24/11-Anticipazioni: diffusori caricati

[F.Calabrese]

Vi propongo, qui di seguito, alcuni dei grafici che serviranno come spunto per discutere in occasione dell'Incontro del 24 novembre prossimo presso la sede dell'Annuario Audio, in via dell'Acqua Bullicante n.169, dalle 10 alle 19.

Il sesto argomento saranno i diffusori "caricati", vale a dire quelli in cui i trasduttori (woofer o tweeter) NON irradiano direttamente in aria libera, ma attraverso cavità accordate o condotti (ma non trombe, che faranno capitolo a parte).

Iniziamo con un confronto interessante, che ci permette di capire e quantificare i possibili vantaggi che si hanno quando si "carica" acusticamente un trasduttore. Prendiamo come esempio un piccolo monovia da 6" e proviamo a simulare la sua risposta in frequenza alle basse e l'ampiezza dell'escursione con la potenza nominale (15 Watt), sempre in funzione della frequenza.

Nel primo grafico, qui sotto, vediamo la risposta (curva in alto) e l'escursione (curva in basso) per il caso in cui il nostro trasduttore sia montato su un "baffle infinito", vale a dire su un buco sulla parete che divide due ambienti non comunicanti.



Come potete vedere, la risposta taglia sotto 90 Hz e l'escursione supera il millimetro già poco sotto 300 Hz...

A conferma osservate, qui sotto, i risultati della misurazione MOL (Maximum Output Level) dello stesso trasduttore, in aria libera, e noterete che sotto i 300 Hz il livello massimo indistorto crolla inesorabilmente...



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F.C.

[F.Calabrese]

Ora proviamo un primo "caricamento", vale a dire chiudiamo il volume posteriore in sospensione pneumatica, con un volume di tre litri, adatto al piccolo monovia...



Come potete vedere, il taglio si sposta da 90 a 100 Hz e l'escursione con 15 Watt non supera più i 6 millimetri, anche alle frequenze inferiori a 80-90 Hz... Almeno qualcosa lo abbiamo ottenuto, ma in cambio di un taglio più precoce.

Questa qui sotto è invece la "versione reflex", con un volume di sette litri ed un'accordatura ottimale a ben 57 Hz.



La situazione è cambiata MOLTO in meglio... Ora infatti la risposta in frequenza scende sino a 47 Hz, ma l'escursione richiesta con 15 Watt è sempre nell'ordine di 6 mm. intorno ad 80 Hz... Troppo per il piccolo monovia...

Abbiamo appena imparato che è inutile far scendere un monovia, se poi la potenza che esso può sopportare senza superare i suoi limiti di escursione resta limitatissima... (però abbiamo guadagnato escursione e distorsione almeno nella gamma tra 53 e 65 Hz... ).

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F.C.

[F.Calabrese]

Ora passiamo ad una simulazione assai interessante: quella del caso in cui il nostro monovia sia montato su un diffusore a linea di trasmissione vuota, vale a dire priva di assorbente. Ne scegliamo la lunghezza in modo che dalla linea fuoriesca una emissione utile già a 30 Hz, come potete vedere nella curva di risposta in rosso, nel grafico qui sotto, che mostra appunto la risposta del condotto...



La curva in blu mostra il risultato dell'addizione delle energie irradiate dal condotto e dalla faccia anteriore del woofer, rimasta in aria libera... E' chiaro che il tempo di percorso nel condotto provoca uno sfasamento aggiuntivo rispetto ai 180 gradi già presenti per il fatto che il condotto carica la faccia posteriore del woofer (vale a dire la faccia che irradia in controfase...).

Ma due emissioni sfasate possono sommarsi (p.es. a 100 ed a 300 Hz...) o cancellarsi (vedi a 220 e 440 Hz...).

In due parole: abbiamo guadagnato in rendimento (ma solo in gamma media...) ed in estensione in basso della risposta, ma al prezzo di una curva di risposta che sembra un profilo alpino... Ed anche l'escursione, per quanto si noti l'effetto positivo del condotto (specie a 45-50 Hz), resta sempre ampiamente superiore rispetto alle possibilità del monovia, anche a soli 15 Watt.

Ora proviamo a riempire il condotto con un assorbente leggero, in modo di evitare che la sua emissione crei picchi e buche nella risposta, per via del ritardo di emissione. L'assorbente attenuerà l'emissione, ed infatti vedrete che la curva in rosso si abbassa di livello...



La prima sorpresa -negativa- è che ci ritroviamo con un diffusore la cui risposta non scende più in basso di quella della versione a sospensione pneumatica (che ingombra assai meno...).

Ma è la seconda constatazione quella peggiore: anche il rendimento è calato, rispetto a tutti i casi precedenti...!!!

