Il SubwooferINDICEPagina 1 INTRO Pagina 2 COSTRUZIONE BOX C. I PARTE Pagina 3 COSTRUZIONE BOX C. ll PARTE Pagina 4 BOX CHIUSO Pagina 5 BASS REFLEX I PARTE Pagina 6 DIPOLO Pagina 7 PASSA BANDA Pagina 8 TROMBA

INTROIl Subwoofer quel diffusore atto a riprodurre le frequenze pi basse dello spettro audio.Ogni Subwoofer accompagnato dai suoi parametri "Thiele-Small" tramite i quali possibile ricavarne le caratteristiche elettromeccaniche. Tramite questi parametri possiamo progettare dei Box per sub, al fine di ottenere la migliore riproduzione delle frequenze basse. Subwoofer a doppia bobina mobile La tecnologia a doppia bobina mobile incorpora due bobine a 4 ohm e consente di utilizzare il woofer anche a 2 ohm o a 8 ohm d'impedenza, cambiando il collegamento dei terminali. Questo permette all'utente un'ampia variet di combinazioni e configurazioni a seconda del numero dei woofer e della performance ottenibile dall'amplificatore. Sistema di raffreddamento della bobina mobile Il sistema di raffreddamento della bobina mobile un'innovazione costruttiva che porta una nuova ventata di potenza nell'universo dei subwoofer. Per produrre dei bassi corposi necessaria una congrua quantit di energia elettrica. Tuttavia, poich all'aumentare della temperatura della bobina mobile, aumenta pure la sua resistenza elettrica, il che si traduce nel peggioramento del coefficiente di smorzamento e nella conseguente generazione di distorsione. Il foro che si vede sotto i subwoofer a questo serve. Caricamento di un subwoofer Negli altoparlanti il suono viene prodotto dal movimento di una membrana. Qui iniziano subito i problemi perch vengono prodotti due fronti d'onda sonora: uno dalla parte anteriore della membrana, l'altro dalla parte posteriore. Purtroppo, questi fronti donda sono in controfase, col risultato che se provassimo a far suonare a basse frequenze e senza cassa un tipico AP a cono, la distanza che dovrebbe percorrere un fronte d'onda per arrivare a sommarsi con l'altro sarebbe praticamente nulla e i due fronti d'onda sarebbero liberi di annullarsi a vicenda in una sorta di cortocircuito acustico. In pratica vedremmo muovere la membrana senza udire alcunch. Per una corretta riproduzione delle basse frequenze quindi indispensabile agire sui fronti d'onda in maniera tale da rifasarli oppure rendere inudibile uno dei due. Per far ci basta montare l'AP in un box di caricamento, generalmente chiamato cassa acustica, normalmente realizzato in legno. Esistono vari tipi di caricamento ma per tutti, nessuno escluso, fondamentale un box quanto pi rigido ed impermeabile al suono. Meglio non lesinare sulla qualit e sullo spessore del legno. Esagerare non fa maleanzi!

Costruzione box Subwoofer

Lespressione pi semplice di un montaggio di un subwoofer quello in aria libera cio sul pianale (buffle infinito) infatti non c bisogno del box ed molto economico per il moto assiale del cono affidato tutto alla sospensione con un elevato stress della medesima e inoltre poco efficiente alle frequenze pi basse rispetto alle casse chiuse.Il Box chiuso semplicemente una scatola e un driver. Laria che sta nel box funge da sospensione per il sub. In Base alle dimensioni che diamo al box modificheremo: risposta in frequenza raggiungibile, il tempo di delay, lescursione del cono, ecc.Ogni tipologia di box ha i suoi pro e contro, ora vi elencher alcuni. PRO Facile da costruire E molto rapido se viene costruito correttamente Ha una morbida attenuazione Pu essere applicata molta potenza in tutta la gamma bassa CONTRO Ha un efficienza molto bassa Nelle ottave pi basse la risposta in frequenza pu soffrire

