SUBWOOFER[ Cassa chiusa ] [ Cassa reflex ] [ Carico simmetrico ] [ Sub di scorta ] [ Push pull ] [ Misure box ]
Il subwoofer completa l'emissione dei suoni di gamma bassa restituendo naturalezza alla riproduzione audio, ma attenti a non esagerare!
Il sub-woofer o altoparlante per le frequenze ultrabasse può essere installato in vari modi, vediamo quali:
Una soluzione ottimale, per minor ingombro ma di difficoltosa messa in opera e taratura che, fra le altre difficoltà, esige la scelta dell'altoparlante "giusto", è sistemare il subwoofer sfruttando lo spazio residuo del fondo baule, dove è posta la ruota di scorta. Sia chiaro, la soluzione non comporta la rimozione della ruota di scorta, piuttosto ne sfrutta la cavità per accogliere cestello e magnete dell'altoparlante. Il risultato, nella norma, da un punto d'ascolto prettamente uditivo lascia a desiderare, però offre il vantaggio di poter meglio trasmettere, in forma di vibrazioni, quelle frequenze (20-60 hz) veramente ultrabasse. L'argomento necessita di approfondimento, per questo ho inserito la pagina sub di scorta.
E' possibile scaricare BassPC 3.0 Software di simulazione della risposta acustica in campo vicino. Programma utile alla progettazione assistita di casse reflex, push-pull, a carico simmetrico o sospensione pneumatica anche per subwoofer. Per il calcolo delle misure della cassa acustica fare riferimento alla pagina Misure box.
Subwoofer montato in cassa chiusa, otterrete una maggiore tenuta in potenza ma una minore efficienza, se sceglierete l'altoparlante adatto avrete un basso veloce e preciso, soprattutto ad alto volume d'ascolto.
Subwoofer realizzato in cassa reflex, avrete una maggiore pressione acustica, anche a volume d'ascolto non elevato, precisione e tenuta in potenza dipenderanno dalla qualità dell'altoparlante scelto e dall'accuratezza della costruzione e progetto della cassa. Acquistare una cassa reflex "vuota" per installarvi il nostro altoparlante preferito, non è un modo di procedere che porta ad un risultato garantito.
Due altoparlanti in push-pull montati in cassa reflex, con questa configurazione si possono ridurre notevolmente le dimensioni della cassa del subwoofer, anche perché è possibile usare altoparlanti di minore diametro. Il basso risultante vi darà una sensazione di notevole estensione ma con un contenuto dinamico modesto, in altre parole, i superbassi si faranno sentire solo quando sono realmente tali. Consigliato per auto piccole che di conseguenza hanno un piccolo baule.
Due altoparlanti push-pull o uno singolo montati in cassa a carico simmetrico, in questa configurazione l'aria mossa dagli altoparlanti, collocati all'interno della cassa, fuoriesce solo dal condotto di accordo della cassa stessa. Senza dubbio questo tipo di soluzione è quella che meno viene influenzata da fattori esterni, il basso risultante non sarà mai invadente e sempre "pulito" ma avrà una modesta pressione acustica, consigliato per le soluzioni che puntano alla qualità della riproduzione musicale.
Sub woofer installato a schienale o sotto la cappelliera, in questo caso, quando acquisteremo l'auto dovremo scegliere quella adatta al nostro scopo. Infatti, il baule sarà il carico acustico del nostro sub-woofer. Il basso risultante dipenderà da diversi fattori che elencare sarebbe tedioso, il mio consiglio è questo: curate bene l'accoppiamento meccanico dell'altoparlante, scegliete un taglio di frequenza molto basso (40-50 hz), usate spugna phono assorbente per le superfici metalliche scoperte e sotto la cappelliera; destinate al pilotaggio del sub-woofer un amplificatore di elevata potenza, anche se non la sfrutterete per intero. Naturalmente l'altoparlante potrà essere uno singolo di generoso diametro o più altoparlanti di minore diametro.
CASSA CHIUSARealizzare un sub in cassa chiusa, in pratica, comporta la semplice operazione di racchiudere la "faccia posteriore" dell'altoparlante, fra sei pareti di mediodenso o altro materiale adatto.
