Come funzionano gli altoparlanti wireless

La costruzione dell'uomo-caverna perfetto non è un'impresa da poco. Devi prendere in considerazione molti fattori. Quanta luce dovresti far entrare nella stanza? Di quale dimensione la televisione funzionerebbe meglio all'interno dello spazio? In che tipo di mobili vorresti sprofondare mentre ti prepari per divertirti? E cosa fai con tutti i fili bruciati che attraversano la nostra fortezza della solitudine altrimenti immacolata?

Alcune di queste domande non rientrano nell'ambito di questo articolo, ma possiamo offrire un'alternativa a chiunque trovi che i cavi siano una seccatura: gli altoparlanti wireless. Sia che tu stia cercando di creare il perfetto sistema audio surround a casa, un sistema audio esterno per una terrazza o un patio, o semplicemente desideri un paio di cuffie decenti che non ti aggroviglino ogni volta che devi muoverti, wireless gli altoparlanti potrebbero aiutare.

Ma possono avere anche degli svantaggi. Hanno una portata limitata: un altoparlante wireless al limite della portata del sistema audio potrebbe non ricevere un segnale forte o avere una buona qualità del suono. Gli audiofili potrebbero non trovarli soddisfacenti. E anche un altoparlante wireless richiede alimentazione per funzionare. Se tale alimentazione non è fornita dalle batterie , dovrai collegare l'altoparlante a una fonte di alimentazione. Quindi anche gli altoparlanti wireless possono ancora avere dei cavi. Daremo un'occhiata più da vicino ai pro e ai contro degli altoparlanti wireless più avanti in questo articolo.

Per iniziare con il funzionamento degli altoparlanti wireless, dobbiamo prima capire un po' il suono.

1. Quando le molecole si scontrano
2. Nozioni di base sui relatori
3. C'è una luce
4. Segnali di trasmissione
5. Vantaggi e svantaggi
6. Nota dell'autore

Al suo livello più elementare, il suono è un modo in cui percepiamo le vibrazioni. Quando un oggetto all'interno dell'atmosfera terrestre vibra, spinge e attira le molecole d'aria circostanti. A loro volta, influenzano le molecole d'aria circostanti. Diventa una reazione a catena.

Immagina una campana. Quando suona, la sua superficie si flette effettivamente verso l'interno e verso l'esterno. Quando la superficie della campana si flette verso l'interno, attira le molecole d'aria verso la superficie della campana. Attirano altre molecole intorno a loro e quelle attirano ancora più molecole. Chiamiamo quest'area di diminuzione della pressione atmosferica rarefazione .

Estendendosi verso l'esterno dall'oggetto vibrante c'è un'onda di fluttuazioni della pressione dell'aria. Se ti trovi nel raggio dell'onda - l'energia si dissipa a distanza - il tuo timpano vibra in reazione ai cambiamenti di pressione. Il tuo timpano è collegato a minuscoli ossi nell'orecchio medio . Queste ossa collegano il timpano alla coclea nell'orecchio interno. La coclea è piena di fluidi e minuscoli peli. Quando le ossa fanno vibrare la coclea, il fluido scorre contro i peli, innescando i segnali nervosi che si spostano dall'orecchio al cervello. Il tuo cervello interpreta quindi questi segnali come suoni.

Il suono può viaggiare attraverso solidi, liquidi e gas. Se appoggi l'orecchio contro un tavolo e qualcuno lo gratta delicatamente sopra, lo sentirai forte e chiaro. Questo perché il suono generalmente viaggia in modo più efficiente attraverso i solidi rispetto ai gas. Questo è anche il motivo per cui il suono non viaggia nel vuoto dello spazio: non ci sono abbastanza particelle da scontrarsi tra loro per propagare il suono .

La natura del suono dipende dalla forza e dalla frequenza con cui le molecole si scontrano l'una con l'altra. Le molecole che si scontrano davvero l'una contro l'altra creano suoni più forti: un grande martello che colpisce un enorme gong farà scontrare le molecole con più forza di quanto farebbe una piccola campana. Le fluttuazioni più rapide nell'atmosfera creano suoni con un tono più alto rispetto a quelli che hanno fluttuazioni più lente. Il suono del gong non sarà solo più forte della piccola campana, ma anche più profondo: la campana crea fluttuazioni più rapide della pressione dell'aria rispetto al gong.

Gli altoparlanti, sia wireless che cablati, creano suoni attraverso le vibrazioni. Tutto ciò che serve è un po' di elettricità e magnetismo.

Un tipico altoparlante ha diverse parti. La parte che vibra per produrre il suono è chiamata cono o diaframma . È una superficie flessibile che può essere espulsa o tirata verso l'interno dal resto del meccanismo dell'altoparlante. È il diaframma che crea le variazioni di pressione atmosferica che percepiamo come suono.

Un elettromagnete chiamato bobina mobile si attacca al centro del cono. Un magnete permanente , un magnete che mantiene il suo campo magnetico senza elettricità, si trova dietro la bobina mobile sull'altro lato del cono. Ciò significa che un altoparlante utilizza due diversi tipi di magneti, che è ciò che dà agli altoparlanti il ​​potere di spingere e tirare rapidamente contro l'atmosfera.

