Nota del redattore: L'articolo di un esperto di acustica italiano, qui riprodotto con la benedizione dell'autore, era originariamente intitolato Teoria e pratica del condotto di accordo. Cioè, nella traduzione letterale - "Teoria e pratica di un invertitore di fase". Questo titolo, a nostro avviso, corrispondeva solo formalmente al contenuto dell'articolo. Veramente, noi stiamo parlando sulla relazione tra il modello teorico più semplice di un inverter di fase e quelle sorprese che la pratica sta preparando. Ma questo è se è formale e superficiale. Ma in sostanza, l'articolo contiene una risposta alle domande che sorgono, a giudicare dalla posta editoriale, durante il calcolo e la produzione di un subwoofer con inverter di fase. Domanda uno: "Se calcoli un invertitore di fase utilizzando una formula nota da molto tempo, l'invertitore di fase finito avrà la frequenza calcolata?" Il nostro collega italiano, che nella sua vita ha mangiato una dozzina di cani sugli invertitori di fase, risponde: “No, non funzionerà”. E poi spiega perché e, soprattutto, quanto non funzionerà. Domanda due: “Ho calcolato il tunnel, ma è così lungo che non entra da nessuna parte. Come essere? E qui il signor propone soluzioni così originali che è proprio questo lato del suo lavoro che mettiamo nel titolo. COSÌ parola chiave nella nuova intestazione è necessario intendere non in un nuovo modo russo (altrimenti avremmo scritto: "in breve - un invertitore di fase"), ma letteralmente. Geometricamente. E ora ha la parola il signor Matarazzo.

Invertitore di fase: insomma!

Jean-Piero MATARAZZO Tradotto dall'italiano da E. Zhurkova

Informazioni sull'autore: Jean-Pierro Matarazzo è nato nel 1953 ad Avellino, in Italia. Dall'inizio degli anni '70 opera nel campo dell'acustica professionale. Per molti anni è stato responsabile dei test sistemi acustici per la rivista Suono. Negli anni '90 ha sviluppato una serie di nuovi modelli matematici del processo di emissione sonora da diffusori di altoparlanti e diversi progetti di sistemi acustici per l'industria, tra cui il modello Opera, diffuso in Italia. Dalla fine degli anni '90 collabora attivamente con le riviste "Audio Review", "Digital Video" e, soprattutto per noi, "ACS" ("Audio Car Stereo"). In tutti e tre si occupa di misurare i parametri e testare l'acustica. Cos'altro?... Sposato. Due figli stanno crescendo, 7 anni e 10.

Fig 1. Schema di un risonatore di Helmholtz. Quello da cui tutto nasce.

Fig 2. Il design classico dell'invertitore di fase. In questo caso, l'influenza del muro spesso non viene presa in considerazione.

Fig 3. Invertitore di fase con un tunnel, le cui estremità sono nello spazio libero. Non c'è effetto muro qui.

Fig 4. Puoi far uscire completamente il tunnel. Anche in questo caso ci sarà un "allungamento virtuale".

Fig 5. È possibile ottenere una "estensione virtuale" a entrambe le estremità del tunnel realizzando un'altra flangia.

Figura 6. Tunnel a fessura situato lontano dalle pareti della scatola.

Figura 7. Tunnel a fessura situato vicino al muro. Per effetto dell'influenza del muro, la sua lunghezza “acustica” è maggiore di quella geometrica.

Figura 8. Tunnel a forma di tronco di cono.

Figura 9. Le dimensioni principali del tunnel conico.

Figura 10. Dimensioni della versione scanalata del tunnel conico.

Fig 11. Tunnel esponenziale.

Figura 12. Tunnel a forma di clessidra.

Figura 13. Le dimensioni principali del tunnel a forma di clessidra.

Figura 14. Versione scanalata della clessidra.

Formule magiche

Una delle richieste più comuni in e-mail l'autore - per fornire una "formula magica" con la quale il lettore di ACS potrebbe calcolare lui stesso l'invertitore di fase. Questo, in linea di principio, non è difficile. L'invertitore di fase è una delle implementazioni di un dispositivo chiamato "risuonatore di Helmholtz". La formula per il suo calcolo non è molto più complicata del modello più comune e accessibile di tale risonatore. Una bottiglia di Coca-Cola vuota (solo una bottiglia, non una lattina di alluminio) è proprio un risonatore di questo tipo, sintonizzato su una frequenza di 185 Hz, questo è stato verificato. Tuttavia, il risonatore di Helmholtz è molto più antico persino di questa confezione di una bevanda popolare, che sta gradualmente diventando obsoleta. Tuttavia, lo schema classico del risonatore di Helmholtz è simile a una bottiglia (Fig. 1). Affinché un tale risonatore funzioni, è importante che abbia un volume V e un tunnel con un'area della sezione trasversale S e una lunghezza L. Sapendo questo, la frequenza di sintonia del risonatore di Helmholtz (o invertitore di fase, che è la stessa cosa) ora può essere calcolata con la formula:

dove Fb è la frequenza di sintonia in Hz, s è la velocità del suono pari a 344 m/s, S è l'area della galleria in mq. m, L è la lunghezza del tunnel in m, V è il volume della scatola in metri cubi. m. \u003d 3.14, questo è ovvio.

Questa formula è davvero magica, nel senso che l'impostazione del bass reflex non dipende dai parametri del diffusore che verrà installato al suo interno. Il volume della cassa e le dimensioni del tunnel determinano una volta per tutte la frequenza di accordatura. Tutto sembrava essere fatto. Iniziamo. Supponiamo di avere una scatola con un volume di 50 litri. Vogliamo trasformarlo in un box bass reflex sintonizzato a 50Hz. Abbiamo deciso di realizzare il diametro del tunnel di cm 8. Secondo la formula appena data, la frequenza di accordo di 50 Hz si otterrà se la lunghezza del tunnel è di cm 12,05. Produciamo con cura tutte le parti, le assembliamo in una struttura, come nella fig. 2, e per verifica misuriamo il risultato effettivo frequenza di risonanza invertitore di fase. E vediamo, con nostra sorpresa, che non è 50 Hz, come dovrebbe essere secondo la formula, ma 41 Hz. Cosa c'è che non va e dove abbiamo sbagliato? Sì, da nessuna parte. Il nostro invertitore di fase appena costruito sarebbe sintonizzato su una frequenza vicina a quella ottenuta dalla formula di Helmholtz se fosse realizzato, come mostrato in Fig. 3. Questo caso è il più vicino al modello ideale descritto dalla formula: qui entrambe le estremità del tunnel "sospese in aria", relativamente lontane da qualsiasi ostacolo. Nel nostro progetto, una delle estremità del tunnel si accoppia con la parete della scatola. Per l'aria che oscilla nel tunnel, questo non è indifferente, per l'influenza della "flangia" alla fine del tunnel, sembra essere il suo allungamento virtuale. L'invertitore di fase sarà configurato come se la lunghezza del tunnel fosse di 18 cm, e non di 12, come in realtà è.

Si noti che la stessa cosa accadrà se il tunnel viene posizionato completamente all'esterno della scatola, allineando nuovamente una delle sue estremità con il muro (Fig. 4). Esiste una dipendenza empirica dell'"allungamento virtuale" della galleria in funzione delle sue dimensioni. Per un tunnel circolare, un taglio del quale si trova abbastanza lontano dalle pareti della scatola (o altri ostacoli), e l'altro è nel piano del muro, questo allungamento è approssimativamente uguale a 0,85D.

Ora, se sostituiamo tutte le costanti nella formula di Helmholtz, introduciamo una correzione per "allungamento virtuale", ed esprimiamo tutte le dimensioni in unità familiari, la formula finale per la lunghezza del tunnel con un diametro D, che assicura che una scatola di volume V è sintonizzato su una frequenza Fb, avrà questo aspetto:

Qui la frequenza è in hertz, il volume è in litri e la lunghezza e il diametro del tunnel sono in millimetri, come siamo abituati.

Il risultato ottenuto è prezioso non solo perché consente in fase di calcolo di ottenere un valore di lunghezza prossimo a quello finale, fornendo il valore richiesto della frequenza di sintonia, ma anche perché apre alcune riserve per l'accorciamento del tunnel. Abbiamo già vinto quasi un diametro. È possibile accorciare ulteriormente il tunnel mantenendo la stessa frequenza di sintonia realizzando delle flange alle due estremità, come mostrato in fig. 5.

Ora, tutto sembra essere preso in considerazione e, armati di questa formula, sembriamo essere onnipotenti. È qui che incontriamo difficoltà.

