Efficenza, Sensibilità ed Impedenza

[Ale55andr0]

Apro questo thread per rispondere ad un utente (sarei stato molto OT altrove, per non parlare per la mole di testo) in merito alla differenza nella definizione di "sensibilità" ed "efficenza" di un diffusore... o altoparlante singolo, il concetto non muta. Non lo faccio per fare il professorino, ma per semplice passione e se posso in qualche modo aiutare a comprendere certi concetti, nel mio (molto) piccolo....
Tengo a precisare che sia in questo che in altri forum vi sono utenti mooolto più esperti di me che possono spiegare la cosa ancor meglio, e molto probabilmente anche non dilungandosi come il sottoscritto, senza contare che potrebbero correggere qualche eventuale svarione. Parlo anche di "impedenza" perchè, come vedrete, la cosa è pertinente all'argomento... ed è utile a priori per sapere come regolarsi con il tanto discusso dato di impedenza dei diffusori

Qual e' in sintesi la differenza?

(neretto ad opera mia ^_^)

Ehm...non sarò breve...anche se è uno di quei pochi casi che da spiegare son complessi e da capire semplicissimi

L'efficenza è un dato riferito all'immissione di 1 watt ai capi dell'altoparlante, per misurarne la pressione generata. Il dato di sensibilità ha anch'esso il fine di ricavare un dato di riferimento di pressione sonora (SPL), ma viene misurata con una tensione di 2.83volt ai morsetti.
2v83volt equivalgono ad 1 watt se applicati ad un carico di 8 ohm. E' la stessa cosa quindi? No! questo perchè l'impedenza dell'altoparlante non è una retta, ma ha un'andamento irregolare che varia in base alla frequenza dello spettro sonoro, tipicamente un "picco" di valore più o meno elevato (solitamente, nell'ordine delle decine di ohm) nella "zona di risonanza" naturale del componente , un andamento "regolare" per un breve tratto (che non corrisponde comunque quasi mai al dato nominale, solitamente circa 6 ohm per altoparlanti da 8 nominali, e 3 per altoparlanti da 4...), detto "zona resistiva", e poi una risalita più o meno ripida dovuta all'induttività della bobina*. Di logica conseguenza non ha senso adottare il metodo dell'"efficenza", perchè o applichi "il benedetto watt" corrispondente a 2.83V/8ohm con un segnale alla medesima frequenza in cui l'altoparlante raggiunge paro paro il valore nominale di, appunto, 8 ohm, o crei l'altoparlante perfetto che ha un'impedenza costante a qualsiasi frequenza...nel primo caso avremmo un dato inutile, perchè non faremo mai suonare un'altoparlante ad una sola frequenza...nel secondo invece...i miracoli non esistono...o quasi **...
Perchè allora è preferibile usare i 2.83v tipici del del dato di sensibilità e non "il singolo watt" dell'efficenza? Perchè il dato di potenza è in funzione del carico, essendo la potenza il prodotto della tensione per l'intensità di corrente. Se applichi 2.83 volt ad una resistenza "pura" di 8 ohm, ottieni 1 watt...se lo fai ad una resistenza da 4 circa 2 watt perchè l'assorbimento di corrente sarà maggiore (Potenza=Tensione x Intensità di corrente)...quindi se parliamo di un diffusore da 4 ohm nominali, fermo restando che comuque il dato di impedenza, alla luce di come stanno realmente le cose, è solo un numero campato in aria (non per niente si parla di 4/8 quel che vuoi, ohm "nominali"..cioè tanto per dire XD ) la pressione generata sarà riferita a 2 watt...Perchè allora per i diffusori da 4 ohm non si misura la sensibilità con una tensione più bassa, in modo tale che, calcolando la corrente assorbita, la potenza sarà equivalente ad 1 watt su 4 ohm nominali? Semplice: il dato di sensibilità ha lo scopo, utile, di sapere quanto casino fai "a parità" di condizioni di pilotaggio...anche se parlare di parità di condizioni è poco ortodosso dal momento che, come detto, il diffusore con impedenza più bassa assorbirà più corrente e quindi sarà pilotato con maggior potenza, bisogna però tener presente che, sia che hai 8, 4, 2 o quel che vuoi ohm tu di impedenza nominale, sia se hai picco di 100 ohm o un minimo di 1, la TENSIONE applicata non si modifica di una virgola, e quindi, un parametro, resta paritario in ogni caso. L'utilità della misura non viene invalidata affatto perchè, se posizioni il volume dell'ampli ad ore 12, la tensione che uscirà dai suoi morsetti sarà identica per entrambi i diffusori, anche se di impedenza completamente diversa! Di conseguenza "a parità di pilotaggio", saprai chi suona più forte o se suonano allo stesso livello medio. Che succede nel caso in cui avrò un diffusore da 2.83v 90db/8 ohm e 2.83v 90db/4ohm? La stessa identica cosa, solo che il diffusore di impedenza più bassa, assorbirà più corrente dall'ampli, e quindi, a partià di SPL generato, sarà più esigente e quindi...meno efficente! ^_^
Altra cosa: nell'elettroacustica, per efficenza di un altoparlante si intende anche un dato che potremmo definire "rendimento". Infatti un altoparlante è per sua natura uno sprecatore impenitente...questo perchè, qualora non lo sappiate, normalmente il 98-99% (ma anche più!!!) di potenza elettrica applicatagli, viene dispersa in calore e solo la restante minima parte allieterà le vostre orecchie "divenendo musica".




