Como funcionam os alto-falantes sem fio

A construção do homem-caverna perfeito não é uma tarefa trivial. Você deve levar muitos fatores em consideração. Quanta luz você deve deixar entrar no quarto? Que tamanho de televisão funcionaria melhor dentro do espaço? Em que tipo de mobília você vai querer afundar enquanto se prepara para se divertir? E o que você faz com todos os fios explodidos que cruzam nossa imaculada fortaleza da solidão?

Algumas dessas perguntas estão fora do escopo deste artigo, mas podemos oferecer uma alternativa para quem acha os fios um incômodo: alto-falantes sem fio. Se você está tentando criar o teatro de som surround perfeito em casa, um sistema de som externo para um deck ou pátio, ou apenas quer um par de fones de ouvido decente que não o enrole toda vez que você precisar se mover, alto-falantes podem ajudar.

Mas eles podem ter desvantagens também. Eles têm um alcance limitado - um alto-falante sem fio no limite do alcance do sistema de som pode não receber um sinal forte ou ter boa qualidade de som. Os audiófilos podem não achá-los satisfatórios. E até mesmo um alto-falante sem fio requer energia para operar. Se essa energia não for fornecida por baterias , você precisará conectar o alto-falante a uma fonte de alimentação. Assim, mesmo alto-falantes sem fio ainda podem ter fios. Vamos dar uma olhada nos prós e contras dos alto-falantes sem fio mais adiante neste artigo.

Para começar a entender como os alto-falantes sem fio funcionam, primeiro precisamos entender um pouco sobre o som.

1. Quando as moléculas colidem
2. Noções básicas de alto-falante
3. Há uma luz
4. Sinais de transmissão
5. Vantagens e desvantagens
6. Nota do autor

Em seu nível mais básico, o som é uma forma de percebermos as vibrações. Quando um objeto dentro da atmosfera da Terra vibra, ele empurra e puxa as moléculas de ar ao redor. Por sua vez, eles afetam as moléculas de ar circundantes. Torna-se uma reação em cadeia.

Imagine um sino. Quando toca, sua superfície realmente se flexiona para dentro e para fora. Quando a superfície do sino se flexiona para dentro, ela puxa as moléculas de ar em direção à superfície do sino. Eles puxam outras moléculas ao seu redor, e essas puxam ainda mais moléculas. Chamamos essa área de rarefação da pressão atmosférica decrescente .

Estendendo-se para fora do objeto vibratório é uma onda de flutuações de pressão do ar. Se você estiver dentro do alcance da onda - a energia se dissipa à distância - seu tímpano vibra em reação às mudanças na pressão. Seu tímpano está conectado a pequenos ossos em seu ouvido médio . Esses ossos conectam o tímpano à cóclea no ouvido interno. A cóclea está cheia de fluidos e pequenos pêlos. À medida que os ossos vibram na cóclea, o fluido flui contra os pelos, o que desencadeia sinais nervosos que se movem do ouvido para o cérebro. Seu cérebro então interpreta esses sinais como som.

O som pode viajar através de sólidos, líquidos e gases. Se você encostar o ouvido em uma mesa e pedir a alguém que a coce suavemente, você ouvirá alto e claro. Isso porque o som geralmente viaja mais eficientemente através de sólidos do que gases. É também por isso que o som não viaja no vácuo do espaço - não há partículas suficientes para colidir umas com as outras para propagar o som .

A natureza do som depende de quão forte e frequentemente as moléculas colidem umas com as outras. Moléculas que realmente colidem umas com as outras criam sons mais altos - um grande martelo batendo em um enorme gongo fará as moléculas colidirem com mais força do que um pequeno sino faria. Flutuações mais rápidas na atmosfera criam sons com um tom mais alto do que aqueles que têm flutuações mais lentas. O som do gongo não será apenas mais alto que o pequeno sino, mas também mais profundo - o sino cria flutuações mais rápidas na pressão do ar do que o gongo.

Alto-falantes - sem fio e com fio - criam som através de vibrações. Basta um pouco de eletricidade e magnetismo.

Um alto- falante típico tem várias partes. A parte que vibra para produzir o som é chamada de cone ou diafragma . É uma superfície flexível que pode ser empurrada para fora ou para dentro pelo resto do mecanismo do alto-falante. É o diafragma que cria as mudanças na pressão atmosférica que percebemos como som.

Um eletroímã chamado bobina de voz se conecta ao centro do cone. Um ímã permanente - um ímã que mantém seu campo magnético sem eletricidade - fica atrás da bobina de voz do outro lado do cone. Isso significa que um alto-falante usa dois tipos diferentes de ímãs, que é o que dá aos alto-falantes o poder de empurrar e puxar contra a atmosfera rapidamente.