Poca tenuta in potenza alle frequenze pi alte della gamma bassa Formule per la costruzione di un box chiuso Prima di procedere ai calcoli abbiamo bisogno di alcuni parametri come: Fattore di merito totale dellaltoparlante (Qts), frequenza di risonanza (Fs), volume equivalente di cedevolezza (Vas). Per i subwoofer che hanno un Qts compreso tra 0,45 e 0,6 non consigliato farlo lavorare in questo tipo di box. Calcolo costante Vr: Vr = ( Qtc / Qts )2 - 1 Qtc- 0.7 un valore massimamente piatto, valori superiori ad esso esaltano la frequenza d'accordo, scegliendo valori inferiori rendono il "basso" molto frenato. Vi consiglio scegliere un valore compreso tra 0.5-1.2 indicato 0.8-1.0 Calcolo del volume del box Vb: Vb = Vas / Vr Calcolo della frequenza di risonanza Fc: Fc = ( Qtc x Fs ) / Qts Dopo aver calcolato il volume del box bisogner aggiungere quello dellaltoparlante Calcolo volume cestello: ( ( A1 / 2 )2 x 3.14 ) x B / 2 Calcolo volume magnete: (A / 2 )2 x 3.14 x B1. A questo punto sommate i due risultati e se avete usato come unit di misura il centimetro dividete per 1000 e il risultato sar in litri.

Costruzione box Subwoofer 2Costruzione del box Premetto subito che esistono diverse tipologie di costruzione dei box subwoofer e dei diffusori in generale, quindi non meravigliatevi se altri vi suggeriranno soluzioni differenti. Questa quella che uso io e richiede la minor attrezzatura possibile. Per prima cosa bisogna scegliere il materiale con cui costruire il box. Escludendo le lastre di marmo per ovvi motivi di peso e costo bisogna necessariamente usare legno ma, a differenza di quanto si crede, il massello non la scelta che porta ai migliori risultati. A volerlo usare per forza, magari in un diffusore casalingo, il massello va scelto molto stagionato ed necessario incollarne almeno due strati con le fibre incrociate. A conti fatti ne sconsigliabile luso in auto dove le uniche scelte valide sono lMDF e il multistrato marino. LMDF una specie di truciolare finissimo, poco costoso ma molto pesante ed inerte mentre il multistrato costituito da molti strati di vero legno con le fibre incrociate. Se il peso del mobile non per voi un parametro fondamentale scegliete sicuramente lMDF che porta a risultati acustici decisamente superiori e, cosa non trascurabile, costa meno. In linea generale si possono usare tavole di MDF spesse 19mm per box con volume interno inferiore a 20 litri, da 25mm fino a 50-60 litri e da 30mm per box ancora pi grandi. Se usate il multistrato usate la misura superiore. Una cosa comunque sicura: se costruite un box da 20 litri con MDF da 30mm non avete sbagliato, Anzi!!! Tra l'altro pi il legno spesso pi la costruzione del mobile facile. Studiate bene il vostro bagagliaio e fate un progetto sulla carta pensando gi alla disposizione dei pannelli. Nel caso pensiate di fare un box molto grande o che sfrutti al massimo una delle dimensioni del bagagliaio bene costruire un box di prova in cartone e nastro per imballaggi per controllare che realmente riusciate ad infilarlo in auto. Disegnate il progetto sulla carta e fatevi la lista delle tavole che vi servono e fatevele tagliare dal pi vicino negozio di fai da te per il legno (BricoStore, Bricofer, BricoOK,.) o dal vostro falegname di fiducia. Se il box che avete progettato presenta angoli non a 90 gradi (Fig. 7) informatevi telefonicamente se eseguono questo tipo di tagli. Sempre al BricoXXX comprate colla vinilica e viti autofillettanti per legno con circa 2-3 cm senza filettatura sotto la testa. Una piccola finezza quella di pensare allincasso della flangia del sub. Se non disponete di una fresa potete incollare due tavole di spessore appropriato a cui avete praticato con il seghetto alternativo dei fori di diametro diverso (Fig. 8).

