Al desarrollar un ciclo sobre los criterios para elegir oradores, decidí continuar la historia con una historia sobre emisores. Cada tipo se dedicará a un material separado, en esta publicación hablaré sobre altavoces electrostáticos.
Los sistemas electrostáticos se distinguen por su baja prevalencia, alto costo y características únicas. Aquellos que han escuchado la acústica electrostática saben que la precisión de la transmisión de sonido en tales sistemas es significativamente mayor que la de la mayoría de los otros tipos de altavoces.
Habiendo aparecido en los años 20 del siglo pasado, el diseño de los electrostáticos ha evolucionado y actualmente se considera uno de los más efectivos para una transmisión de sonido precisa (especialmente en las frecuencias medias y altas).
Un principio simple: tecnología sofisticada
El principio físico en el que se basa el funcionamiento de los electrostáticos es bastante simple. Las vibraciones de la frecuencia del sonido son creadas por una membrana conductora ultradelgada (de 15 a 3 micras) (generalmente con alta resistencia), a la cual se aplica una corriente de alto voltaje (hasta varios kV).
La membrana, que interactúa con el campo eléctrico de los estatores (que recibe una señal de sonido de alto voltaje con diferente polaridad para cada estator), emite ondas de sonido. En la mayoría de los casos, se utilizan láminas perforadas de metal (acero o aluminio) o alambre como estatores, la membrana está hecha de películas sintéticas ultrafinas. El principio nos permite reducir la distorsión a cantidades extremadamente pequeñas y obtener una respuesta de frecuencia casi perfectamente plana.
A pesar de la aparente simplicidad, la implementación tecnológica de los principios de la acústica electrostática es difícil de enraizar en la producción en masa. Los fabricantes de dicha acústica (sin contar los auriculares) se pueden contar literalmente con los dedos de las dos manos. Las razones del bajo interés de los grandes reproductores en el mercado de audio para electrostáticos son muchas, las principales son las siguientes: una membrana costosa, altos requisitos de ensamblaje, la necesidad de usar amplificadores con un transformador de salida o el uso de un transformador en el diseño de los altavoces. Como consecuencia de todo lo anterior, el costo del hablante se vuelve digno de descripción en las fábulas de Krylov.
Un gran problema para los sistemas electrostáticos fue la reproducción de baja. Dado que para un sonido completo en el rango de baja frecuencia y medio bajo, se necesita un área de emisor enorme (varios metros cuadrados). Para resolver este problema sin aumentar el área de la membrana, los electrostáticos están equipados con emisores electrodinámicos adicionales y, en consecuencia, cruces para separar las bandas.
Una breve historia de los electrostáticos desde el siglo XIX hasta la actualidad.
La mayoría de las fuentes están de acuerdo en que el principio mismo de funcionamiento de los emisores electrostáticos tiene casi la misma edad que la electroacústica, como un campo de conocimiento físico, y apareció a fines del siglo XIX. Por primera vez, dicho dispositivo se demostró en la Exposición Eléctrica de París en 1881.
Los intentos de crear un altavoz electrostático comenzaron incluso antes de la Gran Guerra (Primera Guerra Mundial). Desde la década de 1920, se sabe que utiliza electrostáticos comerciales de un solo ciclo (con 1 estator) para sonar salas de conciertos, salas de reuniones, salas al aire libre para eventos públicos, así como para reproducir música en costosos cines silenciosos. Tales altavoces se usaron con los primeros amplificadores de tubo.
Los más exitosos comercialmente (en los años 20-30) fueron los primeros altavoces electrostáticos push-pull creados por el ingeniero alemán Hans Vogt.
Estos altavoces se usaron en los cines para películas sonoras hasta finales de los años 30. El principal problema de los altavoces de este tipo en ese momento era la baja capacidad de supervivencia, debido al uso de papel de aluminio de baja resistencia (también experimentaron con papel de oro y varios otros conductores), que tendieron a arder durante la descomposición. El desarrollo de ferromagnetos (respectivamente, altavoces electrodinámicos) y la falta de materiales efectivos para crear membranas detuvieron el desarrollo de electrostáticos hasta los años 50.
El siguiente hito en el desarrollo de los electrostáticos fue la aparición de lavsan, que era el material más adecuado para la membrana. En 1953, Arthur Jansen recibió una patente para un nuevo tipo de emisor electrostático, y ya en 1957 apareció el electrostático QUAD ESL57 de mayor duración, cuyo lanzamiento duró hasta 1981. Los diseños originales fueron ofrecidos por Williamson y Reed.