La forma geometrica della cassa, generalmente di un parallelepipedo a cubo o trapezoidale, non è vincolante e non ha particolare importanza ai fini della resa acustica del sistema altoparlante-cassa acustica: il subwoofer. E' da notare come, nei sistemi a sospensione pneumatica, abbia particolare importanza la perfetta chiusura ermetica delle pareti che formano il cabinet (cassa) come pure la scelta dell'altoparlante. Infatti, la funzione della cassa, oltre a essere la struttura portante, è di "isolare" l'emissione posteriore dell'altoparlante da quella anteriore; se così non fosse, essendo le due emissioni di segno opposto (+e-), si annullerebbero a vicenda. E' la ragione per cui reggendo in mano un altoparlante per sub, collegato ad un amplificatore, la sua emissione risulta praticamente priva di frequenze basse. Per quanto detto e scientificamente accertato, a mio parere, l'altoparlante da usare deve essere del tipo a tenuta d'aria. (Molto spesso gli altoparlanti hanno la parte centrale del cono, che serve da cupola para polvere, realizzata in retina che lascia uscire l'aria, altri hanno la stessa parte dell'identico materiale usato per il cono e sono da preferire, per le cassa chiuse).
Stabilita la forma del cabinet e scelto l'altoparlante adatto, resta da decidere quali dimensioni e forma dovrà avere la cassa. Relativamente alla forma, considerato che dovremo occupare minor spazio possibile del nostro baule, non abbiamo molto da scegliere, comunque, vi posso dire che: la peggiore è quella di un cubo e la migliore quella di una sfera. La ragione, sta nel fatto che il cubo ha una forma tale da favorire la formazione di onde stazionarie, generate dalle sue pareti parallele, mentre, la sfera non avendone minimizza il fenomeno. Per stabilire le giuste dimensioni, che sono di fondamentale importanza per ottenere un buon risultato, potete usare un software come BassPc o adottare quelle consigliate dal costruttore dell'altoparlante. Resta da dire che i sistemi a cassa chiusa o sospensione pneumatica, possono avere la cassa vuota o completamente riempita d'assorbente acustico, dire quale sia migliore delle due soluzioni è difficile e dipende da vari fattori, non ultimo il tipo d'altoparlante usato. In linea di massima, se per motivi di spazio, siete stati costretti a realizzare una cassa più piccola del dovuto, allorché la resa del sub sia troppo martellante potreste provare a riempire la cassa con assorbente acustico: l'espediente farà abbassare la frequenza di risonanza del sistema, consentendo un miglior controllo da parte dell'amplificatore il quale riuscirà, con maggiore efficacia, a smorzare le escursioni del cono.
Pro: massimo isolamento delle emissioni negativa e positiva, risposta veloce ai transienti.
Contro: grandi sollecitazioni imposte all'altoparlante che sarà meglio scegliere con QTS superiore o uguale a 0,5 ed escursione del cono superiore a 5 mm.
CASSA REFLEXI subwoofer in cassa reflex sono i più diffusi. La ragione di tale popolarità è dovuta ad una buona efficienza e resa in gamma bassa unite ad una relativa semplicità del mobile, nonché alla flessibilità dei sistemi realizzabili.
