Perché gli altoparlanti hanno dimensioni diverse?

Quando vai dal tuo specialista locale di elettronica mobile per nuovi altoparlanti, ci sono alcuni criteri da tenere a mente. Scegliere una dimensione può andare in due modi: scegliere qualcosa che si adatta a una posizione specifica o scegliere basandosi sulle caratteristiche relative alla dimensione. Ti interessa sapere perché gli altoparlanti vengono in dimensioni diverse? Bene! Sei nel posto giusto.

Cosa fa un altoparlante?

Il lavoro di un altoparlante è convertire il segnale elettrico dal tuo amplificatore in movimento. Il movimento del cono eccita l'aria intorno. Mentre il cono si muove avanti, l'aria davanti è pressurizzata. Mentre si muove indietro, l'aria è rarefatta. Queste onde di pressione si estendono dall'altoparlante e le nostre orecchie rilevano questi minuti cambiamenti come suono. Piuttosto semplice, no?

Cose da considerare per riprodurre suono

Quando si riproducono suoni, più bassa la frequenza, più difficile produrla. Per ogni raddoppio frequenza, il cono deve muoversi un quarto della distanza per produrre lo stesso livello uscita. Esempio: se il tuo subwoofer deve muoversi 2 mm per produrre 95 dB a 40 Hz, ne servono solo 0,5 mm a 80 Hz. Per 95 dB a 160 Hz, solo 0,125 mm.

La dimensione del cono influenza quanto suono l'altoparlante crea per un dato segnale input. Generalizziamo un po' (perché molti fattori esterni influenzano): un cono 12 pollici deve muoversi il doppio di un 15 pollici per produrre la stessa uscita a una data frequenza. Significa anche che il 12" richiede più potenza per produrre lo stesso suono del 15".

Più grande è sempre meglio, giusto?

Basandosi su questa logica, dovresti semplicemente selezionare l'altoparlante più grande per ogni applicazione, giusto? Beh, non è così facile. Quando entriamo in midrange e alte frequenze, il cono deve muoversi avanti e indietro molto veloce. Un tono 1.000 Hz richiede 1.000 movimenti al secondo. 10 kHz ne richiede 10.000. Se usiamo un altoparlante grande con cono relativamente pesante, è molto difficile stare al passo col segnale input. Perché? Inerzia.

Usiamo un'analogia. Immagina a una parata a sventolare una bandiera. L'asta è 1,8 metri e la bandiera 90x150 cm. La sventoli avanti e indietro veloce quanto puoi. Anche se sei forte, al massimo una, forse due volte al secondo. Ora guarda il bimbo accanto a te. Ha una bandierina carta 5x7,5 cm su bastoncino 12 cm. Le sue manine la sventolano 5-6 volte al secondo.

Gli ingegneri altoparlanti devono bilanciare diverse caratteristiche per obiettivi specifici. Confrontiamo peso cono per subwoofer 10" vs midrange 10" per concerti e PA. Un tipico sub 10" per sotto 150 Hz ha assemblaggio cono (cono, bobina, supporto, mezzo ragno, mezzo surround) ~150 grammi. Un 10" per midrange (150 Hz - 1 kHz) ha massa assemblaggio ~40 grammi.

Chiaramente, l'assemblaggio più leggero si muove più veloce e sta al passo con riproduzione alte frequenze.

Più leggero è meglio?

Ora affrontiamo il dilemma bilanciare bassa vs alta frequenza. Un cono più leggero si muove più veloce e capace di uscita alta frequenza estesa. Un cono più pesante ha frequenza risonanza più bassa e così può produrre più bassa frequenza. Combina queste generalizzazioni con questioni elettriche che influenzano induttanza bobina, e ostacoliamo ulteriormente l'alta frequenza. Diventa chiaro che servono altoparlanti di dimensioni diverse per applicazioni diverse.

Subwoofer

La maggior parte dei subwoofer misura 8-18 pollici. Poiché progettati per suonare sotto 100 Hz in car audio, servono molta capacità escursione e bassa frequenza risonanza. Significa coni relativamente pesanti. Ad alti livelli escursione, i coni sono esposti a stress significativi, quindi devono essere forti, contribuendo ulteriormente al peso. I subwoofer devono gestire molta potenza. Questo permette muovere il cono su distanze grandi. La tenuta potenza richiede componenti più grandi: supporti bobina grande diametro e avvolgimenti.

Driver midbass

Un driver midbass dedicato è tipicamente progettato per suonare da ~50 a 500 Hz. Dimensioni tipiche 6,5-8 pollici, ma qualcuno ha usato 10-12". Il cono deve essere più pesante di un midrange, ma non tanto da rallentarlo per alte frequenze.

Se guardi il contenuto frequenza di un esecutore, vedrai che molte voci scendono a 100 Hz. Accuratezza in velocità è importante in questo range. Risonanze e comportamento non-lineare causano distorsione armonica. Spesso percepita come "calore" in zona midbass. Non vogliamo nulla in extra nella musica, quindi l'accuratezza conta.

Altoparlanti midrange

I midrange diventano atto di bilanciamento di diverse caratteristiche. Il cono deve essere relativamente leggero, ma gestire linearità e distorsione diventa priorità ancora più alta. È più facile sentire distorsione a frequenze midrange. Il cono deve bilanciare massa, smorzamento e forza per prevenire deformazioni e causare armoniche. La sospensione deve essere molto lineare.

Gestire l'induttanza diventa problema più significativo perché può ridurre uscita alta frequenza. Midrange per car audio tipici variano da 6,5" e 6x9" lato grande fino a 2,5" piccolo. Molti midrange fanno doppio dovere come midbass per sistemi a due o tre vie. È un compromesso minore, ma necessario. Consideriamo midrange coprire 100 Hz - 3.000/4.000 Hz.

Tweeter

Per riprodurre sopra 2,5 kHz, i tweeter servono coni molto leggeri. Non si muovono molto, quindi non richiedono molta escursione, ma serve comunque sospensione. Risonanze nel cono possono devastare risposta frequenza. Tweeter premium possono usare ferrofluido nel gap per migliorare tenuta potenza. Possono anche includere cappello polo-piece rame per ridurre induttanza e distorsione.

Considerazioni direzionalità

Un'altra considerazione scegliendo altoparlanti: tutti sopra una certa frequenza diventano direzionali. Direzionalità si riferisce a riduzione uscita alta frequenza muovendosi off-axis. Se scegli altoparlanti e progetti sistema attentamente, puoi minimizzare l'effetto. L'unica vera considerazione: avere tweeter puntati verso di te.

L'atto di bilanciamento

Le applicazioni di quest'articolo variano, secondo tuo obiettivo per upgrade audio. Un semplice set coassiale sostitutivo sarà scelto per dimensione applicazione. Se costruisci sistema high-end con amplificatori multipli, canali, elaborazione segnale digitale e posizioni montaggio personalizzate, scegliere gli altoparlanti giusti per qualità e applicazione diventa più importante.

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