradiados en "haces," lo cual es la causa de que sólo sean audibles en ciertos sectores del cuarto. Como esto constituye una gran desventaja, se acostumbra usar, además del altavoz grande, uno más pequeño para neutralizar dicho efecto. Se utiliza, a menudo, un tercer altavoz para los sonidos de frecuencia media, con lo cual se proporciona un emisor para los tonos que se hallan entre los bajos y los sobreagudos.

Tipos de transductores acústicos que han servido de base para el diseño de la mayoría de las cajas Para evitar la distorsión que podría producirse al aplicar simultáneamente la señal eléctrica a todos los altoparlantes, es necesario proporcionar "una red de cruce," la cual divide la señal del amplificador en sus diversos componentes, con respecto a la frecuencia, y los encauza hacia cada uno de los altoparlantes.

Para el profano, el proceso que se acaba de mencionar debe parecer enormemente complicado, y, en realidad, no es nada simple, pues intervienen una serie de factores para lograr el rendimiento acústico deseado. Las variaciones de la presión del aire, asociadas con los sonidos naturales son muy complejas y, para reproducirlas fielmente.. el sistema del altavoz debe poder seguir los picos y valles extremos, y reproducir la exacta sincronizaci6n de cada uno de los frentes de onda.

Cuando una señal de tal clase es dividida en dos o tres categorías, cada una de las cuales se aplica aun altoparlante separado, se presentan serias limitaciones en la capacidad del sistema para suministrar una definición clara y una perfecta sincronización. Mediante el uso de buenos altoparlantes coaxiales y triaxiales, en los cuales el de bajos como también el de agudos (o el de bajos, el de tonos medios y el de agudos) se hallan en una sola unidad integral, se consigue un equilibrio más exacto; pero aun estos aparatos presentan serias limitaciones cuando se usan como radiadores directos.

El cono del altavoz, que está hecho de un material flexible, tal como papel, tiende a producir respuestas adulteradas cuando se halla impulsado por una señal fuerte. Esto sucede particularmente en los tonos medios, con los cuales el oído es más sensible, pues crean un alto grado de distorsión, que es tan característico en los radios corrientes.

Se han hecho varios intentos para eliminar esta deficiencia, e, incluso, se han ideado conos menos propensos a estas respuestas falsas, mediante el empleo de materiales absorbentes y blandos que forman parte del interior del cono. El inconveniente de esto es que disminuye la sensibilidad del aparato para los pasajes de música más suaves, y no muestra la actividad necesaria con impulsos fuertes y dinámicos.

LA CONSTRUCCIÓN DEL KARLSON '12'

El buen rendimiento de esta caja depende, en alto grado, de que el ensamble sea rígido y hermético. Todas. las piezas son de madera terciada de 3/4", cuidadosamente labradas a maquina a fin de conseguir gran precisión al armarse. Se emplea cola para madera de buena calidad, tal como Elmer's Glue AII-Borden's, que se aplica en todas las superficies de contacto, para llenar las hendeduras.
Al someterlas piezas a presión, después de encolarlas, vea que estén bien alineadas. Mientras seca la cola, deben usarse clavos. Observe que los lados rectos de los paneles frontales están rebajados para encajar en las ranuras de dos lados, y en la parte superior. Es importante que estas ranuras se hallen bien alineadas.

La única pieza que no se encola es el dorso. Va asegurada a unos listones mediante tornillos de carpintero, para sacarse con facilidad. Use, por lo menos, tres tornillos a cada lado y dos encima y dos abajo, para evitar vibraciones y posibles escapes de aire. Los listones se colocan de modo que dejen un claro uniforme de 3/4" para colocar el panel trasero.

Las superficies interiores de la cámara frontal, incluyendo el tablero inclinado, los laterales y los de adelante, deben cubrirse con tres manos sucesivas de laca. En esta forma, se consigue un acabado duro, que no absorbe las ondas de alta frecuencia.

La tela de malla es de tejido abierto y no debe extenderse más de 2" sobre los bordes, cuando se instala por la parte interior. Si se pone por fuera, puede extenderse en todo el frente. En este caso, habría que cubrir los bordes expuestos con tiras de estilo adecuado.

En las dimensiones de la Fig: 1, se ha considerado el hecho de que deben hacerse rebajos de 1/4" y ranuras de 3/16".

