ALTO-FALANTES

O alto-falante é um transdutor eletroacústico que transforma um sinal de audiofrequência numa onda acústica.

Em um alto-falante existem dois campos magnéticos: um fixo, do ímã natural, e outro variável, fornecido pela corrente que atravessa uma bobina solidária ao cone. A interação desses dois campos tem como consequência uma força, que produz o deslocamento do cone (que possui mobilidade) e, com ele, de uma coluna de ar à sua frente, fazendo com que o ouvido humano passe a receber o som, na forma de compressão e rarefação do ar (ondas sonoras).

Fig. 7.6 – Vista em corte de um alto-falante

Um dado importante é a potência elétrica capaz de ser dissipada. No caso dos alto-falantes, isso depende do peso do ímã e da bitola do fio da bobina. Essa potência não deve, em nenhuma hipótese, ser ultrapassada, sob pena de derreter o esmalte que isola o fio com o qual é feita a bobina e a conseqüente destruição do alto-falante.

É ainda importante destacar a função do cone, mais rígido ou mais macio, na reprodução dos sons. Os cones mais rígidos se prestam melhor à resposta de freqüências altas (agudos), e os mais macios à resposta de freqüências baixas (graves). Para isso existem os alto-falantes conhecidos como woofer (para os graves),

mid-range (para a faixa média) e o tweeter (para os agudos), que, quando combinados,

são capazes de uma reprodução bastante fiel ao som original.

O tamanho dos alto-falantes está relacionado ao comprimento de onda do sinal a ser reproduzido; os graves, de maior comprimento de onda, exigem cones de maior diâmetro; os agudos, de menor comprimento de onda, exigem cones de menor diâmetro. Logo, é possível reconhecer a faixa de frequências a que se destina o alto- falante.

139 Os alto-falantes também sofreram grande evolução para os fones de ouvido. Os constituídos de cobalto, por exemplo, são muito utilizados nos aparelhos tipo Ipod e MP3 players, cuja qualidade sonora é indiscutível.

MICROFONES

O microfone é um transdutor eletroacústico que reponde às ondas acústicas fornecendo sinais elétricos. Ou seja, transforma as variações de pressão do ar (ondas sonoras) em variações de uma tensão ou de uma corrente elétrica, através de diferentes técnicas.

No microfone dinâmico o processo é análogo, porém inverso, ao do alto-falante: a vibração das moléculas de ar faz vibrar uma membrana que, solidária a uma bobina, produzirá, por efeito eletromagnético, uma tensão que poderá, então, ser amplificada eletronicamente e posteriormente reproduzida por um alto-falante.

Fig. 7.7 – Vista em corte simplificada de um microfone dinâmico

A tecnologia atual neste setor tem progredido bastante, no sentido de apresentar sistemas melhores e mais eficientes, considerando suas especificações. Podemos citar, exemplificando, os microfones piezelétricos, eletreto etc.

Fig. 7.8 – Cápsula de um eletreto Fig.7.9 – Diagrama interno da cápsula

PRÁTICA

MATERIAL UTILIZADO

• Microfones: - um de eletreto ou

- qualquer microfone dinâmico que tenha em casa, como os utilizados em gravador, telefone, radiocomunicador etc.

• Alto-falantes:

- um mid-range de 5 watts (BRAVOX - 6 ou equivalente); - um tweeter com cone de papel.

Imã permanente Bobina móvel

140 • Capacitores bipolares:

- um de 4,7µF, um de 5,6µF e um de 47µF.

PROCEDIMENTOS

1. Ligue o gerador de áudio ao mid-range, aplicando uma tensão de 2 Vef (Vef = volts eficazes). Varie a frequência do gerador entre 10 Hz e 10 kHz. Observe que, para as baixas frequências a excursão do cone é grande, e que para as altas freqüências, a excursão do cone é menor. Explique.

2. Mostre o funcionamento do microfone, usando o osciloscópio para observar a onda que ele produz. Se o microfone for dinâmico, ligue diretamente ao osciloscópio. Se for o de eletreto, monte o circuito abaixo, pois esse tipo de microfone necessita de polarização.

3. Monte o circuito abaixo:

C = 4,7 µF

Gerador

De Tweeter

Áudio

a- Aplique uma tensão de 1 Vef e meça a tensão sobre o tweeter, para as frequências de 50 Hz, 500 Hz, 5 kHz, 10 kHz e 15 kHz.

b- Varie C de 4,7 µF para 5,6 µF. Observe a diferença no som e meça novamente a tensão sobre o tweeter, para as mesmas frequências, explicando o que ocorreu. c- Varie C de 5,6 µF para 47 µF. Observe a diferença no som e meça novamente a tensão sobre o tweeter, para as mesmas frequências, explicando o que ocorreu. d- Verifique seu nível de audição. Qual a maior frequência que você ouve? Varie até 22 kHz.

4. Utilize o alto falante como microfone e observe no osciloscópio a forma do sinal elétrico.

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8ª PRÁTICA

USO DO OSCILOSCÓPIO E DO GERADOR DE SINAIS

OBJETIVOS

• Ajustar os controles básicos do Osciloscópio (liga-desliga, brilho, foco e posição de feixe);

• Ajustar os controles básicos do Gerador de Sinais (forma de onda, freqüência e amplitude);

• Aplicar um sinal proveniente do gerador de sinais ao osciloscópio; • Selecionar escala vertical e base de tempo coerentes com o sinal a ser

visualizado no Osciloscópio;

• Estabilizar a forma de onda na tela do Osciloscópio;

• Medir amplitudes e intervalos de tempo no sinal, com uso do Osciloscópio.

