Se devi progettare o scegliere un sistema di subwoofer per la tua auto, ti consigliamo di seguire scrupolosamente questa sequenza di progetto, per evitare scelte non adatte all'auto o al tuo impianto HI-FI.
I principali fattori da tenere in considerazione sono:
-Le dimensioni
-Le performance
-Il costo
-La facilità di costruzione
Il primo passo è decidere quanto spazio s'intende dedicare al subwoofer nel proprio bagagliaio, generalmente, maggiore è lo spazio a disposizione, migliori saranno le performance. Questa decisione, influenzerà direttamente anche gli altri parametri. Sistemi d'alte prestazioni richiedono generalmente woofer di grandi dimensioni e grandi box. Questo tende inevitabilmente ad alzare il prezzo del sistema e il tempo richiesto alla sua costruzione.
Dopo aver deciso quanto spazio dedicare al subwoofer, devi decidere che tipo di box usare per la tua specifica applicazione. Il sistema più semplice per far lavorare un subwoofer, è l'uso in "infinite-baffle", o "free-air" o, in italiano in "aria libera". Il sistema infinite baffle, non è altro che un piano che separa la faccia anteriore del woofer da quella posteriore, come potrebbe essere la cappelliera posteriore, oppure il pianale posteriore nelle auto a tre volumi, o lo schienale dei sedili posteriori. Nella scelta del tipo di piano su cui alloggiare l'altoparlante, bisogna controllare che questo non abbia nessuna apertura che permetta il passaggio del suono da un lato all'altro dello stesso. Se questo avvenisse, si avrebbe una perdita notevole sulle basse frequenze dovuta alle cancellazioni tra le onde anteriori e posteriori prodotte dal subwoofer.
Il sistema infinite baffle, probabilmente è il sistema più semplice per installare un (dei) subwoofer in auto. Puoi aspettarti delle buone performance, con il vantaggio di avere l'ingombro ridotto al minimo (solamente l'ingombro fisico del woofer), non richiede di progettare nessun box, il tempo per l'installazione è contenuto, ed il costo è ridotto al minimo.
Sfortunatamente ci sono diversi svantaggi per l'uso di un subwoofer in free-air. Quando un altoparlante è installato in un box, l'aria contenuta al suo interno si comporta come una molla che spinge sulla superficie del cono, e ne risulta un aumento della pressione che provvede allo smorzamento meccanico dell'altoparlante, prevenendo forti escursioni del cono, con conseguente distorsione e danneggiamento delle sospensioni e della bobina mobile.
Ma in un sistema in infinite baffle, non c'è nessuna compressione d'aria che possa frenare l'altoparlante, e il risultato sarà uno scarso smorzamento ed una scarsa definizione. Sarà compromessa anche la potenza massima dell'altoparlante, poichè sarà raggiunto il limite dell'escursione dell'altoparlante anche con potenze molto basse.
Il secondo sistema di far lavorare un subwoofer in auto è la "cassa chiusa" o "sealed box". La cassa chiusa, è semplicemente una cassa a completa tenuta ermetica. Il woofer andrà installato su una faccia della cassa, in questo modo, non sarà possibile che nessun suono prodotto dalla parte posteriore dell'altoparlante raggiunga la parte anteriore. La cassa chiusa è molto facile da progettare e da costruire, e generalmente fa lavorare meglio qualsiasi subwoofer. I suoi vantaggi sono uno smorzamento superbo, una buona tenuta in potenza, ottima risposta alle bassissime frequenze, e facilità d'esecuzione del box, ed è u scelta ideale per molti tipi d'installazione. Anche la cassa chiusa ha certi svantaggi se non è usata correttamente. Usando un box troppo piccolo per un dato altoparlante, avremmo una risposta molto povera di basse frequenze, con un picco di risonanza estremamente fastidioso ad una frequenza relativamente alta. Quante volte viene prima scelto e acquistato un certo subwoofer, e poi lo si vorrebbe far lavorare in una cassa piccola quando magari questo richiede almeno 80 litri? Inoltre una cassa chiusa ha un'efficienza leggermente inferiore ad una reflex (vedi sotto), e richiede di maggior potenza o equalizzazioni per confrontarsi con una reflex. Probabilmente le migliori performance di un subwoofer si ottengono facendolo lavorare in una cassa reflex. Questo tipo di cassa è simile alla cassa chiusa, ma con l'aggiunta di un condotto, detto reflex o porta che preleva il suono dalla parte interna della cassa e, opportunamente ruotato di fase, lo immette nell'area d'ascolto. Un buon progetto di cassa reflex, tende ad ottenere un'ottima linearità di risposta fino al punto a.
