A conceção do equipamento áudio engloba essencialmente os seguintes aspectos
- Planeamento de produtos e design industrial - Determinar o objetivo, o posicionamento, os cenários de utilização, os métodos, as dimensões físicas e o aspeto do altifalante.
- Conceção acústica - Conceção geral do esquema do altifalante, seleção da unidade do condutor e avaliação da qualidade do som.
- Conceção estrutural - Conceção do invólucro/gabinete e conceção da estrutura de montagem do controlador - culminando no fabrico de moldes por uma fábrica de moldes.
- Prototipagem e testes - Teste/avaliação do desempenho dos altifalantes, otimização/melhoria e afinação da qualidade de som do sistema final.
As caixas de altifalantes são 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 transmissão, etc.).
Requisitos gerais para o design de altifalantes Bass-Reflex (com porta)
Directividade da emissão sonora do altifalante
As ondas sonoras apresentam fenómenos como a reflexão, a difração e a interferência durante a propagação, 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 dimensões físicas do altifalante, a onda sonora irradiada desenvolve uma directividade pronunciada devido à difração e interferência.
A directividade do altifalante caracteriza a sua capacidade de irradiar som em diferentes direcções 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 direção da emissão de som não tem restrições. A caixa pode ser colocada em qualquer ponto da área de audição.
- Altifalantes de gama completa, gama média e alta frequência: Idealmente, o condutor deve estar diretamente voltado para a posição de audição. Se as restrições de conceção estruturais ou estéticas impedirem a orientação direta, deve ser concebido um refletor acústico para atenuar a atenuação do som causada pela directividade.
O ângulo entre a direção de emissão do altifalante e o ouvinte não deve ser superior a 90°, como indicado abaixo:
Seleção de drivers de altifalante
A escolha dos controladores e a sua integração na caixa do altifalante determinam diretamente a qualidade de som final do sistema.
Seleção 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. É aconselhável evitar, tanto quanto possível, a utilização 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 conceção do sistema de altifalantes, é necessário escolher parâmetros T/S e parâmetros electroacústicos adequados para o altifalante.
Seleção do íman de acionamento
Os ímanes externos (ímanes de ferrite) são 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 espaço, proporcionam um maior volume utilizável dentro da caixa e oferecem um desempenho magnético superior.
Seleção 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 circunstâncias especiais, podem ser adoptadas concepções de cones duplos.
Os principais materiais dos cones incluem fibras naturais (fibras vegetais, fibras animais), fibras artificiais (fibras químicas, fibras sintéticas), fibras inorgânicas, plásticos (por exemplo, PP cones) e metais (por exemplo, alumínio). A seleção pode ser feita com base nos requisitos de timbre e custo.
Conceção do invólucro
O design do tamanho da caixa do altifalante tem de combinar os parâmetros 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 são, em geral, principalmente madeira e plástico, e a espessura do material é determinada com base na vibração da caixa e na ressonância gerada no interior. Quando as condições o permitirem, tentar utilizar uma parede mais espessa e adicionar adequadamente nervuras de reforço na parede interior para reduzir a vibração da caixa e suprimir a ressonância acústica no interior da caixa.
O invólucro deve ter uma boa vedação e não deve haver fugas de ar ou problemas semelhantes, de modo a evitar a geração 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 posição e a forma do design da porta precisam de garantir o fluxo suave de ar dentro da caixa para reduzir a distorção de baixa frequência e o ruído do vento. O comprimento e a área da secção transversal da porta são concebidos e ajustados com base no volume da caixa e nos parâmetros relevantes do altifalante. O objetivo é garantir que a curva de impedância 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. É construída utilizando um radiador passivo para substituir a porta. Um controlo adequado pode fazer com que o som irradiado produzido pela vibração 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 utilização em caixas com um volume relativamente pequeno.
A figura abaixo mostra dois tipos de caixas bass-reflex (padrão com porta vs. radiador passivo).
A conceção da estrutura interna do armário deve garantir um fluxo de ar suave no interior do armário. A conceção da estrutura interna do armário tem de garantir um fluxo de ar suave no interior do armário. Conceber as secções transversais em ambas as extremidades da porta com uma forma de transição gradual para evitar a geração de ruído de vento de fluxo de ar “popping” nas aberturas.