* esempio di andamento tipico dell'impedenza di un woofer, nel caso citato, Ciare HW161N e Ciare CW161N, stesso altoparlante, ma di diversa impedenza nominale, rispettivamente da 8 e 4 ohm

HW161N


CW161N


Come si può notare, da sinistra verso destra, vi è una bella "montagna" che non è altro che il picco di impedenza alla risonanza, una zona molto piccola dove l'impedenza è regolare (la "zona resistiva" di cui sopra... nel qual caso siamo fortunati visto che corrisponde praticamente all'impedenza nominale dichiarata dei trasduttori presi d'esempio, il che normalmente sarebbe il comportamento "giusto" ma, credetemi, di solito non è cosi', la maggor parte delle volte è leggermente diversa dall'impedenza nominale, solitamente verso il basso...) e alla fine, una salita dell'impdenza dovuta all'induttività della bobina mobile, detta appunto, "zona induttiva"




**esempio di altoparlanti la cui impedenza è moooolto regolare per via di taluni accorgimenti costruttivi e/o per via della tipologia di trasduttore


In questo caso abbiamo un Ciare HX135. Com'è possibile vedere, fatta salva la zona di risonanza, l'impedenza è incredibilmente regolare, praticamente coincidente col dichiarato da poco sopra 100Hz fin quasi 2khz, e con una risalita in zona induttiva, molto contenuta, solo +2 ohm rispetto all'ampia zona resistiva. Cio' è dovuto alla presenza di un "dispositivo", l'anello demodulante (detto anche anello di faraday o di cortocircuito) che non è altro che un anello in rame (o alluminio) posto al centro del polo centrale del complesso magnetico del trasduttore. Questa particolare soluzione, oltre ad abbassare leggermente la distorsione, riduce l'induttività della bobina mobile col risultato che vedete. A rigor di cronaca e per onestà: non chiedetemi come funzioni, non ho mai approfondito il discorso, come per il motore a scoppio so che la miscela di benza viene fatta esplodere e spinge giù il cilindro, non mi preoccupo di sapere cosa succede a livello molecolare, mi basta sapere che funziona (in questo caso tenete anche presente che l'induttività è contenuta anche perchè il trasduttore in questione ha una bobina minuscola)




Esempio di "perfezione": i trasduttori a nastro (o piezoelettrici? in questo momento non mi sovviene la corretta definizione) solitamente presentano un modulo di impedenza praticamente coincidente con quello teorico, cioè prossimo alla perfezione. In zona di risonanza (poco sopra i 1000hz) abbiamo un picco "enorme" che si erge per ben quasi 0,5 ohm

Questo è un Beyma TPL-150




Ehm..siamo in presenza di un componente da "5.4 ohm nominali" ..non chiedetemi perchè la casa lo dichiari per 8 ( è un vizio allora )

Da notare: gli andamenti di impedenza dei trasduttori in questione sono appunto dei singoli trasduttori...ma, caricamento in gamma bassa e crossover modificano il tutto ulteriormente...



E questo è tutto, spero di esser stato utile e mi scuso per la prolissità e le sicure mancanze grammatiche : D

[ULTRAVIOLET80]

Grazie Ale per il grande contributo tecnico che rendi di continuo alla comunita' di avm!

[Ale55andr0]

Grande contributo tecnico?

Comunque, figurati, parlare della mia passione è un piacere, e se può anche aiutare, in piccolo, ben venga!