3dB, dove inizia il roll off (decadimento) delle frequenze inferiori. Un progetto corretto di reflex, inoltre, riduce notevolmente l'escursione del woofer alle frequenze vicine alla frequenza d'accordo della cassa, esattamente dove l'emissione dell'accordo ed anche l'efficienza generale è massima. Alla frequenza d'accordo il suono proviene quasi del tutto dal reflex, ed il cono è quasi immobile.
Questa è una gran differenza tra la cassa chiusa ed il sistema infinite baffle, dove l'escursione di un woofer aumenta di quattro volte ad ogni dimezzamento della frequenza. Riducendo il movimento del cono si riduce anche la distorsione. Una cassa reflex, è meno soggetta ai limiti meccanici delle sospensioni del woofer. Il controllo dell'escursione in un progetto reflex è di fondamentale importanza, particolarmente in quei casi dove le performance devono essere unite anche ad un alto livello d'uscita ed una distorsione contenuta.
Il maggiore svantaggio di una cassa reflex è la maggior difficoltà di progetto e di esecuzione e un leggero ingombro in più rispetto ad una chiusa, e se non è correttamente progettata, si ottengono prestazioni molto scadenti. Per questa ragione molte ditte produttrici di altoparlanti allegano dei manuali dove sono riportate le misure corrette per la costruzione di casse reflex e del suo accordo. Una volta che hai deciso che tipo di soluzione usare, devi decidere che tipo di subwoofer abbinare ad essa.
Per un sistema in free air è richiesto un subwoofer con una bassa compilanza. Questo tipo di altoparlanti, normalmente è provvisto di una sospensione esterna di tipo rigido ed un grande magnete, entrambi usati per compensare lo scarso controllo che questo sistema ha sul subwoofer.
Per una cassa chiusa, al contrario, servirà un subwoofer con un'alta compilanza. La bassa compilanza ottiene una buona estensione sulle basse frequenze ed a un non eccessivo smorzamento del woofer. Normalmente questi altoparlanti hanno una sospensione molto morbida e cedevole. Se si dovesse scegliere di costruire una cassa di piccolissime dimensioni, il woofer da scegliere dovrebbe avere una corsa lunga ed il materiale del cono dovrebbe essere estremamente rigido.
Un sistema di cassa reflex, richiede come altoparlante ottimale un cono con una bassa compilanza, simile al sistema in free air. Il fatto che la cassa reflex riduca di molto l'escursione del woofer usato, fa si che molti altoparlanti con la corsa contenuta e rigidi, potranno andar bene. Ne risulterà un sistema con bassa distorsione, ottima risposta sui transienti ed un ottimo controllo. Devi tenere ben presente che un progetto per una determinata cassa lavorerà bene solo con un determinato altoparlante, non sostituire il cono con un altro sulla medesima cassa.
Per determinare la dimensione del subwoofer da usare, è indispensabile conoscere il volume del box e il livello d'uscita che s'intende ottenere. Molti costruttori indicano il volume di lavoro dei propri subwoofer, comunque, normalmente un woofer da 10" lavora in volumi che vanno da 25 a 45 litri; un woofer da 12" lavora tra i 28 e 85 litri ; uno da 15" invece lavora da 100 a 200 litri. Probabilmente, ti sembrerà ovvio che un woofer di grande diametro offra maggiori prestazioni di woofer di piccolo diametro, in qualsiasi condizione d'utilizzo. La ragione di questo è semplice, un woofer può essere paragonato ai cilindri di un motore di un'automobile. Il diametro del cono può essere confrontato all'alesaggio di un pistone, e l'escursione alla corsa. Sarà ovvio che incrementando il diametro del woofer, o la sua escursione si otterrà maggiore potenza in uscita.
