Loudspeaker PLM (3 way floorstading) (ENG)

The challenge was to build a 3-way floorstanding loudspeaker, not too big and with an excellent WAF, well sounding, with an adequate frequency drop, for a 360 ° music / home theater listening, a discrete sensitivity and easy driving for a use also with minimal amplifications and above all at a price accessible to all …. have I succeeded? The answer to you after a short reading!

For the realization i chose drivers from me already tested several times with an excellent quality / price ratio:

Tweeter: Sb Acoustics SB26STC-C000-4   

Midwoofer: Faital Pro 5FE120

Woofer: Faital Pro 6FE100

Starting from these drivers I made a floorstanding loudspeaker externally measuring 100x22x28cm (HxLxP) made with a 19mm mdf , with internal reinforcements and internally structured in 2 separate volumes, one with a 2.7-liter capacity closed box for the midwoofer and another about 37 liters for the woofer with the rectangular section reflex port made directly from the cabinet and placed at the front for an easy insertion of the speaker in the environment and placed at the bottom of the floor just above the woofer in order to use both the reinforcement provided from the floor for the low frequencies.

As far as the tune frequency for the woofer, it is about 34Hz, lower than the classic in order to obtain a less steep frequency drop and more similar to a pneumatic suspension load and also to limit the excursion of the woofer at lower frequencies where it will emit only the port as illustrated below where in celestial the porting used and in violet the classic one:

This is the final shape of the box:

CONSTRUCTION PLANS

• all the panels are in mdf 19mm except the internal ones which are in 15mm mdf.

• in the closed volume A of the midwoofer insert, filling it, glass wool.

• fill the subvolume B 40 sound absorbent with 40mm polyester fiber

• in the subvolume C insert on all the side walls, rear and front sound-absorbing ashlar-type.

• place in the subvolume D ashlar type absorbing only on the inner septum of the reflex port and on the rear wall behind the woofer, arriving halfway through the driver to avoid obstructing the air in the port.
  

• place the crossover filter on a side wall of subvolume D where the connection terminals will be inserted immediately below the soundproofing in the rear wall.

• it is recommended to lock the cables inside the reinforcement partitions of the piece of furniture with clamps. .

• drilling a hole on the back wall of the volume A for the passage of the connecting cables coming from the crossover filter of the tweeter and the midwoofer, being sure to seal it well around the cables with silicone sealant to prevent the passage of air from the volume A to the subvolume B.

• place all the drivers with the flanges flush with the front wall (baffle), as an option you can avoid doing it only for the woofer.

Response 2,83V/1mt each drivers

Response of the individual drivers without filters, the response of the woofer (light blue) and the midwoofer (red) is the result of the merge between the farfield measurement and the nearfield measurement (for the woofer is also included near the reflex port which is very close the woofer also inserts a hole around 520Hz that does not worry us because the woofer will be cut lower.

Response 2,83V/1mt

Impedance curve

Crossover filter – schema and components

Crossover filter – electrical response to the speaker terminals

Midwoofer decay 2,83V (nearfield 2mm)

Woofer and reflex decay 2,83V (nearfield 2mm)

Loudspeaker THD (35cm)

Response in the environment from the listening point (2,5mt)

Technical features

• Type: floor-standing slim tower speaker
• Way: 3 way
• Load type
  • Midwoofer closed box
  • Woofer bass reflex

• Tweeter 2.54cm(1″) soft silk dome
• Midwoofer 13cm (5”) cone rubber suspension
• Woofer 16cm (6”) cone rubber suspension
• Crossing frequencies 380 Hz / 2800 Hz
• Sensibility 91,5db @ 2,83V/1mt
• Nominal impedance 8 ohm
• Minimum power 15 watts RMS per canale.
• Frequency response 50Hz – 18 Khz (-/+ 3db)
• Recommended listening distance >= 2mt
• External dimension 100x22x28 (AxLxP)
• Box 19mm mdf panels,  internal treatment with sound-absorbing.

 

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Loudspeaker PG-C (centre channel HT) (ENG)

The main idea of ​​this project is that of a central home theater loudspeaker capable of reproducing at best the whole audio band with a classic horizontal development but without using the double midwoofer configuration in order to avoid the well-known problems of non-coherent lobes at the intersection and of destructive interference on the medium frequencies and therefore on the band of frequencies where the center channel has to give its best.
This is a 3-way bass reflex loudspeaker, not too big and therefore easily to insert into the room, with a sound that i would define as balanced and therefore without particular emphasis, with an adequate deep frequency reproduction for its use.
For the realization i chose drivers with an excellent quality / price ratio:

                  Tweeter: Sb Acoustics SB26STCN-C000-4   

Midwoofer: Faital Pro 5FE120

Woofer: Faital Pro 6FE100

Starting from these drivers i realized a box with dimensions 24x50x31,9cm (HxLxP) made with a 19mm mdf structure and internally structured in 2 separate volumes, a 2.3-liter closed for the midwoofer and another of 21 liters approximately  for the woofer with the reflex duct of rectangular section obtained directly from the cabinet and placed laterally for a possible recessed positioning in a TV cabinet (the duct can also be made with round tube the important thing is to respect the internal diameter of 8 / 8.2 cm about for a length of 28/29 cm but it would leave only 1 cm of space from the back wall, a situation that could create some problems of turbulence).

