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X-ELECT

di Filippo Punzo


Diffusore a carico aperiodico con componenti Morel MW164 e MDT38.
"Non sempre le ciambelle riescono col buco?"
Questo sistema è certamente strano e frutto di una "ricetta" casuale che sono stato costretto a improvvisare con gli ingredienti a disposizione. Non sono un pasticcere e sicuramente la ciambella non è esteticamente appetibile, ma vi posso assicurare che è molto, molto saporita...
La storia inizia quando mi vengono portati due diffusori pseudoreflex da riciclare utilizzando dei componenti Morel.
Controllato il volume di carico e le varie possibilità offerte da quegli strani oggetti quali sono i midwoofer Morel, ho pensato che si potesse trasformare il mobile in un sistema aperiodico utilizzando il condotto come alloggiamento per una resistenza acustica a simulare una porta Variovent, normalmente utilizzata nei sistemi Dynaudio e commercializzato anche dalla ScanSpeak con il nome di "Flow resistor". La particolarità consiste nell'introdurre elevate perdite a un sistema chiuso, abbassando e allargando il tipico picco di impedenza, cosa che è sintomo di un abbassamento del fattore di merito del sistema. In poche parole un altoparlante che esibisce un Qtc elevato e superiore all'unità, può essere ricondotto entro limiti accettabili di 0,8-0,9 con l'introduzione di perdite nel mobile. Nel caso si realizzasse un mobile "leggero" e quindi dalle pareti cedevoli e si usassero altoparlanti "permeabili", quindi con membrane in carta leggera e sospensioni in tela, le perdite sarebbero già elevate, ma nel caso di altoparlanti con membrane plastiche e usando legno di buono spessore il Q del sistema non viene modificato più di tanto e l'uso di una resistenza acustica per introdurre perdite diviene praticamente d'obbligo. Il trucco è stato utilizzato nel progetto CerAmici e lo ritengo una buona soluzione. Bisogna anche tenere conto che in tempi remoti, quando non si padroneggiava appieno l'oggetto altoparlante e mancando i parametri di riferimento, molti costruttori suggerivano l'uso di mobili ad alte perdite, realizzate fessurando opportunamente la parete posteriore o una parete interna che separava la camera del woofer da un secondo volume, in questo modo era possibile abbassare il Qtc del sistema e ridurre i rimbombi tipici dei sistemi male accordati.
A questo punto apro una piccola parentesi sui parametri del woofer Morel. Avevo già misurato in passato i parametri di questo altoparlante e i dati rilevati non erano in linea quanto dichiarato. Anche in questo caso mi sono trovato un Qt e una Fs sensibilmente più elevati del dichiarato e questo comporta ancora maggiori problemi nella realizzazione di un diffusore che riesca a scendere in frequenza e a mantenere un Qtc contenuto. Non ho idea del come i tecnici Morel ricavino i parametri, ma simili scostamenti non sono normali e il mistero rimane...
Per verificare la fattibilità del sistema ho usato il buon vecchi BassPC, trovando una ottima corrispondenza tra la simulazione e le successive misure, basti pensare che la simulazione nei circa 28 litri del cabinet da riciclare dava un Qtc di 0,85, esattamente quanto misurato, e l'inserimento di una resistenza in serie di 0,5 Ohm (quella dell'induttore del passabasso) portava lo stesso valore a 0,91, successivamente misurato e confermato a 0,93. Considerando che non tutto è prevedibile e quantificabile, lo scostamento è veramente minimo.

