Luigi Somenzari ha detto:
Prerequisiti: Possibilità di ottenere pressioni sonore di 115 -120 dB sui 20 Hz senza eccessiva distorsione.
Dimensioni ammesse
Non supererei le dimensioni di circa 100 cm x 60 cm x 60 cm
Prezzo materiale DIY: non oltre i 1.000 euro
Le dimensioni da te citate implicano un Vb, considerando gli spessori della struttura e l'eventuale suddivisione in sottovolumi (che consiglio caldamente), di circa 250 litri netti disponibili.
Posso poi gia' anticipare che la spesa massima da te definita e' sicuramente troppo limitata per ottenere prestazioni cosi' impegnative, percio' mi limitero' ad una disamina tecnica senza tenere troppo in considerazione i costi, cercando di utilizzare wf con il miglior rapporto Vd/prezzo possibile.
Le mie preferenze in campo bassa frequenza ricadono su sospensione pneumatica oppure dipolo (entrambi ovviamente opportunamente equalizzati) quando si voglia ottenere la massima qualita' all'ascolto. Tralascio la disamina sui vantaggi di queste soluzioni, gia' discusse abbondantemente nel corso degli anni passati in giro per i forum, e mi limito a valutare se sia possibile utilizzare la sospensione pneumatica con i parametri di progetto sopra esposti.
Dato il limitato volume a disposizione, il wf dovra' essere del tipo ad alta Mms, che significa una cedevolezza non elevata e quindi basso Vas, ed alto Bxl necessario per ottenere una efficienza adeguata, e che porta inoltre a un Qts ridotto: questo rendera' quindi possibile far lavorare il wf in un volume "piccolo" rispetto alle sue caratteristiche, ottenendo comunque un Qtc non superiore a 0,5 (piu' facilmente equalizzabile e sinonimo di una "molla d'aria" all'interno del box non troppo "esasperata", che potrebbe richiedere potenze ancora piu' elevate per il raggiungimento della Xmax).
Il tipico altoparlante per uso "sub ad alte prestazioni" insomma, del tipo dotato di motore generoso (sul mercato ci sono anche modelli con Bxl non altissimo e Qts intorno a 0,5, che pero' ritengo piu' adatti all'utilizzo a dipolo o in cassa chiusa ma senza troppe limitazioni nel volume).
120 dB in ambiente possono essere raggiunti con un sistema in grado di erogare 114 dB in spazio libero, il che significa disporre di 9,5 litri di Vd (volume di spostamento alla Xmax) per un sistema in cassa chiusa.
Supponendo una Xmax lineare (cioe' non foriera di distorsioni eccessive) di 25 mm, che e' gia' molto, la Sd richiesta e' pari a 3800 cm2 il che significa 5 coni da 15", oppure 8 da 12".
I miei calcoli differiscono da quelli di Andrea, probabilmente per diverse formule utilizzate, le sue un po' piu' "ottimistiche". Per rapidita' di calcolo io sto comunque utilizzando lo spreadsheet pubblicato da Linkwitz nel suo sito (sito che apprezzo moltissimo e conosco piuttosto bene) per il calcolo dell'SPL in cassa chiusa e dipolo.
Facendo una rapida carrellata mentale dei subwf conosciuti sul mercato e scartati alcuni modelli da 15" e 18" per il volume che richiedono e/o per il costo elevato, la mia scelta cade su un paio di modelli: l'AVA 32 e il Peerless XLS 12" 830500.
Con il wf AVA sarebbero sufficienti 8 esemplari data la sua elevata Xmax di ben 23 mm. (ma sono proprio "lineari" ?