Ulteriori informazioni su subwoofer reflex
Da un punto di vista strutturale un sistema reflex è simile ad uno in cassa chiusa, le differenza consiste nell'aver praticato un "foro" dove troverà sistemazione un "tubo" che prende il nome di reflex, da cui deriva il nome cassa reflex. Detta così potrebbe sembrare che sia possibile trasformare una cassa chiusa in reflex, in realtà, questo è possibile ma i risultati non saranno i medesimi di un progetto esclusivamente reflex. Le dimensioni (lunghezza e diametro) del tubo reflex che, a conti fatti, determinano la resa ed il corretto funzionamento del sistema, stabiliscono la frequenza d' accordo del tubo stesso. Anche in questo caso i calcoli esatti del volume cassa e dimensioni reflex possono essere fatti con l'aiuto di BassPc, in alternativa si può realizzare il progetto suggerito dal produttore dell'altoparlante, ma vediamo a cosa serve il reflex. Sappiamo che il reflex aumenta la pressione acustica in gamma ultrabassa, là dove l'altoparlante non sarebbe più in grado d'arrivare. Questo è possibile grazie alla pressione, generata dal movimento del cono, che si stabilisce all'interno della cassa e trova sfogo dal reflex; ma solo le onde in accordo con la lunghezza del tubo in relazione al volume della cassa troveranno via facile verso l'esterno. Da notare che alla frequenza d'accordo le escursioni dell'altoparlante saranno minime. I guai arrivano quando, in presenza di un progetto approssimativo, la frequenza d'accordo e fissata più in basso della frequenza di risonanza dell'altoparlante: infatti, i sistemi reflex limitano le escursioni alla frequenza d'accordo ma al di sotto di essa hanno uno scarso controllo dell'altoparlante che potrebbe accusare problemi di tenuta meccanica. Il sistema reflex presenta un maggiore efficienza rispetto alla cassa chiusa. Resta da dire che le casse reflex non sono mai riempite d'assorbente acustico, al più si può foderare le pareti del mobile. I sistemi reflex possono essere configurati anche in push-pull, ma di questo parleremo a proposito dei sub push-pull.
Per i calcoli dei sistemi reflex è possibile usare Bass PC, free software scaricabile alla pagina Download di questo stesso sito.
Pro: grande efficienza e presenza in gamma bassa, possibilità di applicare notevoli potenze.
Contro: scarso smorzamento e problemi di escursione, in presenza di progetti non riusciti. Il reflex è indicato per altoparlanti con QTS inferiore a 0.5
CASSA A CARICO SIMMETRICOI sistemi a carico simmetrico o sistemi passa-banda (band-pass), derivano dalla combinazione di una cassa chiusa accoppiata ad una cassa reflex.
Occorre subito precisare che il reflex non sempre è rappresentato dal classico tubo, ma può essere ricavato nella struttura stessa della cassa: questo è possibile farlo obbligando le onde acustiche a comunicare con l'esterno tramite un percorso opportunamente calcolato. Da notare che le onde di pressione, in definitiva l'aria mossa dal cono in movimento, possono raggiungere l'esterno solo dal reflex. Questo particolare sistema opera un taglio meccanico sulla risposta in frequenza, rappresentabile graficamente con la classica forma a campana. In parole povere, immaginando di pilotare un sub a carico simmetrico con un amplificatore non filtrato, l'ascoltatore percepirebbe molto bene la porzione di suoni che trovano facile via verso l'esterno, attraverso il condotto reflex: i suoni bassi. Il comportamento di un sistema reflex e le leggi che lo governano, derivano dalle stesse che riguardano le casse chiuse e quelle reflex o per meglio dire dalla combinazione di esse. I sistemi passa banda come quello rappresentato nella figura in alto, sono la combinazione di una cassa chiusa ed una reflex. L'emissione posteriore del woofer è controllata dalla cassa chiusa mentre la cassa reflex determina la frequenza d'accordo. La relazione tra la frequenza di risonanza della cassa chiusa e la frequenza d'accordo del reflex determinano la risposta finale del sistema. L'altoparlante consigliato è il medesimo che le casse chiuse, il calcolo con BassPC dei volumi e del condotto reflex può essere fatto a partire dal rapporto esistente tra la cassa chiusa e la reflex oppure agendo sul tipo di risposta che s'intende ottenere.
Pro: ottimo fattore di smorzamento e buona tenuta in potenza risposta veloce ai transienti.
Contro: difficoltà di progetto e costruzione del mobile
SUB DI SCORTA
Inizialmente, la configurazione a cassa chiusa e lo scarso volume disponibile, facevano rimbalzare l'ottimo driver (The Crunch made in America) da 32 cm come fosse una palla di gomma. Il suono prodotto risultava martellante e l'estensione verso le ultrabasse poco articolata.
In un secondo momento la disponibilità di due Orion XTR da 20 cm ha determinato l'aggiunta di un rialzo fissato al pannello base . Per contenere l'altezza della struttura ho proceduto in maniera che i magneti dei due Orion potessero arrivare quasi a filo del piano superiore per poi coprirli con due griglie. Per evitare spifferi ho sigillato con silicone la circonferenza del magnete. Da notare che gli Orion sono autoventilati da un foro centrale al magnete stesso che, quindi, può svolgere la funzione pienamente.
