Nella prima parte ho cercato di fare la mia analisi sul concetto DDELS, ho scelto di partire da un sistema accordato simulato in BassBesigner, per un motivo che considero fondamentale, il DDELS non è un bass reflex e neanche un woofer con radiatore passivo, è “semplicemente” un secondo woofer appesantito dentro lo stesso volume usato dal woofer principale.
Se partissimo da un semplicissimo progetto cassa chiusa e woofer, e decidessimo di aggiungere semplicemente un secondo woofer identico avremmo quella che il caro vecchio Bass chiamava “altoparlanti accoppiati” con un aumento della SD, della sensibilità, dimezzamento della RE ecc non sto qui ad elencare i dettagli, ma cosa succede se a livello meccanico (senza collegare la sua bobina) andassimo ad aggiungere massa ad uno dei due?
Quello che succede sempre quando si va ad appesantire la membrana di un altoparlante, ovvero: diminuzione della sensibilità, abbassamento della FS, aumento dei fattori di merito, sostanzialmente troveremo dentro uno stesso volume di carico una membrana risonante ad una frequenza specifica più bassa, che non potrà che oscillare assorbendo parte dell’energia del “woofer principale” quando questo si troverà ad emettere quella frequenza. Qui c’è un dettaglio che merita tutta la nostra attenzione, quando si decide di usare una membrana passiva la rigidità delle sospensioni diventa particolarmente importante perché è un parametro che influisce direttamente sul livello di uscita del sistema risonante, usare una coppia di altoparlanti accoppiati al posto di uno singolo significa dimezzare il valore del CMS, in pratica quando il woofer principale arriva alla frequenza capace di “lanciare” la risonanza delle due membrane, la rigidità totale delle molle che si oppone è doppia, questo significa che in configurazione passiva il fatto di avere una doppia membrana non porta affatto ad un raddoppio del livello del contributo.
Ho scelto questa configurazione per due motivi, il primo perché essendo questa una fase esplorativa esagerare “conviene”, il secondo perché BassDesigner mi fornisce dati (a woofer pilotati, quindi in configurazione DDELS) che mi confermano che la correttezza del livello target di progetto.
Ora qualcuno potrà anche notare che la relazione relativa alle risonanze non dovrebbe essere a senso unico, dal momento che nel DDELS anche il secondo woofer è pilotato, ad un certo punto anch’esso può trovarsi ad eccitare la frequenza di risonanza del woofer più leggero (stavolta più alta della sua) cedendo parte della sua energia all’altro e creando un ulteriore punto in cui la risposta può subire le variabili dell’altro woofer, per arrivare magari una sorta di doppio picco tipo quello che succede in un doppio carico reflex.
Tutto vero, ma consideriamo prima di tutto che il livello del woofer secondario è già più basso, che il suo livello alla risonanza dell’altro è probabilmente già ulteriormente sceso, che le due bobine (per quanto soggette a filtri diversi) sono praticamente connesse in parallelo e non possono non influenzarsi reciprocamente, niente ci autorizza a pensare che la risposta di tutto questo insieme di fattori possa manifestarsi con un doppio picco, ancora non abbiamo la possibilità di fare una simulazione diretta ma resto convinto che ci siano tutti gli elementi per poter arrivare a modellare la risposta all’estremo inferiore in modo diciamo… interessante.
Alla luce di tutto questo credo che possa avere senso approcciarlo come un classico sistema risonante woofer+membrana passiva e magari volendo andare oltre e generalizzarne il funzionamento niente di più semplice che partire da una ipotesi di progetto in cui sia possibile scegliere i componenti, le modalità, a che frequenza poter arrivare, quanta potenza sarà applicabile ecc.
Ora vediamo come ho scelto di procedere.
Come scritto in precedenza l’idea è quella di partire dai dati del progetto Borea per sostituire il condotto di accordo con una membrana passiva e successivamente pilotare questa membrana passiva trasformandolo nel DDELS.