As far as the tune frequency for the woofer, it is about 46Hz, lower than the classic tune in order to obtain a less steep frequency drop more similar to a closed box load and also to limit the excursion of the woofer at lower frequencies where it will emit only the reflex as shown below where in purple we see the used tune and in red the classic one:

This is the final shape of the box:

CONSTRUCTION PLANS

• all panels are in mdf 19mm except the internal ones which are in 15mm mdf.

• insert the glass wool into the volume of the midwoofer.

• in the volume of the woofer insert on the walls “A, B, C” soundproofing material polyester fiber type thickness 30mm, with the foresight, on the wall B, not to obstruct the air passage in the reflex port, i would recommend cover the wall B for a length of not more than 35cm.

• place the crossover filter on the base behind the woofer  about 10/15 from the magnet of the same and place the connection terminals on the back wall where you prefer.

• drill a hole on the small left wall of the midwoofer volume or on the wall D for the passage of the connecting cables coming from the crossover filter of the tweeter and the midwoofer having the certainty of sealing it well around the cables with silicone sealant not to allow the passage of air from one volume to another.

Response 2,83V/1mt each drivers

Response of the single drivers without filters, the woofer’s response (green) is the result of the merge between the farfield measurement and the nearfield measurement (also including the near reflex port), in purple the midwoofer response and in red the tweeter one .

Response 2,83V/1mt reflex, woofer and sum

Nearfield response of the woofer (cyan) , reflex port (violet) and sum (red).

Response 2,83V/1mt

Impedance curve

Crossover filter – schema and components

Crossover filter – electrical response to the speaker terminals

Speaker Decay 2,83V (60cm gated)

Woofer and reflex port decay 2,83V (nearfield 2mm)

THD loudspeaker (35cm)

Technical features

• Type: Home theatre horinzontal center channel loudspeaker
• Numero vie: 3 way
• Load type:
  • Midwoofer losed box
  • Woofer bass reflex

• Tweeter 2.54cm(1″) soft silk dome
• Midwoofer 13cm (5”) cone rubber suspension
• Woofer 16cm (6”) cone rubber suspension
• Crossing frequencies 330 Hz / 3500 Hz
• Sensibility 90,5db @ 2,83V/1mt
• Nominal impedance 8 ohm
• Pin. power 15 watts RMS per canale.
• Frequency response 55Hz – 18 Khz (-/+ 3db)
• Recommended listening distance >= 2mt
• External dimension 24x50x31,9 (AxLxP)
• Box 19mm mdf panels, internal treatment with sound-absorbing.

 

 

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Diffusore PLM (3 vie da pavimento)

La sfida era quella di costruire un diffusore 3 vie da pavimento, non troppo grande e un ottimo WAF, ben suonante, con una adeguata discesa in frequenza, per un ascolto a 360° musica/home theatre, una discreta sensibilità e un facile pilotaggio per un uso anche con amplificazioni minime e soprattutto ad un prezzo accessibile a tutti….ci sono riuscito? A voi la risposta dopo una breve lettura!

Per la realizzazione ho scelto dei driver da me già varie volte collaudati con un ottimo rapporto qualità/prezzo:

Tweeter: Sb Acoustics SB26STC-C000-4   

Midwoofer: Faital Pro 5FE120

Woofer: Faital Pro 6FE100

Partendo da questi drivers ho realizzato un diffusore da pavimento dalle dimensioni 100x22x28cm (HxLxP) realizzato con una struttura in mdf da 19mm, con rinforzi interni e strutturato internamente in 2 volumi separati uno da 2,7 litri circa chiuso per il midwoofer ed un’altro da 37 litri circa per il woofer con il condotto reflex di sezione rettangolare ricavato direttamente dal mobile e posto frontalmente per un facile inserimento del diffusore in ambiente e collocato in basso a ridosso del pavimento poco sopra al woofer al fine di utilizzare per entrambi il rinforzo fornito dal pavimento per le basse frequenze.

Per quanto riguarda la frequenza di accordo per il woofer è di 34Hz circa, più bassa dell’accordo classico al fine di ottenere una discesa in frequenza meno ripida e più simile ad un carico in sospensione pneumatica ed anche allo scopo di limitare l’escursione del woofer alle frequenze più basse dove emetterà solo il condotto come illustrato di seguito dove in celeste l’accordo usato ed in violetto quello classico:

Questa la forma finale del mobile:

PIANI DI COSTRUZIONE

• tutti i pannelli sono in mdf 19mm tranne quelli interni che sono in mdf da 15mm.

• nel volume chiuso A del midwoofer inserire, riempendolo, lana di vetro.

• riempire il subvolume B di fonoassorbente in fibra di poliestere da 40mm

• nel subvolume C inserire sul tutte le pareti laterali , posteriore e anteriore fonoassorbente di tipo bugnato.

• Posizionare nel subvolume D fonoassorbente di tipo bugnato solo sul setto interno del condotto reflex e sulla parete posteriore dietro al woofer arrivando però a metà driver per non ostruire l’aria nel condotto di accordo.