Prime difficoltà

La prima (e principale) difficoltà è la seguente: se una scatola relativamente piccola deve essere sintonizzata su una frequenza abbastanza bassa, allora sostituendo un grande diametro nella formula per la lunghezza del tunnel, otterremo una grande lunghezza. Proviamo a sostituire un diametro più piccolo e tutto va bene. Un grande diametro richiede una grande lunghezza e uno piccolo solo piccolo. Cosa c'è che non va? Ed ecco cosa. Muovendosi, il cono dell'altoparlante con il lato posteriore "spinge" aria quasi incomprimibile attraverso il tunnel dell'invertitore di fase. Poiché il volume dell'aria oscillante è costante, la velocità dell'aria nel tunnel sarà tante volte maggiore della velocità oscillatoria del diffusore, tante volte l'area della sezione trasversale del tunnel sarà minore dell'area del diffusore. Se fai un tunnel dozzine di volte più piccola rispetto a un diffusore, la velocità del flusso al suo interno sarà elevata e quando raggiungerà i 25-27 metri al secondo, la comparsa di turbolenza e rumore del getto è inevitabile. Il grande ricercatore di sistemi acustici R. Small ha dimostrato che la sezione minima del tunnel dipende dal diametro dell'altoparlante, dalla corsa maggiore del suo cono e dalla frequenza di sintonia dell'invertitore di fase. Small ha escogitato una formula completamente empirica ma funzionante per calcolare la dimensione minima di un tunnel:

Small ha derivato la sua formula in unità a lui familiari, in modo che il diametro del diffusore Ds, la corsa massima del cono Xmax e il diametro minimo del tunnel Dmin siano espressi in pollici. La frequenza di accordatura bass reflex è, come di consueto, in hertz.

Ora le cose non sembrano rosee come prima. Spesso si scopre che se scegli il diametro giusto del tunnel, risulta incredibilmente lungo. E se riduci il diametro, c'è la possibilità che sia già acceso media potenza il tunnel fischierà. Oltre all'effettivo rumore del getto, i tunnel di piccolo diametro tendono anche alle cosiddette "risonanze d'organo", la cui frequenza è molto più alta della frequenza di sintonia dell'invertitore di fase e che sono eccitate nel tunnel da turbolenze a portate elevate.

Di fronte a questo dilemma, i lettori di ACS di solito chiamano l'editore e chiedono una soluzione. Ne ho tre: facile, medio ed estremo.

Una soluzione semplice per piccoli problemi

Quando la lunghezza stimata del tunnel è tale da adattarsi quasi allo scafo e accorciare solo leggermente la sua lunghezza con la stessa impostazione e area della sezione trasversale, consiglio di utilizzare un tunnel a fessura invece di uno rotondo e di posizionarlo non nel centrale della parete frontale dello scafo (come in Fig. 6 ), ma vicino ad una delle pareti laterali (come in Fig. 7). Poi alla fine del tunnel, situato all'interno della scatola, l'effetto di "allungamento virtuale" sarà condizionato dal muro situato accanto. Gli esperimenti mostrano che con un'area della sezione trasversale e una frequenza di sintonizzazione costanti, il tunnel mostrato in Fig. 7 è più corto di circa il 15% rispetto alla costruzione come in fig. 6. Un invertitore di fase scanalato, in linea di principio, è meno soggetto alle risonanze degli organi rispetto a uno tondo, ma per proteggersi ancora di più, consiglio di installare all'interno del tunnel degli elementi fonoassorbenti, sotto forma di sottili strisce di feltro incollate al superficie interna del tunnel nella regione di un terzo della sua lunghezza. Questa è una soluzione semplice. Se non è abbastanza, dovrai andare alla media.

Soluzione media per problemi più grandi

Una soluzione di complessità intermedia consiste nell'utilizzare un tunnel a tronco di cono, come in Fig. 8. I miei esperimenti con tali tunnel hanno dimostrato che qui è possibile ridurre l'area della sezione trasversale dell'ingresso rispetto al minimo consentito secondo la formula Small senza il pericolo del rumore del getto. Inoltre, un tunnel conico è molto meno soggetto alle risonanze degli organi rispetto a uno cilindrico.

Nel 1995 ho scritto un programma per il calcolo dei tunnel conici. Sostituisce una galleria conica con una sequenza di gallerie cilindriche e, per approssimazioni successive, calcola la lunghezza necessaria per sostituire una galleria regolare a sezione costante. Questo programma è adatto a tutti e può essere scaricato dal sito web della rivista ACS http://www.audiocarstereo.it/ nella sezione Software ACS. Un piccolo programma che gira sotto DOS, puoi scaricarlo e calcolarlo da solo. E puoi farlo diversamente. Durante la preparazione della versione russa di questo articolo, i risultati dei calcoli utilizzando il programma CONICO sono stati riassunti in una tabella, dalla quale è possibile prendere la versione finale. La tabella è compilata per un tunnel con un diametro di 80 mm. Questo valore del diametro è adatto per la maggior parte dei subwoofer con un diametro del cono di 250 mm. Dopo aver calcolato la lunghezza richiesta del tunnel utilizzando la formula, trova questo valore nella prima colonna. Ad esempio, secondo i tuoi calcoli, si è scoperto che hai bisogno di un tunnel lungo 400 mm, ad esempio, per sintonizzare una scatola con un volume di 30 litri a una frequenza di 33 Hz. Il progetto non è banale, e non sarà facile collocare un tunnel del genere all'interno di una scatola del genere. Ora guarda le prossime tre colonne. Riporta le dimensioni del tunnel conico equivalente calcolato dal programma, la cui lunghezza non sarà più di 400, ma solo di 250 mm. Tutt'altra cosa. Il significato delle dimensioni nella tabella è mostrato in fig. 9.

La tabella 2 è compilata per il tunnel iniziale con un diametro di 100 mm. Questo si adatta alla maggior parte dei subwoofer con un driver da 300 mm.

Se decidi di utilizzare tu stesso il programma, ricorda: viene realizzato un tunnel a forma di tronco di cono con un angolo di inclinazione della generatrice a da 2 a 4 gradi. Questo angolo superiore a 6 - 8 gradi non è raccomandato, in questo caso possono verificarsi turbolenze e rumore del getto all'estremità (stretta) del tunnel. Tuttavia, anche con una piccola rastremazione, la riduzione della lunghezza del tunnel è piuttosto significativa.

Un tunnel a forma di tronco di cono non deve avere una sezione trasversale circolare. Come uno normale, cilindrico, a volte è più conveniente realizzarlo sotto forma di uno scanalato. Anche, di regola, è più conveniente, perché poi è assemblato da parti piatte. Le dimensioni della versione asolata del tunnel conico sono riportate nelle seguenti colonne della tabella, e il significato di queste dimensioni è mostrato in fig. 10.

Sostituire un tunnel convenzionale con uno conico può risolvere molti problemi. Ma non tutto. A volte la lunghezza del tunnel risulta essere così grande che anche accorciarla del 30-35% non è sufficiente. Per questi casi difficili...

Soluzione estrema per grandi problemi

Una soluzione estrema è quella di utilizzare un tunnel con contorni esponenziali, come mostrato in Fig. 11. Per un tale tunnel, l'area della sezione trasversale prima diminuisce gradualmente, quindi aumenta altrettanto dolcemente fino al massimo. Dal punto di vista della compattezza per una data frequenza di sintonia, resistenza al rumore del getto e risonanze d'organo, il tunnel esponenziale non ha eguali. Ma non ha eguali in termini di complessità costruttiva, anche se i suoi contorni sono calcolati secondo lo stesso principio utilizzato nel caso di un tunnel conico. Per poter ancora sfruttare in pratica il tunnel esponenziale, ho ideato la sua modifica: un tunnel, che ho chiamato "clessidra" (Fig. 12). Il tunnel a clessidra è costituito da una sezione cilindrica e due coniche, da qui la somiglianza esteriore con un antico strumento per misurare il tempo. Questa geometria consente di accorciare la galleria rispetto all'originale, a sezione costante, di almeno una volta e mezza, o anche di più. Per calcolare la clessidra ho anche scritto un programma, si trova lì, sul sito di ACS. E proprio come per un tunnel conico, ecco una tabella con opzioni di calcolo già pronte.

Il significato delle dimensioni nelle tabelle 3 e 4 risulterà chiaro dalla fig. 13. D e d sono rispettivamente il diametro della sezione cilindrica e il diametro maggiore della sezione conica, L1 e L2 sono le lunghezze delle sezioni. Lmax è l'intera lunghezza del tunnel a clessidra, solo per confronto, quanto è stato realizzato più corto, ma in generale è L1 + 2L2.