El verdadero avance para la acústica electrostática fue la puesta en marcha de Gale Martin Sanders y Ron Logan Sutherland, quienes, "retorciendo" la acústica electrostática del diseño original en el garaje, lo llevaron a la Luz de Dios y mostraron a las personas honestas en el CES de Chicago en 1982.
El resultado fue impresionante: el invento se convirtió en el ganador de la exposición, y los socios de desarrollo hasta el día de hoy ganan dinero mediante la producción en masa de electrostáticos. Por cierto, Martin Logan es merecidamente considerado uno de los mejores fabricantes de dichos altavoces.
Ventajas
Una de las principales ventajas de los altavoces electrostáticos es el nivel de distorsión extremadamente bajo. THD no es más de 0.5%, IMD no excede 1%, la distorsión de fase está prácticamente ausente. Otra ventaja impresionante es que la respuesta de frecuencia desigual de los electrostáticos modernos está dentro de ± 3 dB. Amplio rango de frecuencia (promedio de 100 Hz a 40,000 kHz). Los altavoces con un área de membrana grande pueden hacer frente con éxito a los bajos medios y bajos.
Con la excepción de la sensibilidad relativamente baja y el umbral inferior a veces limitado del rango de frecuencia con respecto a la reproducción de sonido, los altavoces electrostáticos prácticamente no tienen inconvenientes y son comparables, tal vez, solo con ionófonos.
Ideal para los electrostáticos modernos, los altavoces activos combinados (ES + bajo dinámico) de Martin Logan Renaissance ESL 15A tienen las características.
- Potencia mínima recomendada, W: 20
- Potencia máxima, W: 700
- Sensibilidad: 92 dB.
- Impedancia: 4 ohmios
- Rango de respuesta de frecuencia: 22-21000 Hz (± 3 dB)
- Frecuencia de cruce: 300 Hz.
- THD: menos del 0.1%
- IMD: menos del 0.5%
Desventajas
- Costo astronómico: la mayoría de los electrostáticos cuestan mucho dinero. Es de destacar que hay un fabricante ruso y varios chinos con sistemas relativamente económicos (dentro de 60,000 rublos), pero sus características son comparables con la electrodinámica e isodinámica por el mismo dinero;
- Sensibilidad relativamente baja: rara vez se eleva por encima de 85-87 dB, no todos los modelos principales de electrostáticos pueden presumir de indicadores más altos. 92 - 95 dB pueden considerarse un techo casi inalcanzable;
- La naturaleza dipolar del sonido: limita la libertad de colocación de los altavoces, no permite colocar el sistema a lo largo de la pared;
- Limitar los límites de volumen máximo por el espacio entre la membrana y los estatores;
- Exigiendo amplificación, se requiere UMZCH con un transformador de salida o un transformador incorporado provisto por el diseño de CA;
- Relativamente estrecha directividad del sonido;
- La atracción del polvo reduce la estética de la apariencia;
- Los altavoces no combinados con altavoces de baja frecuencia de altavoces electrostáticos se caracterizan por una falta en el espectro de baja frecuencia;
Los electrostáticos de bricolaje no son un mito, sino un hecho
La simplicidad del principio de funcionamiento de los altavoces electrostáticos abre oportunidades para el desarrollo independiente. Tengo dudas de que pueda recolectar fácilmente electrostáticos por su cuenta, alcanzando el nivel de muestras en serie, pero las personas cuyos brazos crecen fuera de sus cuerpos generalmente no pasan tiempo buscando formas fáciles.
De una forma u otra, la experiencia en el garaje de Gale Martin Sanders y Ron Logan Sutherland muestra la viabilidad de un plan tan audaz. Quién sabe, tal vez en 10 años la consola intercambie los electrostáticos de uno de los lectores de estas líneas.
El usuario de KRIdas ofrece recomendaciones muy valiosas sobre cómo crear de forma independiente un altavoz electrostático en
una conferencia xbit .
Algunos puntos importantes sobre los que KRIdas escribió:
- Es necesario usar una película con un grosor de no más de 30 micras (es mejor caer en el rango de 3 a 15 micras)
- Como rejillas perforadas, se pueden utilizar láminas de acero o aluminio con un diámetro de orificio de 3 mm y un paso de 4 mm.
- los espacios entre la membrana y los estatores deben ser de aproximadamente 3 mm
Bastante jeans
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