Os eletroímãs aproveitam a relação entre eletricidade e campos magnéticos. À medida que a eletricidade flui através de um fio, ela gera um campo magnético. Enrolar o fio elétrico em torno de um núcleo - como um prego de ferro - cria um ímã quando a corrente está ligada. Desligar a eletricidade faz com que o campo magnético se dissipe.

Os ímãs têm dois pólos - um pólo norte e um pólo sul. Os ímãs permanentes sempre têm os mesmos pólos norte e sul. Mas os pólos de um eletroímã podem mudar dependendo do fluxo de eletricidade. Forçar o fluxo de eletricidade a reverter também inverte a posição dos pólos do eletroímã.

Isso é importante porque com ímãs, pólos semelhantes se repelem e pólos opostos se atraem. Ao alterar o fluxo de eletricidade através do eletroímã da bobina de voz, o campo magnético do ímã permanente empurrará ou puxará a bobina de voz. Como a bobina de voz se conecta ao diafragma, isso fará com que o diafragma puxe para dentro ou empurre para fora.

Os alto-falantes alteram o fluxo de eletricidade dentro de uma bobina de voz milhares de vezes por segundo, criando as vibrações precisas necessárias para criar sons que vão desde notas graves profundas até o tom agudo de um flautim.

Em alto-falantes tradicionais, a eletricidade flui de um amplificador dentro da fonte - como um sistema estéreo - para o alto-falante por dois fios. Isso permite que a fonte alterne o fluxo de eletricidade para os alto-falantes, o que faz com que os pólos do eletroímã mudem. Os alto-falantes sem fio precisam criar o mesmo efeito sem o benefício dos fios. Mas como eles fazem isso?

Os alto-falantes sem fio não têm conexão direta com um sistema estéreo ou outra fonte. Em vez disso, o sistema deve enviar um sinal que os alto-falantes podem receber e converter em eletricidade para acionar a bobina de voz dentro do próprio alto-falante. Há algumas maneiras de fazer isto.

Uma maneira é usar sinais infravermelhos. Isso é semelhante a quantos controles remotos funcionam. O sistema estéreo tem um transmissor que envia um feixe de luz infravermelha. Como o infravermelho está fora do espectro da luz visível, não podemos vê-lo.

O trabalho do transmissor é pegar as flutuações de eletricidade - as mesmas que controlariam o alto-falante se ele estivesse conectado ao aparelho de som - e convertê-las em um feixe infravermelho. O feixe transporta informações através de pulsos. Um sistema IR pode enviar milhões de pulsos por segundo. Os alto-falantes sem fio possuem sensores que podem detectar essas transmissões.

Uma vez detectado, o sensor envia sinais eletrônicos para um amplificador . Seu trabalho é aumentar a força da saída do sensor. Sem o amplificador, os sinais seriam muito fracos para acionar a bobina de voz dentro do alto-falante. É por isso que muitos alto-falantes sem fio ainda precisam de energia com fio para funcionar.

O amplificador envia eletricidade para a bobina de voz, alternando o fluxo de eletricidade conforme orientado pelos sinais que o sensor envia. A corrente alternada fará com que o eletroímã da bobina de voz mude rapidamente de polaridade. Os campos magnéticos do eletroímã e do ímã permanente do alto-falante fazem o resto do trabalho, puxando e empurrando a bobina de voz e fazendo com que o diafragma do alto-falante vibre.

Existem várias desvantagens nesse tipo de alto-falante sem fio. Um dos maiores é que um feixe infravermelho requer linha de visão. Isso significa que precisa haver um caminho desobstruído para o feixe infravermelho seguir do sistema estéreo até o alto-falante. Qualquer coisa que bloqueie esse caminho impedirá que o sinal alcance o sensor do alto-falante e o alto-falante permanecerá em silêncio.

Outro problema é que os sinais infravermelhos são bastante comuns. Dispositivos como a maioria dos controles remotos usam tecnologia IR. Mas mesmo as luzes e os seres humanos emitem alguma radiação infravermelha. Isso pode causar interferência, tornando difícil para o alto-falante detectar um sinal claro de um sistema estéreo. Mesmo o fã de música mais casual pode achar uma tarefa árdua ouvir um sistema que oferece uma experiência instável ou inconsistente.

Existem outras maneiras de enviar sinais sem fio. Em seguida, nos voltamos para o mundo do rádio.

As ondas de rádio representam parte do espectro eletromagnético. A luz também faz parte desse espectro. O espectro visível da luz tem uma faixa de comprimento de onda de 390 a 750 nanômetros (um nanômetro é um bilionésimo de um metro). A luz infravermelha (IR) tem uma faixa de comprimento de onda mais longa de cerca de 0,74 micrômetros até 300 micrômetros (um micrômetro é um milionésimo de um metro). As ondas de rádio são o grande problema - os comprimentos de onda variam de 1 milímetro a 100 quilômetros.

