I manuali di Alberto Bellino

5° Lezione i bass Reflex

 Di cosa si tratta

Lezione sui Bass Reflex

Chi lo ha costruito

Alberto Bellino

Mia presentazione

Alberto continua a donarci  questi interessanti manuali , sicuramente utilissimi  per comprendere meglio il funzionamento di una cassa acustica.

SISTEMI DI CARICO PER ALTOPARLANTI – Di Alberto Bellino - 2004

Iniziamo la trattazione dei famosissimi sistemi bass-reflex.

La variante di sistema bass reflex più semplice è quella a semplice apertura, con la porta o condotto ricavato direttamente da una apertura su di un pannello del mobile stesso, in pratica una “finestra” che mette in comunicazione l’interno del diffusore con l’esterno.

Questa tipologia di bass reflex è la più economica e semplice da realizzare ma anche la più approssimativa dal punto di vista acustico. Il principio di funzionamento viene esaurientemente spiegato a pag.34, mentre per le formule di dimensionamento del reflex a semplice apertura, si deve fare riferimento alla trattazione di pag.40.

Vediamo ora di intraprendere la progettazione di un diffusore abbastanza particolare, ispirato nelle forme e nelle caratteristiche tecniche al famosissimo diffusore monovia Rehdeko RK115.

Questo diffusore non sarà un “clone” del famoso progetto francese, bensì un sistema acustico ad esso solamente ispirato, essendo l’originale più sensibile e più piccolo come dimensioni del mobile.

Come al solito, scegliamo un altoparlante di facile reperibilità, costo ragionevolmente contenuto e di attuale produzione. L’italianissima Ciare ci viene ancora una volta in aiuto proponendoci il modello CH321, un poderoso trasduttore da 12” biconico, dalle caratteristiche spiccatamente professionali e dall’impedenza di quattro ohm nominali.

Vediamone insieme le caratteristiche tecniche con il consueto aiuto del mio software EUR.E.S:

Come possiamo notare dalle caratteristiche tecniche, il trasduttore bene si presta ad essere posto a lavorare in un box accordato. La Fs è piuttosto alta, il Qts e il Vas sono contenuti e il fattore di forza elevato. L’escursione è piuttosto ridotta per cui un box accordato pare l’unica soluzione per poter fare esprimere utilmente le potenzialità del trasduttore.

L’efficienza di trasduzione elettroacustica è vicina al 5%, un valore notevole per un altoparlante dinamico, che permette di ottenere una SPL che sfiora i 100 dB! 

Il trasduttore, grazie alla presenza del “whizzer cone” o conetto per gli acuti, può essere considerato un “extended range” o gamma estesa ma, visto l’elevato diametro del cono e il suo peso, si renderà probabilmente necessario affiancargli un tweeter supplementare, posto a compensare la sua risposta oltre i 7-8 KHz, almeno per applicazioni domestiche per alta fedeltà.

Visto che il trasduttore è biconico e ci solleva dal compito di progettare un crossover, passiamo subito alla determinazione del corretto box di carico.

Prima però, visto l’applicazione per autocostruzione del progetto e la particolarità del diffusore, vorrei considerare una opzione utile per il dimensionamento corretto.

Solitamente, tutti gli autocostruttori, possiedono due tipologie di amplificatori finali di potenza, uno a transistor e uno valvolare, solitamente a triodi, con T.U.

Sebbene solitamente le due tecnologie di finali vengano utilizzate indifferentemente con gli stessi diffusori, la loro interazione con essi è profondamente diversa.

Gli amplificatori a transistor hanno impedenze interne molto basse e un elevato fattore di smorzamento, mentre quelli monotriodo hanno una impedenza interna non trascurabile, dell’ordine dell’unità di ohm e hanno minore capacità di controllo sulle basse frequenze.

Supponendo che il progetto che andiamo a realizzare andrà ad essere pilotato indifferentemente da entrambe le tipologie di amplificatori finali, andremo a considerare la resistenza interna dell’ampli valvolare e la variazione di risposta che indurrà al diffusore e andremo a dimensionare il sistema perché la sua risposta sia il più possibile corretta anche in abbinamento con l’ampli a stato solido.

Consideriamo quindi una resistenza interna pari a zero per l’ampli a stato solido, considerando che esso sarà collegato ai diffusori con cavi di potenza adatti a non fare “crollare”miseramente il suo fattore di smorzamento e quindi di resistenza trascurabile.

Per l’ampli a valvole, consideriamo una resistenza interna pari a 1,1 ohm e una resistenza dei cavi di potenza pari a 0,4 ohm per un valore totale di 1,5 ohm posti in serie al diffusore. L’ampli avrà le seguenti caratteristiche di impedenza interna :

Questo è solo un esempio, ma i valori degli ampli valvolari monotriodo solitamente non si discostano molto da questo valore, ovviamente molto dipende dal tipo di triodo utilizzato e dalla bontà dei T.U. impiegati.

Il Ciare CH321 possiede un Q piuttosto basso, circa 0,3 che permette di ricercare un accordo tipo QB4 con una risposta leggermente sovrasmorzata e un andamento della risposta in salita, cioè con ripple negativo di alcuni dB.