Tecnologicamente, realizzare una clessidra a sezione circolare non è sempre facile e conveniente. Pertanto, qui può anche essere realizzato sotto forma di una fessura profilata, risulterà, come in Fig. 14. Per sostituire un tunnel con un diametro di 80 mm, consiglio di scegliere un'altezza della fessura di 50 mm e per sostituire un tunnel cilindrico da 100 mm, 60 mm. Quindi la larghezza del tratto a sezione costante Wmin e la larghezza massima all'ingresso e all'uscita della galleria Wmax saranno le stesse della tabella (le lunghezze dei tratti L1 e L2 - come nel caso di un tratto circolare, qui non cambia nulla). Se necessario, l'altezza del tunnel a fessura h può essere modificata regolando contemporaneamente sia Wmin che Wmax in modo che i valori dell'area della sezione trasversale (h.Wmin, h.Wmax) rimangano invariati.

Ho utilizzato la variante tunnel a clessidra dell'invertitore di fase, ad esempio, quando stavo realizzando un subwoofer home theater con una frequenza di sintonizzazione di 17 Hz. La lunghezza stimata del tunnel si è rivelata superiore al metro e, calcolando la "clessidra", sono riuscito a ridurla di quasi la metà, mentre non c'era rumore nemmeno a una potenza di circa 100 watt. Spero che questo aiuti anche te...

Un subwoofer è un elemento di un sistema di altoparlanti che riproduce il suono delle tracce audio alle frequenze più basse. Avere un buon subwoofer è il sogno di un amante della musica, perché tutti amano il suono di alta qualità della musica in macchina. Tuttavia, un tale dispositivo non è economico. Tuttavia, la maggior parte dei proprietari di auto può calcolare la scatola per il subwoofer e realizzarla con le proprie mani per evitare spese inutili per il modello di fabbrica.

Come scegliere gli altoparlanti per il subwoofer

I subwoofer vengono utilizzati nelle automobili per migliorare il suono della musica alle basse frequenze. Per il normale ascolto di melodie o trasmissioni radiofoniche, è sufficiente un normale sistema audio in un'auto, ma gli intenditori di suoni forti e suono puro alle frequenze più basse, preferiscono posizionare un subwoofer in cabina.

Durante la selezione degli altoparlanti per un prodotto futuro, il proprietario dell'auto apprende che possono essere di forma e dimensioni rotonde o ovali. Di solito (in base alle dimensioni degli interni dell'auto) vengono selezionati altoparlanti rotondi con un diametro di 10, 13 o 16 cm, nonché ovali con una lunghezza di 15x23 cm Di conseguenza, maggiore è il diametro dell'altoparlante, migliore è il suono verrà riprodotto a basse frequenze.

Come sapere quali altoparlanti per auto sono adatti a te

Prima di autoprodurre un subwoofer in un'auto, è necessario chiarire alcune tesi di base:

• la forma degli altoparlanti non influisce sulla qualità del suono della musica in macchina;
• solo le dimensioni dell'altoparlante influenzano la profondità e la ricchezza del suono;
• è necessario pensare attentamente a quale forma e dimensione sono necessarie per gli altoparlanti in modo che il subwoofer appaia appropriato nella cabina.

Il design non è di fondamentale importanza, quindi, quando si sceglie un diffusore, le sue caratteristiche tecniche sono prioritarie

Progettare un subwoofer fatto in casa

I subwoofer per auto sono installati nel bagagliaio o sul ripiano posteriore, quindi questo sistema è chiamato posteriore.

Il momento più serio nella produzione è la determinazione delle sue dimensioni e del suo dispositivo. A seconda delle attività impostate, il design può avere una varietà di variazioni.

Tipi di subwoofer

Esistono due tipi principali di subwoofer. Se parliamo dell'atteggiamento nei confronti dell'amplificatore di potenza sonora, allora condizionatamente sono divisi in:

• attivo. Hanno già un amplificatore e un crossover integrati, che forniscono un suono di alta qualità e rimuovono le alte frequenze dal suono. Il subwoofer attivo riceve i segnali da qualsiasi sorgente con cui ha una connessione;
• passivo. Il dispositivo non è dotato di ulteriori elementi di amplificazione, pertanto è collegato all'impianto audio principale dell'abitacolo. L'unico inconveniente subwoofer passivo sta nel fatto che carica seriamente tutti i canali del sistema, quindi anche la qualità del suono diminuisce.

I subwoofer attivi non caricano il sistema audio interno standard, quindi hanno una migliore qualità del suono

Dove installarlo: nel bagagliaio o sotto il sedile

Se un subwoofer attivo può essere posizionato quasi ovunque, la purezza e la potenza del suo suono alle basse frequenze dipenderanno direttamente dalla posizione del dispositivo passivo. A seconda delle preferenze del proprietario dell'auto e della disponibilità di spazi liberi in diversi tipi di auto, vengono offerti diversi posti per l'installazione:

• al centro davanti - la posizione ottimale per la comunicazione con gli altoparlanti anteriori, che forniranno un suono quasi perfetto dei brani in cabina. Tuttavia, nella maggior parte dei veicoli non c'è spazio nella parte anteriore per accogliere dispositivi di grandi dimensioni, quindi la posizione centrale davanti è più adatta ai minibus;
• nel bagagliaio, con l'altoparlante rivolto in avanti, uno dei modi più popolari per i conducenti di posizionare un subwoofer. Adatto a tutti i tipi di veicoli;
• nel bagagliaio, con l'altoparlante rivolto all'indietro - più adatto per un'auto a due volumi, poiché l'onda sonora non incontra ostacoli sul suo percorso. La posizione nel bagagliaio posteriore è inaccettabile per berline o coupé, poiché il suono sarà fortemente deformato a causa del design specifico del bagagliaio;
• sul pavimento sotto il sedile - un'altra opzione, che però non è molto apprezzata dai conducenti. A causa del fatto che il subwoofer si trova a filo del pavimento, inoltre, l'armadio si trova sotto il sedile, il suono incontra molti ostacoli sul suo percorso;
• sullo scaffale posteriore - uno di le migliori opzioni posizionamento di un subwoofer in tutti i tipi di auto. La condizione principale è che il ripiano sia abbastanza largo e robusto da resistere ai bassi a bassa frequenza.

Galleria fotografica: i luoghi principali dove posizionare il dispositivo in macchina

L'algoritmo del programma terrà conto di tutti i desideri ed eseguirà il calcolo del volume e di altri parametri del caso in modo rapido e corretto

Da cosa fare una scatola

Una scatola per subwoofer non è solo una scatola che contiene un altoparlante. La cassa deve rispettare molte delle leggi dinamiche dell'acustica affinché il suono sia veramente ricco e chiaro. Per la fabbricazione di tipi diversi le scatole richiederanno materiali diversi e i metodi di produzione saranno per molti versi diversi l'uno dall'altro.

Come costruire un subwoofer bass reflex

La versione standard di un subwoofer fatto in casa è un invertitore di fase. Questo è il tipo più semplice di subwoofer, inoltre, la sua scatola è buona perché uno speciale tubo invertitore di fase consente di riprodurre basse frequenze praticamente non percepite dall'orecchio umano. E il design della scatola è abbastanza semplice, il che rende la sua fabbricazione accessibile a quasi tutti.

Strumenti richiesti:

• insonorizzazione;
• viti per legno lunghe 50 mm;
• trapano;
• Cacciavite;
• puzzle elettrico;
• liquido Chiodi;
• sigillante;
• colla vinilica;
• tappeto.

La custodia per posizionare un subwoofer bass-reflex deve essere il più resistente possibile e non trasmettere onde sonore. Per questi scopi, il compensato multistrato o il truciolare è perfetto. Alta qualità. L'opzione migliore- prendere un foglio di compensato di 30 mm di spessore.