• posizionare il filtro crossover su una parete laterale del subvolume D dove andranno inseriti anche i morsetti di collegamento subito al di sotto del fonoassorbente nelle parete posteriore.

• si raccomanda di bloccare con delle fascette i cavi internamente ai setti di rinforzo del mobile .

• praticare un foro sulla parete posteriore del volume A per il passaggio dei cavi di collegamento proveniente dal filtro crossover del tweeter e del midwoofer avendo la certezza di sigillarlo bene intorno ai cavi con della colla siliconica sigillante per non permettere il passaggio dell’aria dal volume A al subvolume B.

• posizionare tutti gli altoparlanti con le flange a filo della parete anteriore (baffle), opzionalmente si può evitare di farlo solo per il woofer.

Risposta 2,83V/1mt singoli drivers

Risposta dei singoli drivers senza filtri, la risposta del woofer (celeste) e del midwoofer (rossa) è il risultato della merge fra la misura in farfield e la misura nearfield (per il woofer è compresa anche la near della porta reflex che trovandosi molto vicino al woofer inserisce anche un buco intorno ai 520Hz che non ci preoccupa perché il woofer verrà tagliato più in basso.

Risposta 2,83V/1mt

Impedenza (modulo e argomento)

Filtro crossover – schema e componenti

Filtro crossover – risposta elettrica ai morsetti del diffusore

Decadimento midwoofer 2,83V (nearfield 2mm)

Decadimento woofer e reflex 2,83V (nearfield 2mm)

THD diffusore (35cm)

Risposta in ambiente dal punto di ascolto (2,5mt)

Caratteristiche tecniche

• Tipologia: diffusore acustico da pavimento a sviluppo verticale
• Numero vie: 3 vie
• Tipo caricamento
  • Midwoofer sospensione pneumatica
  • Woofer bass reflex

• Tweeter cupola di seta morbida con diametro 2,54cm (1”).
• Midwoofer cono da 13cm (5”) con sospensione in gomma
• Woofer cono da 16cm (6”) con sospensione in gomma
• Frequenze di incrocio 380 Hz / 2800 Hz
• Sensibilità 91,5db @ 2,83V/1mt
• Impedenza nominale 8 ohm
• Potenza minima 15 watts RMS per canale.
• Risposta in frequenza 50Hz – 18 Khz (-/+ 3db)
• Distanza di ascolto consigliata >= 2mt
• Dimensioni esterne 100x22x28 (AxLxP)
• Mobile pannelli di mdf da 19mm , trattamento interno con fonoassorbente.

 

GALLERIA FOTOGRAFICA QUI

Diffusore PG-C (centrale HT) (ITA)

L’idea principale di questo progetto è quella di un diffusore centrale per home theatre capace di riprodurre al meglio tutta la banda audio con un classico sviluppo orizzontale ma senza utilizzare la configurazione con doppio midwoofer al fine di scongiurare i ben conosciuti problemi di lobi non coerenti all’incrocio e di interferenze distruttive sulle frequenze medie e quindi sulla banda di frequenze dove il centrale deve dare il suo meglio.
Si tratta di un diffusore 3 vie in bass reflex, non troppo grande e quindi facilmente inseribile in ambiente, con un suono che definirei equilibrato e quindi senza particolari enfasi, con una adeguata discesa in frequenza per il suo utilizzo.
Per la realizzazione ho scelto dei driver con un ottimo rapporto qualità/prezzo:

                  Tweeter: Sb Acoustics SB26STCN-C000-4   

Midwoofer: Faital Pro 5FE120

Woofer: Faital Pro 6FE100

Partendo da questi drivers ho realizzato un diffusore dalle dimensioni 24x50x31,9cm (HxLxP) realizzato con una struttura in mdf da 19mm e strutturato internamente in 2 volumi separati uno da 2,3 litri lordi circa chiuso per il midwoofer ed un’altro da 21 litri lordi circa per il woofer con il condotto reflex di sezione rettangolare ricavato direttamente dal mobile e posto lateralmente per un eventuale posizionamento ad incasso in un mobile porta tv (il condotto può anche essere realizzato con tubo tondo l’importante è rispettare il diametro interno di 8/8,2 cm circa per una lunghezza di 28/29 cm che però lascerebbe solo 1 cm di spazio dalla parete di fondo, situazione che potrebbe creare qualche problema di turbolenze).

Per quanto riguarda la frequenza di accordo per il woofer è di 46Hz circa, più bassa dell’accordo classico al fine di ottenere una discesa in frequenza meno ripida e più simile ad un carico in sospensione pneumatica ed anche allo scopo di limitare l’escursione del woofer alle frequenze più basse dove emetterà solo il condotto come illustrato di seguito dove in viola vediamo l’accordo usato ed in rosso quello classico:

Questa la forma finale del mobile:

PIANI DI COSTRUZIONE

• tutti i pannelli sono in mdf 19mm tranne quelli interni che sono in mdf da 15mm.

• nel volume del midwoofer inserire, riempendolo, lana di vetro.