Gli elettromagneti sfruttano la relazione tra elettricità e campi magnetici. Quando l'elettricità scorre attraverso un filo, genera un campo magnetico. Avvolgere il filo elettrico attorno a un nucleo, come un chiodo di ferro, crea un magnete quando la corrente è attiva. Lo spegnimento dell'elettricità provoca la dissipazione del campo magnetico.

I magneti hanno due poli: un polo nord e un polo sud. I magneti permanenti hanno sempre gli stessi poli nord e sud. Ma i poli di un elettromagnete possono cambiare a seconda del flusso di elettricità. Forzare l'inversione del flusso di elettricità inverte anche la posizione dei poli dell'elettromagnete.

Questo è importante perché con i magneti poli simili si respingono e poli opposti si attraggono. Alterando il flusso di elettricità attraverso l'elettromagnete della bobina mobile, il campo magnetico del magnete permanente spingerà o tirerà la bobina mobile. Poiché la bobina mobile si attacca al diaframma, ciò farà tirare il diaframma verso l'interno o spingerlo verso l'esterno.

Gli altoparlanti alterano il flusso di elettricità all'interno di una bobina mobile migliaia di volte al secondo, creando le vibrazioni precise necessarie per creare suoni che vanno dalle note di basso rimbombanti e profonde al tono acuto di un ottavino.

Negli altoparlanti tradizionali, l'elettricità scorre da un amplificatore all'interno della sorgente, come un sistema stereo, all'altoparlante su due fili. Ciò consente alla sorgente di alternare il flusso di elettricità agli altoparlanti, provocando la commutazione dei poli dell'elettromagnete. Gli altoparlanti wireless devono creare lo stesso effetto senza il vantaggio dei cavi. Ma come fanno?

Gli altoparlanti wireless non hanno una connessione diretta a un sistema stereo o altra sorgente. Invece, il sistema deve inviare un segnale che gli altoparlanti possono ricevere e convertire in elettricità per pilotare la bobina mobile all'interno dell'altoparlante stesso. Ci sono alcuni modi per farlo.

Un modo è utilizzare i segnali a infrarossi. Questo è simile a quanti telecomandi funzionano. L'impianto stereo è dotato di un trasmettitore che emette un raggio di luce infrarossa. Poiché l'infrarosso è al di fuori dello spettro della luce visibile, non possiamo vederlo.

Il compito del trasmettitore è prendere le fluttuazioni dell'elettricità - le stesse che controllererebbero l'altoparlante se fosse collegato allo stereo - e convertirle in un raggio infrarosso. Il raggio trasporta le informazioni attraverso gli impulsi. Un sistema IR può inviare milioni di impulsi al secondo. Gli altoparlanti wireless hanno sensori in grado di rilevare queste trasmissioni.

Una volta rilevato, il sensore invia segnali elettronici a un amplificatore . Il suo compito è aumentare la potenza dell'uscita del sensore. Senza l'amplificatore, i segnali sarebbero troppo deboli per pilotare la bobina mobile all'interno dell'altoparlante. Questo è il motivo per cui molti altoparlanti wireless richiedono ancora l'alimentazione cablata per funzionare.

L'amplificatore invia elettricità alla bobina mobile, alternando il flusso di elettricità come diretto dai segnali inviati dal sensore. La corrente alternata farà cambiare rapidamente polarità all'elettromagnete della bobina mobile. I campi magnetici dell'elettromagnete e del magnete permanente dell'altoparlante fanno il resto del lavoro, tirando e spingendo la bobina mobile e facendo vibrare il diaframma dell'altoparlante.

Ci sono diversi inconvenienti di questo tipo di altoparlante wireless. Uno dei più grandi è che un raggio infrarosso richiede la linea di vista. Ciò significa che deve esserci un percorso libero affinché il raggio a infrarossi segua dall'impianto stereo all'altoparlante. Qualsiasi cosa che blocchi quel percorso impedirà al segnale di raggiungere il sensore dell'altoparlante e l'altoparlante rimarrà silenzioso.

Un altro problema è che i segnali a infrarossi sono piuttosto comuni. Dispositivi come la maggior parte dei telecomandi utilizzano la tecnologia IR. Ma anche le luci e gli esseri umani emettono radiazioni infrarosse. Ciò può causare interferenze, rendendo difficile per l'altoparlante rilevare un segnale chiaro da un sistema stereo. Anche il fan della musica più occasionale potrebbe trovare un lavoro ingrato ascoltare un sistema che offre un'esperienza instabile o incoerente.

Esistono altri modi per inviare segnali in modalità wireless. Successivamente, ci rivolgiamo al mondo della radio.

Le onde radio rappresentano parte dello spettro elettromagnetico. Anche la luce fa parte di questo spettro. Lo spettro visibile della luce ha una gamma di lunghezze d'onda da 390 a 750 nanometri (un nanometro è un miliardesimo di metro). La luce a infrarossi (IR) ha una gamma di lunghezze d'onda più lunga da circa 0,74 micrometri fino a 300 micrometri (un micrometro è un milionesimo di metro). Le onde radio sono il ragazzo più grande del blocco: le lunghezze d'onda vanno da 1 millimetro a 100 chilometri.