Un tipico woofer da 8", non è in grado di riprodurre una sufficiente pressione acustica alle basse frequenze senza avere un'altissima escursione, Dall'altra parte, un woofer di grande diametro, avrà una povera risposta ai transienti dovuta alla grande massa del cono. In installazioni dove l'uso di woofer di grandi dimensioni non è possibile, conviene usare la soluzione di un sistema di woofer multipli di diametro più piccolo, che avrà sicuramente prestazioni maggiori di un singolo grande cono. Un vantaggio di usare molti woofer di diametro contenuto, è che richiedono un volume di lavoro minore; lo svantaggio è che si richiede una maggior erogazione di corrente dall'amplificatore, e si potrebbero avere problemi di fase.
I seguenti punti ti aiuteranno nella scelta tra un singolo grande woofer o più woofer piccoli. (A = area del cono; E = escursione; F = frequenza più bassa; P = potenza acustica SPL)
Se l'area del cono è doppia, l'escursione sarà al metà : 2A = E/2
Se l'area del cono e la metà, l'escursione sarà doppia : A/2 = 2E
Se la frequenza dimezza, l'escursione quadruplica : F/2 = 4E
Se la frequenza è doppia, l'escursione si ridurrà ad un quarto : 2F = E/4
Se l'escursione del cono è dimezzata, la pressione acustica sarà la metà : E/2 = P/2
Se l'escursione del cono è doppia, la pressione sarà doppia : 2E = 2P.
Da questa equazione puoi determinare in miglior sistema per la tua installazione. Come linea guida puoi considerare che cinque altoparlanti da 8", tre da 12", e due da 15" si equivalgono.
Ora che conosci la dimensione e il tipo di cassa da usare e il numero e le dimensioni dei woofer, arriviamo alla parte più divertente: la scelta del subwoofer, selezionandolo tra le centinaia in commercio, il prezzo dei woofer varia in maniera considerevole, e cosà anche la loro qualità. Controlla molto bene l'efficienza di un subwoofer. L'efficienza di un altoparlante è paragonabile all'aerodinamica in un'automobile. Si otterrà maggior pressione acustica con minor dispendio di potenza per pilotarlo. Per misurare l'efficienza sono usati due sistemi: il primo indica l'efficienza in percentuale, il secondo in dB alla distanza di 1 metro con 1 W. In entrambi i casi, maggiore è il valore, più efficiente sarà l'altoparlante.
L'efficienza di un altoparlante dipende da vari fattori. La massa ha un'influenza molto importante sull'efficienza: triplicando la massa di un cono, si riduce la pressione acustica della metà. Anche la dimensione del magnete è un fattore chiave. Teoricamente raddoppiando il magnete si raddoppia l'efficienza. Anche la sezione del filo usato per la bobina mobile è importante ai fini dell'efficienza. Minori sono gli spazi d'aria tra le spire e migliore sarà l'efficienza.
Anche la potenza termica di un woofer è importante per la scelta. Presta attenzione alla potenza dichiarata. Molti costruttori dichiarano la potenza calcolata sulla radice quadra di un'onda sinusoidale (RMS), altri dichiarano al potenza di picco. La potenza di picco è doppia alla potenza RMS. È importante anche distinguere tra le varie potenze RMS, perchè è importante anche sapere per quanto tempo la potenza viene applicata, in certe misure ci si accontenta di 1 ora, in altre di 10 ore, nelle più severe di 100 ore.
La potenza di un woofer è direttamente correlata alla sua capacità di smaltire calore dalla bobina mobile. Una bobina di grande diametro, avendo una maggior superficie avrà una migliore capacità di smaltimento termico di una bobina di piccolo diametro. La ventilazione forzata, che spesso appare come un foro al centro del magnete nella parte posteriore e anch'essa molto importante.
Avrai capito che costruire un sistema di subwoofer non è una cosa per niente semplice come sembra. In ogni modo seguendo queste linee guida potrai eliminare certi errori grossolani che spesso si vedono in giro, per esempio, quello di acquistare prima il woofer è poi accorgersi che ha bisogno di un volume troppo grande per lo spazio a disposizione nella nostra auto.
Per informazioni maggiormente dettagliate sulla progettazione vera e propria delle casse acustiche richiedi i manuali: The sealed box design, The reflex box design, e The band pass box design.
fonte:
http://www.driveincaraudio.com