Per la fabbricazione della custodia, è necessario seguire questo piano:

1. Prepara le parti del corpo: anteriore, posteriore, due laterali, inferiore e superiore in base ai tuoi calcoli o ai parametri visualizzati dai programmi.
2. Sotto le dimensioni dell'altoparlante (ad esempio, diametro 160 mm), praticare un foro nella parte anteriore della cassa vuota.
3. Sopra il foro per l'altoparlante, dovrai anche tagliare una fessura per il tubo bass reflex e avvitarvi il vano bass reflex.
4. Dopo aver praticato due fori sul pannello frontale, è necessario incollare insieme tutte le parti laterali della scatola, quindi avvitarle insieme con viti autofilettanti.
5. In questo caso, è particolarmente importante serrare completamente ogni vite autofilettante, poiché gli spazi vuoti tra i pannelli distorcono gravemente il suono dell'altoparlante.
6. Successivamente, sul retro della custodia, dovrai praticare un piccolo foro per i fili.
7. Prima di collegare tutte le parti del case, inseriamo l'altoparlante.
8. Successivamente, è necessario eseguire la finitura interna della custodia: per questo, tutti i giunti e le crepe devono essere spalmati con resina o sigillante per aumentare la tenuta, dopodiché tutti pannelli laterali il tessuto insonorizzante è incollato.
9. Dopo aver completato la decorazione interna, devi andare all'esterno: il corpo è rivestito con un tessuto Karapet, e il tessuto dovrebbe coprire anche la fessura per l'invertitore di fase. Karapet può essere allungato con una normale resina epossidica o una pinzatrice per mobili.

Non appena l'altoparlante è fissato, i fili vengono estratti da esso attraverso il foro e collegati al sistema di altoparlanti dell'auto.

Galleria fotografica: come assemblare una scatola compatta con un invertitore di fase

Il subwoofer può essere collegato indipendentemente, in base ai parametri di questo circuito

Prima di iniziare il lavoro, assicurarsi che la batteria del veicolo sia scollegata. Questa è una misura di sicurezza che non solo eviterà danni al sistema di altoparlanti, ma può anche salvare la salute e le prestazioni di parti del corpo umano.

Video: collegamento e configurazione di un subwoofer

La progettazione, la produzione e il collegamento indipendenti di subwoofer in un'auto sono disponibili per quasi tutti i conducenti. La chiave del successo della custodia sarà sia un calcolo competente delle dimensioni e del volume del prodotto, sia un accurato assemblaggio della custodia. Allo stesso tempo, l'automobilista può scegliere autonomamente la dimensione desiderata degli altoparlanti per creare il suono dei bassi nell'abitacolo che più gli si addice.

Bene, hai trovato l'indizio a cui ho accennato nell'ultimo numero? C'era del "basso del popolo" ...

Al servizio della gente

Ok, se non riesci a trovarlo, ti aiuterò ora. Nella primavera del 2006, con sforzi congiunti (non ce l'avrei fatta da solo) siamo giunti a una conclusione molto favorevole per noi stessi: giusta scelta dinamica e il corretto calcolo del volume, una scatola chiusa può fornire una risposta in frequenza assolutamente, incrollabilmente uniforme all'interno dell'auto. Liscio ed esteso nella regione delle basse frequenze per quanto è impensabile ottenere nell'audio domestico, per qualsiasi denaro. Tutto quello che devi fare è fare in modo che la risposta in frequenza del subwoofer in uno spazio aperto inizi a scendere all'incirca (o esattamente) nello stesso punto in cui inizia l'aumento della curva magica della funzione di trasferimento in cabina. Spostando questa frequenza in alto o in basso sull'asse delle frequenze, potremmo ottenere un aumento della risposta in frequenza o, al contrario, subire un certo roll-off in relazione alle frequenze medie, ma una cosa è certa: il livello pressione sonora, creato all'interno dell'auto da un subwoofer in una scatola chiusa al di sotto di 50 - 60 Hz, non inizierà a scendere alle frequenze infrasoniche più basse, e anche lì accadrà non per questo, ma a causa del non- rigidità e perdita del corpo. Era primavera e può essere considerata una buona notizia.

In inverno, o meglio, nell'ultimo numero, siamo giunti alla stessa inesorabile conclusione: un subwoofer bass-reflex non può fornire una tale grazia nell'intera banda delle basse frequenze in nessuna circostanza realisticamente possibile. L'invertitore di fase è stato inventato il diavolo sa quando apposta per espandere la banda di frequenza riproducibile verso il basso, ma nella nostra macchina questo non è rilevante a causa della stessa funzione di trasferimento. Questa sembra essere una cattiva notizia.

Tuttavia, proprio lì esempio reale eravamo convinti che l'invertitore di fase non amplierà la banda di frequenza nell'auto, ma è in grado di aumentare significativamente il livello di pressione sonora a parità di potenza fornita al subwoofer. Ancora una buona notizia. Totale: due buoni per uno cattivo, il punteggio è a nostro favore. Ma per quanto riguarda la risposta in frequenza irregolare intrinseca dell'invertitore di fase? Questo è tutto e c'era un suggerimento che non hai trovato.

Per non cercare: ecco i risultati del riepilogo di dozzine di sistemi audio effettivamente costruiti e funzionanti. Il grafico in alto è ciò che vogliono i campioni, il grafico in basso è ciò che preferisce solo un amante della musica automobilistica. A scanso di equivoci, sottolineiamo che in tutti i casi si parla di impianti seri, a volte molto costosi.

Chi è lontano dalla gente?

Allo stesso tempo, nella bella primavera del 2006, abbiamo esaminato i dati della rubrica "Sistemi" per scoprire: che tipo di risposta in frequenza dei bassi le persone vogliono avere nella loro auto, avendo speso soldi per l'installazione da parte del mani di professionisti. E abbiamo scoperto: ci sono due tipi di bassi piuttosto diversi. Si può osservare (o meglio, sentire) nelle vetture che hanno ottenuto il massimo dei voti nelle competizioni del alto livello. Esatto: il più e il più. In tali macchine, la risposta in frequenza dei bassi è molto simile alla risposta in frequenza dell'acustica domestica costosa (o molto costosa). Generalizzato: liscio, con deviazioni minime dal "tavolo" orizzontale fino in fondo. Se prendiamo le statistiche sull'ordinario, per uso quotidiano, auto, lì la curva sarà significativamente diversa: con un aumento dei bassi abbastanza chiaramente tracciato, il cui massimo cade a 40 Hz.

Perché i campioni sono più lontani dalla gente di quanto ci aspettassimo? No, sono dei nostri, si limitano ad ascoltare la macchina sul posto alle gare e, salvo casi particolari, a motore spento. Questa è, in sostanza, una riproduzione delle condizioni domestiche in cabina, da cui la già nota somiglianza. Ma non appena accendi il motore e vai da qualche parte (e, dicono, l'auto è progettata per questo), i requisiti per i bassi cambiano drasticamente, il livello di rumore a bassa frequenza nell'abitacolo anche di un'auto costosa è inaspettatamente alto , ma viene percepito dall'orecchio in modo completamente diverso rispetto al rumore alle medie frequenze . Sembra che l'auto sia silenziosa, ma per qualche motivo i suoni dei bassi dell'accompagnamento musicale del viaggio sembrano attenuarsi, quindi il nostro udito si adatta al rumore a bassa frequenza che agisce costantemente. I bassi devono essere alzati, e in questo caso non fa così paura se non vengono alzati tutti in una volta, ma solo fino a una certa frequenza, nei fonogrammi reali il contenuto di informazioni sotto i 30 Hz è estremamente ridotto.

Da qui la forma della risposta in frequenza dei bassi così amata dalla gente. Da qui l'estrema utilità per l'acustica dell'auto di una meravigliosa invenzione realizzata nel primo terzo del secolo scorso.

Grafica semplificata e diretta di ciò che accade nell'abitacolo dell'auto quando viene posizionato un subwoofer. Hai già visto quello in alto: questo è il risultato di una configurazione idealmente audiofila di un subwoofer come 3Ya. La sua risposta in frequenza "in generale" inizia a diminuire proprio lì e precisamente con una tale pendenza con cui la funzione di trasferimento della cabina la solleva. Il risultato è una linea retta incrollabile e una coppa premio.

