I manuali di Alberto Bellino

7° Lezione ancora  i bass Reflex

 Di cosa si tratta

Una altra  lezione di Alberto

Chi lo ha scritto

Alberto bellino     audiojam@libero.it

SISTEMI DI CARICO PER ALTOPARLANTI – Di Alberto Bellino - 2004

Dopo aver visto un progetto di diffusore bass reflex a semplice apertura e di due a condotto, vediamo ora la progettazione del bass reflex con radiatore passivo.

Vorrei ricordarvi che il diaframma passivo svolge la stessa identica funzione del condotto, per cui i due sistemi, pur con alcune differenze, sono equiparabili.

A pagina 41 del mio testo, trovate una spiegazione, credo abbastanza esauriente del principio di funzionamento dei sistemi reflex con radiatore passivo. Prima della realizzazione di qualsiasi progetto, vi consiglio di leggere a fondo le informazioni contenute nel fascicolo.

Passiamo al progetto di un sistema acustico caricato con reflex passivo.

Abbiamo bisogno di un diffusore snello, da porre nel nostro ambiente di ascolto senza dare troppo nell’occhio, quindi si preferirà una sezione frontale abbastanza stretta e uno sviluppo in profondità maggiore per ottenere la adeguata volumetria, un box da pavimento di dimensioni tutto sommato contenute.

Poniamo il caso che ci piacerebbe ottenere una gamma bassa abbastanza corposa ma soprattutto veloce e priva di code e rigonfiamenti.

Come abbiamo detto, esso monta un quartetto di woofer Monacor SP-100/4. Fare convivere correttamente quattro woofer da quattro ohm assieme all’amplificatore significa porli in serie, per una impedenza complessiva di 16 ohm sulle basse frequenze. A frequenze medie, due woofer vengono bypassati da un condensatore da 100uF e terminano di emettere, per cui l’impedenza passa ad otto ohm. Un ottimo tweeter a cupola morbida completa il diffusore.

La scelta di utilizzare un’impedenza di sedici ohm per la via bassa era stata impiegata con successo su di un diffusore italiano di qualche anno fa, l’ESB Recita e, ripresa recentemente dal progettista Diego Nardi per il suo progetto Goliamet Glas’t ( la grande voce ), realizzato e pensato per funzionare bene anche con amplificatori valvolari monotriodo.

Vediamo insieme le caratteristiche dei piccoli woofer Monacor. La membrana è in carta e la sospensione in gomma per una massa mobile piuttosto elevata per un quattro pollici, la quale, unita ad una cedevolezza piuttosto elevata porta ad una frequenza di risonanza bassa per un piccolo woofer, inferiore ai 60 Hz, un valore di solito riscontrabile in un midwoofer da 13 o addirittura da 17 cm. La bobina è da 25 mm su alluminio, il polo è decompresso tramite foratura posteriore e l’escursione è molto buona per un piccolo woofer.

Il piccolo diametro, unito ad un’induttanza molto ridotta consente di ottenere una risposta molto estesa in alto, permettendo anche incroci estremi con il tweeter, come quelli che normalmente si vedono in HIFI car.

Vediamo le caratteristiche dimensionali, il diagramma della risposta-impedenza e i TSP forniti dal costruttore :

Passiamo al tweeter Monacor DT-107. E’ un componente collaudato, presente da parecchio tempo in listino, un classico softdome da 25mm in seta. La sua caratteristica più peculiare è l’estrema linearità della risposta in frequenza e la mancanza del picco di impedenza alla risonanza, grazie alla presenza di olio ferrofluido nel tra ferro.

La configurazione scelta per il posizionamento degli altoparlanti sul baffle è quella MTMWW, ovvero il tweeter in mezzo ai due mid e i woofer al di sotto, configurazione che mi pare sia la più corretta ai fini di contrastare l’offset degli altoparlanti e migliorare la coerenza sonora, vero tallone d’Achille dei sistemi multivia.

Vediamo insieme le caratteristiche tecniche del sistema e lo schema del filtro crossover, il quale, con le dovute varianti, riprende lo schema di quello impiegato sul diffusore ESB Recita :

Passiamo al dimensionamento del box reflex.

