Breve Tutorial sull'efficienza

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F.Calabrese
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Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da F.Calabrese » martedì 13 marzo 2018, 1:29

Vista la confusione montata ad arte da (poco) esperti quanto presunti "progettisti", vi posto qui di seguito il risultato di alcune semplici simulazioni, effettuate con un software i cui risultati sono già stati puntualmente confermati da anni ed anni di impiego sul campo. Quindi niente chiacchiere...!

Le uniche semplificazioni che ho fatto consistono nell'adozione di trombe di lunghezza infinita, ma solo per questi primi post. Nei successivi simuleremo trombe vere, di proporzioni domestiche.

Partiamo dal caricamento più semplice: la Sospensione Pneumatica, che simuleremo partendo da due woofers da 10"/25cm., di cui uno economico (60 Euro) e l'altro di tipo Pro (130 Euro), entrambi presi dal precedente catalogo Ciare. Il volume scelto è di 100 litri: adatto al peggiore dei due woofers.

L'Efficienza è calcolata con precisione, frequenza per frequenza, dividendo la potenza immessa (prodotto di tensione e corrente) per quella dissipata sulla componente resistiva del carico acustico. Più precisi di così non si può...

Immagine

In alto vediamo la risposta 1 watt/1 metro dei due woofers, entrambi in un volume di cento litri.

In basso vediamo le efficienze effettive, che mostrano -come prevedibile- un picco in corrispondenza della frequenza di risonanza, dove l'impedenza assai alta limita la corrente erogabile dall'ampli, senza però limitare corrispondentemente l'emissione del diffusore.
Ovvio che a questa frequenza si registri l'efficienza massima... PECCATO CHE SIA SOLO PER POCHI HERTZ...!!!

Comunque notate che alle frequenze più basse il woofer più economico sembri più efficiente... ma nel prossimo post troverete il perché.

Segue
F.C.

P.S.: Dimenticavo: fate attenzione alle curve sottili, che si distaccano verso le frequenze più alte... Sono le risposte energetiche vere, depurate dell'incremento di rendimento in asse causato dalla direttività di emissione.

F.Calabrese
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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da F.Calabrese » martedì 13 marzo 2018, 1:47

Nel precedente confronto abbiamo collocato i due diversi woofers da 10"/25cm. in eguali volumi, chiusi.
Nel far questo abbiamo penalizzato il woofer Pro, che non è stato assolutamente progettato per questo tipo di caricamento, bensì per essere impiegato in diffusori bass-reflex o a tromba.

Vediamo dunque come si comporta il nostro woofer Pro se riduciamo il volume posteriore a 30 litri e se accordiamo il condotto reflex a 65 Hz circa.

Immagine

Come potete vedere... la risposta del woofer Pro si è estesa verso il basso, e di molto...!

Non fate caso al valore minimo di efficienza alla frequenza di accordo: nel grafico si vede infatti il solo rendimento del woofer, mentre quello del condotto reflex sarà l'oggetto di una nuova ed interessante simulazione, che posterò domani.

A questo punto vale la pena di riflettere sui valori tipici di rendimento: appena lo 0,5-0,6 per cento per il woofer economico e meno del 2 per cento per il woofer Pro, scelto tra in più efficienti esistenti. Oltre questo misero due per cento sale solo lo stretto picco attorno alla risonanza... così stretto da essere inutile a tutti gli effetti.

Segue con le trombe
F.C.

F.Calabrese
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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da F.Calabrese » martedì 13 marzo 2018, 1:59

Nel caso dei diffusori a tromba abbiamo un parametro fondamentale in più, da considerare: la superficie della gola. Nelle simulazioni qui sotto potete vedere, sovrapposte, le curve di risposta, di rendimento e di impedenza per tre diverse superfici di gola, pari alla superficie del cono, alla metà e ad un quarto.

Osservate con attenzione le curve in basso -vale a dire quelle d'impedenza- prima di osservare gli stratosferici valori di efficienza visibili al centro.

Quei valori di efficienza derivano anche e soprattutto dal fatto che l'innalzamento dell'impedenza determina -anche in questo caso- una minore richiesta di corrente da parte dell'ampli, nonostante la risposta energetica del diffusore resti la stessa. Dunque l'efficienza non può che essere massima proprio alle frequenze alle quali le diverse componenti reattive del diffusore (massa, sospensioni, cavità posteriore -che qui c'è- e cavità anteriore) producono i massimi livelli di impedenza ed i minimi di corrente assorbita. Notate come, scegliendo una gola più piccola, la banda di frequenze alle quali si verifica l'innalzamento di efficienza dovuto all'impedenza si amplia assai, essendo sempre utilissima, progettualmente.

Immagine

SI'... avete visto bene... nel caso delle trombe di lunghezza infinita abbiamo livelli possibili di efficienza che sono a dir poco stratosferici...

...con buona pace di chi ha la faccia tosta di comparare questi sistemi ai miserandi diffusori a radiazione diretta... :lol:

Però aspettate a trarre conclusioni: c'è ancora un post importante, qui appena di seguito.

Segue
F.C.


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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da F.Calabrese » martedì 13 marzo 2018, 2:10

Ora però proviamo a calcolare l'efficienza di una tromba infinita mediante il solito criterio di "2,83 volt ad un metro", vale a dire sul presupposto di una potenza nominale ricavata dal valore della tensione dell'ampli elevata al quadrato e divisa per l'impedenza nominale del diffusore. Esattamente quella che le riviste chiamano "sensibilità"...
La vedete nella metà inferiore del grafico, sempre per tre diversi valori di superficie di gola...).