Le onde radio presentano alcuni vantaggi rispetto ad altri tipi di radiazioni elettromagnetiche. Ma per portare le onde radio da un sistema stereo a un altoparlante avrai bisogno di alcuni componenti. Un trasmettitore collegato all'impianto stereo converte i segnali elettrici in onde radio inviando corrente alternata attraverso un'antenna. Le onde radio trasmettono dall'antenna.

Un'antenna e un ricevitore sull'altoparlante wireless rilevano il segnale radio e il ricevitore lo converte in un segnale elettrico. Un amplificatore aumenta la potenza del segnale dal ricevitore in modo che possa pilotare l'altoparlante. L'altoparlante ha ancora bisogno di una fonte di alimentazione proprio come un altoparlante wireless IR. A differenza di un sistema IR, un altoparlante wireless che rileva i segnali radio non deve necessariamente essere in linea con l'impianto stereo.

Le onde radio trasmettono in diverse frequenze. Una frequenza è la velocità con cui un'onda radio oscilla: quanto tempo impiega un'onda radio per passare da un picco all'altro fino al picco. Ci vuole più tempo perché un'onda radio più lunga oscilli rispetto a una più corta. Le frequenze radio sono importanti perché le trasmissioni radio che utilizzano frequenze simili possono interferire tra loro.

Quell'interferenza può essere un grosso problema: molti dei sistemi di comunicazione su cui facciamo affidamento oggi si basano sulle trasmissioni radio. Per questo motivo, molti paesi hanno stabilito regole che limitano i tipi di frequenze radio che i vari dispositivi possono generare. Ciò limita il potenziale di interferenza del segnale.

Negli Stati Uniti, le bande di frequenze assegnate a dispositivi come gli altoparlanti wireless includono da 902 a 908 megahertz, da 2,4 a 2,483 gigahertz e da 5,725 a 5,875 gigahertz [fonte: Schotz et al. ]. All'interno di questi intervalli, le trasmissioni wireless non devono interferire con i segnali radio, televisivi o di comunicazione.

All'interno di questi intervalli sono diversi protocolli, come il Bluetooth. Il protocollo Bluetooth consente ai dispositivi di connettersi insieme. Il Bluetooth può anche consentire a un produttore di includere controlli su un altoparlante che vanno oltre il volume e la potenza. Poiché il protocollo Bluetooth consente la comunicazione bidirezionale, potresti avere un altoparlante wireless che ti consente di controllare quale brano sta ascoltando o quale stazione radio è sintonizzata sul tuo sistema senza farti alzare per cambiarlo sul sistema principale.

Il vantaggio principale di un sistema di altoparlanti wireless è abbastanza ovvio: non ci sono cavi che collegano gli altoparlanti al sistema audio. Puoi posizionare i tuoi altoparlanti ovunque entro il raggio di trasmissione e non devi preoccuparti di inciampare o nascondere i cavi che riconducono al tuo sistema audio. Questo può semplificare la configurazione di un sistema home theater.

Gli altoparlanti wireless sono popolari nei sistemi di altoparlanti per esterni. Se desideri installare un sistema di altoparlanti su una terrazza, un patio o un'area piscina, un sistema wireless potrebbe essere l'ideale.

Ci sono alcuni svantaggi che vengono con i sistemi wireless. Poiché gli altoparlanti wireless richiedono ancora alimentazione, è probabile che dovrai collegare ciascun altoparlante a una fonte di alimentazione. Esistono altoparlanti wireless alimentati a batteria, ma potrebbero non avere la potenza audio che desideri dal tuo sistema audio. Se devi collegare ciascun altoparlante a una fonte di alimentazione, potresti comunque trovarti limitato nel modo in cui puoi configurare il tuo home theater .

L'interferenza può essere un altro problema. Ci sono molti dispositivi che emettono onde radio. Se quelle onde radio sono sulla stessa frequenza del tuo sistema audio e degli altoparlanti, potresti ricevere dei segnali confusi mentre ascolti la tua musica. Anche i segnali interrotti possono essere un problema: se un trasmettitore o un ricevitore smette di funzionare o si interrompe, ciò influirà sulla tua esperienza di ascolto.

Un altro problema è la larghezza di banda. Gli altoparlanti cablati possono trasportare molte informazioni sotto forma di segnali elettrici. I segnali wireless non possono davvero competere. La musica può sembrare meno piena o ricca. È un elemento soggettivo che può essere difficile da esprimere a parole. Se sei un audiofilo, potresti trovare altoparlanti wireless carenti dal punto di vista delle prestazioni.

Non mi classificherei come un audiofilo. Amo la musica e posso distinguere tra un ottimo sistema audio e uno medio. Ma non sono in grado di dire la differenza tra un ottimo sistema audio e un sistema top di gamma. Prenderei in considerazione un sistema wireless se ciò significasse che potrei avere un'esperienza di ascolto decente e avere la libertà di posizionare gli altoparlanti dove voglio.

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Fonti