La configurazione finale del subwoofer é una combinazione tra una cassa reflex per il 32 cm ed una a carico simmetrico per i due 20 cm. Infatti, il volume sopra al pannello base é separato in due: la metà di sinistra costituisce la cassa chiusa dei due Orion e la metà di destra aumenta il volume per la cassa reflex del 32 cm. Il reflex é stato posto in quest'ultima ed é dal lato sedile posteriore (non si vede nelle foto). Il collegamento all'ampli é stato fatto ponendo in parallelo fra di loro i due Orion ( impedenza risultante 2 ohm) per poi collegarli in serie al 32 cm per ottenere una impedenza finale di 6 ohm. Un valore di tutta tranquillità per poter collegare il sub in modalità mono a ponte. Altre configurazioni provate hanno avuto esiti negativi: il valore 6 ohm collegato in mono sembra essere ideale. Le sensazioni all'ascolto sono positive ma la cosa che "colpisce" sono le vibrazioni trasmesse dalla struttura dell'auto: quelle sono veramente BASSE e ti arrivano dal sedile.
Per la cronaca i subwoofer di alcuni sistemi Acoustimass By Bose, sono configurati nello stesso modo.Usano tre altoparlanti e lo stesso tipo di carico acustico.
Lo sfruttamento degli spazi "morti" di un'autovettura, specialmente con gli ultimi modelli è divenuta una necessità di primaria importanza: auto sempre più piccole fuori promettono grandi spazi ai passeggeri. Questo non facilita certo l'inserimento di tutto l'occorrente per soddisfare la nostra voglia di musica e sopratutto di pressione acustica. La necessità di lasciare il più possibile sgombro il nostro baule ed il desiderio di avere le basse frequenze riprodotte in maniera decente, trovano una soluzione di compromesso con l'installazione di un sub nello spazio residuo del vano ove è posta la ruota di scorta. La soluzione e fattibile in quelle auto, come la Fiat Punto, che hanno la ruota di scorta sul fondo baule.
LA TECNICA di realizzazione del pannello che andrà adagiato sopra la ruota prevede due soluzioni principali:
un pannello sufficientemente ampio da accogliere il sub, ma non tanto grande quanto il fondo del baule stesso. E' una strada da seguire nel caso si voglia sistemare, nello spazio residuo le elettroniche dell'impianto.
un pannello grande quanto il fondo del baule stesso per accogliere solamente il sub.
COME TRACCIARE IL PERIMETRO del pannello? Possiamo iniziare, usando del cartoncino, a tracciare il perimetro aiutandoci con il tappetino che ricopre il baule, fino a raggiungere una forma che corrisponda all'intera superficie del baule. Poiché dobbiamo essere in condizioni di poter estrarre la ruota di scorta, è opportuno verificare che l'intero pannello possa essere "aperto" facilmente. A tal scopo, si può tagliare una striscia (8-10 cm bastano) del pannello, appena creato, che andrà fissata sul fondo del baule. La seconda porzione del pannello, quella che accoglierà il sub sarà fissata alla precedente con delle cerniere che faciliteranno l'apertura del pannello. A volte -dipende dalle forme del baule- é necessario tagliare una seconda striscia del pannello che fisseremo nella parte esattamente opposta, cioè sul lato che corrisponde al lato di carico del baule. Naturalmente i tagli sopra detti andranno fatti solo dopo aver verificato la corrispondenza tra pannello e fondo del baule. In questo modo avremo ottenuto tre pannelli di cui due fissi sul fondo baule ed il terzo, quello centrale di maggiori dimensioni, facilmente apribile per poter estrarre la ruota di scorta. Va da sé che il foro per il sub corrisponderà alla cavità che la ruota offre. Poiché a volte lo spazio è veramente esiguo è opportuno, per aumentare il volume utile di carico acustico, predisporre attorno al perimetro del pannello dei listelli in legno in maniera da rialzare leggermente tutta la struttura e quindi, ottenere maggior volume.
