Un transductor és un dispositiu que transforma una magnitud física d'una determinada naturalesa a una altra de naturalesa diferent. Els auriculars i els altaveus són transductors electroacústics, és a dir, transformen un senyal elèctric d'audiofreqüència en ones de so.  El nom d'auricular prové del fet que aquest es col·loca molt a prop de l'oïda, de manera que la potència sonora que emet el dispositiu és aprofitada per un únic oïdor. Degut a la gran proximitat amb l'oïda, la potència que es requereix per excitar de forma suficient un auricular és molt petita la qual, depenent de les sensibilitats del dispositiu i de l'oïda, pot anar des de fraccions de   μW   fins fraccions de   mW.

            Els auriculars que s'utilitzen actualment per a l'electrònica de consum tenen una impedància baixa, de l'ordre  d'entre  4  i  32 Ω  resistius.

            En aquesta pràctica s'assajaran un parell d'auriculars que s'utilitzen en ordinadors, per exemple els  PHILIPS   SBC HL140  de  32Ω  cadascun (fig.1).  Es veurà que la impedància d'aquests auriculars és pràcticament resistiva.

fig. 1

           De cada auricular surten un parell de cables, un d'ells blindant l'altre. El connector mascle del final dels cables té tres terminals. Els blindatges s'uneixen i es connecten al terminal de major superfície, que és el que està tocant al caputxó de plàstic del connector. Els dos cables que manquen, un de cada auricular, es connecten al connector en els terminals extrem i intermedi. Entre aquests terminals extrem i intermedi els auriculars estan en sèrie -raoneu-ho.

           A la fig. 2 s'indica un tipus de connector femella on s'han soldat un parell de conductors acabats amb terminals rígids per poder inserir-los a la protoboard.  Els conductors s'han soldat als terminals del connector corresponents als dos auriculars en sèrie, amb la qual cosa tindrem:  2 · 32 = 64 Ω  nominals.

           A la fig. 3 s'indica el circuit per assajar els auriculars.

           Per determinar el valor de la impedància    R_a   dels auriculars s'empra un divisor de tensió format per  R_a    i una resistència    R   el valor nominal de la qual ha de ser el més semblant possible a la    R_a   nominal dels auriculars.  La resistència    R_l   s'ha d'escollir de manera que, amb el nivell del generador al mínim, la tensió mínima aplicada als auriculars pugui arribar a uns  2 mV  de pic. A la vegada, aquesta   R_l   juntament amb la resistència interna del generador i el condensador   C , actuen com un filtre passabaix que contribueix a reduir el possible soroll superposat a la tensió dels auriculars, el que facilita les lectures de tensió a l'oscil·loscopi.  Amb l'oscil·loscopi es mesuren les tensions   v_a(t)   en borns dels auriculars i   v(t)   aplicada al divisor, i es complirà:

on s'ha omès la dependència del temps de les variables per simplificar la notació.  Separant   R_a: 

          Mesurant amb un multímetre el valor real de   R   i    les tensions de pic de   v   i   v_a   amb l'oscil·loscopi, ja podem calcular el valor real de   R_a .  L'elecció de   R   molt propera al valor nominal de   R_a   es deu a què així   v_a   valdrà aproximadament la meitat de   v  (raonar-ho) i es pot demostrar que fent-ho d'aquesta manera l'error en la determinació de   R_a   és mínim. 

            A la fig. 4 s'indica la planificació del muntatge i a la fig. 5 una fotografia.

            Relació de components:

            Les resistències són de  0,25 W  de dissipació.

          Procediment:

         • Amb el multímetre mesureu el valor real de la resistència   R   de  68 Ω  nominals, i surt, per exemple:  R = 69,1 Ω .

          • En  el  generador  de  funcions  seleccioneu forma d'ona sinusoïdal i una freqüència d'uns  750 Hz.

          • Confegiu una taula de valors ajustant els valors de pic   V_a   de   v_a(t) ,  en  mV, següents:  2, 5, 10, 20, 50, 100 i 200.  Per a cadascun d'aquests valors anoteu els valors corresponents de pic   V   de   v(t), també en  mV, amb la qual cosa podrem calcular el valor de   R_a   en cada cas aplicant la (1).  Aquest valor de resistència s'ha de mantenir sensiblement constant.

• Calculeu la potència absorbida pels auriculars   P_a , en  μW, en cada cas aplicant la fórmula:

           Els resultats obtinguts són, per exemple:

          Observacions i suggeriments:

            • Si no es pot aconseguir la   V_a   mínima de  2 mV,  augmenteu el valor de   R_l . Si no es pot aconseguir la   V_a    màxima de  200 mV, disminuïu el valor de   R_l .

            • Amb una potència tan minsa com  0,0311 μW  el senyal és audible.

            • Amb una potència de  314 μW  la intensitat del so ja resulta molest.

           • Els senyals   v(t)   i   v_a(t)   estan en fase, la qual cosa indica que, efectivament, la impedància dels auriculars és pràcticament resistiva.

            • Proveu amb altres freqüències. A les freqüències audibles més altes,  v(t)   i   v_a(t)   poden estar lleugerament desfasades.

• Adoneu-vos-en que, per a una mateixa potència del senyal, hi ha alguna freqüència per a la qual el so és més intens, la qual cosa es deu al fenomen de ressonància del conjunt  auricular/oïda.

• Com a curiositat, comproveu les freqüències màxima i mínima audibles de la persona que fa l'assaig.

• A la freqüència d'uns  750 Hz  canvieu la forma d'ona a triangular i rectangular per adonar-se'n, a oïda, de la presència dels harmònics superposats a la freqüència fonamental. Adoneu-vos-en també que els harmònics del senyal rectangular són més intensos que els del senyal triangular, tal com ens diu la teoria.

Escriure un comentari