Con l’ausilio del mio software, vediamo le caratteristiche dei quattro woofer in configurazione :

Molto interessante fare un paragone tra i parametri della configurazione dei quattro piccoli coni con un woofer da 8”. Il BxL sale ad oltre 16, un motore potentissimo direi, solitamente woofer da 8” non arrivano a 10, la massa è paragonabile ad un 8” leggero, circa 20g ma qui, grazie al diametro ridotto, possiamo contare su una dispersione ottimale delle medie frequenze e su maggiore velocità ai transienti. Anche il Vas rimane molto contenuto e permette di realizzare un diffusore di dimensioni molto più ridotte di quelle che solitamente richiederebbe un woofer da 210 mm.

L’SPL rimane bassa ma l’efficienza è piuttosto elevata, circa 92 dB, grazie alla  trasduzione dell’uno per cento di energia elettrica in acustica.

Vediamo ora, con l’ausilio della routine di calcolo di pag.42, di dimensionare il box diffusore.

Nel reflex a condotto, la volumetria del mobile viene determinata dai parametri Vas e Qts dell’altoparlante impiegato. Nel reflex passivo subentra una nuova grandezza di cui tenere conto, il Vas del passivo, chiamato Vap il quale, nel nostro caso è pari a 46 litri, un valore molto più grande del Vas del quartetto di midwoofer impiegati. Questo fatto comporterà l’ottenimento di un valore di Vb/Vab ( dalla formula di pag.42 ) piuttosto elevato, per cui si renderà necessario un ridimensionamento del box per portarlo a valori consoni al Vas della configurazione dei piccoli Monacor.

Applicando la formula si ha : Vb=(Vas + Vap)/(0,4/Qts)      Vb=(20,8+46)/(0,4/0,33)= circa 55 litri

Ponendo Vab=Vb ( box rivestito internamente di poliuretano da 2 cm di spessore )

Il passivo della Ciare ha in dotazione alcune masse che, applicate sul cono variano la frequenza di risonanza di quest’ultimo tra 31 Hz e 17 Hz. Noi utilizzeremo il passivo senza masse, cioè con una frequenza di risonanza pari a 31 Hz, più consona alla risonanza dei piccoli woofer.

La frequenza di accordo del diffusore sarà pari a :

Fb=FpxRADQ((Vap/Vab)+1)     Fb=31xRADQ((46/55)+1) = 42 Hz

La risposta simulata che si ottiene con tale configurazione è talmente pessima che non oso nemmeno riportarla. Si ottiene un sistema altamente risonante a Fb, in pratica la fondamentale in estrema evidenza e con un “buco” di risposta successivo, indice di un sistema pessimamente smorzato. Si generebbe un diffusore con un basso “monotonale”e rigonfio.

Abbiamo ora due alternative per tentare il riallineamento del sistema. La prima consiste nel diminuire progressivamente il litraggio del diffusore e osservarne di volta in volta la variazione della risposta in bassa frequenza. La seconda consiste nel fissare un volume del box arbitrario, dettato da esigenze estetiche e di ingombro esterno, valutarne la risposta ed, eventualmente, modificarne leggermente la cubatura o la frequenza di accordo per ottenere la risposta desiderata.

Noi seguiremo la seconda opzione. Fissiamo gli ingombri esterni del diffusore desiderati, che saranno LxHxP mm 180x800x270. Supponiamo, per comodità, che il box verrà realizzato con pannelli di MDF da 19 mm di spessore, quindi avremo una cubatura interna del box di mm 142x762x232 ( LxHxP ) pari a 25 litri di volume Vb. Consideriamo ora che l’ingombro posteriore dei quattro midwoofer, del passivo, del crossover e dei cavi sottraggano 1,5 litri di volume al box, quindi avremo un volume utile di 23,5 litri. Ora supponiamo di rivestire internamente il box con una lastra di assorbente acustico tipo poliuretano da 2-2,5 mm di spessore, su tutti i lati tranne il baffle frontale. Tale rivestimento leggero, solitamente aumenta di un 5% circa il volume interno del diffusore, quindi abbiamo 23,5 litri + il 5% = circa 24,5 litri di Vab.