Esta caja da excelente rendimiento con cualquier altoparlante bueno, coaxial o triaxial, de 12", y gama extendida.

Transductores Acústicos

Como resultado de las limitaciones de un simple radiador directo, en una pantalla acústica de infinito, la industria ha estudiado las posibilidades de usar ciertos aparatos acústicos con el objeto de mejorar la eficiencia y la sensibilidad de los altavoces provistos de cono. Estos aparatos, denominados transductores acústicos, participan en la transformación de energía mecánica en sonora.

Mientras un radiador directo sólo puede producir una respuesta extendida de baja frecuencia, mediante un movimiento extremado del cono, puede obtenerse mucho mayor rendimiento con poco movimiento gracias al uso de un transductor acústico debidamente diseñado.

La respuesta a la presión de aire, de bajas frecuencias, de un cañon simple y otros modificados En el diseño de instrumentos musicales y cajas para el altavoz, los únicos transductores acústicos que se solían usar eran el cañón, el resonador Helmholtz y la bocina, Se ha añadido ahora al grupo un nuevo tipo básico, el transductor acústico Karlson.

Se ha usado, en varias formas, el cañón (basado en el de órgano) con el objeto de cargar la onda posterior del altavoz, con lo cual se proporciona acoplamiento adicional con el aire circundante, a bajas frecuencias.

Sin embargo, estos cañones sólo son resonantes a la frecuencia fundamental, de acuerdo con sus dimensiones, y para ciertas armónicas extrañas de dicha fundamental.

El efecto de carga de bajas frecuencias, que tiene este aparato, resulta, por lo tanto, en una serie de "picos" en la respuesta. Y aunque esto puede ser impresionante a ciertas frecuencias, no es de ningún modo la verdadera representación de la señal original. Su radiación a frecuencias más altas es la misma que en una pantalla de infinito, y está sujeta a limitaciones similares.

El cañón puede ser considerado como el precursor de todos los transductores acústicos. Una bocina es un cañón angosto en un extremo y ancho en el otro. El propósito de la abertura ancha es para reducir la intensidad de la resonancia normal que podría tener un cañón de la misma longitud.

Se puede diseñar una bocina para que proporcione una respuesta suave a lo ancho de una banda de frecuencias que abarque unas tres octavas. Dado que el oído humano percibe bien por encima de 10 octavas, quiere decir que, mediante este sistema, se necesitarían por lo menos tres bocinas para abarcar la gama completa.

Frecuentemente, se usa la bocina para proporcionar carga posterior a un altoparlante directo de tipo radiador. Esto reduce el grado de movimiento de oscilación que requiere el cono para reproducir bajas frecuencias, debido a la expansión virtual del tamaño del cono al del aire que hay en la boca de la bocina.

Este efecto, denominado "equilibrio de impedancias", se debe a la transición gradual desde las altas presiones que se forman contra el cono -en la garganta de la bocina- hasta las presiones bajas que existen en la boca de la bocina, las cuales se asemejan más a las del aire circundante. Un altoparlante perfectamente equilibrado debería poder transferir al aire toda su energía potencial, mientras la eficiencia de los radiadores directos, no cargados, puede reducirse hasta una fracción del uno por ciento.

Se han ideado varios tipos de bocinas, todas las cuales, para ser efectivas, necesitan ser de boca grande. Si bien puede conseguirse que estas bocinas sean muy eficientes en una amplia gama de frecuencias, tendrían que ser de un tamaño enorme para reproducir las frecuencias muy bajas. Muchos de los diseños de bocinas utilizan las paredes del cuarto donde se hallan, y, en esa forma, se logra reducir su tamaño; pero aun así son relativamente grandes, y, por lo tanto, bastante caras.

Probablemente, el transductor acústico que más se empleaba antes, era la caja de tipo reflejo, para bajos, la cual se podía hacer de un simple cajón, con una abertura, en uno de los lados, de un tamaño debidamente calculado.

El resonador Helmholtz, como se llama, es resonante a una frecuencia simple. El pico de resonancia se puede ampliar hasta una octava, aproximadamente, si se diseña la caja de modo que resuene a una frecuencia casi igual a la frecuencia resonante del altavoz, con el cual se va a utilizar.

Esto ocurre debido a un fenómeno conocido con el nombre de "acoplamiento crítico", y, como las palabras lo implican, se requiere un equilibrio perfecto entre el altavoz y la caja, para obtener resultados óptimos.