Il che permetterebbe di contenere il volume entro la specifica di progetto facendo lavorare i wf a coppie e montando ciascuna coppia in 65 litri netti, ovviamente senza alcun materiale assorbente. Sicuramente i motivi per cui non uso assorbente nel mobile dei sub vi sono gia' ovvii ma a scanso di equivoci ripeto che nel caso di subwoofer la presenza di assorbente e' perfettamente inutile a ridurre risonanze strane visto che sotto i 100 Hz gli spessori che si possono utilizzare sono del tutto "trasparenti" all'onda acustica, e oltretutto dannoso nel funzionamento ad alte escursioni ed alte pressioni interne (puo' muoversi producendo imprevedibili effetti in cui entra in gioco la dissipazione di energia in modo non controllato).
Resterebbe solo il vantaggio di poter disporre di un mobile di dimensioni inferiori riempiendo completamente di assorbente, ma vista l'entita' del lavoro, vogliamo o no rincorrere le massime prestazioni in assoluto ?
Il volume netto totale risulta cosi' 260 litri: dal punto di vista costruttivo io vedrei bene ciascuna coppia di wf montati in un cubo di circa 45 cm. di lato esterno (supponendo spessore di 25 mm. il lato interno e' 40) e disposti su una coppia di facce opposte: in questo modo le vibrazioni trasmesse alla struttura sono nulle e non e' necessario appesantire oltremodo il mobile e/o utilizzare materiali ad alto peso specifico, con ovvii vantaggi sia sulla qualita' sonora sia sulla facilita' di trasporto e collocazione. Disporrei poi i 4 cubi uno sull'altro, ottenendo una torre di pianta 45x45 e altezza 180, riducendo cosi' al minimo l'ingombro nella stanza e ottenendo un ulteriore vantaggio: l'emissione sonora e' distribuita su un'altezza di 1,8 metri, quindi quasi su tutto l'arco di distanza tra pavimento e soffitto. Questo e' di aiuto a distribuire in modo un po' piu' uniforme le onnipresenti risonanze ambientali: il progetto NPS-1000 di Renato Giussani utilizza per i wf proprio questo principio: uno in prossimita' del pavimento, uno in prossimita' del soffitto e uno in posizione mediana.
Naturalmente le dimensioni possono essere variate a piacere, nei limiti della logica, ad esempio avvicinandosi alle dimensioni citate da Luigi: riducendo l'altezza dei box allo stretto necessario per alloggiare gli altoparlanti sulle facce laterali (circa 27 cm. interni) si ottengono 4 box di altezza 32 e pianta 54x54 cm: quindi l'insieme avra' dimensioni 54x54x128.
Infine il Qtc del sistema risulta di 0,7 il che richiede una Eq attiva un po' piu' complessa della semplice coppia di filtri Shelving del primo ordine centrati sui poli della risposta, come sarebbe nel caso di Qtc <= 0,5: in questo caso infatti sara' necessaria l'aggiunta di un notch, oppure la realizzazione del filtro BiQuad di Linkwitz (vedere schema sul sito), oppure ancora si potrebbe provare a sfruttare, nel caso si utilizzi un Xover-Eq attivo "off-the-shelf" professionale tipo Berhinger DCX o BSS Omni/MiniDrive, la funzione di filtro Shelving di secondo ordine a volte presente in questo tipo di macchine (occorre pero' prima verificare il Q esatto di tale funzione che dovra' essere 0,7).
La soluzione con XLS 830500 invece, presenta lo svantaggio della minore Xmax il che implica l'utilizzo di ben 16 altoparlanti che portano il volume occupato dal sistema ben oltre le specifiche: infatti potremmo utilizzare gli XLS montati a coppie in 50 litri per coppia, sempre senza assorbente, il che porta il volume totale netto a 400 litri ! Ciascun singolo box potrebbe avere dimensioni interne di 28 cm. (altezza) x 42 x 42 (base), con i due wf sempre montati su coppia di pareti opposte. La "torre" cosi' ottenuta con 8 box avrebbe un'altezza di 264 cm. (spessore legno 25 mm.), giusto al pelo per "riempire" l'altezza tra pavimento e soffitto.