INTRODUÇÃO

A principal função do Osciloscópio é mostrar formas de onda de tensão e medir amplitude e tempo no sinal. É um instrumento importante para manutenção de equipamentos e sistemas eletrônicos, de uso muito comum.

Durante o procedimento desta prática você irá descobrindo os controles, as funções e a operação básica de um osciloscópio analógico, guiado, passo a passo, por um roteiro objetivo.

Observe que os controles e terminais do osciloscópio estão identificados por números, que serão indicados no procedimento.

Figura Ilustrativa do Osciloscópio

A principal função do Gerador de Sinais é produzir formas de onda de tensão, com amplitude e freqüência determinadas pelo usuário.

142 Durante o procedimento você irá descobrindo os controles e a operação básica do Gerador de Sinais.

Observe que os controles e terminais do gerador estão identificados por letras, que

serão indicadas no procedimento.

Figura ilustrativa do Gerador de Sinais PROCEDIMENTOS

Importante: apresentamos a seguir um roteiro objetivo, para guiá-lo no uso destes

instrumentos. Você deve observar os efeitos de cada botão, controle e ajuste, para entender o processo, em vez de decorá-lo.

Ajustes iniciais do Osciloscópio

1- Aperte o botão 2 e verifique se os botões ao lado dele, bem como o botão 3, estão desapertados.

2- Aperte o botão 6 e verifique se os botões ao lado dele, bem como o botão 10, estão desapertados.

3- Aperte os botões 8 e 9.

4- Gire os botões 11 e 12 totalmente para a direita, até travarem.

5- Ligue o Osciloscópio em 1 e gire o botão 4 totalmente para a direita. Se não aparecer uma linha horizontal brilhante na tela, verifique se o botão 15 não se encontra na posição XY (se estiver, mude) e, depois, gire os botões 5 e 6 até a linha se encontrar no centro da tela. Gire, então, o botão 4 para a esquerda, até a linha perder um pouco de brilho, e o botão 7 até a linha ficar o mais fina possível.

Ajustes iniciais do Gerador de Sinais

6- Ligue o Gerador em A. 7- Aperte os botões B e C.

8- Gire o botão D totalmente para a esquerda e certifique-se de que os botões E e F estão empurrados.

9- Ajuste o botão G até aparecer um valor próximo a 1000 no mostrador e ajuste exatamente em 1000 no botão H.

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Interligação dos instrumentos

11- Conecte um cabo blindado entre o terminal I do Gerador e o terminal 13 do Osciloscópio. O conector na ponta desse cabo é do tipo BNC. Caso não haja um cabo com um desses conectores em cada ponta, interligue dois cabos que tenham BNC em uma das pontas e garras jacaré na outra, observando a ligação de massa (garra preta) com massa.

Visualização do sinal no Osciloscópio

12- Ajuste o botão 14 até que o sinal ocupe a maior parte da tela, na direção vertical, sem ultrapassar as marcas (quadrados).

13- Ajuste o botão 15 até que a tela mostre cerca de dois ciclos do sinal. 14- Se necessário, reajuste o brilho, o foco e a posição do traço.

15- Esboce a imagem, na reprodução de tela abaixo.

A escala vertical é indicada pela posição do botão 14 e a escala horizontal é indicada pela posição do botão 15.

16- Meça a amplitude do sinal, em volts de pico e pico-a-pico. Anote. VP = ________ VPP = ________

Para medir a amplitude pico-a-pico você deve contar o número de quadrados (divisões) ocupados pelo sinal na tela, na direção vertical. A subdivisão de um quadrado vale 0,2. Para calcular o valor em Volts é só multiplicar o número de divisões e subdivisões pela escala de V/div (Volts por divisão) indicada no botão 14. Já a amplitude de pico é aquela entre o meio da onda (zero) e um dos picos.

Escala vertical: _____ V/div Escala horizontal: _____ ms/div

144 17- Meça o período do sinal. Anote.

T = ________

Para medir o período você deve contar o número de quadrados (divisões) ocupados pelo sinal na tela, na direção horizontal, entre um pico do sinal e o seguinte. A subdivisão de um quadrado vale 0,2. Para calcular o valor de tempo é só multiplicar o número de divisões e subdivisões pela escala de s/div (segundos por divisão) ou ms/div (milissegundos por divisão) ou, ainda, µs/div (microssegundos por divisão) indicada no botão 15.

18- Reajuste o gerador para fornecer 3 VP, medindo esse valor no osciloscópio.

19- Reajuste a freqüência para 3 kHz e torne a medir o período. Anote. T = ________

20- Esboce a imagem, na reprodução de tela abaixo.

Proposta: Utilizando um transdutor eletroacústico, ajuste a base de tempo e a

amplitude de forma que seja possível observar a representação elétrica do sinal de áudio vocalizado através do transdutor.

Escala vertical: _____ V/div Escala horizontal: _____ ms/div