Para evitar que as ondas sonoras gerem ressonância no interior do armário, o invólucro do armário necessita de resistência suficiente, adicionando adequadamente nervuras de reforço no interior e reforçando a ligação entre as tampas frontal e traseira. Adicionar adequadamente material de absorção de som no interior da caixa e instalá-lo junto à parede interior da caixa.
Conceção da radiação 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 aço, etc.; depois vêm os painéis de plástico com grandes perfurações; tente evitar utilizar painéis de saída com pequenos orifícios. A área de saída de som do controlador do altifalante não deve formar uma cavidade fechada, uma vez que isto pode facilmente criar um “efeito de cavidade frontal” que degrada a qualidade do som.
Conceção de amortecimento de vibrações para altifalantes
Quando um altifalante está a funcionar, as vibrações do controlador são transmitidas a todas as partes da caixa do altifalante. Isto pode facilmente causar ressonância 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 vibrações que introduzem.
Design de dissipação de calor para altifalantes
O controlador do altifalante numa caixa é um dispositivo transdutor. É um dispositivo que converte energia eléctrica em energia mecânica (vibração do controlador) e depois converte-a em energia sonora (radiação de ondas sonoras). A eficiência de um driver de altifalante na conversão de energia eléctrica em energia sonora é baixa; a energia restante é convertida em calor. Por isso, a dissipação de calor para o controlador do altifalante é muito importante. Especialmente em caixas pequenas com espaço 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 condições o permitam, tente projetar a sua exposição externa para ajudar a dissipação do calor.
Projeto de prevenção de fugas magnéticas
Os altifalantes dinâmicos utilizados em sistemas de altifalantes empregam ímanes permanentes nos seus circuitos magnéticos, o que resulta em fugas magnéticas. Em ambientes de utilização sensíveis a fugas magnéticas, é necessário implementar uma conceção de prevenção de fugas magnéticas para o circuito magnético do altifalante.
Proposta de conceção estrutural do orador
Com base na forma estrutural e nos requisitos do produto, o altifalante é concebido numa configuração mono. De acordo com a direção da radiação sonora, divide-se em três formas estruturais: estrutura de radiação ascendente, estrutura de radiação frontal e estrutura de radiação descendente. Os requisitos de conceção estrutural e as recomendações para estas três formas são pormenorizados na proposta seguinte. Este produto incorpora um microfone. A conceção do radiador passivo tende a ter uma vibração relativamente maior, pelo que não se recomenda a utilização de uma caixa bass-reflex com radiador passivo.
Design de altifalante com radiação ascendente:
Esta abordagem estrutural utiliza um driver de gama completa circular e de diâmetro relativamente grande que irradia para cima, um tweeter de cúpula circular que irradia para a frente e a porta concebida para irradiar para trás.
Descrição do projeto:
- O driver circular de grande diâmetro é um driver de gama completa. A sua direção de radiação 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 atenuação mais significativa em direção à frente.
- O tweeter de cúpula tem um padrão de radiação dispersivo, que pode efetivamente expandir a área atingida pelas suas altas frequências. Irradiando para a frente, pode compensar bem a porção atenuada de alta frequência do driver de gama completa.
- O tweeter de cúpula tem um padrão de radiação dispersivo, que pode efetivamente expandir a área atingida pelas suas altas frequências. Irradiando para a frente, pode compensar bem a porção atenuada de alta frequência do driver de gama completa.
- A área de radiação ascendente utiliza tecido de grelha ou malha de aço com elevada transparência acústica para reduzir a atenuação do som. Toda a superfície superior serve como área de radiação para evitar a criação de um “efeito de cavidade frontal”.
- A área de radiação do tweeter utiliza tecido de grelha ou malha de aço para reduzir a atenuação de alta frequência.
- Todo o invólucro deve ser estanque ao ar.
- Dependendo dos requisitos de afinação, adicionar adequadamente material de absorção de som no interior.
Design de altifalante de radiação frontal:
Esta abordagem estrutural utiliza um driver de gama completa e um tweeter de cúpula. Todas as direcções de radiação estão diretamente viradas para o ouvinte. A porta foi concebida para irradiar para baixo ou para trás.
Descrição do projeto:
- O driver circular de grande diâmetro é um driver de gama completa. A sua direção de radiação é para a frente. O design de radiação frontal resulta numa atenuação 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 padrão de radiação dispersivo, que pode efetivamente expandir a área atingida pelas suas altas frequências. Irradiando para a frente, pode compensar bem a porção atenuada de alta frequência do driver de gama completa.