A questo punto qualcuno storcerà il naso, il Qtc è un po' alto e non ha il canonico valore di 0,707... vorrei però far notare che il Qtc di 0,93 si ha nelle peggiori condizioni ed ulteriormente abbassabile aumentando la quantità di assorbente all'interno del cabinet, veramente ridotto al minimo nel prototipo misurato. Inoltre con il posizionamento in ambiente tipico per una installazione minimamente corretta, quindi lontano dalle pareti e dagli angoli, passare da 0,7 a 0,9 può anche avere qualche beneficio.
Verificando la misura in campo vicino possiamo notare come non si abbiano rigonfiamenti importanti in prossimità della Fc e la pendenza tipica per una sospensione pneumatica, prendendo a riferimento il dato di pressione a 110Hz (quello a più alto livello) pone il punto a -3db a 60Hz e quello a -12dB a ben 36Hz, assicurando una estensione notevole a dispetto dei dati numerici e del diametro dell'altoparlante. Ad assicurare una pressione decente e sufficientemente assente da distorsione anche a quelle frequenze, ci viene incontro la costruzione meccanica del trasduttore, che sopperisce alla mancanza di controllo delle escursioni data da un accordo reflex con un confortante dato di Xmax pari a 8,5mm.
Completata la disamina dell'accordo si passa quindi a ragionare sull'accoppiata con il tweeter... ed anche in questo caso la situazione non è delle più felici. Il motivo è presto detto. Il woofer è caratterizzato dall'avere un gruppo mobile esterno al magnete e questo si traduce in una bobina di diametro inusitato per un 160mm. Se ciò consente di ottenere dei parametri di tenuta in potenza eccezionali, la stessa cosa non si può dire per quanto riguarda l'estensione della risposta in frequenza. Non è tanto il diametro a condizionare la banda passante, anche se il grande parapolvere e il profilo quasi piatto della membrana non aiutano di certo, ciò che maggiormente influenza la limitazione in frequenza è il dato di induttanza della bobina, non altissimo in assoluto ma certamente più elevato della media per un altoparlante di quel diametro. L'unione di tutti i fattori porta a una risposta molto smorzata e calante in alta frequenza già a partire dai 2 kHz, fortunatamente il livello fuori asse si mantiene abbastanza costante e ciò consente di porre proprio a 2000Hz il limite superiore e quindi la minima frequenza di taglio.

Qui i dati ufficiali del Morel MW164
http://www.morelusa.com/woofers/mw-164.htm

Qui la misura dei parametri reali e la simulazione del carico

Passando al tweeter ci troviamo con il problema opposto... Personalmente non ho mai amato i tweeter esterni ma in questo caso sono obbligato a trovare una soluzione dato che questo è ciò che mi è stato messo a disposizione. Il problema evidenziato da questo tipo di tweeter è facilmente identificabile: mancando un qualsiasi caricamento operato da una flangia di grande dimensione, l'energia acustica verso le frequenze più basse è naturalmente calante, a dispetto anche di frequenze di risonanza estremamente basse. Nel caso del Morel MDT38 si ha una Fs di circa 750Hz ma una risposta che può essere utilizzata solo a partire da circa 2000Hz. In realtà la risposta è decisamente a salire e a 2KHz il livello è ancora di 10dB sotto i circa 90 nominali e dichiarati come sensibilità tipica. Considerando il fatto che il woofer può salire proprio solo fino a 2KHz, la situazione è al limite e va attentamente verificata.

Qui i dati ufficiali del Morel MDT38
http://www.morelusa.com/tweeters/mdt-38.htm

L'unica cosa veramente allettante in un sistema simile è che è possibile ottimizzare l'allineamento in fase, spostando sul piano orizzontale il tweeter rispetto al woofer e ottenendo quindi una risposta della fase acustica molto lineare.
Proprio questo aspetto trasforma in una appetitosa ciambella con tanto di canonico buco ciò che rischierebbe di diventare una frittella mal riuscita ...

Bene, completata questa doverosa introduzione possiamo addentrarci nei particolari del progetto, che è tutt'altro che complicato.

