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Cuore pulsante di un diffusore acustico, è il "trasduttore" o "altoparlante".
Sulla natura elettromeccanica di tale componente, non è questa la sede adatta per parlarne. Qui posso solo mettervi al corrente, dei criteri da me seguiti per le scelte degli stessi. Un trasduttore è
"un dispositivo che converte una grandezza, in altra ad essa proporzionale".
Nel caso degli altoparlanti, l'impulso elettrico viene trasformato in movimento della membrana. Le difficoltà che s'incontrano nel corso del processo di trasformazione, sono a noi ben note, ed altro non intendo dirvi.
A causa di ciò, nel corso degli anni, persone di buona volontà crearono diversi tipi di trasduttori, il cui funzionamento differiva in maniera apprezzabile, secondo il modello di trasformazione utilizzato.
I modelli di funzionamento sono essenzialmente quattro:
i trasduttori magnetodinamici;
i trasduttori elettrostatici;
i trasduttori al plasma;
i trasduttori con membrana piezoelettrica.
I "magnetodinamici" si distinguono a loro volta in:
i tradizionali magnetodinamici con membrana a cono e a cupola;
i magnetodinamici con caricamento a tromba;
i trasduttori isodinamici, meglio conosciuti come altoparlanti piatti;
il famigerato altoparlante a nastro.
Questo è il panorama dei diversi trasduttori esistenti fino ad oggi, ed il povero progettista è percosso da atroci dilemmi, nel momento in cui prende carta e penna per stendere un progetto. Per evitare di farsi ingannare dal fascino d'un particolare modello di trasformazione, occorre mettersi bene in testa, che nessuno di questi è esente da difetti.
Occorre fare un grande sforzo d'elaborazione mentale:
radunare tutte le leggi della Fisica,
confrontarle con i parametri presi a riferimento per una corretta riproduzione sonora;
analizzare il modo di propagazione delle onde acustiche;
e coordinare il tutto con il timbro degli strumenti musicali.
Il primo risultato di tale sforzo si sintetizza in una parola chiave: "efficienza".
Questa riguarda l'aspetto meccano-acustico del trasduttore, cioè la capacità di convertire il movimento della membrana, in suono o potenza acustica.
La "sensibilità", invece, riguarda l'aspetto elettromeccanico, cioè la capacità dell'altoparlante di trasformare l'impulso elettrico, in movimento meccanico.
I due parametri non sono strettamente collegati. Il diffusore "elettrostatico", per esempio, in virtù del pilotaggio uniforme sull'intera superficie della membrana, è in grado di trasformare quasi completamente il suo movimento, in particolari musicali. Se poi, per ottenere tali formidabili prestazioni, occorre applicare ai morsetti d'ingresso un'elevata tensione, questo non sminuisce le sue qualità musicali, ma solamente la macrodinamica del sistema. Spero che il concetto risulti chiaro nonostante sia particolarmente succinto.
Come dicevo, occorre utilizzare "trasduttori ad alta efficienza", affinché si ottengano delle prestazioni musicali di primo livello, seguendo
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al contempo pedissequamente le leggi della Fisica.
Gli altoparlanti "efficienti" si distinguono, per un'elevata forza di pilotaggio applicata alla membrana, e per una massa mobile particolarmente contenuta. Il rapporto tra la forza di pilotaggio e la massa dell'equipaggio mobile, dà come risultato il "fattore di accelerazione".
Maggiore è il fattore di forza e minore la massa dell'equipaggio mobile, più elevato sarà il "fattore di accelerazione".
Questo parametro c'indica la qualità dell'altoparlante, la sua capacità di restituire la dinamica del segnale musicale. Pertanto, nella progettazione di un diffusore, è errato non prenderlo in considerazione.
Il risultato di tale ragionamento, tende ad escludere il diffusore "monovia" o "larga banda", come idoneo al raggiungimento del nostro obiettivo: la riproduzione del suono allo Stato dell'Arte.
Il perché è facilmente intuibile. Le repentine variazioni di livello sonoro, ed un costante aumento della velocità ai transienti, caratterizzano il segnale musicale.
Un monovia od un larga banda, sono dotati di un fattore di accelerazione costante al variare della frequenza. Pertanto, la sua capacità di seguire i transienti musicali, sarà massima in un più o meno ristretto range di frequenze.
Oltre quest'intervallo, il trasduttore sarà, o troppo lento o troppo veloce, secondo che debba riprodurre frequenze più alte o la gamma più bassa.
Anche le dimensioni della membrana vibrante è d'ostacolo alla qualità della riproduzione.
Facciamo un esempio. Un trasduttore a cono da 13 centimetri di diametro, di buona qualità, potrebbe avere una risposta in frequenza elettrica estesa da 100 a 6.000 Hz. Nella parte bassa dello spettro, dai 100 ai 500 Hz, a causa della sua ridotta superficie d'emissione, l'altoparlante non solo risulterebbe a corto di potenza acustica, ma rischierebbe la rottura.
Al contrario, nella parte alta dello spettro, dai 2.500 ai 6.000 Hz, a causa invece della sua eccessiva superficie radiante, sarà soggetto a lentezza nei transienti, a colorazioni e ad eccessiva direttività del suono.
Occorre allora, utilizzare il trasduttore più idoneo, per il range di frequenze cui è destinato a riprodurre. Dai woofer di 50 centimetri di diametro per la gamma bassa, ai tweeter da 19 millimetri di diametro per la gamma alta.
Il risultato di questo ragionamento, sarebbe l'adozione di un sistema di diffusione del suono a sei vie, perciò a sei altoparlanti per canale. Però, un siffatto diffusore avrebbe grosse difficoltà in termini di coerenza, equilibrio timbrico e lascerebbe irrisolto il problema dell'efficienza.
Occorre necessariamente ridurre il numero delle vie, cercando d'utilizzare trasduttori d'altissima qualità, ossia primariamente ad alta efficienza, e con un elevato fattore di accelerazione. Se poi pretendessimo una bassa distorsione e la possibilità di pilotare il sistema con finali di bassissima potenza, necessariamente dovremo ricercare anche l'alta sensibilità.
Francesco Piccione
Articolo estratto da Costruire Hi-Fi n. 36, Ottobre 1998.
Nuova versione pubblicata su HI-FIGUIDE n. 6, Ottobre 2007.
Nuova monografia: Francesco Piccione, "Della Progettazione dei diffusori©"
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