La necesidad de un ajuste de naturaleza tan crítica ha motivado que muchos aficionados a la alta fidelidad crean que el altavoz y la caja deben estar perfectamente equilibrados para funcionar debidamente. Esto, por supuesto, no es una regla que se aplica en muchos diseños.

El perfeccionamiento más importante del resonador Helmholtz, que consiste en la respuesta a los bajos, radica en el hecho que el aire en la abertura, al resonar con la radiación directa del altavoz, dobla, virtualmente, el tamaño del cono del altavoz.

Por debajo de la frecuencia resonante, sin embargo, se logra muy poco rendimiento, y en las regiones de media y alta frecuencia, el rendimiento se halla sujeto también a limitaciones impuestas por el desempeño del altoparlante como radiador directo.

El Transductor Acústico Karlson

Hace algunos años, apareció en el mercado de aparatos de alta fidelidad un transductor de tipo totalmente nuevo. Aunque es de tamaño bastante pequeño, es capaz de proporcionar una excepcional respuesta de bajos, dispersión uniforme, y una eficiencia extraordinaria, en una amplia gama de frecuencias, con sólo un buen altoparlante de tipo simple. Este transductor se caracteriza por una una abertura semitriangular que, para muchos, tenía un finalidad decorativa y no acústica. Lo cierto es que se han obtenido varias patentes básicas sobre este tipo de abertura. (Patente No. 2.816.619.)

Como caja del altavoz, el transductor Karlson consigue una respuesta excepcionalmente amplia, que abarca desde las frecuencias más bajas hasta las más altas del espectro de audio que es posible obtener con una determinada unidad impulsora del altavoz. Se consigue, en esa forma, un sonido puro y lleno, que irradia de una sola fuente.

Dado que el altavoz puede equilibrarse con este transductor, de modo que el tamaño de su cono es virtualmente expandido al de la abertura triangular, se obtiene, prácticamente, el aumento del tamaño del altoparlante. Esta caja está diseñada para utilizar tanto las ondas delanteras como las traseras del altoparlante, con el fin de lograr un rendimiento sumamente eficiente. Esto proporciona una gran gama dinámica, que tan importante es para reproducir todos los sonidos, desde los más débiles hasta los más fuertes, dentro de los límites audibles.

El transductor Karlson actúa de modo muy semejante al de un largo cañón de extremo abierto, con una larga abertura exponencial. El objeto de esta abertura es suavizar la respuesta, normalmente irregular de un cañón común, Fig. 3, y lograr una curva uniforme. En la región de los bajos, tal carga suministra una gama y una salida dinámica excepcionales.

En la región de las frecuencias medias, la combinación de la carga posterior y la delantera, que la caja ejerce en el cono del altoparlante, limita el movimiento del cono aun mínimo, y prácticamente elimina las resonancias marginales, y otros efectos falsos que ocurren normalmente en la gama media de casi todos los altoparlantes de tipo de cono. En las gamas de alta frecuencia, el efecto de la abertura triangular produce una señal de propagación amplia que alcanza todas las secciones de una sala, de modo uniforme, y elimina los tonos estridentes y broncos asociados con la propagación en haz, de los tonos de alta frecuencia.

Desde que apareció esta caja, hemos recibido numerosas solicitudes de aficionados, como también de escuelas y centros de rehabilitación, en las cuales expresan sus deseos de construir la caja en sus propios talleres.

Como resultado de esto, hemos dado nuestro consentimiento para que se publiquen en estas paginas los planos correspondientes, como un gesto de cooperación, y gracias a la gentileza de esta revista; pero con el entendimiento que no se van a usar con fines profesionales ni comerciales. Debido a que se trata de un invento patentado, y todos los planos están registrados, la fabricación, utilización o venta exige la obtención de una licencia.

La construcción del Karlson '12', como se muestra en la Fig. 1, requiere, más o menos, unas 60 horas de trabajo, considerando que se trate de un aficionado experto provisto de todas las herramientas necesarias. Las personas que no cuenten con dichas ventajas podrían hacer la caja con los juegos de piezas, cortadas con precisión, que se venden en el mercado.

Fuente: Revista Mecánica Popular - Volumen 23 - Septiembre 1958 - Número 3