figura 7

figura 8 Montate una prima volta il mobile senza colla ma usando solo viti autofillettanti per legno (quelle con circa 3 cm senza filettatura sotto la testa) messe ogni 25cm facendo un preforo con il trapano con una punta leggermente pi piccola dell'anima della vite. Questo lavoro di trapanatura va fatto con molta attenzione e calma su un'ampia base di appoggio liscia e regolare. Mi raccomando che il foro sia leggermente pi profondo della lunghezza delle viti. Si mettono in posizione due pannelli, si pratica un foro, si mette la vite, si pratica un foro, si mette la vite e cos via aggiungendo poi gli altri pannelli. Finito di montare il mobile necessario controllare che non ci siano problemi di accoppiamento dovuti a tolleranze ed errori nel taglio dei pannelli. Nel caso si riscontrassero dei problemi valutate se il caso di togliere legno o preparare subito una bella pappetta di segatura di MDF e colla (ottima anche per sigillare gli angoli interni) da mettere come colla di unione tra i pannelli dove si forma la fessura (deve essere inferiore al millimetro per). Prima di smontare tutto fate dei segni con un pennarello per ricordare il giusto verso dei pannelli e solo a questo punto smontate tutto. Se sapete di usare una buona colla vinilica, vi consiglio caldamente di non tenere le viti a box ultimato perch, a differenza di quanto si crede, sar la colla vinilica a tenere insieme il box e non le viti. Se invece decideste che a mobile ultimato le viti debbano comunque rimanere in sede allora dovete praticare ora delle piccole svasature coniche con una punta da trapano larga quanto la testa delle viti. Questa operazione ha lo scopo di far penetrare la testa delle viti nel legno quel tanto che basta per portarle almeno livello del piano del pannello ma sempre forzando molto col giravite. Adesso rimontate il box con le viti ma mettendo un strato uniforme di vinavil (Fig. 9) messo con un pennellino.

Quando si serreranno con forza le viti, la colla deve venir fuori da entrambi i lati (Fig. 10). Togliete leccesso con un panno inumidito con acqua.

Il Box chiusoLa sospensione pneumatica E la tipologia pi semplice e facile da realizzare. Si monta lAP in un mobile sigillato e a tenuta stagna dove il fronte d'onda posteriore dell'AP non udibile proprio perch imprigionato allinterno del box. Essendo inudibile dallesterno non pu andare a sovrapporsi al fronte d'onda anteriore. Risultato: tutto il suono di una cassa chiusa viene esclusivamente dal movimento della membrana, che produce, in maniera udibile, il solo fronte d'onda anteriore. Il tipo di AP e il volume della cassa determinano la frequenza di risonanza del box (Fc) che pu essere solo superiore alla frequenza di risonanza dell'AP in aria libera (Fs) in quanto l'aria contenuta all'interno della cassa si comporta come una sospensione aggiuntiva. Al di sotto della Fc la risposta di un box chiuso cala di 12db per ottava, in assoluto la pi bassa pendenza di attenuazione tra tutti i sistemi di caricamento. Nella progettazione di una cassa chiusa auspicabile partire dalla scelta del valore di Qtc, ovvero, il fattore di merito della risposta in frequenza di un box chiuso. Attenzione al fatto che questo valore non pu essere inferiore al Qts dell'AP Un corretto progetto di cassa . chiusa dovrebbe avere un Qtc compreso tra 0.5, molto smorzato, e 1, poco smorzato. Un ottimo valore di compromesso 0.7 - 0.71 ovvero il massimo valore di Qtc senza enfatizzazioni della risposta. Scegliete laltoparlante in maniera tale che il Qtc ottenuto con il volume di caricamento desiderato (Vc), sia accettabile. Ma come si pu variare questo fattore di merito? Se ci pensate, mantenendo lo stesso AP, l'unico parametro che potete variare in una cassa chiusa il volume di caricamento, il Vc. Anche l'inserimento di materiale assorbente all'interno del box si traduce, semplificando, in un aumento virtuale di Vc. Purtroppo sia la Fc che il Qtc sono inversamente proporzionali al volume di caricamento e quindi non si pu variare il Qtc senza variare la Fc. Parliamo un poco anche del movimento della membrana in un box in cassa chiusa. Pi le frequenze che il box chiamato a riprodurre sono basse pi il cono, a parit di pressione, chiamato a muoversi (escursione). Questo avviene fino alla Fc. Al di sotto di questultima lescursione tende a stabilizzarsi fino a non crescere pi perch il volume daria contenuto allinterno del box, chiamato a comprimersi di molto, lo impedisce. Per questo motivo la risposta cala di 12db per ottava sotto la Fc. Pi un AP adatto alla cassa chiusa pi, purtroppo, presenta bassa sensibilit e necessita conseguentemente di amplificazioni molto robuste.