• nel volume del woofer inserire sulle pareti “A,B,C” del materiale fonoassorbente di tipo fibra di poliestere spessore 30mm, con l’accortezza ,sulla parete B, di non ostruire il passaggio dell’aria nel condotto di accordo, io consiglierei di coprire la parete B per una lunghezza di non oltre 35cm.

• posizionare il filtro crossover sulla base dietro al woofer diciamo a circa 10/15 dal magnete dello stesso e posizionare i morsetti di collegamento sulla parete posteriore dove si preferisce.

• praticare un foro sulla piccola parete di sinistra del volume del midwoofer o sulla parete D per il passaggio dei cavi di collegamento proveniente dal filtro crossover del tweeter e del midwoofer avendo la certezza di sigillarlo bene intorno ai cavi con della colla siliconica sigillante per non permettere il passaggio dell’aria da un volume all’altro.

Risposta 2,83V/1mt singoli drivers

Risposta dei singoli drivers senza filtri, la risposta del woofer (verde) è il risultato della merge fra la misura in farfield e la misura nearfield (compresa anche la near della porta reflex), in viola la risposta del midwoofer ed in rosso quella del tweeter.

Risposta 2,83V/1mt reflex, woofer e somma

Risposta nearfield del woofer (celeste) , della porta reflex (viola) e la somma delle due (rosso).

Risposta 2,83V/1mt

Impedenza (modulo e argomento)

Filtro crossover – schema e componenti

Filtro crossover – risposta elettrica ai morsetti del diffusore

Decadimento 2,83V (60cm gated)

Decadimento woofer e reflex 2,83V (nearfield 2mm)

THD diffusore (35cm)

Caratteristiche tecniche

• Tipologia: diffusore per canale centrale HomeTheatre a sviluppo orizzontale
• Numero vie: 3 vie
• Tipo caricamento
  • Midwoofer sospensione pneumatica
  • Woofer bass reflex

• Tweeter cupola di seta morbida con diametro 2,54cm (1”).
• Midwoofer cono da 13cm (5”) con sospensione in gomma
• Woofer cono da 16cm (6”) con sospensione in gomma
• Frequenze di incrocio 330 Hz / 3500 Hz
• Sensibilità 90,5db @ 2,83V/1mt
• Impedenza nominale 8 ohm
• Potenza minima 15 watts RMS per canale.
• Risposta in frequenza 55Hz – 18 Khz (-/+ 3db)
• Distanza di ascolto consigliata >= 2mt
• Dimensioni esterne 24x50x31,9 (AxLxP)
• Mobile pannelli di mdf da 19mm , trattamento interno con fonoassorbente.

 

 

GALLERIA FOTOGRAFICA QUI

…..risposta @necoica ed in ambiente.

Partiamo dal grafico dell’impedenza del diffusore dal quale notiamo subito che l’impedenza è abbastanza lineare e che non scende mai sotto i 5ohm, a prima si è portati a pensare che un modulo così può facilitare il compito nel pilotaggio da parte dell’amplificatore però si possono notare anche molte rotazioni di fase elettrica che in qualche maniera ci consigliano comunque l’utilizzo di un amplificatore corposo e con una buona riserva di corrente anche e soprattutto perchè la sensibilità del diffusore è di “solo” 87db:

ora passiamo alla risposta in regime @anecoico (farfield finestrato) e la CSD della stessa misura; entrambe ci danno un buon riscontro generale, la misura in asse al tweeter ci restituisce in sostanza la simulazione di AFW che rispecchia le scelte progettuali che vanno a generare un andamento piuttosto lineare, il livello più alto di emissione del woofer ci restiuira un suono corposo in basso senza troppa invedenza e un buon dettagliato sulle altissime; la CSD invece ci sottolinea tre un buon decadimento generale e l’assenza di risonanze sulle medioalte:

sono riuscito a fare anche le misure fuori asse (fino ad un angolo di 45°) per generare i grafici di direttività partiamo dal grafico di dispersione orizzontale di risposta in frequenza ed in forma di diagramma polare, il quale ci regala la buona impressione avuta all’ascolto ossia una buonissima dispersione almeno fino 4000/5000 Hz :

per avere poi un colpo d’occhio maggiore inserisco anche i grafici in formato waterfall e sonogramma:

passando alla risposta in ambiente , sostanzialmente troviamo una risposta in linea con una curva di Moeller,  nel complesso un’andamento lineare in discesa da 160hz a salire di frequenza con qualche leggerissimo avvallamento.

…..risposta @necoica ed in ambiente.

..ora possiamo vedere il grafico di impedenza e la risposta in frequenza misurata sul diffusore completato per poi passare alla risposta in ambiente e possiamo fare delle considerazione sul risultato finale.