Guarda cosa è successo

Ripetiamo l'illustrazione per uno dei numeri precedenti: il titolo della serie non solo lo consente, ma lo richiede. Ecco il progetto alla base della ricetta per i campioni. Estremamente semplificato, ma stipuleremo tutte le semplificazioni. Se siamo d'accordo che alla frequenza di taglio inferiore della risposta in frequenza del subwoofer in una scatola chiusa, inizia a scendere bruscamente, con un'interruzione, e alla stessa frequenza si alza la funzione di trasferimento, quindi la caratteristica risultante sarà orizzontale in modo campione. Hai ragione, la natura non tollera le interruzioni, in realtà le curve si piegheranno dolcemente, una verso il basso, l'altra verso l'alto, ma in determinate condizioni (di cui abbiamo discusso), il risultato sarà lo stesso: una risposta in frequenza piatta a limiti impercettibili. Ora, con le stesse convenzioni, disegneremo cosa accadrà se costruiamo un invertitore di fase invece di una scatola chiusa. Per maggiore chiarezza, costruiamolo prima male e in modo errato. Ciò significa: avendo ricordato dai materiali sui "numeri primi" che promettono le caratteristiche celesti della SL (n. 4/2006), che la frequenza di risonanza dell'altoparlante in questo tipo di progetto dovrebbe essere scelta vicino alla frequenza di inflessione del curva della funzione di trasferimento, sintonizzeremo l'IF di nuova costruzione su questa frequenza. Questo in pratica significa impostare spot pubblicitari a 60 - 70 hertz. Cosa accadrà? Ma niente di buono, la risposta in frequenza dell'invertitore di fase, come già accennato, scende al di sotto della frequenza di sintonia due volte più veloce di quella di una scatola chiusa, 24 dB/oct. invece di 12. La funzione di trasferimento della cabina non ne sa nulla e fornisce comunque un aumento della risposta in frequenza al suo ritmo intrinseco: 12 dB / ott. Il risultato sarà un "deficit di bilancio", al di sotto della frequenza di sintonia la risposta in frequenza risultante scenderà con una pendenza di 12 dB/ott. Perché hai dovuto fare roteare un buco nella scatola per ottenere questo? Ed è vero, non ce n'è bisogno, ma abbiamo volutamente iniziato con un invertitore di fase difettoso in modo che ne uscisse uno buono.

Il secondo grafico è un esempio di trasferimento inappropriato dello stesso approccio a un invertitore di fase. La sua stessa risposta in frequenza scende al di sotto della frequenza di sintonizzazione con una pendenza già di 24 dB / ott., la funzione di trasferimento compensa solo della metà la pendenza del declino, ma partirà dalla stessa frequenza inaccettabilmente alta.

Buttiamo via ciò che è stato fatto prima (grazie a Dio, mentalmente) e costruiamo un altro FI, in cui la frequenza di sintonia è significativamente inferiore alla frequenza di flessione della funzione di trasferimento. Ora accade quanto segue: a partire da una certa frequenza, la funzione di trasferimento della cabina inizia ad aumentare la pressione sonora all'interno, perché la risposta in frequenza del subwoofer nello spazio libero è ancora orizzontale. Quando la frequenza (andiamo dall'alto verso il basso, ovviamente) raggiunge la frequenza di sintonia, la risposta in frequenza del subwoofer stesso scenderà con una pendenza di 24 dB/ott., 12 dB/ott. la funzione di trasferimento lo “correggerà”, il risultato è una caduta del rinculo al di sotto della frequenza di sintonia, come una scatola chiusa in una stanza.

E ora guarda cosa succede tra queste due frequenze: fino a quando la risposta in frequenza non ha iniziato a diminuire, l'invertitore di fase è riuscito a guadagnare una buona quantità di pressione sonora. Quella che nel nostro schema semplificato sembra una specie di casa, in realtà è realizzata sotto forma di morbide curve, nel caso generale, simili alla forma della risposta in frequenza del “folk bass”. Rimane la cosa più piccola - per metterla in pratica, dove non ci sono linee rette e linee spezzate ...

Idealizzazione della sintonizzazione PHI reale: la sua ora migliore cade nell'intervallo tra il punto di flesso della curva della funzione di trasferimento e la frequenza di sintonizzazione. Maggiore è la distanza tra queste due frequenze, maggiore è lo spazio per la "casa" dei bassi.

Il principio di base che non deriva affatto dalla scienza, ma dalla pratica più banale, puoi già dedurlo da solo. Se la maggioranza della popolazione realizza (o accetta che sia fatta per loro) la risposta in frequenza di un subwoofer sotto forma di gobba con una frequenza centrale di circa 40 Hz, allora perché dovremmo andare contro la gente? Sulla base del diagramma sopra, la primissima approssimazione pari a zero della ricetta per l'invertitore di fase automobilistico ottimale (solo automobilistico) lo imposterà su una frequenza di 40 più o meno 5 Hz. Non possiamo influenzare in alcun modo la funzione di trasferimento, determinerà dove inizia l'aumento della risposta in frequenza. E il suo declino, e di conseguenza, il massimo cadrà secondo il nostro modello sulla frequenza della sintonizzazione FI. E questo è tutto? Di nuovo "numeri primi"? Sfortunatamente no. Numeri assolutamente semplici per un invertitore di fase non sono stati inventati. Ma qualcosa può ancora essere semplificato.

Grado di libertà

Infatti c'era una scatola, ora c'è una scatola con il tunnel, perché anche in questo caso non possiamo cavarcela con ricette semplici? Il punto è il numero di variabili che determinano le caratteristiche dell'invertitore di fase come sistema oscillatorio. Se nel caso di una scatola chiusa abbiamo a che fare con un sistema con un grado di libertà, allora FI ha due di questi gradi. Numericamente la differenza è minima, ma per immaginare quanto diventino più complicate le abitudini del sistema, useremo questa illustrazione, o bisogna immaginare oggetti visti più di una volta in una certa combinazione, oppure, se non c'è altra occupazione, prendi e costruisci effettivamente una semplice configurazione sperimentale. La sua prima parte è un banale pendolo, ma almeno un carico su una corda. Tutto quello che può fare è oscillare avanti e indietro, i suoi movimenti sono prevedibili al punto da essere poco interessanti. Il pendolo ha un grado di libertà, il suo stato in ogni momento è determinato in modo esaustivo dall'angolo di deviazione dalla posizione di equilibrio. Ora sostituisci la corda con un elastico. Esistono due gradi di libertà, cioè coordinate indipendenti l'una dall'altra che determinano lo stato di un tale sistema, per così dire: l'angolo di oscillazione e il grado di allungamento dell'elastico. Ora devia un tale pendolo di lato, mentre allunghi l'elastico. Se davvero non hai visto cosa sarebbe iniziato dopo, prenditi il ​​\u200b\u200btempo e la merceria e conduci un esperimento: invece di banali oscillazioni, il carico farà capriole difficili da descrivere e da prevedere nell'aria.

Approssimativamente nella stessa misura, il comportamento di FI differisce dal GL previsto. L'altoparlante ha ancora tre parametri, uno dei quali, il volume equivalente, è ora meno importante, perché determina il fattore di scala, e non il processo di oscillazione, e gli altri due, la frequenza di risonanza e il fattore qualità, sono ancora importanti. Ma progettazione acustica i parametri sono raddoppiati: il volume della scatola e la frequenza di sintonizzazione del tunnel. In quale rapporto dovrebbero essere queste quattro quantità in modo da non essere delusi dai risultati? Una seria ricerca sul funzionamento di un inverter di fase ha generato più di una dissertazione e molti classici articoli scientifici, ma il nostro compito è diverso, quindi cercheremo di dare indicazioni pratiche, senza entrare nei dettagli sul perché siano esattamente così.

Dopotutto, guarda: devi ancora calcolare il PHI con l'aiuto di un programma per computer, e con una probabilità del 99% sarà BassBox o (che è lo stesso) JBL Speaker Shop, questi prodotti un tempo commerciali si sono ora diffusi in tutto il mondo in quantità tale che non puoi trovarne un'altra copia per te solo i più pigri possono farlo. Ma serve ancora un fornello da cui ballare, anche con un software collaudato.

Regola generale: più spazioso è il cabinet FI, più alta (ma più nitida) sarà la gobba di amplificazione acustica

In casse sufficientemente spaziose, che, se fossero chiuse, porterebbero a valori bassi del fattore di qualità totale del diffusore nel progetto, il picco del ritorno ricade sulla frequenza di sintonia

In casi angusti, compresi quelli ottimali nel ruolo di un circuito sonoro per un dato altoparlante, la risposta in frequenza ha un massimo superiore alla frequenza di sintonia, con un volume completamente basso, la caratteristica assume una forma a doppia gobba, e il vantaggio derivante dall'utilizzo dell'FI svanisce nel nulla

Orientamento antisportivo

Quindi, il primo punto di riferimento, già relativamente comprensibile da un confronto tra la forma pratica "target" della risposta in frequenza ottenuta generalizzando la pratica, e un'immagine semplificata che illustra cosa sta accadendo in cabina. Se vogliamo un aumento della risposta in frequenza con un massimo intorno ai 40 Hz, a questa frequenza la risposta in frequenza del subwoofer dovrebbe iniziare a diminuire nello spazio libero (in una stanza o per strada - non importa, è importante che non sia in cabina). Questa frequenza è, in prima approssimazione, la frequenza di sintonia del tunnel. La stessa pratica dimostra con tutta evidenza: in tutti i sistemi audio di successo che utilizzano un subwoofer bass-reflex, la frequenza di sintonizzazione rientra nell'intervallo 30 - 40 Hz. Nello stesso corridoio si trovano solitamente le frequenze di sintonia degli invertitori di fase raccomandati dai produttori per i loro subwoofer. Ad eccezione di casi particolari di utilizzo sportivo, non ne parliamo ora. Osservando un diagramma condizionatamente semplificato, puoi capire che, a parità di altre condizioni, minore è la frequenza della sintonizzazione FI, maggiore sarà la risposta in frequenza in cabina che avrà il tempo di salire prima che inizi a scendere con la stessa pendenza. Puoi vederlo dai materiali reali: dai un'occhiata a uno dei nostri test del subwoofer in cabina e confronta la frequenza di sintonia del tunnel (per chi ce l'ha) con la posizione della massima pressione sonora registrata durante le misurazioni in cabina.