Scelta dellaltoparlante: Sulla scelta di AP adatti a ricoprire il ruolo di subwoofer con questo tipo di caricamento, occorre precisare che non esistono regole ferree ma che si ottengono risposte in frequenza soddisfacenti se i parametri caratteristici di Thielle&Small rispettano le seguenti equazioni : Fs/QesQts>0.4 E necessaria anche grande capacit di muovere aria da parte dellAP se si desiderano alti volumi dascolto indistorti. Quelli che seguono sono parametri molto personali ma, per dare unidea, un diametro nominale dellAP di almeno 10" (25cm) congiunto ad una Xmax maggiore di 7mm cominciano ad essere buoni valori. Ad alcuni basta un 20cm con escursione risicata, ad altri non bastano due 30cm con escursioni Kmetriche. Vantaggi: Facile da costruire e tollerante agli errori di progettazione Transienti migliori (tradotto significa che molto rapido e naturale se correttamente progettato e realizzato) Bassa pendenza di attenuazione sotto la frequenza di risonanza (12 dB/ottava) Regge molta potenza in tutta la gamma di frequenza riprodotta Box generalmente piccoli Svantaggi: Efficienza bassa Minore tenuta in potenza alle frequenze pi alte della gamma bassa con maggiore distorsione Pi un AP adatto alla cassa chiusa pi, generalmente, presenta bassa sensibilit Formule: Vc = Vas/[(Qtc/Qts)^2-1] Fc = Fs x Qtc/Qts

Il Bass ReflexIl labirinto o linea di trasmissione Anche il labirinto fa parte dei sistemi che sfruttano l'emissione posteriore del diaframma. In questo caso per l'intero box che realizza il condotto, nel senso che l'onda posteriore viene convogliata in un condotto di sezione almeno pari alla sezione dell'altoparlante e di lunghezza tale per cui all'uscita l'emissione si ripresenta in fase con quella anteriore. La frequenza alla quale le due emissioni si sommano in fase legata alla lunghezza del condotto, che generalmente viene fatta coincidere con una frazione (1/4) della lunghezza d'onda della frequenza di risonanza in aria libera dell'altoparlante. Esistono diverse varianti e teorie realizzative circa questa tipologia di carico acustico che lo rendono particolarmente interessante per gli autocostruttori. Le prestazioni acustiche di questo sistema possono essere assimilate a quelle di un bass reflex con un elevato fattore di smorzamento. In funzione delle difficolt di realizzazione e degli ingombri non proprio contenuti, la linea di trasmissione utilizzata quasi esclusivamente nell'alta fedelt. Cassa Reflex Praticamente una cassa reflex simile ad una cassa chiusa con in pi un foro/condotto di uscita per l'aria, il Reflex, che riutilizza lenergia del fronte d'onda posteriore facendolo di arrivare allascoltatore. Questo condotto, assieme al volume d'aria di caricamento (Vb), determina una frequenza di risonanza meglio conosciuta come frequenza di accordo del reflex (Fb). E' importante notare che l'AP non influisce minimamente sul valore di questa frequenza. Ma come? Il fronte donda posteriore arriva allascoltatore? Ma non era in controfase? In questo caso linsieme cassa e tubo reflex capace di modificare il volume e la fase dei fronti donda e di proporli allascoltatore in modo tale da accordare la loro azione. Semplificando (di molto): il movimento daria proveniente dal reflex si somma al fronte d'onda anteriore sopra la frequenza di accordo Fb mentre al di sotto si sottrae e la risposta decade di 18db per ottava. Alla frequenza di accordo il cono dell'AP immobile e tutto il suono proviene dal reflex. Ci dovuto alla risonanza del sistema "volume interno/reflex". Sotto la frequenza di accordo, essendo lAP praticamente in cortocircuito acustico, il movimento del cono cresce spropositatamente tanto da consigliare luso di un filtro passa alto/subsonico per tagliare le frequenze molto al di sotto del Fb se questa sopra i 45hz.

