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PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UM TWEETER A PLASMA
Rafael Tena Pierozzi1, Roberto Katsuhiro Yamamoto2
1,2 Faculdade de Tecnologia de São Paulo (FATEC-SP) 2 Laboratório de Sistemas Integráveis (LSI-USP)
1. Introdução
Os tweeters, componentes utilizados na reprodução de freqüências médias e altas, utilizados hoje em dia, são compostos por um ímã permanente no qual é inserida uma bobina fixada em um cone. Ao circular uma corrente elétrica na bobina, é gerado um campo magnético que interage com o ímã, movimentando o cone [1], causando o deslocamento de ar em uma direção preferencial que é interceptado por nossos ouvidos, trazendo a sensação de sons.
A idéia de utilizar uma descarga luminescente (glow), veio do fato de que, ao aplicar um potencial elétrico elevado entre dois eletrodos em pressão ambiente, inicia-se a ionização das moléculas do ar [2]. Os íons, ao se repelirem mutuamente, devido a forças de repulsão eletrostática, colidem com as moléculas do ar produzindo deslocamento de ar semelhante aos tweeters convencionais, propagando som em todas as direções (omnidirecionalidade).
2. Procedimentos Experimentais
O aparato aqui construído, teve a fonte de alta tensão
construída em torno de um flyback (transformador de alta tensão), sendo chaveado por um MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicon-dutor).
Os testes iniciais foram feitos utilizando um gerador de funções como fonte de sinal, definindo então como melhor forma de onda, a onda quadrada.
Foram testadas modulações AM, FM e PWM. Nas duas primeiras não houve bons resultados. A modulação do tipo PWM (modulação de largura de pulso), foi a que apresentou os primeiros resultados chaveando o MOSFET IRF840 capaz de controlar 8 A de corrente no dreno. Neste caso, foram ouvidos alguns ruídos ao utilizar o gerador de funções ao invés de fonte de áudio.
O MOSFET foi substituído por um IRFP250N, capaz de controlar 30 A. Após esta alteração, qualquer sinal de áudio inserido no circuito foi reproduzido fielmente.
3. Resultados
Montado o protótipo, mostrado na Figura 1, foram
realizadas diversas medições de forma a caracterizar o aparato. Na comparação da resposta em freqüência entre um tweeter convencional e o de plasma, percebeu-se que o tweeter a plasma responde melhor acima de 15 kHz.
Figura 1 – Foto do tweeter a plasma construído.
Para determinar a tensão, foi medida a distância entre os eletrodos e através da rigidez dielétrica (aprox. 1 kV/mm), obteve-se o resultado de 20 kV. Outro método utilizando conservação de energia no transformador, confirmou o valor, resultando em aproximadamente 15 kV.
O resultado mais significativo foi o da direcionalidade, mostrando que a propagação ocorre em mais direções comparado ao tweeter convencional, como mostra a Figura 2.
Figura 2 – Gráfico da direcionalidade de propagação.
4. Conclusões
O projeto mostrou que a grande vantagem do
tweeter a plasma é a omnidirecionalidade de propagação do som, permitindo que o mesmo som seja ouvido em qualquer direção, diferente do tweeter convencional que fornece uma propagação preferencialmente em uma direção.
5. Referências
[1] Loudspeaker. Disponível em: <http://en.wikipedia. org/wiki/Loudspeaker [2] Descarga Corona. Disponível em: <http://pt. wiki-pedia.org/wiki/Descarga_de_corona>
Detalhe do plasma