Tuttavia, la posizione della gobba in frequenza è una cosa e la sua altezza è un'altra. Come ottenere l'aumento regolare desiderato dei bassi in una banda di frequenza ragionevolmente ampia, in modo che la risposta in frequenza non stia come una coperta del primo anno? Ci sono linee guida anche per questo. Regola generale: ceteris paribus (facciamo sempre questa riserva, ed è chiaro perché - a causa dell'aumento del numero di variabili), l'aumento della risposta in frequenza vicino alla frequenza di sintonia sarà tanto più alto e netto, quanto maggiore sarà volume della scatola PHI. Come scegliere la prima approssimazione del volume? C'è una semplice (finalmente) ricetta, dietro la quale però ci sono tutt'altro che semplici conclusioni dei classici dell'elettroacustica moderna. Prendiamo un volume tale che, se fosse una scatola chiusa, darebbe un valore per il fattore di qualità totale della testa nel disegno, pari a circa 0,55 - 0,6. È proprio per questo che la quantità ottimale di FI nella stragrande maggioranza dei casi è maggiore dell'EP ottimale per lo stesso diffusore, perché l'EP viene calcolato in base al fattore di qualità risultante di 0,7, o anche superiore.

Con un tale volume (e qui, ovviamente, non gioca tanto il valore assoluto del volume, ma piuttosto il suo rapporto con il volume equivalente dell'altoparlante Vas), puoi contare sul corretto funzionamento del design acustico risultante , in primo luogo, e sul fatto che l'uscita massima sarà vicina alla frequenza di sintonizzazione - In secondo luogo. Hai bisogno di un aumento della risposta in frequenza più alto, anche se più "casalingo", aumenta il volume. Hai bisogno di un aumento più basso, ma più fluido e in una banda di frequenza più ampia: riduci il volume, preparati solo a due cose in anticipo: oltre a livellare il massimo, tenderà a spostarsi più in alto in frequenza con una diminuzione del volume e lo farà non corrispondono più strettamente alla frequenza di sintonia della porta, e quando il volume raggiunge il valore ottimale per questo diffusore a cassa chiusa, con un'altissima probabilità, la risposta in frequenza assumerà una forma a sella piuttosto scomoda, mentre l'amplificazione acustica, la stessa gobba che stiamo cercando di costruire, nella maggior parte dei casi non porterà a nulla.

Tuttavia, prima di iniziare gli esperimenti con la selezione (e non funziona in altro modo, nessuno è stato ancora in grado di calcolare FI con un clic) volume e impostazioni, è necessario decidere sull'altoparlante. Qui sarà necessario per noi, ahimè, distruggere un'illusione.

Di nuovo nell'arena EBP

Abbiamo già parlato di questo valore, il cui nome abbreviato sta per Energy Bandwidth Product. Questo valore, numericamente uguale al rapporto tra la frequenza di risonanza dell'altoparlante e il suo pieno fattore di qualità, l'abbiamo già utilizzato nella scelta di un altoparlante per la colonna sonora. Ma molto prima di noi, ormai da molti anni è chiamato ad usarlo per smistare i diffusori in quelli destinati alle scatole chiuse e chiedendo un invertitore di fase. È generalmente accettato che se questo valore è inferiore a 50, l'altoparlante è destinato solo al WA. Se più di 100 - solo per PHI, tra questi due valori si estende una certa zona crepuscolare, dove può essere in un modo o nell'altro.

L'esperienza mostra l'utilità relativamente bassa di questo indicatore per la selezione del design dei subwoofer per auto, sebbene l'idea sia valida in linea di principio. Piccolo EBP significa: la frequenza di risonanza è bassa, il fattore di qualità è relativamente alto, il che indica un sistema in movimento pesante e, secondo il canone, un tale diffusore va davvero alla SL. Grande importanza EBP parla di un leggero "movimento", queste testine sono davvero ottimi invertitori di fase, ma ... a casa.

Abbiamo, in primo luogo, un numero enorme e schiacciante di testine per subwoofer con un valore del parametro EBP compreso tra 50 e 80, il che significa incertezza per un pessimista e libertà di scelta per un ottimista. In secondo luogo, e questo è già dalla pratica, non si ottiene un buon FI in macchina sugli altoparlanti con letture canonicamente buone per questo. Un invertitore di fase su un altoparlante con un fattore Q basso (e risulta così se EBP supera cento) nello spazio libero mostrerà una risposta in frequenza piatta con un comportamento peculiare, forse, vicino alla frequenza di taglio inferiore, in un'auto questo la peculiarità si sommerà alla funzione di trasferimento e genererà, quasi senza eccezioni, caratteristiche piuttosto brutte.

I nostri tester hanno anche contribuito al relativo ridimensionamento del "prodotto energetico" conducendo uno studio su campioni reali di teste di subwoofer. Il risultato è stato il seguente: con un valore EBP di circa 50 (secondo il canone - in WL, e senza parlare) c'è la possibilità di ottenere un'ottima amplificazione acustica in FI mantenendo una forma decente della risposta in frequenza, a 90 (secondo il canone si chiede già in FI), il guadagno in rinculo scende sotto i 3 dB, perché, viene da chiedersi, fare un bagno di vapore? Quindi per nostro fratello tutto risulta quasi l'opposto: gli FI più efficaci escono sulla base delle teste più “scatolate”. Ecco come siamo organizzati...

Il logico finale della saga dell'invertitore di fase saranno gli aspetti pratici della sua implementazione. L'elemento chiave qui è proprio il tubo, che è anche un tunnel, che, per effetto della traslitterazione slave dall'inglese, è un porto. È lei, la pipa, che consentirà di mettere in pratica due parametri principali che determinano l'aspetto acustico dell'invertitore di fase concepito: il volume della cassa e la frequenza della sua sintonizzazione. Questi due valori, uno in litri, il secondo in hertz, sono il risultato o di un calcolo indipendente o in seguito a calcoli fatti in precedenza. Possono provenire da produttori di altoparlanti, dai nostri test o da consigli di esperti basati sulla loro pratica. In tutti e tre i casi, accade che vengano fornite dimensioni del tunnel già pronte che assicurano che un volume noto sia sintonizzato sulla frequenza desiderata, ma, in primo luogo, non tutte le volte e, in secondo luogo, la copia cieca non è sempre possibile e sempre non lodevole. Quindi la seguente affermazione del problema sarà più generale e molto più produttiva: il volume e la frequenza sono noti e risolveremo da soli la questione della loro implementazione fisica, materiale. Parte del racconto sarà organizzato secondo il principio delle domande e risposte: la nomenclatura delle domande è nota, vengono ripetute nella posta della redazione con regolarità, dando vita a calcoli statistici che tanto piacciono al nostro reparto test. Non porterò via il loro giocattolo preferito, abbiamo il nostro. Quindi, all'inizio, calcoliamo il tunnel o acquistiamo un tubo, che diventerà questo tunnel? In teoria, devi prima acquistare: i tubi non hanno alcun diametro, ma da un certo intervallo di valori, se prendi quelli già pronti e non li avvolgi tu stesso con carta su colla, come un pioniere della cerchia di un giovane cosmonauta. Ma devi ancora iniziare con almeno una stima approssimativa, e il punto qui è che ...

Lo spessore conta

Se il tunnel è davvero un tubo (ci sono opzioni, dopotutto), quale dovrebbe essere il suo diametro? La risposta più generica e cruda è: più sono, meglio è. Il consiglio è davvero radicale e può provocare una reazione di protesta: cosa succede se prendo e realizzo un tunnel di diametro doppio rispetto al diffusore? Non lo prenderai e non lo farai, non importa quanto ci provi, più di cento anni fa se ne occupò un certo Herman Helmholtz, il cui risonatore si chiama l'invertitore di fase, e più tardi il creatori di automobili, che le resero di dimensioni più piccole rispetto alle locomotive a vapore allora esistenti. Quindi, in ordine, perché di più e perché qualcosa fermerà questo processo.