E l'escursione a 15 Watt (curva in basso) è ritornata quella del cono in aria libera...

Pensateci un attimo... Quanti diffusori commerciali a linea di trasmissione conoscete ? Ebbene, quanti impiegano linee riempite di materiale assorbente...??? TUTTI......................

A buon intenditor...

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F.C.

[PeterDeNiro]

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Ora passiamo ad una simulazione assai interessante: quella del caso in cui il nostro monovia sia montato su un diffusore a linea di trasmissione vuota
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Salve

queste ultime sulle trasmissioni sono molto interessanti. Mi sarebbe tanto piaciuto esserci, finalmente un incontro hifi dove si parla di dati e non di chiacchiere.

Giusto per capirci, è possibile sapere come sono fatti questi grafici? Quale è il software di simulazione? E' un prodotto commerciale ho lo hai programmato tu? No perché sulle TL ci sono tante cose diverse.

PdN

[Max]

Aggiungo una domanda: le prestazioni con i diversi tipi di configurazione non dipendono fortemente dal Qts del trasduttore?

[F.Calabrese]

Giusto per capirci, è possibile sapere come sono fatti questi grafici? Quale è il software di simulazione? E' un prodotto commerciale ho lo hai programmato tu? No perché sulle TL ci sono tante cose diverse.

Il software è mio, ed in realtà è la somma di tre diversi programmi, dei quali il primo mi serve per "mettere insieme" il database, il secondo per il calcolo, il terzo per graficare il tutto...
Si tratta di una procedura piuttosto lenta e macchinosa, ma con la quale è possibile simulare anche configurazioni di diffusori che ufficialmente "non esistono", come gli Endfire (non gli Array, ma un diffusore con un singolo trasduttore...).

E' la cosa di cui sono più geloso ed è il vero segreto grazie al quale posso progettare diffusori di qualsiasi complessità, come per esempio le trombe di terza generazione, che non sarebbero simulabili da alcuno dei software esistenti.

Più che il modo con cui è fatta la simulazione, è importante che i suoi risultati siano stati verificati decine e decine di volte su diffusori di proporzioni anche diversissime, sempre positivamente.

Più tardi continuo con i grafici.

Saluti
F.C.

[F.Calabrese]

Avevo dimenticato la simulazione con il diffusore tipo "Bandpass" altrimenti denominato "doppio carico simmetrico".

Qui il woofer è nascosto alla vista ed emette in due diverse cavità, accordate e comunicanti con l'esterno tramite uno o più tubi d'accordo ciascuna. Ecco il risultato della simulazione con lo stesso monovia delle precedenti: l'ingombro è ora di 11 litri.
Le curva in rosso ed in verde sono le emissioni dei due diversi condotti.



Come potrete notare l'efficienza è aumentata, e potrebbe esserlo ancor più se occorresse una risposta ancor meno estesa.
La risposta scende in basso fino a 42 Hz circa: veramente notevole !!!

L'escursione non è però affatto diminuita, se non per stretti intervalli... ed anzi sale alle stelle sotto il taglio inferiore...!
Ancora una volta abbiamo un diffusore dinamicamente limitato, con una risposta in basso estesa ma non utilizzabile che ai bassi livelli... Ma quando mai si ascoltano i 45-50 Hz a basso livello...???

Saluti
F.C.

[daffy]

Attendo il grafico di questo driver caricato a tromba ottimizzata per le basse frequenze

[F.Calabrese]

Attendo il grafico di questo driver caricato a tromba ottimizzata per le basse frequenze

E' un driver inadatto: ha un fattore di forza limitatissimo e sospensioni troppo larghe, che verrebbero rovesciate indietro dalle pressioni in gola.

Per curiosità proverò comunque a fare la simulazione, ma al mio ritorno, stasera.

Saluti
F.C.

[F.Calabrese]

Un particolare importante, spesso dimenticato.

C'è una forma di caricamento acustico che è a disposizione sempre e per (quasi) tutti i diffusori: si tratta della collocazione in angolo, la quale aumenta il rendimento in gamma bassissima fino a 18 dB e riduce anche la distorsione, a parità di potenza.

Ecco qui un grafico nientemeno che del 1957... anni in cui si parlava seriamente di Acustica...



Come potete vedere, collocando lo stesso diffusore (una AR-1 in questo caso) in angolo, la distorsione al di sotto di 100 Hz si dimezza almeno...

In realtà il maggiore rendimento permette di ottenere lo stesso livello sonoro d'ascolto con molta meno potenza, per cui il fattore di riduzione delle distorsione è molte volte superiore.

Io vorrei tanto che i sostenitori della "immagine stereo" dei diffusori lontani dalle pareti riflettessero a fondo su questo post.

Saluti
F.C.