INSONORIZZAZIONE E sigillatura della sistema sono fattori che contribuiscono non poco ad ottenere un risultato soddisfacente. In particolare è necessario trattare il fondo baule con fogli di tela bituminosa che conferisca maggiore insensibilità alle vibrazioni imposte alle lamiere dell''auto. Il lato nascosto del pannello può essere rivestito con spugna fono assorbente del tipo adesiva. Infine è necessario fare in modo che il pannello non presenti facili vie di fuga per l'aria contenuta nel volume risultante.
IL PANNELLO lo potrete realizzare in mediodenso MDF di 18 mm, è un composto stabile nel tempo e offre bassa risonanza alle vibrazioni.
LA CASSA RISULTANTE sarà a sospensione pneumatica (cassa chiusa) per cui la scelta dell'altoparlante sarà orientata su di un componente con un QTS superiore a 0,5 ed un Vas minimo. E' possibile realizzare anche una cassa reflex ma é necessario determinare con buona precisione il volume disponibile per poter calcolare le dimensioni del condotto reflex. A questo proposito e opportuno non esagerare con il diametro dell'altoparlante, tenuto conto del fatto che un sub più piccolo potrà esprimere un maggiore dinamica e capacità di scendere in frequenza, rispetto ad un grosso sub che dovrebbe lavorare in un volume troppo ridotto. Diametri comuni per "sub di scorta" sono 25 cm e 32cm. Non sono necessarie grandi potenze, è preferibile montare un sub con una buona sensibilità e che abbia la sospensione semirigida
PUSH-PULLI sistemi push-pull. Letteralmente i sistemi spingi-tira. Sono una variante applicata alle casse reflex e a carico simmetrico. Per avere un sistema push-pull, abbiamo bisogno di due altoparlanti che monteremo uno di fronte all'altro, accoppiandoli come faremmo per confrontare il loro diametro.
Contrariamente a quello che si potrebbe pensare, lo scopo non è di aumentare la resa ma di abbassare la frequenza di risonanza del sistema, da cui deriva un notevole miglioramento. Questo è possibile grazie al fatto che l'altoparlante esterno si trova a lavorare in aria libera; infatti, essendo collegato in controfase, quando il driver interno tirerà quello esterno spingerà e non dovrà vincere la resistenza dell'aria, d'altro canto avendo la faccia posteriore all'esterno della cassa, reagirà come se fosse montato in un semplice pannello: in aria libera. Ora, è interessante notare che un altoparlante funzionante in aria libera ha una frequenza di risonanza più bassa, di quanto non avrebbe se lo stesso fosse montato in cassa. In conclusione e passando alle cose pratiche, quanto detto finora serve a far capire perché, nei sistemi a push-pull, è possibile ridurre drasticamente, fino alla metà, le dimensioni della cassa e non avere carenza di prestazioni. Il prezzo da pagare, perché c'è sempre un prezzo ad ogni cosa, è l'acquisto di due altoparlanti invece che uno.
Un sistema push-pull reflex che, come al solito, sarà possibile progettare a partire dai dati dell'altoparlante e con l'aiuto di bassPC. La scelta dell'altoparlante in questi casi sarà orientata su piccoli diametri compresi tra 16 e 20 cm. E' bene scegliere altoparlanti con sospensioni in gomma morbida.
Pro: dimezzamento del box ottima estensione in gamma bassa anche con piccoli diametri.
Contro: sono necessari ottimi altoparlanti e progetti accurati
MISURE PER BOXUna volta stabilito il tipo di cassa da costruire, chiusa, reflex o altro, bisogna dare forma e misure concrete al box che ospiterà il nostro subwoofer.
La forma che daremo al box, generalmente è tale da occupare il minor spazio possibile. Le misure, come da progetto, devono essere rispettate. Per determinare altezza, profondità e larghezza abbiamo un dato certo da cui partire: IL VOLUME, espresso in lt. (litri). Un litro è uguale ad un decimetro cubo (dcm3 ). Piccola parentesi per sapere quale sia il volume necessario. Due ipotesi sono possibili. Una prevede di realizzare una cassa armonica così come suggerisce il produttore del sub; l'altra è che vi trovate in possesso di un subwoofer del quale non conoscete ne i parametri ne il volume necessario. In questo caso, in base a marca e sigla dell'altoparlante procuratevi i parametri e poi usate un software di progettazione come BassPC.