Rispetto una cassa chiusa il progetto si complica di molto perch, oltre a dover scegliere un AP adatto e un volume di caricamento, occorre decidere il giusto valore di Fb e dimensionare correttamente il condotto reflex. Fortunatamente questo anche un vantaggio in quanto si possono ottenere risposte in frequenza molto pi variegate rispetto la cassa chiusa. In funzione della Fb e della Vb si pu decidere di utilizzare il reflex per aumentare lestensione in basso o per guadagnare qualche prezioso decibel nella gamma utile e diminuire lescursione del cono a frequenze dove il contenuto energetico musicale pi importante. Lerrore pi comune quello di progettare il box senza tener conto dellimportanza della sezione del reflex. In pratica si calcolano la Vb e la Fb e poi ci si ricava la sezione del reflex facendo in modo che il tubo reflex possa essere collocato nel box. Niente di pi sbagliato. A causa dellaumento delle turbolenze e della velocit dellaria imposta allinterno del reflex ci ritroveremmo con delle vere e proprie pernacchie che escono dal reflex quando alziamo il volume. Occorre, quindi, prestare molta attenzione al reflex e possibilmente svasare quanto pi possibile le estremit del tubo. A causa delle interferenze delle pareti del box e delle turbolenze, nella pratica difficilmente troverete la stessa Fb indicata dalla simulazione al computer.Ecco un piccolo trucco per verificarne il valore reale sul vostro box appena realizzato. Trattasi del metodo del dito. Fissate saldamente il tubo reflex ma lasciandovi la possibilit di smontarlo. Procuratevi un cd test con toni sinusoidali a passi di 1hz ( in rete si trovano dei softwerini per realizzarlo in proprio) e, partendo 10-20hz sopra la Fb desiderata e tenendo un dito poggiato sul cono, scendete di frequenza fino a sentire il cono immobile. Quella la vera Fb che avete ottenuto. Fate molta attenzione a giocare con i volumi e con le frequenze perch, in caso contrario, rischiate di rompere lAP Provate a dare 20hz al progetto reflex di fig.3 e, esagerando col volume, vi ritroverete con il cono in . mano! Se vi accorgete che qualcosa non quadra correte ai ripari. Smontante il tubo reflex e modificatene la lunghezza fino ad arrivare alla Fb desiderata. Solo a questo punto fisserete il tubo reflex in maniera definitiva. In generale meglio posizionare il reflex ad almeno 5 cm dalle pareti laterali e lasciando una distanza pari al diametro del reflex tra la bocca interna di questultimo e la parete posteriore del mobile. Gli AP adatti a caricamenti reflex presentano generalmente alta sensibilit e quindi si accontentano anche di amplificazioni non troppo muscolose. Scelta dellaltoparlante: Anche per il reflex non esistono regole ferre ma solo indicative. Ecco delle equazioni per verificarne la compatibilit: Fs/Qes>60 QtsQts>0.2 si possono usare le formule seguenti per progettare un box reflex in accordo B4 (massima estensione con risposta piatta) Fb = F3 = 0,39 x Fs / Qts dove la F3, coincidente con la Fb, indica il punto a -3db della risposta Vb = 6,27 x Qts^2 x Vas