IL MOBILE
Come già accennato, il cabinet delle X-elect è frutto di un riciclaggio... se non ho capito male si trattava di due box che ospitavano un monovia in reflex, immagino un Fostex e, per poter montare il Morel è stato necessario tappare nuovamente il buco e rifarlo con un diametro leggermente più piccolo, dato che il foro era troppo vicino alla circonferenza su cui giacevano le viti di fissaggio. Purtroppo si tratta di un lavoro che era stato già fatto e distrattamente non ho preso nota del diametro esatto, quindi nel disegno del mobile c'è una misura che va verificata avendo in mano il componente Si tratta comunque di una cosa di poco conto, dato che a noi interessa la posizione del centro del cono e la distanza relativa tra i centri di emissione dei due trasduttori, e quella fortunatamente c'è...

Il materiale utilizzato è multistrato di betulla, ma nessuno vieta di usare materiali diversi, come MDF o truciolare, dipende dal grado di robustezza e di finitura che si intende raggiungere. Per il resto non vi è nulla di particolare, se non che nel prototipo fotografato il pannello anteriore è rientrato di qualche millimetro, cosa che porta il cestello del woofer a filo con il perimetro esterno e lo fa coincidere con il piano frontale, quindi l'offset orizzontale indicato in 18mm per il posizionamento del tweeter, va considerato tenendo come riferimento il cestello del woofer idealmente incassato nel frontale. Se non si opera una fresatura e si tiene il woofer esternamente si dovrà avanzare la posizione del tweeter di quel tanto che gli consenta di tornare a filo con il cestello del woofer.

Al proposito tengo a precisare che i 18 millimetri di offset orizzontale vanno computati dal filo del cestello al filo del contenitore del tweeter ed escludendo quindi la cupola dello stesso. La misura indicata non è molto critica, è solo ...critica, quindi il mezzo millimetro non causa gravi danni, mentre un millimetro o più comincia a creare problemi di fase. Attenzione quindi, e tenete anche le orecchie bene aperte perché quel tipo di problema deve essere immediatamente riconoscibile.

Unica precauzione da prendere, per evitare dannose diffrazioni della emissione del tweeter dovute al bordo del pannello, sarà quella di disporre un pezzetto di materiale assorbente al di sotto della cupola.

Il condotto inferiore è svasato ma per i nostri scopi tale complicazione è inutile, dato che la sua funzione è solo quella di trattenere in sede un "tappo" di poliuretano espanso a celle aperte di media densità. Quindi potete senza indugio modificare il condotto ed evitare di fare tagli fuori squadra.

Qui il disegno del mobile

IL CROSSOVER
Quando ci si accinge a realizzare un filtro per un sistema "bloccato" come quello che sto descrivendo, rimane solo una cosa da fare: pregare...
A parte gli scherzi, data l'alta frequenza di incrocio cui ci costringono i due trasduttori, tipicamente sopra i 2KHz, avendo una distanza dei centri di emissione sul piano verticale non propriamente trascurabile e disponendo, come unica possibilità di movimento, del già citato offset orizzontale del tweeter, bisogna appunto sperare che in zona di incrocio non insorgano problemi di fase troppo pronunciati, dato che difficilmente potranno essere risolti con un filtro men che complicato. Fortunatamente le cose sono andate meglio del previsto e con la sola rotazione di fase del tweeter e il suo arretramento rispetto al piano verticale, sono riuscito a ottenere una ottima risposta in frequenza unita a un comportamento in fase molto lineare sia sull'asse che nella rilevazione a 30°.

Qui lo schema del crossover e la misura della risposta dei singoli componenti

Qui le misure in MLS

Qui le misure in ambiente

IN CONCLUSIONE
Un progetto semplice e poco impegnativo, anche se, purtroppo, nella vecchia (e cara) Europa i prezzi dei componenti Morel sono sensibilmente più alti che negli USA, dove si potrebbe quasi dire che si tratta di altoparlanti economici.

Sperando di aver (quasi) accontentato anche chi desidera realizzare un sistema in sospensione pneumatica, vi auguro buon lavoro.

Filippo