Partiamo dal grafico dell’impedenza del diffusore  il quale ci dice che in qualche maniera il circuito del passa basso sul midwoofer ci ha abbassato di molto l’impedenza dove c’erano i break-up (4500hz circa) e che comunque possiamo considerare iol diffusore un 4ohm nominale, ci sono molte rotazione di fase elettriche che in qualche maniera ci consigliano l’utilizzo di un amplificatore corposo e con una buona riserva di corrente:

questa invece la risposta in regime @anecoico (farfield finestrato) e la CSD della stessa misura; entrambe ci danno un buon riscontro generale la misura in asse al tweeter ci restituisce in sostanza la simulazione di AFW che rispecchia le scelte progettuali che vanno a attenuare un pochino, rispetto al livello generale, le frequenze comprese fra 2500hz e 5000hz che insieme al livello più alto di emissione del woofer ci restiuiranno un suono corposo in basso e molto dettagliato sulle altissime, questo tipo di timbrica un pò meno lineare rispetto alla curva suggerita da Mooler è stata scelta di comune accordo con il committente, dopo vari ascolti; c’è da dire per chi preferisse una classica curva stile Moller che basta diminuire sul passa basso del medio la resistenza da 4,7 ohm in serie all’induttanza e le resistenze sul tweeter per avere una risposta molto più lineare;

La CSD invece ci evidenzia oltre un buon decadimento generale anche il fatto che i break-up se pur attenuaro (-40db) sono sempre presenti:

passiamo ora alla risposta in ambiente , sostanzialmente troviamo una risposta in linea con la misura @necoica, abbiamo il solito picco a 50hz dovuto alla mia sala di ascolto, nel complesso un’andamento lineare in discesa da 120hz a salire di frequenza con qualche leggero avvallamento.

UN SOLO DIFFUSORE  DX                                           DIFFUSORE DX(ROSSO) / SX (BLU)

ora al solo scopo illustrativo aggiungo le risposte in ambiente separate di woofer e gruppo medio-alti:

questa invece la situazione in ascolto fra la posizione seduti sul divano (110cm circa) ed in piedi (nel mio caso 180cm)  circa il quale ci dice che la parte di frequenza medio-alta non risente della posizione di ascolto segno di una buona dispersione verticale:

Concludiamo con il logo ed una brochure che ho preparato e consegnato al mio amico  contente illustrazione progettuale, specifiche tecniche e misure.

4Max Brochure:

…risposta degli altoparlanti e scelta del filtro…

Essendo il diffusore alto 1.20mt e con il woofer molto distante dal resto delle vie ho dovuto effettuare le misure all’aperto ed a 1,5mt di distanza, ho alzato il diffusore con una base di circa 115cm da terra e quindi la posizione finale vedeva il tweeter a circa 229cm da terra, questo mi ha permesso di avere quasi 7.5ms di finestramento sulla risposta di tweeter e midwoofer e di circa 5ms sul woofer.

Come mio solito ho effettuato le misure con microfono ad altezza tweeter e senza mai spostarlo ho effettuato le misure su tutti gli ap singolarmente  e poi sulle varie coppie e terne per avere somme di risposta parziali al fine di avere un riscontro veritiero per regolare gli offset su afw in fase di simulazione filtro, ho anche effettuato le misure del woofer e del midwoofer in nearfield per avere dei livelli di volume coincidenti con quelli delle misure in farfield (questo per avere un riscontro sul filtro all’incrocio fra woofer e midwoofer anche rispetto alle misure nearfiled.
Come prima cosa ho generato i file FRD e ZMA (su Arta ho definito il gate adeguato e non l’ho mai modificato per mantenere corrette le fasi relative delle varie risposte dei singoli altoparlanti) per importazione su afw e con lo stesso impostando gli altoparlanti sul baffle coincidenti.

Una volta “definito” il filtro ho generato un’altro progetto su afw posizionando gli altoparlanti sul baffle come nella realtà, definendo lo stesso con le corrette misure ed infine regolando gli offset degli stessi al fine di avere sui grafici la coincidenza fra la risposta simulata da afw e quella misurata con il microfono; questo nuovo progetto mi consente di generare i grafici polari e la curva di risposta in ambiente.

Partiamo dalla risposta di tutti i driver, la curva blu è il woofer (è un merge fra near e far), la curva rossa è il midwoofer,  la nera è il tweeter a nastro, le misure essendo a 150cm di distanza sono tutte -3db rispetto a quelle 1mt/2,83V:

Come possiamo vedere mentre il woofer e midwoofer hanno una emissione ad un livello molto simile il tweeter urla moto di più! quindi dovremmo  attenuarlo; si nota anche una emissione poco regolare del midwoofer a cono Visaton con dei break-up molto marcati da 2500hz in su.

Passiamo ora ai grafici dei filtraggi a cui sono giunto, ho inserito anche la risposta con le fasi invertite per visualizzare il buco dovuto alla fase ll’incrocio fra le vie……l’incrocio fra midwoofer/woofer non è granchè  mentre quella fra mid/tweeter è molto buona!

Per il filtro passa basso del midwoofer ho penato moltissimo per eliminare quei backup e visto che una cella rlc per troncarli non bastava alla fine sono giunto ad una soluzione diversa ma soddisfacente, la spiegheremo dopo in fase di illustrazione del filtro totale.

