Definizioni: Parametri degli altoparlanti (Thiele/Small)
L'adagio che qualcuno potrebbe scrivere un libro su un argomento vale certamente quando si tratta di una discussione sugli altoparlanti e i loro parametri. In effetti, ci sono già dozzine di ottimi libri disponibili sull'argomento. Questo articolo fornisce una panoramica di alcuni dei parametri degli altoparlanti più comunemente discussi.
Cosa sono i parametri degli altoparlanti?
I parametri degli altoparlanti, spesso chiamati parametri Thiele/Small, sono un set di misurazioni elettromeccaniche che possono essere usate per definire le prestazioni a bassa frequenza di un trasduttore. Usando questi parametri e una serie di calcoli, il vostro installatore può predire le prestazioni di quell'altoparlante in una cassa.
Cosa possiamo determinare da questi parametri?
Forse il set di calcoli più importante che possiamo creare è l'uscita del sistema. Quando discutiamo il "sistema", ci riferiamo all'altoparlante stesso e alla cassa in cui intendiamo installarlo. Ogni cassa per altoparlante agisce come un filtro passa-alto e riduce l'uscita a bassa frequenza del driver. Guadagniamo gestione potenza fisica in cambio di questa uscita diminuita. Usando un set di calcoli, possiamo predire quanta informazione a bassa frequenza il sistema produrrà.
Un altro calcolo importante è la gestione potenza. Come menzionato, dobbiamo controllare il movimento del cono dell'altoparlante per prevenire distorsione e danni. Possiamo predire quanto il cono si muoverà per una data quantità di potenza nella nostra cassa di prova.
Frequenza di risonanza dell'altoparlante – Fs
In termini di analisi delle parti mobili dell'altoparlante, dobbiamo sapere la frequenza alla quale la compliance (mollosità) della centratura e della sospensione si combinano con la massa del cono e del dustcap per immagazzinare più energia. A questa frequenza, il sistema alterna l'immagazzinamento e il successivo rilascio della maggior energia per un dato input di tensione. Se faceste oscillare un peso su una corda sospesa dal soffitto, la frequenza naturale alla quale oscilla avanti e indietro sarebbe uguale alla frequenza di risonanza di un altoparlante.
Volume di compliance equivalente – Vas
Per capire quanto sono rigide la centratura e la sospensione, le confrontiamo con una quantità d'aria che eserciterebbe la stessa resistenza al moto. Poiché l'aria è facilmente comprimibile, una specifica Vas alta rappresenterebbe un cono molto mollamente sospeso. Al contrario, un altoparlante con Vas basso avrebbe una sospensione molto rigida.
Q elettrico del driver a Fs – Qes
Capire il Q (Quality Factor) può essere un po' difficile perché è un valore adimensionale. In essenza, il fattore Q descrive la caratteristica di smorzamento di un sistema risonante. Un Q più alto rappresenta meno perdita di energia relativa all'energia totale immagazzinata in un sistema. Un pendolo sospeso da un cuscinetto a basso attrito avrà un Q alto. Lo stesso pendolo, immerso in acqua, avrà un Q molto più basso. Una considerazione importante: sistemi ad alto Q hanno meno smorzamento e, quindi, vibrano più a lungo. La specifica Q elettrico descrive quanto smorzamento la bobina mobile e l'assemblaggio magnetico invocano sul cono in movimento.
Mentre la bobina mobile passa oltre il magnete, produce una corrente elettrica. Questa corrente raggiunge il suo valore di picco alla frequenza di risonanza del driver e controbilancia la corrente fornita dall'amplificatore. Il risultato netto è un significativo aumento d'impedenza alla frequenza di risonanza.
Q meccanico del driver a Fs – Qms
Proprio come le caratteristiche elettriche di un altoparlante causano un'opposizione al moto del cono, abbiamo un effetto simile dalle proprietà meccaniche dell'altoparlante. Qms descrive le perdite meccaniche risultanti dalla centratura e dalla sospensione. Un valore Qms alto descrive minori perdite meccaniche, mentre un valore Qms basso descrive maggiori perdite.
Q totale di sistema a Fs – Qts
Questa misurazione adimensionale è una combinazione matematica delle caratteristiche meccaniche ed elettriche dell'altoparlante. In termini semplici, calcoliamo Qts dividendo l'energia totale immagazzinata dell'altoparlante per l'energia dissipata nell'altoparlante a risonanza.
Compliance della sospensione del driver – Cms
La specifica Cms descrive la rigidità della sospensione del driver in metri per newton. Una sospensione più rigida si muoverà meno distanza per una data quantità di forza applicata.
Area efficace del cono del driver – Sd
Questo parametro descrive l'effettiva "dimensione" del nostro altoparlante. Tutti realizziamo che il cono muoverà aria per noi, ma dobbiamo anche tenere conto dell'aggiunta della sospensione. È comunemente accettato che possiamo usare un valore di metà della sospensione come contributo all'uscita del driver.
Massa del cono e parti mobili – Mms
La specifica Mms descrive la massa del cono dell'altoparlante e parte della centratura e sospensione. A differenza della specifica Mmd, Mms include il carico acustico causato dall'aria a contatto con il cono. Nella maggior parte dei casi, i valori sono simili, ma man mano che l'area superficiale del cono aumenta, aumenta anche il valore di Mms, relativo a Mmd.
Livello massimo di escursione – Xmax
Questo parametro è frequentemente mal interpretato come fattore determinante nella distanza che un cono altoparlante può muoversi. Primi calcoli usavano una formula che sottraeva l'altezza dell'avvolgimento bobina mobile dall'altezza del gap magnetico, poi divideva per 2. Questo calcolo descrive quanto l'altoparlante può muoversi prima che l'avvolgimento esca dal gap.
Indagini successive mostrano che comportamento non-lineare altrove nel design del driver potrebbe avere un'influenza maggiore sui limiti di moto del cono. Questo suggerisce che Xmax dovrebbe essere la distanza di escursione one-way che rappresenta un livello di distorsione del 10%. Questa specifica orientata alle prestazioni è molto più indicativa del range operativo utile di un driver, ma è molto più difficile da accertare.
Parametri aggiuntivi
In questo articolo, descriviamo solo i parametri base comunemente usati nel predire le prestazioni a bassa frequenza di un altoparlante. Altri parametri, come l'induttanza, diventano più rilevanti ad alte frequenze. Parametri addizionali come Impedenza Nominale (Znom), efficienza, sensibilità e Prodotto Efficienza Larghezza Banda (EBF) sono derivati attraverso equazioni che usano le specifiche sopra.
Un design corretto richiede simulazione
Un woofer in una cassa sovradimensionata può arrivare a fine corsa ed essere danneggiato facilmente. Un driver midrange stipato in un piccolo pod per altoparlanti può avere un significativo picco di risposta in frequenza e un picco di distorsione associato. Il risultato è piuttosto sfavorevole.
Prima di assumere che un subwoofer o altoparlante sia adatto per la cassa o posizione di montaggio che avete scelto, vale la pena chiedere al vostro rivenditore di elettronica mobile di eseguire una simulazione per assicurare che tutto funzionerà come volete. Possono lavorare con voi per assicurare che tutto performi ottimalmente, e il vostro sistema suonerà alla grande!