Questo è un grosso vantaggio se si vuole accoppiare tale tipo di diffusore con un ampli a triodi, poiché la sua resistenza interna innalza il Qes e di conseguenza il Qts del trasduttore, modificando la risposta del sistema e facendolo tendere ad allineamenti massimamente piatti o leggermente sottosmorzati tipo C4 ( pag. 37 ). Se avessimo utilizzato un woofer con Q più elevato e con una risposta piatta o già leggermente sottosmorzata, ponendo la resistenza interna dell’ampli a triodi in serie al sistema di altoparlanti avremmo sicuramente ottenuto un sistema sottosmorzato con ripple positivo e con peggiori performance musicali.

Vediamo ora di dimensionare il box. Con l’ausilio della tabella di pag 37 proviamo ad utilizzare l’allineamento QB4, consono alle caratteristiche del nostro Ciare : otteniamo quindi :

Vb = Vas / alfa       Vb = 62 / 2,95 = 21 litri

Fb = Fs x 1,18         Fb = 64 x 1,18 = 75,5 Hz

F3 = Fs x 1,45         F3 = 64 x 1,45 = 92,8 Hz

Le basse frequenze utilmente riprodotte sono a mio avviso insufficienti per un ascolto domestico.

Ripetendo i calcoli per ottenere l’allineamento B4 , otteniamo valori di Fb ed F3 pari ad Fs, perciò accettabili ma una risposta ancora troppo smorzata per un utilizzo con l’ampli a stato solido.

Con l’allineamento C4 si ottiene un box troppo grande.

La soluzione ideale è utilizzare la routine di calcolo di pag.38, necessaria per l’allineamento da me denominato Audiojam:

Vb = Vas / (0,4 / Qts )          Vb = 62 / ( 0,4 x 0,31 ) = 48,1 litri (arrotondiamo a 50 per ottenere misure del box regolari per i tagli del legno )

Fb = Fs / (( Vb / 20 x Vas))^0,303      Fb = 69 Hz

F3 pari a circa 70 Hz ( non riporto tutta la formula per semplicità )

Con questo allineamento, l’escursione è molto bassa e la potenza acustica massima è di circa 107 dB con 8 w in ingresso, sufficienti per una emissione poderosa con poca potenza di pilotaggio.

La risposta è sufficientemente estesa verso il basso ed il ripple è negativo di circa 2 dB, accettabile se si considera l’apporto dell’ambiente a frequenze sotto i 100 Hz.

Vediamo la schermata con i valori completi di EUR.E.S:

Vediamo ora come il sistema si comporta nel caso del pilotaggio con il nostro ampli a triodi a1,1 ohm di resistenza interna e 0,4 ohm di resistenza parassita aggiuntiva :

Vediamo che la risposta prima negativa e leggermente a schiena d’asino ora diventa addirittura sottosmorzata e con un ripple positivo di 1,5 dB, un valore ancora perfettamente tollerabile.

Da notare che il programma calcola la SPL in base alla sensibilità del trasduttore a 2,83V, quindi il valore in SPL è molto alto, nella realtà l’efficienza sarà intorno ai 98 dB.

Si ottiene comunque un sistema, come il Rehdeko a cui ci si riferisce, molto efficiente seppure non estesissimo in bassa frequenza, adatto per sonorizzare ambienti anche piuttosto grandi.

Vediamo ora di dimensionare l’apertura.

Nel reflex a semplice apertura, come indico a pag. 40 del mio testo, il sistema più vantaggioso di dimensionare l’apertura sta nel porre come dato fisso lo spessore del legno in cui si va a ricavare l’apertura, che equivale alla lunghezza del condotto, poi si pone la Fb desiderata e si calcola, con la formula di pag. 40 la corretta area dell’ apertura :

Per Fb di 69 Hz e Lc pari ai 19 mm del pannello di MDF si ha Ac = 8491 mmquadrati pari ad una apertura circolare di 104 mm.

Si dovrà fare attenzione solo al fatto che l’apertura dovrà obbligatoriamente esse maggiore del valore ricavabile con la formula di pag. 39, che indica il diametro minimo dell’apertura reflex, senza che sussistano problemi di rumorosità dell’aria in uscita dal condotto. Nel nostro caso l’apertura è molto maggiore del diametro minimo per cui si può procedere in tutta sicurezza.

Vediamo ora la costruzione del mobile.

Per semplicità ed economicità si può realizzare il box in MDF da 19 mm di spessore, con l’aggiunta di un rinforzo a croce nella mezzeria del mobile, anche esso di MDF. Al limite, si potrebbe aumentare lo spessore del baffle frontale fino a 25 mm, lasciando inalterata la volumetria del box.

L’assorbente acustico andrà posizionato su tutte le pareti tranne il frontale, il suo spessore dovrà essere di almeno 2,5 cm, spessori maggiori sono consigliati, soprattutto nella parte posteriore, dietro all’emissione del cono,  sarebbe bene porre almeno due lastre di assorbente per aumentare il volume interno del box e compensare l’ingombro del gruppo magnetico del trasduttore. Come sempre consiglio l’adozione del poliuretano espanso, bugnato o liscio, poiché nei sistemi con apertura, l’impiego della lana di roccia, solitamente utilizzata per lo riempimento dei box chiusi, potrebbe essere nociva perché si inalerebbe il polverino di vetro emesso dall’apertura.

Concludo, informandovi che questi diffusori non sono stati fisicamente realizzati ma solamente progettati per offrire un esempio applicativo della routine di calcolo e delle informazioni contenute nel testo relativamente al capitolo sui sistemi in box reflex, ma ciò non preclude la sua realizzazione pratica da parte di qualche volenteroso che ne volesse saggiare direttamente le potenzialità che un simile diffusore potrebbe esprimere.

Buon lavoro da Alberto.

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