…..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!

Come già fatto per altre mie realizzazioni al fine di ottenere un rapporto soddisfacente tra filtro simulato e reale ho usato la procedura consigliata da Claudio Negro nel suo sito per l’ottenimento di una risposta base per il simulatore corretta in fase fra tutte le varie vie che compongono il diffusore; in pratica consiste nel rilevare la risposta dei singoli altoparlanti non filtrati con il microfono fisso nella stessa posizione (1mt/altezza tweeter) presi singolarmente e poi insieme in parallelo, questa rilevazione serve per avere un riscontro poi sulla fedeltà della simulazione fatta dal software nel nostro caso AFW.

Nel software di simulazione ci dovremmo solo preoccupare, una volta importate le risposte singole e quella target (con relative curve di impedenza), di regolare gli offset di profondità di tutte le vie per avere la corretta risposta in fase e di eliminare qualsiasi calcolo inerente le diffrazione del baffle etc visto che sono già comprese nelle curve che andiamo ad importare nel software.

Essendo il diffusore alto 1mt 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 120cm da terra e quindi la posizione finale vedeva il tweeter a circa 210cm da terra, questo mi ha permesso di avere quasi 6ms di finestramento sulla risposta di tutti gli altoparlanti.
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 0 e 45 gradi) 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.
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 ho passato giorni e giorni a definire i filtri per poter acquistare i componenti e lavorare su dei prototipi, ho perso molto tempo a ottimizzare le fasi sull’incrocio.

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 anche la stessa inclinazione di 7° 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 (non molto esatta purtroppo come quella di Crosspc di Renato Giussani).

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

Come possiamo vedere il woofer ha una emissione ad un livello molto più basso delle restanti vie che andranno quindi attenuate; si nota anche una emissione molto regolare su tutta la banda dell’ottimo mid a cono Seas e purtroppo si vedono anche le risposte un pò ondulate del midrange e del tweeter a cupola che risento del baffle particolare.

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 corretta fase all’incrocio fra le vie……l’incrocio fra midwoofer/woofer e quella fra mid/tweeter era molto precisa come quella fra mid/midwoofer però nel modificare il valore dei componenti al fine di adeguarli a quelli disponibili in commercio sono dovuto giungere ad un piccolo compromesso che però non dovrebbe inficiare all’ascolto!

  

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 7500hz, a causa della distanza fra i punti di emissione fra tweeter e midrange, non abbiamo comunque una situazione buona con dei lobi che se pur corretti come livello risultano comunque molto marcati; ricordo che, data la frequenza di incrocio, la distanza massima fra i due centri di emissione sarebbe dovuta essere 23mm!!!  in pratica solo con un coassiale avremmo potuto ottenere un polare accettabile, invece ponendo la distanza attuale di 12cm l’incrocio al massimo per avere un buon risultato doveva essere intorno ai 1450hz!

Da notare anche che a 300hz il suono sembrerà sempre venire dal punto di emissione virtuale a centro tweeter nonostante il woofer sia in realtà molto in basso rispetto allo stesso.

Ora avendo misurato anche le risposte degli altoparlanti fuori asse (45°) applichiamo i filtri anche a tali risposte per vedere il risultato muovendoci di lato rispetto al baffle (in asse curva verde, fuori asse curva blu):

come possiamo vedere abbiamo una situazione ideale con il midrange ed il tweeter che perdono in emissione ma il tutto in modo speculare rispetto alla risposta in asse.

Per verificare l’effetto del fonoassorbente e della forma scelta per il box del diffusore andiamo ad analizzare la CSD del woofer e del midwoofer partendo dalla risposta nearfield dei due altoparlanti, partiamo dal woofer:

vediamo subito l’effetto delle perdite dovuto alla presenza massiccia di lana di vetro all’interno del box che fa scendere a -40db dopo solo 7ms circa la risposta del woofer, c’è una coda a circa 850/900hz ed in gamma alta ma poco ci interessano visto il filtraggio dello stesso molto deciso posto a 300hz, possiamo aspettarci un basso molto pulito privo di code sonore, già comunque molto basse con il caricamento in sospensione pneumatica!

per quanto riguarda invece il midwoofer abbiamo una buona caduta ed infatti gia dopo 4 ms siamo già a -40db e a parte una gobbetta a circa 750hz, che però scende regolarmente con il resto dello spettro, non abbiamo nulla da dire…è ok!!

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!

….a breve per aggiornamenti

…..finalmente eccoci qua pronti con il filtro definitivo testato ed approvato con qualche modifica rispetto alla prima version. Si tratta di un filtro abbastanza semplice anche se del 3°/4° ordine elettrico a seconda del driver, unici accorgimenti, una cella RLC centrata a 4.000 hz per ridurre una risonanza fastidiosa del midrange a cupola che funge anche da filtro aggiunto per il midrange stesso, ed il collegamento del tweeter in controfase; tutte le attenuazioni sono state fatte con resistenze in serie ai condensatori e/o induttanze di filtro:

Da notare l’utilizzo di induttanze, specialmente sul woofer, con impedenze molto basse al fine di cercare una attenuazione minima dello stesso (siamo in partenza già a soli 87db di sensibilità), di conseguenza abbiamo degli induttori molto ingombranti!!