 

Per i polari verticali abbiamo in ordine come incrocio tw/mid (7500hz) , mid/mw (1160hz) ed infine mw/wf (300hz):

 

Come possiamo vedere nonostante l’ottima fase agli incrocio purtroppo alla frequenza di 2950hz, a causa della distanza fra i punti di emissione fra tweeter e midrange, non abbiamo comunque una situazione eccellente, in pratica all’incrocio abbiamo il tweeter molto più avanti del medio e ascoltando con le orecchie al di sopra del centro di emissione del tweeter abbiamo un bel buco causato dall’interferenza del medio basso; ricordo che, data la frequenza di incrocio, la distanza massima fra i due centri di emissione sarebbe dovuta essere circa 59mm !!!  Invece ponendo la distanza attuale di 13,6cm l’incrocio al massimo per avere un buon risultato doveva essere intorno ai 1260hz ma purtroppo il tweeter non poteva scendere così tanto! in pratica volendo cambiare la frequenza di incrocio dobbiamo cambiare tweeter!!

Per verificare l’effetto del fonoassorbente, della forma scelta per il box prima e dopo il filtraggio del diffusore andiamo ad analizzare la CSD del woofer  partendo dalla risposta nearfield con e senza filtro:

vediamo l’effetto delle perdite dovuto alla presenza massiccia di lana di vetro all’interno del box che fa scendere la risposta del woofer alle frequenze delle stazionarie  che ricordiamo essere 705Hz/605Hz/371Hz, , si vedono invece i problemi dovuti ai breakup del cono in alluminio su cui la lana di vetro non riesce ad intervenire (1000hz/2000hz circa) ma ci interessano poco perchè sono molto lontane dalla banda passante, dopo il filtraggio infatti sulla CSD vediamo una situazione buonissima con le code sparite dopo 1000hz, possiamo aspettarci un basso abbastanza pulito con pochissimw code, già comunque molto basse dato il caricamento in sospensione pneumatica!

Per ora essendo il filtro non definitivo evito di inserirne il disegno e gli ordini elettrici (cmq abbastanza alti), stesso discorso per la misura di impedenza del diffusore modulo e fase!

Veniamo allo schema del filtro definitivo:

…abbiamo  per il tweeter un filtro del 3° ordine elettrico con una forte attenuazione, per il woofer invece un normalissimo filtro del 2° ordine elettrico, per il midwoofer invece al filtraggio del 2° ordine ho aggiunto sul passa basso un condensatore da 1,5uF per accentuare la discesa alle alte frequenze e poi ruolo importante svolge l’induttanza da 0,05mH in serie ed insieme al condensatore che in pratica va a sostituire una eventuale cella RLC che abbasserebbe troppo il modulo d’impedenza (circa 2 ohm)  ed allo stesso tempo con un solo componente si riescono a domare i pronunciati break-up del cono del midwoofer, qui sotto vediamo la risposta con il filtro completo (tratteggiata) e senza la piccola induttanza in serie al condensatore (linea continua), che dire…nella botte piccola c’è il vino buono!

Misure elettriche altoparlanti in aria libera…

Passiamo alle misure elettriche sugli altoparlanti per confrontarle con quelle dichiarate dalle case e vedere che non si discostino molto da esse. Per quanto riguarda il tweeter faremo solo le misure di impedenza vista la difficoltà di misura e la poco utilità nel rilevare i parametri T&S. Per quanto riguarda midwoofer e woofer a cono rileveremo le curve prima in aria libera e poi in cassa chiusa, contestualmente procederemo alla rilevazione dei parametri T&S.

Tweeter Fountek NeoCD1.0

Non abbiamo una curva di impedenza dichiarata ne una Fs dichiarata comunque la misura ci restituisce questa curva di impedenza modulo/fase:

 Notiamo una Fs a 650Hz è una impedenza molto lineare in banda di utilizzo di circa 5.5ohm dovuta alla presenza di un convertiore interno di impedenza,in pratica una cella di compensazione.

Midrange Visaton W130S-8 (8 ohm)

Dichiarata                                                                         Misurata

Anche qui una buona corrispondenza il valore della Fs è più in alto per la mancanza del rodaggio negli esemplari in misurazione, nel grafico di impedenza misurata ho sovrapposto le curve dei due esemplari che sono in pratica sovrapponibili.

La RE misurata è di 6,2ohm in linea con i 6ohm dichiarati.

Woofer Dayton SD277A-88

Dichiarata                                                                         Misurata

Ottima la somiglianza delle curve anche se quella misurata parte da 20hz (…mi sono dimenticato di cambiare la freq. iniziale su Limp!?!!?), troviamo anche il gradino a circa 800hz in entrambe le curve e la FS misurata di 27,3Hz con un valore di 25,5ohm è molto vicina alla Fs 26,2Hz con 23,8ohm dichiarata….diciamo che possiamo essere soddisfatti della misura.

La RE misurata con le bobine in parallelo è di 3,32ohm in linea con i 3,16ohm dichiarati.