Un vantaggio degli XLS si trova nel Qtc del sistema, in questo caso pari a 0,5: praticamente perfetto per equalizzare tramite due semplici filtri shelving del primo ordine identici e centrati alla Fc.
A questo punto l'ultima parola spetterebbe poi al calcolo dei costi...
Infine veniamo alla nota dolente, l'amplificazione: con masse mobili complessive cosi' imponenti (2,25 Kg e 2,56 Kg rispettivamente !) da spostare E con volumi di lavoro cosi' ridotti (che implicano una ulteriore resistenza da parte della molla d'aria) la potenza disponibile dovra' essere elevata.
La funzione che rappresenta la potenza necessaria al raggiungimento della Xmax e' complessa, ovviamente dipende anche dall'impedenza, e andrebbe calcolata punto per punto.
Bastera' tenere presente che per smuovere uno solo dei suddetti altoparlanti alla Xmax a 20 Hz sono necessari 71,5V e ben 17A di picco per l'AVA 32 (in volume di 32,5 litri) e "solo" 42V a 7,8A di picco per un Peerless XLS (in 25 litri). Il che si traduce in una potenza nominale di 110W/8ohm per un XLS e ben 320W/8ohm per l'AVA, ed inoltre in questo caso l'ampli dovra' essere particolarmente performante nell'erogare correnti elevate in rapporto alla potenza nominale: la potenza equivalente alla corrente di picco risulta infatti 1160W/8ohm !
Si intuisce quindi che per un sistema completo, il raggiungimento della Xmax ovvero dei fatidici 120 dB a 20 Hz implica l'utilizzo di potenze assai elevate (ci sono 16 coni nel sistema Peerless e 8 nel sistema Ava) e la scelta dell'amplificatore piu' adatto sara' subordinata alla tipologia di collegamento delle varie unita' in quanto diverse configurazioni serie-parallelo sono possibili.
Naturalmente la rosa dei candidati si dovra' ricercare in ambito professionale, in particolare nel mercato degli amplificatori con stadi di uscita PWM che offrono potenze elevate e consumi ridotti. La qualita' di questi ampli e' piu' che adeguata per il pilotaggio di un subwf relegato al di sotto dei 100 Hz. Inoltre sara' anche opportuno valutare l'utilizzo di piu' di un amplificatore, suddividendo ad esempio in due gruppi da 8 (4) altoparlanti ciascuno pilotato da un ampli.
Questo e' lo scotto da pagare per avere un sistema tanto performante che lavora in "soli" 260 litri, nel caso dell'AVA: infatti cio' e' possibile grazie alla Mms veramente elevata e alla Cms molto bassa, che si traducono in maggiore forza necessaria a muovere il cono per tutti i 23 mm. dell'escursione.
Il sistema Peerless risulta un po' meno esoso in termini di potenza richiesta, anche tenendo conto di tutti i 16 coni da pilotare, ma ovviamente si tratta sempre di una "coperta corta": il vantaggio in termini di minore potenza assorbita (e maggiore efficienza) si paga in termini di maggiore volume richiesto: 400 litri.
Concludo con una considerazione: sarebbe possibile ottenere un sistema da 120dB/20Hz molto meno esoso in termini di potenza, con la stessa funzione di trasferimento (passaalto secondo ordine ad alto smorzamento) e la stessa qualita' sonora di un sistema in cassa chiusa ? Certamente, disponendo di volumi molto piu' grandi: al limite, talmente grandi da non modificare piu' il Qts e la Fs dell'altoparlante "nudo": ovvero il "baffle infinito".
In questo caso non esiste piu' una molla d'aria a frenare ulteriormente il movimento del cono ed inoltre si possono utilizzare coni con cedevolezza maggiore e/o con Mms inferiore, con ovvii vantaggi sulla potenza richiesta per il raggiungimento della Xmax.
Sempre che, naturalmente, abbiate a disposizione una cameretta adiacente la stanza di ascolto da dedicare esclusivamente a cassa di risonanza
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