Questa la simulazione AFW per il filtro definitivo:

  

si può notare una certa esaltazione voluta, in asse, del tweeter che ci aiuterà ad avere invece un certo allineamento nell’ascolto del tweeter rispetto alle altre vie da 15° a salire sul piano orizzontale e in generale nell’ascolto in ambiente.

Ho messo anche la simulazione di risposta con i drivers in controfase per evidenziare la bontà dell’incrocio delle varie vie, sono comunque dovuto scendere a compromesso prediligendo all’ascolto la qualità del messaggio musicale anche se agli incroci non abbiamo più (tranne che per il woofer) una situazione ideale.

Questa la misura effettuata sul filtro dei diffusori ai capi di ogni singolo altoparlante, questo tipo di misura dice poco dal punto di vista della risposta in frequenza del diffusore ma ci aiuta a capire elettricamente come ogni singolo driver è stato filtrato e attenuato, possiamo vedere come il midwoofer ed il midrange sono stati attenuati molto rispetto al tweeter ed anche come i filtri siano tutti con molta pendenza elettrica 3°/4° ordine elettrico:

..a presto con le misure definitive e le foto dei diffusori terminati.

Misure elettriche altoparlanti in box…..

Passiamo alle misure elettriche sugli altoparlanti direttamente montati nel mobile del diffusore per capire che carico vedrà il finale che le piloterà e se per le medio/basse  abbiamo ottenuto le stesse frequenze di risonanza che le simulazioni ci proponevano.

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 tweeter e midrange a cupola 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 Visaton G25FFL 8ohm

Dichiarata                                                                        Misurata

La corrispondenza delle curve è ottima!  Per quanto riguarda la RE la misura con il multimetro mi ha dato un valore di 5,65ohm in linea con i 5,6 dichiarati.

Midrange Visaton G50FFL 8ohm

Dichiarata                                                                         Misurata

Anche qui una buona corrispondenza compreso lo scalino dopo la FS anche se meno brusco e di durata maggiore quasi fino ai 1000hz, da notare anche una leggera differenza nel picco dove la misura riporta circa 20,4ohm mentre quella dichiarata è di circa 25ohm.

La RE misurata è di 6,5ohm in linea con i 6,4ohm dichiarati.

Midwoofer Seas MCA15RCY

Dichiarata                                                                         Misurata

Qui notiamo subito una differenza nella FS dove quella misurata risulta essere più alta ossia 57,7Hz contro i 51Hz dichiarati, anche il valore dell’impedenza risulta essere diverso 41,8ohm contro i 37ohm dichiarati, la discrepanza probabilemente è da ricercarsi nel modo in cui la Seas rileva questi parametri infatti la misura è fatta con u segnale da 2V mentre io utilizzo un segnale molto + basso intorno ai 100mV.

La RE misurata è di 5,75ohm in linea con i 5,8ohm dichiarati.

Per quanto riguarda i parametri di T&S usando il metodo della massa aggiunta ho dovuto mettere un peso di 4,4gr per abbassare la Fs di 20,6% e portarla così a 45,8Hzho ottenendo così i seguenti valori da confrontare con quelli dichiarati (tra parentesi in rosso):

Impedance data:
Z1max = 39.43 ohm
Fso1 = 45.8 Hz
Z1min = 6.68 ohm

Overly data:
Z2max = 41.80 ohm
Fso2 = 57.7 Hz
Z2min = 6.66 ohm

Frequency shift = 20.6 %
( optimal shift is 20% to 50%)

Thiele-Small parameters:

Fs = 57.68 Hz (51Hz)
Re = 5.94 ohms[dc]
Le = 142.79 uH
L2 = 454.59 uH
R2 = 11.94 ohms
Qt = 0.34 (0.25)
Qes = 0.40 (0,30)
Qms = 2.40 (1.57)
Mms = 7.44 grams (7.1gr)
Rms = 1.122783 kg/s
Cms = 0.001023 m/N (1,4 mm/N)
Vas = 8.69 liters (12 lt)
Sd= 77.76 cm^2 (80 cm^2)
Bl = 6.344897 Tm (6.8 Tm)
ETA = 0.40 %
Lp(2.83V/1m) = 89.45 dB (89.5 dB)

Added Mass Method:
Added mass = 4.40 grams
Diameter= 9.95 cm

Troviamo una sostanziale somiglianza tra i parametri rilevati e dichiarati e comunque la differenza non va ad inficiare il carico scelto di 5 lt in sospensione pneumatica; importante anche la effettiva sensibilità del driver di 89,5dB molto importante per l’allineamento del livello della risposta con il midrange ed il tweeter a cupola.

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 (35Lt) mmmm…..ci dobbiamo lavorare su!!