Andiamo a vedere la risposta in frequenza e gli altri parametri utili con tale volumetria e con il radiatore passivo “accordato” a 31 Hz, cioè senza masse aggiuntive, con il solito EUR.E.S. :

Possiamo notare come la risposta sia soddisfacente. Le basse frequenze sono piuttosto estese e la fondamentale dell’accordo, prima in grande evidenza, sia ora allo stesso livello energetico del resto della gamma. Si nota un certo ripple negativo, causato dal basso Q dei midwoofer e dalla frequenza di accordo piuttosto bassa. Per ottenere una risposta maggiormente piatta, anche se meno estesa in frequenza, si sarebbe dovuto utilizzare un radiatore passivo con Fs più alta, intorno ai 35-36 Hz, per una Fb del sistema di circa 60 Hz.

Ancora alcuni chiarimenti : il programma non simula il piccolo dip di frequenza che si genera a Fp, misurabile con la strumentazione ma “innocuo” all’ascolto perché posto molto in basso.

Inoltre, nel filtro, si vede che l’induttanza del passabasso sul gruppo di woofer ( il modello LSIF – 100/1 Monacor ) possiede una r.c.c di 0,3 ohm, che è stata omessa nella simulazione del diffusore poiché tale resistenza è abbastanza insignificante su un’impedenza di 16 ohm nominali, paragonabile in termini di grandezza alle normali tolleranze del gruppo delle quattro bobine mobili dei midwoofer che sicuramente si ottengono, a meno di poter selezionare i componenti come si fa per i tubi a vuoto.

Invece, ritornando alle caratteristiche di pilotaggio delle varie tipologie di amplificatori finali, torno a ribadire che, risposte come quella ottenuta dal nostro progetto, con un andamento in leggera salita della risposta, vengono adeguatamente “corrette” dalla resistenza interna di un amplificatore monotriodo, la quale si trova ad essere come una resistenza posta in serie tra il generatore e il carico.

A titolo di curiosità, vediamo come varierebbe la risposta del diffusore a seconda del tipo di amplificazione con cui viene pilotata :

Naturalmente i 5 ohm sono un caso limite preso solo da esempio, spero che nessun appassionato colleghi mai un tale “aggeggio” a qualsiasi diffusore!

Bene, passiamo al disegno del box :

Come potete vedere, il cabinet è molto semplice da realizzare. Il posizionamento del radiatore passivo dovrebbe essere speculare, ovvero uno sul lato sinistro di un diffusore e l’altro su quello destro dell’altro diffusore. Un’unica avvertenza : essere molto precisi nell’eseguire i fori di incasso dei midwoofer, poiché essi presentano un cestello con poco bordo di tenuta ed appoggio e si corre facilmente il rischio di avere sfiati d’aria non richiesti tra cestello e legno che pregiudicano le prestazioni a bassa frequenza dei diffusori. Cercate di sigillare il tutto con silicone o mastice.

Ancora due cose : il diffusore è piuttosto piccolo e basso. Per un ascolto ottimale, consiglio di utilizzare una sedia o una poltrona bassa, oppure di angolare leggermente all’indietro i diffusori, per aumentare l’altezza di emissione, magari realizzando piedini di altezza diversa, più alti davanti e più bassi sul posteriore, oppure di porre i diffusori su stand piuttosto bassi, 30-40 cm circa, sufficienti a  portare i tweeter all’altezza delle orecchie quando siamo seduti nel nostro punto di ascolto.

Il radiatore passivo laterale, per proteggerlo da urti fatali, sarebbe consigliabile coprirlo con una griglia metallica, il modello Ciare YG200P dovrebbe essere la soluzione ideale.

Concludo, informandovi che questo diffusore non è stato fisicamente realizzato ma solamente progettato per offrire un esempio applicativo della routine di calcolo e delle informazioni contenute nel testo relativamente al capitolo sul dipolo a pannello, 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.       audiojam@libero.it

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