Durante il funzionamento, in prossimità della frequenza di sintonia, dove, appunto, il tunnel dell'invertitore di fase svolge le sue funzioni, sommandosi da sé alle onde sonore generate dalle vibrazioni del diffusore, l'aria si muove all'interno del tunnel. Si muove oscillando, avanti e indietro. Il volume dell'aria in movimento è esattamente lo stesso che durante ogni oscillazione è messo in moto dal diffusore, è uguale al prodotto dell'area del diffusore per la sua corsa. Per un tunnel, questo volume è il prodotto dell'area della sezione trasversale e del flusso d'aria all'interno del tunnel. L'area della sezione trasversale è davvero sempre inferiore all'area del diffusore (se qualcuno non ha ancora abbandonato la minaccia di fare lo stesso, o anche di più, presto non andrà da nessuna parte e rifiuterà), e per spostare lo stesso volume, l'aria ha bisogno di muoversi più velocemente, la velocità nel tunnel diminuisce il diametro aumenta in proporzione alla diminuzione della sua sezione trasversale. Perché è cattivo? Tutti in una volta. Innanzitutto il fatto che il modello del risonatore di Helmholtz, su cui tutto si basa, presuppone che non ci sia perdita di energia per attrito dell'aria contro le pareti del tunnel. Questo, ovviamente, è un caso ideale, ma più ci allontaniamo da esso, meno il funzionamento dell'invertitore di fase sarà come quello che ci aspettiamo da esso. E le perdite per attrito nel tunnel sono tanto maggiori quanto maggiore è la velocità dell'aria all'interno. Teoricamente, la formula, e il semplice programma basato su di essa, non tiene conto di queste perdite e ti darà docilmente la lunghezza stimata del tunnel con un diametro di almeno un dito, ma un tale invertitore di fase non funzionerà, tutto morirà nei turbini d'aria cercando di volare rapidamente indietro attraverso lo stretto tunnel - in avanti. Il testo del manifesto di propaganda della polizia stradale che ho visto una volta "La velocità è morte" si adatta certamente al movimento dell'aria nel tunnel, se la morte è attribuita all'efficienza dell'invertitore di fase.

Tuttavia, molto prima che il fasico muoia come mezzo di riproduzione del suono, diventerà una fonte di suoni per i quali non è destinato, i vortici che si verificano a velocità dell'aria eccessivamente elevate creeranno rumori di getto che violano l'armonia dei suoni bassi in il modo più spudorato e antiestetico.

Quale dovrebbe essere considerato il valore minimo dell'area della sezione trasversale del tunnel? In diverse fonti troverai consigli diversi, non tutti sono mai stati testati dagli autori, almeno attraverso un esperimento computazionale, figuriamoci altri. Di norma, in tali raccomandazioni sono inclusi due valori: il diametro del diffusore e il valore massimo della sua corsa, ovvero Xmax. Questo è ragionevole e logico, ma si applica pienamente solo al funzionamento del subwoofer al limite, quando è già un po 'troppo tardi per parlare di qualità del suono. Sulla base di numerose osservazioni pratiche si può adottare una regola molto più semplice, non perfetta e non del tutto universale, ma che funziona: per una testa da 8 pollici il tunnel deve avere un diametro di almeno 5 cm, per una testa da 10 pollici -

7 cm, per 12 e più - 10 cm È possibile fare di più? È anche necessario, ma in questo momento qualcosa ci fermerà. Vale a dire, la lunghezza del tunnel. Il fatto è che...

La lunghezza conta

Come detto, sarà comandata dal grande Hermann von Helmholtz. Eccolo, alla lavagna dell'Università di Heidelberg, e sulla lavagna c'è la stessa formula. Bene, questa volta l'ho scritto, ma l'ho inventato - l'avrebbe scritto allo stesso modo. Questo semplice, poiché è stato derivato per il caso ideale, la dipendenza mostra quale sarà la frequenza di risonanza di una certa cavità (siamo più familiari con una scatola, sebbene Hermann von abbia realizzato tali bolle con i tubi di scappamento) a seconda del volume V, lunghezza L e area della sezione trasversale della coda. Nota: qui non ci sono parametri degli altoparlanti e sarebbe strano se lo fossero. In ogni caso è utile ricordare e non cedere mai alle provocazioni: la regolazione dell'invertitore di fase è determinata in modo completo ed esaustivo dalle dimensioni del box e dalle caratteristiche del tunnel che collega questo box con ambiente. Inoltre, la formula include solo la velocità del suono nell'atmosfera del pianeta Terra, indicata con "c", e il numero "pi", che non dipende nemmeno dal pianeta.

Per scopi pratici, vale a dire, calcolando la lunghezza del tunnel da dati noti, la formula è facile da convertire, ricordando la tua scuola nativa e sostituendo le costanti come numeri. Molti lo hanno fatto. Molti hanno pubblicato i risultati di questo entusiasmante processo e l'autore è un po 'sorpreso di quanto sia stato possibile fare schifo in un'operazione con tre o quattro numeri in modo spettacolare. In generale, un terzo delle formule convertite pubblicate su carta e sul Web sono incomprensibilmente sciocchezze. Quello corretto è dato qui se sostituiamo i valori in unità mostrati in nero.

La stessa formula, più alcune correzioni, è inclusa in tutti i programmi conosciuti per il calcolo degli invertitori di fase, ma in questo momento la formula è più conveniente per noi, tutto è in bella vista. Guarda: cosa succederà se invece di un tunnel minimalista ne mettiamo un altro, più spazioso (e quindi migliore)? La lunghezza richiesta aumenterà in proporzione al quadrato del diametro (o in proporzione all'area, ma compreremo un tubo per diametro, non lo vendono diversamente). Siamo passati da un tubo da 5 cm a un tubo da 7 cm, ad esempio, la lunghezza con la stessa impostazione richiederà il doppio. Siamo passati a 10 cm - quattro volte. Guaio? Finora - metà del problema. Il fatto è che...

Il calibro conta

Adesso ci saranno problemi. Ancora una volta guardiamo la formula, questa volta - al denominatore, focalizza la tua vista. A parità di altre condizioni, maggiore sarà la lunghezza del tunnel, minore sarà il volume della scatola. Se per sintonizzare un volume da 100 litri a 30 Hz, avendo a disposizione un tubo idraulico da 100 mm, è necessario aprire e incollare nella scatola un pezzo di tubo di merda lungo 25 centimetri, quindi con un volume della scatola di 50 litri sarà mezzo metro (che non è meno, che non così male), e con 25 l abbastanza comuni, un tunnel di questo spessore dovrà essere lungo un metro. Questo è un disastro, nessuna opzione.

Nelle nostre condizioni pratiche, il volume della scatola è determinato principalmente dai parametri dell'altoparlante, e per ragioni già ben note ai lettori di questa serie, per teste da 8 pollici, il volume ottimale raramente supera i 20 litri, per " decine" - 30 - 40, solo quando si tratta di calibro 12 pollici, si inizia a trattare volumi dell'ordine di 50 - 60 litri, e quindi non sempre.

Quindi si scopre una sorta di parata di sovranità: la frequenza di sintonizzazione del FI è determinata dal basso che vogliamo ottenere da esso, sia che sia sugli "otto" o sul "tag" - non importa . E la frequenza di sintonizzazione della scatola di nuovo non dipende dall'altoparlante, più piccolo è il volume, più lungo è il tunnel. Il risultato della sfilata: come abbiamo più volte notato nei test sui subwoofer di piccolo calibro, è fisicamente impossibile (o difficile) implementare l'opzione progettuale desiderabile e promettente in FI. Anche se non ti dispiace per lo spazio nel bagagliaio, non puoi aumentare il volume del box FI più di quello ottimale, e quello ottimale spesso risulta essere così piccolo che è impensabile sintonizzarlo su una frequenza di 30-40 Hz che è invariante rispetto ad altri fattori. Ecco un esempio tratto da un recente test di testine per subwoofer da 10 pollici ("A3" n. 11/2006): se prendiamo come assioma un diametro del tubo di 7 cm, allora per realizzare un invertitore di fase su una testina Boston , ci vorrebbe un pezzo lungo 50 cm, per Rainbow - 70 cm, E per Rockford Fosgate e Lightning Audio - circa un metro. Confrontate con le raccomandazioni del test di questo numero per testine da 15 pollici: nessuno di questi problemi è stato notato. Perché? Non a causa dell'altoparlante, in quanto tale, ma a causa del volume originale selezionato dai parametri dell'altoparlante. Cosa fare? Affronta le avversità a testa alta. Le armi sono state forgiate per noi da generazioni di specialisti (e non solo). Sai qual è il problema qui?