Il dipoloIl Carico Acustico Viene definito carico acustico, il pannello o il box sul quale montato l'altoparlante. La sua funzione di separare l'emissione anteriore del diaframma da quella posteriore, ci per evitare che i due movimenti in opposizione di fase tra loro, si annullino acusticamente. Esistono diversi sistemi per separare le emissioni di un altoparlante: dai sistemi che schermano semplicemente le due emissioni a quelli pi complessi dove una delle due emissioni viene sfruttata per rinforzare l'altra. Di seguito diamo una descrizione generica dei diversi principi di funzionamento. Il dipolo Probabilmente il sistema pi semplice. E' costituito infatti da un pannello sul quale fissato l'altoparlante che irradia su entrambi i lati. Le due emissioni sono separate dal pannello ed entreranno in conflitto solo quando la semilunghezza d'onda della frequenza emessa diventa confrontabile con la dimensione minima del pannello. Al di sotto di tale frequenza si verifica una attenuazione progressiva e smorzata ( circa 6 dB/ott.). E' evidente che pi si vuole scendere a frequenze basse, tanto maggiori saranno le dimensioni del pannello. Le dimensioni non contenute di questo sistema costituiscono un ostacolo non indifferente alla sua diffusione. In considerazione delle sue particolari caratteristiche acustiche viene impiegato principalmente nell'alta fedelt.

Subwoofer Passa BandaAltri carichi acustici dove la radiazione in ambiente non prodotta direttamente dal diaframma dell'altoparlante, sono i sistemi passa banda. In questi sistemi il diaframma viene caricato su entrambe le facce, anteriore e posteriore, con volumi distinti. Esistono due tipologie di carico passa banda: il carico simmetrico dove un volume in sospensione pneumatica e l'altro un bass-reflex ed il doppio carico reflex dove entrambi i volumi sono reflex. Nel carico simmetrico l'emissione posteriore del woofer viene assorbita dal volume chiuso mentre quella anteriore viene filtrata dal condotto reflex. La relazione tra la frequenza di risonanza del box chiuso e la frequenza di accordo del reflex determinano la tipica risposta in frequenza a campana (passa banda). Le prestazioni acustiche di questo sistema sono paragonabili alla sospensione pneumatica, si hanno ciobasse frequenze profonde e smorzate che lo rendono particolarmente indicato nella realizzazione di subwoofer per alta fedelt. Nel doppio reflex i volumi, anteriore e posteriore, sono dei bass reflex. In questo modo vengono sfruttate le emissioni di entrambe le facce del diaframma. Distanziando opportunamente le frequenze di accordo dei due volumi possibile ottenere una "campana" stretta ad alta sensibilit, oppure larga a sensibilit minore. Una caratteristica molto importante di questa tipologia di carico acustico data dalla significativa riduzione dell'escursione. Come gi visto nei sistemi reflex a radiazione diretta, in corrispondenza della frequenza di accordo si ha la minima escursione del diaframma. Essendoci in questo sistema due volumi accordati, ci saranno due frequenze in corrispondenza delle quali l'escursione minima. Questo consente di applicare maggiori potenze e ridurre le distorsioni armoniche. Anche in questo caso possibile applicare un filtro attivo ad elevata pendenza per limitare ulteriormente le escursioni alle frequenze ultra basse. Sulla base di queste caratteristiche i sistemi doppio reflex vengono vantaggiosamente impiegati nel settore professionale, principalmente per installazioni in ambienti chiusi.

Subwoofer a tromba

Il sistemi di caricameto acustico visti finora possono essere definiti a radiazione diretta, cio il diaframma dell'altoparlante irradia direttamente nell'ambiente circostante. Nei sistemi a tromba invece, tra il diaframma e l'ambiente viene interposto un dispositivo, la tromba appunto, che amplifica il rendimento dell'altoparlante ed in funzione delle sue caratteristiche geometriche consente di controllare la direttivit dell'emissione. Strutturalmente la tromba costituita da un condotto a sezione crescente che raccorda due superfici: la gola che affacciata al diaframma dell'altoparlante e la bocca che affacciata all'ambiente. La progressione della variazione di sezione del condotto dalla gola alla bocca regolata da precise relazioni matematiche che definiscono la tipologia della tromba stessa: esponenziale, conica, iperbolica ecc. Molto spesso per ovviare alla eccessiva lunghezza si usa ripiegare il condotto in pi tratti. In relazione alle caratteristiche di alto rendimento ed agli ingombri non proprio contenuti i sistemi a tromba vengono impiegati in massima parte nel settore professionale, ma sono molti i loro estimatori anche nell'alta fedelt.