Veniamo ai parametri di T&S….ho effettuato due misurazioni con due masse aggiunte diverse, la prima per avere un shifting ottimale della fs (21,3%) con un peso di 40gr che però è troppo vicino alla Mms dell’altoparlante (57gr) ed una seconda con un peso di 25,10gr per abbassare la Fs di 16,3% e portarla così a 22,58Hz, che mi è sembrato un buon compromesso massa aggiunta/% shifting ed ho ottenuto questi valori da confrontare con quelli dichiarati (tra parentesi in rosso):

MISURA 1

Impedance data: Z1max = 22.35 ohm Fso1 = 21.2 Hz Z1min = 3.99 ohm

Overly data: Z2max = 25.45 ohm Fso2 = 26.9 Hz Z2min = 3.80 ohm

Frequency shift = 21.3 % ( optimal shift is 20% to 50%) Thiele-Small parameters:

Fs = 26.92 Hz (26,2 Hz) Re = 3.30 ohms[dc] Le = 1012.28 uH L2 = 1091.05 uH R2 = 0.83 ohms Qt = 0.41 (0,43) Qes = 0.47 (0,50) Qms = 3.18 (3,23) Mms = 75.67 grams (57,7 gr) Rms = 4.030202 kg/s Cms = 0.000462 m/N (0,64 mm/N) Vas = 76.81 liters (107,5 Lt) Sd= 344.06 cm^2 (346,4cm^2) Bl = 9.448266 Tm (7,80Tm) ETA = 0.30 % Lp(2.83V/1m) = 90.78 dB (87,8 dB)

Added Mass Method: Added mass = 40.00 grams Diameter= 20.93 cm

************************* Impedance data: Z1max = 23.87 ohm Fso1 = 22.5 Hz Z1min = 4.04 ohm

Overly data: Z2max = 25.45 ohm Fso2 = 26.9 Hz Z2min = 3.80 ohm

Frequency shift = 16.3 % ( optimal shift is 20% to 50%)

Thiele-Small parameters:

Fs = 26.92 Hz (26,2 Hz) Re = 3.30 ohms[dc] Le = 1012.28 uH L2 = 1091.05 uH R2 = 0.83 ohms Qt = 0.41 (0,43) Qes = 0.47 (0,50) Qms = 3.18 (3,23) Mms = 73.97 grams  (57,7 gr) Rms = 3.939239 kg/s Cms = 0.000473 m/N (0,64 mm/N) Vas = 78.59 liters (107,5 Lt) Sd= 344.06 cm^2 (346,4cm^2) Bl = 9.341032 Tm (7,80 Tm) ETA = 0.31 % Lp(2.83V/1m) = 90.88 dB (87,8 dB)

Added Mass Method: Added mass = 25.10 grams Diameter= 20.93 cm

Per quanto riguarda i valori di QMS/QTS/QES siamo proprio in linea con i valori dichiarati mentre abbiamo in entrambe le misurazioni il valore VAS ,misurato poco sotto agli 80 Lt ,più basso di quello che ci aspettavamo con la conseguenza di avere una sensibilità maggiore (entrambe le misure si attestano sui 90 dB abbondanti)  anche se poi i valori misurati ci alzano la F3 da 50HZ a 60HZ  a parità di volume (31Lt) mmmm…..ci dobbiamo lavorare su!!

…simulazioni e scelte costruttive

Ripartiamo dalla forma finale del mobile seguendo le scelte progettuali spiegate nell’articolo precedente:

Il mobile sarà costruito, per risparmiare, in truciolare da 18mm nobilitato in wengè.

Come assorbente interno ho previsto su tutte le pareti:

• fogli di bitume+cascame con l’aggiunta di fonoassorbente pressato con lana di vetro 5cm con densità 12 kg/m³ + Monacor MDM-3 non pressato, per il volume di midwoofer e tweeter.
• fogli di bitume+cascame con l’aggiunta di fonoassorbente pressato con lana di vetro 5cm con densità 12 kg/m³  per il volume del woofer..

Veniamo alle simulazioni per la scelta dei giusti volumi di carico iniziamo dal mid-woofer a cono Visaton, simulando il carico del piccoloni con il box scelto in sospensione pneumatica e assorbente otteniamo questi grafici:

Con Bassbox Pro

con BassPc

 

1. Otteniamo una risposta che rimane alta assestandosi sugli 0db almeno fino ai 180hz con una F3 di circa 100hz, visto che il taglio del filtro sarà compreso tra i 300hz ed i 350hz la cosa va più che bene, il Qtc di 0.6 ottenuto è buono per l’uso che ne dovremmo fare.
2. L’escursione del cono  con 100 watt è nei limiti della xmax fino a 200hz e di conseguenza MIL e MOL ci permettono di non lesinare in potenza nella banda di utilizzo.