Ma vediamo qualche esempio pratico:
fig.1
Il box in figura 1 ha la forma che vogliamo dare alla nostra cassa, dal punto di vista dell'ingombro non è certo la migliore soluzione, ma ci sarà utile per semplificare i calcoli. Come già detto dobbiamo partire dal volume NETTO stabilito da progetto, supponiamo che sia 40 litri.
Sappiamo che 40 litri sono uguali a 40 decimetri cubi che, per comodità trasformeremo in centimetri cubi con la semplice operazione 40x1000= 40.000 (centimetri cubi). Considerato che è conveniente occupare tutta l'altezza che il nostro baule ci consente possiamo avere un primo dato certo, ipotizziamo 50 cm. Un'altro dato approssimativo può essere la larghezza: ad esempio decidiamo di occupare soltanto 60 cm in larghezza. A questo punto è necessario dare una base al nostro box, di misure tali da arrivare ai 40.000 cm cubi.
Moltiplichiamo la nostra altezza 50 per la nostra larghezza 60 e otteniamo 3.000. Non resta che dividere 40.000 (volume in centimetri) per 3.000 (prodotto dei dati certi) = 13 cm (misura della base per arrivare ai 40 litri). Naturalmente, se invece che la base vogliamo calcolare la larghezza l'operazione da eseguire è identica.
base decisa 20 cm altezza decisa 50 cm
20x50= 1.000
40.000.1.000= 40 cm (misura della larghezza)
fig.2
I calcoli si complicano quando, nel tentativo di occupare il minor spazio possibile, le forme geometriche diventano più complesse. Il box di fig.2 presenta una parete obliqua che andrà appoggiata allo schienale del sedile posteriore, monteremo il subwoofer dal lato opposto, il cerchietto rappresenta il reflex (scusate ma è il meglio che riesco a fare).
Il problema è stabilire l'esatta inclinazione del lato obliquo per consentire che si adatti all'inclinazione dello schienale della vostra auto, e questo, io non posso saperlo. Per il calcolo del lato obliquo, conviene determinare per prima la misura che dovrà avere la base inferiore, e poi, usando un metro del tipo in legno a snodi cercare di adattarlo all'inclinazione dello schienale per poi chiudere sulla perpendicolare della base inferiore. Avrete così determinato la misure di base inferiore, base superiore e altezza, non resta che determinare la larghezza giusta per arrivare al volume desiderato, supponiamo 45 litri = a 45.000 cm cubi.
Ipotizziamo che il box per adattarsi al vostro schienale abbia le seguenti misure:
base inferiore 35 cm base superiore 20 cm altezza 40 cm
dobbiamo prima calcolare l'area del trapezio e per farlo sommiamo la base inferiore più la base superiore, moltiplichiamo per l'altezza e dividiamo per due, nel nostro esempio avremo:
area = 35+20x40:2= 1.100 cmq (area del trapezio)
non resta che dividere il volume per l'area del trapezio e ricaveremo la larghezza
45.000:1.100= 40,90 cm (larghezza necessaria per arrivare a 45 litri)
Naturalmente è possibile dare ai box qualsiasi forma e può capitare che anche per gli esperti di calcoli geometrici, è impossibile determinare il volume risultante. Ad esempio, desiderando costruire un box che si adatti ad una nicchia laterale del baule, potremo usare una rete metallica da adattare alla forma della nicchia stessa e sulla base della forma ottenuta o rivestendo la rete con abbondante vetroresina, ricavare una struttura a cui accoppiare un pannello in legno dove monteremo il subwoofer. Ma quale sarà il volume NETTO? Beh, se avrete fatto un buon lavoro sarà sufficiente riempire il box con dell'acqua (sperando che non "perda") e poi controllare quanti LITRI ne sono stati necessari: tanti litri d'acqua, tanti litri di volume. A questo punto la scelta del subwoofer ed il calcolo del tubo reflex potrà essere fatto in base al volume ottenuto.
NB: nel fare i calcoli tenete presente lo spessore dei pannelli e aggiungete 1 o 2 litri per l'ingombro dell'altoparlante. A questo proposito vi ricordo che i volumi consigliati sono quelli effettivamente necessari, al NETTO di ogni ingombro.