La scelta di usare il medesimo volume per queste due ipotesi era partita da qui. Avevo già accennato alle difficoltà di accordare con precisione (senza prove sperimentali) un condotto bass reflex integrato che si appoggia ad una delle pareti del box, nella realizzazione di Borea in effetti il condotto si è rivelato al limite massimo della sua lunghezza prevista, situazione non grave perché personalmente tendo a considerare il bass reflex un carico “traditore” che in ambiente può portare a sorprese difficili da gestire, nel mio ambiente che è affetto da modi di risonanza centrati proprio a quelle frequenze la libertà di un bass reflex è sempre “pericolosa”, e nel caso specifico avrei comunque preferito una frequenza di accordo inferiore e una caduta all’ estremo inferiore maggiore. In Giano il controllo alla risonanza è già diverso, BassDesigner ci fornisce dati più precisi su come portare una membrana alla risonanza scelta, la stessa membrana passiva non è “libera” come un condotto, la resistenza delle sospensioni e l’inerzia delle masse in gioco tendono a tenerla continuamente frenata, e d’altra parte, l’impedenza di radiazione di due membrane dello stesso diametro di quella del woofer risulterà più favorevole rispetto ad un condotto pari a ½ SD, questo non significa che il livello di uscita delle membrane sarà maggiore (come spiegato sopra fondamentale diventa il CMS), l’energia sarà “distribuita” ad entrambe dal medesimo woofer, saranno meno sollecitate, potranno però lavorare in zone in cui le escursioni meccaniche saranno più lineari e tutto l’insieme magari risulterà un tantino più controllato.
Dopo le prime simulazioni pensate per farmi una idea di base ho iniziato mettendo mano agli altoparlanti scelti come Passivo-Woofer secondario.
Come scritto nella prima parte, il woofer secondario è costituito da due altoparlanti accoppiati, i cugini “studio monitor” del piccolo RS, i Sica 5,5 H 1,5 CP versione 8 ohm.
La prima operazione è stata quella di rimuovere le cupole parapolvere senza rovinare le membrane, per questo mi sono costruito un piccolo attrezzo specifico modellando opportunamente la lama di acciaio di una sega a nastro per metalli.
A partire dal piccolo altoparlante sotto, ho usato la punta della lama per separare con delicatezza la cupola in carta facendomi strada nello strato di colla.
A lavoro fatto si vede la membrana pulita e la struttura sottostante con il supporto bobina in Kapton forato per la ventilazione, il polo magnetico centrale ed il foro di decompressione.
Da notare l’anello di demodulazione in rame usato per cortocircuitare l’induttanza della bobina mobile.
Sotto una delle masse aggiuntive ricavate da un tondino pieno di alluminio da 50 mm di diametro opportunamente lavorato al tornio per raggiungere il peso di 30 grammi ipotizzato dal progetto.
E questo è il risultato finale prima dell’incollaggio, con la “vecchia” cupola parapolvere in carta appoggiata solo per comparazione visiva.
Dopo i dati iniziali di progetto ed aver rimosso le cupole ho ripetuto le misure per verificare la nuova condizione di partenza senza la cupola parapolvere.
BassDesigner per una massa di 30 grammi aggiunta ad ogni altoparlante mi restituisce una frequenza di risonanza di 45,22 Hz in cassa vuota, oltre ai 30 grammi della massa dovrò aggiungere poco meno di un grammo di colla (la bilancia dice 0,83g) e prevedibilmente la risonanza si abbasserà ancora di qualche Hz anche solo per la presenza necessaria di lana vetro nel box, dovremmo essere sotto i 44 Hz come era ipotizzato nell’accordo iniziale desiderato per Borea.
Di seguito i dati estratti da BassDesigner:
La curva di risposta simulata del woofer secondario non filtrato (sotto), nella successiva variante DDELS avrà un ruolo, potremmo usarla oltre che per un raffronto con le masse reali incollate anche per ipotizzare un filtro. A prima vista un taglio già a 200/300 Hz può essere funzionale al progetto, i dati forniti da BassDesigner sono già sufficienti ad inserirli nel Cross.