…ora passiamo al woofer a cono Dayton, simulando il carico con il box scelto in sospensione pneumatica e assorbente otteniamo questi grafici:

Con Bassbox Pro

Con BassPc

1.  Abbiamo ottenuto un Qtc di 0,63 che ci regala una curva di risposta con una discesa abbastanza lineare, non ci preoccupiamo troppo per il fatto che al di sotto dei 50 siamo un pò troppo giù con i db perchè il pavimento ci darà una mano ed anche il filtro, una F3 su 52hz è più che accettabile
   Otteniamo un ottimo ritardo di gruppo appena 6ms costanti dopo i 50hz quindi possiamo aspettarci una pronta risposta ai transienti con un basso veloce e corposo….si tratta sempre di un woofer da 25cm!
2. L’escursione con 100 watt è accettabile fino ai 45hz dopo avremo qualche problemino
3. Non possiamo pilotare il woofer con moltissima potenza, già al di sotto dei 70hz la MIL scende molto ripidamente

(Diffusore 4MAX) Premesse del progetto…

Dunque, il mio migliore amico di nome Massimiliano, per gli amici Max da cui deriva il nome del diffusore 4MAX, mi chiede se riuscivo a fargli un buon diffusore da pavimento con budget 350/400 euro…unico vincolo il colore wengè e l’altezza massima di 120 cm…
…mi metto a lavoro e decido per un 3 vie da pavimento in sospensione pneumatica con woofer da 10″ in sospensione pneumatica, per il medio ho optato per un midwoofer da 13 cm con cono in carta trattata mentre per il tweeter ho optato per un driver a nastro.

…costo di tutti i 6 altoparlanti -> 250 euro

La scelta della carico in sospensione pneumatica deriva dall’amore che ho per questo tipo di caricamento grazie alla fedele resa sonora dai 40/50Hz in su con risposta ai transienti pronta e pulita, sicuramente si possono ottenere ottimi risultati anche con il reflex e sicuramente si scende più facilmente in frequenza con questo tipo di caricamento però i compromessi potrebbero essere troppi e a volte le spurie in uscita dal condotto e il group delay alla lunga affaticano l’ascolto considerato anche che mano a mano che si alza il volume di ascolto il nostro orecchio diventa più sensibile alla basse frequenze e spesso un basso presente a volumi medio bassi diventa troppo invadente aumentando il livello di emissione.

La scelta delle 3 vie deriva dal semplice fatto di spendere il meno possibile in altoparlanti e componenti per il filtro crossover.

La scelta per i driver è ricaduta su questi 3 signori:

• Tweeter a nastro Fountek NeoCD1 è  un entry level che però dalla sua ha una dispersione orizzontale invidiabile ed una buona linearità mentre di contro supporta una bassa potenza di solo 25W max  che però lavorando molto in alto non mi preoccupa più di tanto
• Mid-Woofer a cono da 13cm Visaton W130S-8 un medio con cono in carta trattata, una ottima escursione e una sensibilità non molto alta 87db che però mi può far comodo per non doverlo attenuare troppo in fase di filtraggio, unica nota negativa un vistoso break-up alle alte frequenze proprio dove andrò ad incrociare con il tweeter
• Woofer a cono da 25cm doppia bobina (8+8ohm) Dayton SD270A-88, buona sensibilità 87,8db, costruzione solida, buona escursione 6mm e capacità di scendere abbastanza bene anche con un volume non molto grande.

Per la costruzione del mobile decido, per risparmiare, di utilizzare un truciolare da 18mm nobilitato in wengè, all’interno del box del woofer ho incollato sulle pareti dei fogli di bitume con sopra del cascame per appesantire un pò la struttura e come primo step di fonoassorbenza.

Per la forma del mobile decido per 2 pezzi divisi, una parte inferiore per il woofer con forma a parallelepipedo con woofer ben vicino al pavimento per alzare di qualche db le ottave pù basse e poi riempito con lana di vetro.

Per la parte delle medio alte invece ho optato per una forma con baffle a trapezio isoscele cercando di mantenere il più vicino possibile i centri di emissione di medio e tweeter visto la necessita di far lavorare il tweeter non al di sotto dei 3Khz e cercando al tempo stesso di non allontanarlo troppo dal pavimento per non far ricadere la frequenza di prima attenuazione, dovuta alla riflessione del pavimento, proprio nel range di frequenze di competenza del midwoofer.

…costo del legno, compreso taglio -> 120 euro

Il perchè della forma particolare per le medio alte è facilmente intuibile e cioè il trapezio isoscele offre solo due coppie di pareti parallele ossia:

• due pareti parallele costituite dalle basi che nel nostro caso sono distanti 66cm e quindi data la formula 345000/2/D abbiamo 345000/2/660 = 261,36Hz frequenza della stazionaria fuori dalla banda di competenza del gruppo medio-alti, con una lunghezza d’onda di 132cm.
• due pareti parallele costituite da baffle anteriore e posteriore distanti 8,2cm e cioè stazionaria a 2103hz facilmente “curabile” tramite fonoassorbente.

Per quanto riguarda la forma del box di carico del woofer ho optato per una normale e semplice forma a parallelepipedo, scelta dettata dal fatto che il volume da realizzare mi permettere di mantenere le le pareti parallele ad una distanza tale da generare onde stazionarie a frequenze più alte rispetto alla banda di utilizzo del woofer; le distanze delle pareti ottenute sono 24,5cm/28,5cm/46,5cm che generano stazionarie rispettivamente a 705Hz/605Hz/371Hz, potrebbe generare qualche disturbo solo l’ultima posta a 371Hz ma con il riempimento di fonoassorbente pressato dovremmo scongiurare differenze udibili.

Questa la forma finale del mobile:

Veniamo al dettaglio delle misure e delle simulazioni che mi hanno portato a questa soluzione……