- A abertura de radiação 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 não direcional e pode chegar bastante bem aos ouvidos do ouvinte.
- A área de radiação frontal utiliza uma grelha de tecido ou uma malha de aço para reduzir a atenuação do som. 6. Toda a caixa deve ser hermética.
- Dependendo dos requisitos de afinação, adicionar adequadamente material de absorção de som no interior.
Design de altifalante com radiação descendente:
Esta abordagem estrutural utiliza um controlador de gama completa circular e de diâmetro 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 direcções por uma estrutura reflectora, atingindo o objetivo de radiação sonora omnidirecional.
Descrição do projeto:
- O driver circular de grande diâmetro é um driver de gama completa. A sua direção de radiação é para baixo. O som é refletido em todas as direcções através da estrutura reflectora, atingindo o objetivo de um altifalante omnidirecional.
- A área de radiação ascendente utiliza tecido de grelha ou malha de aço com elevada transparência acústica para reduzir a atenuação do som. Toda a superfície superior serve como área de radiação para evitar a criação de um “efeito de cavidade frontal”.
- A porta irradia para trás. O som de baixa frequência que emite é essencialmente não direcional e pode chegar bastante bem aos ouvidos do ouvinte.
- As áreas de radiação do altifalante utilizam tecido de grelha ou malha de aço para reduzir a atenuação de alta frequência.
- Todo o invólucro deve ser estanque ao ar.
- Dependendo dos requisitos de afinação, adicionar adequadamente material de absorção de som no interior.
Conceção da dissipação de calor
Todo o produto tem um design cilíndrico. O produto adopta uma disposição modular com unidades geradoras de calor distribuídas (ver o diagrama de empilhamento do produto abaixo). As principais unidades geradoras de calor são complementadas com orifícios de ventilação para melhorar a convecção térmica. Se um módulo local gerar calor excessivo, podem ser utilizadas soluções como a fixação de um dissipador de calor ao chip ou a utilização de uma combinação de silicone condutor térmico e uma placa de arrefecimento para dissipar o calor.
| Não. | Descrição do módulo | Componentes | Componente |
|---|---|---|---|
| 1 | Módulo de captação, circuitos de chave | Várias antenas e fios de ligação | Luz da respiração |
| 2 | Módulos Wi-Fi e outros módulos de sub-placa | ||
| 3 | Conjunto acústico do altifalante | ||
| 4 | Placa de controlo principal, circuito do amplificador |
Ilustração 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 respiração é empilhada de acordo com a sua definição 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 parâmetros eléctricos de cada luz e o diagrama de layout. As aplicações mais comuns atualmente incluem: Para um número relativamente pequeno de luzes, são geralmente utilizadas para iluminação de realce ou efeitos indicadores. Para 3 a 12 luzes RGB, são normalmente utilizadas para criar efeitos de iluminação em áreas específicas, como círculos, à volta da periferia ou ao longo de arestas, etc. Estas podem ser combinadas com acções de produto para criar efeitos de luz respiratória ou intermitente. Para um maior número de luzes, é geralmente utilizada uma disposição em matriz. São utilizadas configurações mais complexas ou matrizes de LED para apresentar animações, informações 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 elegância matemática da faixa de Möbius, a sua forma contínua e sem costuras simboliza a fluidez do som que se move através do espaço. Este é um altifalante concebido não apenas para reproduzir música, mas para melhorar a nossa experiência de som.
Fonte do desenho: Przemysław 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 situações, 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. É 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 ligação entre som, emoção e cor. A série Beosound 2 Gradient dá-lhe uma mistura de cores que se misturam suavemente umas nas outras, tal como as emoções 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 são esses sentimentos. Mas não há dúvida de que, quando vires o seu aspeto especial, elas vão fazer-te sentir algo.
Fonte de design: Bang & Olufsen
04. Mini altifalante “Vinyl” retro
Este design combina função e forma. Pega no visual e dá-lhe vida. Traz de volta as sensações 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 vibrações do acampamento. A luz de estilo antigo, como uma lâmpada clássica, contribui realmente para essa atmosfera super forte. É 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 são limpas e suaves, dando-lhe um aspeto simples e moderno, e tem um som perfeito de 360 graus. Em comparação 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 Uzuntaş
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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