Dopo aver incollato le masse aggiunte sulle rispettive membrane ho fatto una misurazione ulteriore e tramite BassDesigner e ho ripetuto la procedura di calcolo.
Qua sotto la curva relativa agli altoparlanti (per ora usati come passivi) in configurazione definitiva.
A sinistra i dati di progetto simulato con il woofer principale accordato alla frequenza calcolata (in cassa vuota) con le masse reali incollate e a destra i dati di configurazione relativi ai due altoparlanti con masse reali incollate. Ci sono delle differenze che dipendono da due fattori, il primo è che si tratta di quattro altoparlanti diversi modificati e non ho idea di quale sia stato usato per le prime misure e quale per le attuali, il secondo dal fatto di aver effettuato le misure in condizioni ambientali diverse, l’effetto reale di tali variazioni resta quello visibile nelle due curve di risposta poste sopra (che poi incideranno solo parzialmente nella risposta definitiva) che come visibile poco sotto potrà essere modulata anche dalla quantità di assorbente inserito.
Le curve di risposta simulate relative al woofer accordato da un condotto reflex alle diverse frequenze di accordo possibili in base alla quantità di assorbente acustico nel box.
Gli estremi dicono 43,19 Hz cassa vuota e 39,1 Hz cassa completamente piena di assorbente, ovviamente la curva reale si collocherà tra le due, la risposta reale avrà delle differenze dovute al diverso comportamento di una membrana passiva rispetto ad un condotto reflex, sfumature che al momento ritengo poco significative.
L’Impedenza simulata nelle medesime condizioni.
A questo punto fatti i fori nel box posso procedere al montaggio dei woofer appesantiti.
Una prima prova banale consiste nel trasferire le parti attive di Borea (filtro crossover e altoparlanti) in Giano e usare i passivi al posto del condotto, queste le prime misure con crossover Borea (nel progetto Borea avevo “distribuito” il valore resistivo necessario ad attenuare il tweeter in diversi punti del filtro in modo da poterli usare per contenere i picchi alla risonanza del woofer, cosa ovviamente da eliminare in un DDELS proprio per verificare la sua naturale capacità a linearizzare l’impedenza), ho tagliato le risposte a 2000 Hz per avere un riscontro grafico immediato con le simulazioni di BassDesigner.
Questa la curva di impedenza con condotto (Borea),
E questa la curva di impedenza con passivi (Giano).
Da notare la diversa risonanza (39 Hz Borea e 42 Hz Giano) e le maggiori “perdite” dovute all’uso dei passivi che portano l’impedenza alla risonanza dai 5,52 ohm di Borea (condotto) a 6,87 di Giano (passivi).
Di seguito la risposta misurata in campo vicino su uno dei due passivi.
Il picco è a 41,6 Hz come previsto con l’andamento tipico a campana di una membrana risonante, a cui poi si somma il contributo del woofer.
Una velocissima prova di ascolto senza altre modifiche conferma le ipotesi di partenza del progetto, il contributo dei passivi è molto inferiore a quello del condotto, anche la sensazione di maggior controllo credo che possa essere attribuita in massima parte al livello inferiore dell’estremo inferiore.
Una misura veloce di risposta con diffusore e microfono a terra aiuta a farsi una idea sul reale contributo delle membrane in configurazione passiva.
A questo punto il passaggio successivo prevede di alimentare il gruppo woofer secondario e trasformare il sistema passivo in DDELS. Il problema è che non avrebbe senso farlo sul filtro Borea proprio per quelle resistenze “distribuite” a cui ho accennato in precedenza, per cui un atteggiamento logico e corretto sarebbe quello di ripartire da zero… ahimè dura la vita del progettista, ma questo è, in questo settore qualsiasi piccola variabile può significare dover ricominciare dal principio ed è quello che farò dalla prossima volta.
Link alla pagina del Sica 5.5 H 1.5 CP