As ondas de rádio têm algumas vantagens sobre outros tipos de radiação eletromagnética. Mas para obter ondas de rádio de um sistema estéreo para um alto-falante, você precisará de alguns componentes. Um transmissor conectado ao sistema estéreo converte sinais elétricos em ondas de rádio enviando corrente alternada através de uma antena. As ondas de rádio são transmitidas pela antena.

Uma antena e um receptor no alto-falante sem fio detectam o sinal de rádio e o receptor o converte em um sinal elétrico. Um amplificador aumenta a potência do sinal do receptor para que ele possa acionar o alto-falante. O alto-falante ainda precisa de uma fonte de energia como um alto-falante sem fio IR. Ao contrário de um sistema IR, um alto-falante sem fio que detecta sinais de rádio não precisa estar dentro da linha de visão do sistema estéreo.

As ondas de rádio são transmitidas em diferentes frequências. Uma frequência é a taxa na qual uma onda de rádio oscila - quanto tempo leva para uma onda de rádio ir de pico a vale a pico novamente. Leva mais tempo para uma onda de rádio mais longa oscilar do que uma mais curta. As frequências de rádio são importantes porque as transmissões de rádio usando frequências semelhantes podem interferir umas nas outras.

Essa interferência pode ser um grande problema - muitos dos sistemas de comunicação em que confiamos hoje dependem de transmissões de rádio. Por esse motivo, muitos países estabeleceram regras que limitam os tipos de frequências de rádio que vários dispositivos podem gerar. Isso limita o potencial de interferência do sinal.

Nos Estados Unidos, as bandas de frequência atribuídas a dispositivos como alto-falantes sem fio incluem 902 a 908 megahertz, 2,4 a 2,483 gigahertz e 5,725 a 5,875 gigahertz [fonte: Schotz et al. ]. Dentro dessas faixas, as transmissões sem fio não devem interferir nos sinais de rádio, televisão ou comunicação.

Dentro desses intervalos estão diferentes protocolos, como o Bluetooth. O protocolo Bluetooth permite que os dispositivos se conectem. O Bluetooth também pode permitir que um fabricante inclua controles em um alto-falante que vão além do volume e da potência. Como o protocolo Bluetooth permite comunicação bidirecional, você pode ter um alto-falante sem fio que permite controlar qual faixa está tocando ou em qual estação de rádio seu sistema está sintonizado sem precisar se levantar para alterá-lo no sistema principal.

A principal vantagem de um sistema de alto-falante sem fio é bastante óbvia - não há fios conectando os alto- falantes ao sistema de som. Você pode colocar seus alto-falantes em qualquer lugar dentro do alcance de transmissão e não precisa se preocupar em tropeçar ou esconder fios que levam de volta ao seu sistema de som. Isso pode simplificar a configuração de um sistema de home theater.

Alto-falantes sem fio são populares em sistemas de alto-falantes externos. Se você deseja instalar um sistema de alto-falantes em um deck, pátio ou área de piscina, um sistema sem fio pode ser o ideal.

Existem algumas desvantagens que vêm com sistemas sem fio. Como os alto-falantes sem fio ainda precisam de energia, é provável que você precise conectar cada alto-falante a uma fonte de alimentação. Existem alto-falantes sem fio operados por bateria, mas podem não ter a potência de áudio que você deseja do seu sistema de som. Se você precisar conectar cada alto-falante a uma fonte de alimentação, ainda poderá ficar limitado em como configurar seu home theater .

A interferência pode ser outro problema. Existem muitos dispositivos que emitem ondas de rádio. Se essas ondas de rádio estiverem na mesma frequência que seu sistema de som e alto-falantes, você poderá obter alguns sinais distorcidos ao ouvir sua música. Sinais perdidos também podem ser um problema - se um transmissor ou receptor parar de funcionar ou cair, isso afetará sua experiência de audição.

Outro problema é a largura de banda. Alto-falantes com fio podem transportar muitas informações na forma de sinais elétricos. Os sinais sem fio realmente não podem competir. A música pode parecer menos completa ou rica. É um elemento subjetivo que pode ser difícil de colocar em palavras. Se você é um audiófilo, pode encontrar alto-falantes sem fio com falta de desempenho.

Eu não me classificaria como um audiófilo. Eu amo música e posso diferenciar entre um ótimo sistema de som e um mediano. Mas não sou capaz de dizer a diferença entre um ótimo sistema de som e um sistema top de linha. Eu consideraria um sistema sem fio se isso significasse que eu poderia ter uma experiência de audição decente e ter a liberdade de colocar os alto-falantes onde eu quisesse.

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