Immagine

Immagino che a questo punto abbiate tutti capito al volo dove sta la differenza tra le modalità di calcolo adottate da Olson e da Hornresp (vedi ne post precedete) e quelle impiegate dalle riviste e da un gran numero di testi. Si tratta in entrambi i casi di valori veri, corretti: quel che cambia è solo il rifermento, che nel primo caso è calcolato hertz per hertz, mentre nel secondo caso è costante e nominale.

Spero di aver fatto cosa utile: soprattutto spero che riflettiate su quanti pochi progettisti abbiano reale familiarità con questo tipo di simulazioni, mentre la massima parte dei presunti "colleghi" si limita a collazionare in giro sul Web le più strampalate chiacchiere, spesso ad opera di ruspantissimi ed incompetenti personaggi.

A domani per i prossimi grafici.

Saluti
F.C.

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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da F.Calabrese » mercoledì 14 marzo 2018, 12:46

Come promesso, ecco il grafico che mostra la risposta (in alto), l'efficienza e la sensibilità (al centro ) e l'impedenza (in basso) di un diffusore a tromba che impiega lo stesso woofer Pro da 10"/25 cm. impiegato nelle precedenti simulazioni. La tromba ha una bocca di un metro quadrato ed è lunga circa tre metri.

Immagine

Saluti
F.C.

fonometropazzo
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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da fonometropazzo » mercoledì 14 marzo 2018, 13:13

Molto interessante questo post, penso ci sia una considerazione da fare, hai scritto "Notate come, scegliendo una gola più piccola, la banda di frequenze alle quali si verifica l'innalzamento di efficienza dovuto all'impedenza si amplia assai" hai però parlato spesso in passato di "distorsione da non linearità dell' aria" quindi desumo che se si riduce troppo la dimensione di gola e di conseguenza anche le dimensioni del tratto iniziale del condotto della tromba, c'è poi un prezzo da pagare a causa dell' aumento della distorsione, anche se si tratta di una tromba per le basse frequenze?

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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da F.Calabrese » mercoledì 14 marzo 2018, 13:58

fonometropazzo ha scritto:
mercoledì 14 marzo 2018, 13:13
Molto interessante questo post, penso ci sia una considerazione da fare, hai scritto "Notate come, scegliendo una gola più piccola, la banda di frequenze alle quali si verifica l'innalzamento di efficienza dovuto all'impedenza si amplia assai" hai però parlato spesso in passato di "distorsione da non linearità dell' aria" quindi desumo che se si riduce troppo la dimensione di gola e di conseguenza anche le dimensioni del tratto iniziale del condotto della tromba, c'è poi un prezzo da pagare a causa dell' aumento della distorsione, anche se si tratta di una tromba per le basse frequenze?
Di prezzi da pagare in realtà ve ne sono due.

Il primo lo hai già indicato: scegliendo una superficie di gola minore si aumenta la distorsione da nonlinearità dell'aria.

Il secondo problema nasce dal fatto che il volume d'aria interposto tra il cono (o il diaframma del driver) e la gola della tromba fa da filtro passa-basso ed occorre fare bene attenzione che la frequenza di taglio non venga modulata dall'escursione del cono. Questo accade quando il volume d'aria interposto è così ridotto da dimezzarsi o raddoppiarsi quasi, in funzione dell'escursione. Ovviamente si tratta di un fenomeno graduale, la cui entità risente anche del volume posteriore, della frequenza di taglio della tromba e persino delle riflessioni all'interno del condotto.

Per questo ed altri motivi il progetto di un diffusore a tromba è impresa assai impegnativa... ;)

Saluti
F.C.

aldusmanutius
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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da aldusmanutius » mercoledì 14 marzo 2018, 15:59

Spiegazione magnifica nell'ultimo post quella di Fabrizio. riassume sinteticamente le criticità che posso sorgere in fase di progettazione.
Tutorial molto istruttivo, specialmente per noi (s)fortunati possessori di R.D....

Diabolik
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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da Diabolik » lunedì 2 aprile 2018, 20:19

molto bello e interessante, è l'ennesima pietra tombale sull'approccio RD

ma a costo di essere la solita pigna nel c..., queste efficienze e sensibilità non sono paragonabili al famoso 0,25 non per l'evidente superiorità tecnica del caricamento a tromba (che è fuori discussione) ma perchè non sono omogenee ai presupposti che portano a quel limite teorico massimo (che poi sappiamo bene essere largamente irraggiungibile nella realtà)

la cosa che mi urta di più è leggere in giro da una parte una sensibilità di 120db, da un'altra un'efficienza di 98db e da un'altra parte ancora di un rendimento di 89db (forum tristi, forum felici, riviste, ovunque) e sapere che i tre numeri non sono neanche lontanamente paragonabili e non perchè 120 è largamente meglio di 89 ma perchè si riferiscono a 3 definizioni disomogenee
me lo spiegate cosa diavolo ce ne facciamo di paragoni tra mele, bulloni e libri di poesie ermetiche?

poi magari salta fuori che se si rende il tutto omogeneo 120 resta 120 mentre 89 diventa 84 con grave ed ulteriore scorno per i poveracci della RD, ma non è questo il punto
Cordialità
Alberto

F.Calabrese
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Re: Breve Tutorial sull'efficienza

Messaggio da F.Calabrese » lunedì 2 aprile 2018, 21:25

Diabolik ha scritto:
lunedì 2 aprile 2018, 20:19
...
poi magari salta fuori che se si rende il tutto omogeneo 120 resta 120 mentre 89 diventa 84 con grave ed ulteriore scorno per i poveracci della RD, ma non è questo il punto
120 dB/1m sono il patetico falso di chi si arrampica sulle falsità, per impressionare i più babbalei tra i lettori.

In quale thread io avrei mai parlato di 120 dB/1W/1m...???

Lo vedi che sono solo dei poveracci disonesti...???


Saluti
F.C.

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