La forma conta

Difficilmente potresti non notarlo: mi piace molto approfondire i brevetti, perché penso che anche se la strada dall'invenzione alla vita reale non è così breve, un brevetto è un riflesso del pensiero sotto forma di un vettore, cioè, tenendo conto della direzione. La maggior parte delle innovazioni proposte (e costantemente proposte) da menti instancabili in relazione all'invertitore di fase si concentrano sulla lotta a due fattori interferenti: la lunghezza del tunnel, quando la sua sezione trasversale è grande, e il rumore del getto, quando la sua sezione trasversale, cercando per ridurre la lunghezza, ha cercato di ridurre. La prima, la più semplice soluzione, la cui ammissibilità ci viene chiesta in una redazione cinque volte al mese: il tunnel può essere posizionato non all'interno della scatola, ma all'esterno? Ecco la risposta, definitiva, fattuale e reale, come un articolo sull'appartamento del professor Preobrazenskij: puoi. Almeno in parte, almeno nella sua interezza, il tunnel è stato infilato all'interno della scatola solo per ragioni estetiche, a von Helmholtz sporgeva dall'esterno, e niente, gli è sopravvissuto. Sì, e la nostra modernità fa degli esempi: ad esempio, i veterani del car audio non possono fare a meno di ricordare (molti, a dire il vero, non possono dimenticare) i bassi SAS Bazooka. Dopotutto, hanno iniziato con un brevetto per un subwoofer, che è convenientemente posizionato dietro il sedile di un camion, il mezzo di trasporto preferito dagli americani. Per fare ciò, l'inventore ha allungato il tubo dell'invertitore di fase lungo l'esterno dell'involucro, dandogli allo stesso tempo una forma distesa sulla superficie dell'involucro cilindrico. Questo è un esempio, ce n'è un altro: alcune aziende che producono subwoofer integrati per home theater mettono in evidenza il tunnel valvolare di un subwoofer passa-banda. Il tipo di subwoofer in questo caso non ha importanza: questo è lo stesso risonatore del nome che conosci chi. Un'altra soluzione è anche, a giudicare dalle lettere, che stanno cercando, ma hanno paura. "È possibile piegare il tunnel?" La risposta è nello stile di Philip Philipovich ed è ovvia. In caso contrario, diverse aziende (DLS, JL Audio, Autoleads, ecc. ecc.) non produrrebbero contemporaneamente tubi flessibili appositamente per questo scopo. E nel campo della documentazione brevettuale c'è anche un suggerimento interessante su come questo problema possa essere risolto non senza garbo e risparmio di materiale: un tempo veniva proposto il progetto di un modello di tunnel, che sarebbe stato assemblato da elementi standard in qualsiasi forma desiderata, l'illustrazione dirà il resto. Aggiungo da solo: la maggior parte dei dettagli raffigurati nel brevetto ricorda in modo commovente la nomenclatura degli elementi delle reti fognarie di importanza locale, che è una ricetta pratica per introdurre l'eccesso intellettuale dell'inventore americano.

Lottando con la lunghezza inadeguata del tunnel, seguono spesso la strada della costruzione dei cosiddetti "port asolati", il loro vantaggio è nell'integrazione costruttiva con lo scafo, che consente, con una certa fantasia, di rendere il tunnel piuttosto lungo, sul diagramma allegato ci sono diverse opzioni contemporaneamente, la cui domanda è, ovviamente, lungi dall'essere esaurita (i primi tre schizzi sono stati scritti dal famoso artista di fascia alta Alexander Klyachin, il resto era una questione di tecnica) .

Lo svantaggio delle fessure è la difficoltà di regolare la lunghezza, questo non è un impianto idraulico in PVC: ha agitato la sega ed è nella borsa. Ma anche qui ci sono soluzioni: non molto tempo fa, uno degli eroi della colonna "Own Game", Alexander Sultanbekov di Perm (non è un peccato ricordare ancora una volta al paese i nomi dei suoi eroi) ha dimostrato in pratica come puoi regolare la porta scanalata cambiando la sua sezione trasversale con una lunghezza costante, lo fa posando distanziatori di compensato all'interno, come mostrato nella foto da qualche parte nelle vicinanze, guarda.

Nel piegare il tunnel bass reflex, alcune menti brillanti sono andate agli estremi: una mente brillante ha suggerito, ad esempio, di far rotolare il tunnel a forma di spirale attorno al corpo cilindrico dell'altoparlante, l'altra ha risposto all'astuta formula di Helmholtz con un tunnel a vite, un tale concetto ci è familiare qui in Russia...

Ma in generale tutte queste soluzioni (anche con una vite) sono frontali, qui un tunnel di lunghezza costante viene semplicemente attaccato o piegato in modo che non interferisca. Implementazione nota (e persino venduta in quantità commerciali) di un altro principio. Ecco la cosa qui.

La sezione trasversale è importante

Non l'area, in quanto tale, ma la natura del suo cambiamento lungo la lunghezza del tunnel. Fino ad ora noi, guidati dagli insegnamenti di von Helmholtz nella sua forma scolastica più semplice, abbiamo ritenuto indispensabile che la sezione trasversale del tunnel fosse costante. E c'erano persone che hanno violato questa condizione e ci hanno persino fatto soldi.

I lettori esperti ricorderanno, ad esempio, un articolo del nostro collega italiano, il professor Matarazzi, in cui offre soluzioni efficaci per ridurre la lunghezza del tunnel dandogli una forma a clessidra conica o doppiamente conica. In "A3" n. 10/2001, i calcoli per i programmi del professore sono riportati sotto forma di tabelle, e il senior ha recentemente trovato e inviato i programmi stessi su nostra richiesta. Quando questo numero sarà esaurito, li inseriremo nel sito nella sezione "Appendici". Vero, il professore distratto ha perso per sempre il codice sorgente, quindi i programmi rimangono in italiano, se qualcuno sa tradurre senza avere il codice, accetteremo l'aiuto con gratitudine.

Nel frattempo, notiamo: nella sua ricerca, il professore non è il primo, e non l'unico. Anche intere tragedie si sono verificate in questa direzione. I lettori di lunga data della rivista potrebbero ricordare la nota in "A3" n. 2/2003 sulla causa per il tunnel bass reflex, non molto tempo fa ti ricordo: Bose Corporation ha visto che un'altra società, JBL, utilizzava nelle sue colonne bass reflex tunnel con generatrice curvilinea, denominata Linear-A, ha gravemente violato la proprietà intellettuale di Bose Corp. Come prova è stato citato un brevetto statunitense, che menzionava, tra l'altro, che sarebbe bello realizzare un tunnel con una generatrice ellittica, quindi sarebbe sia più corto che più silenzioso in termini di rumore del getto. Invano JBL ha cercato di spiegare alla corte che Bose ha un'ellisse e JBL ha un esponente. La corte ha spiegato che le ellissi-schmellipse sono la decima cosa e molti altoparlanti sono stati venduti, ha calcolato il reparto contabilità di Bose: il profitto di JBL è stato di $ 5.676.718 e 32 centesimi, che è stato proposto di pagare al cassiere della parte offesa. L'hanno introdotto come quelli carini, compresi i rami, e in tutte le colonne i tunnel sono cambiati in altri, FreeFlow, come un modello migliorato. Ecco come va...

Moltissime persone hanno suggerito di evitare il cilindro come forma di tunnel. Alcuni - nello stile di Matarazzi con varianti, altri - su scala modesta, locale, limitandosi a dare contorni curvilinei alle estremità di un tunnel cilindrico per ridurre il rumore del getto da turbolenza. Il mezzo più radicale per affrontare sia la lunghezza che il rumore non solo è stato inventato, ma è stato utilizzato esclusivamente per più di un anno da Matthew Polk, il fondatore di un'azienda che porta il suo nome. L'essenza del dispositivo chiamato PowerPort è la seguente: parte delle funzioni del tunnel è assunta da uno o due, a ciascuna estremità del tubo, un'intercapedine anulare tra la parete della scatola e un "fungo" posto ad un distanza rigorosamente calcolata da esso, tuttavia, tutto è visibile nella figura. Quasi tutti gli altoparlanti domestici Polk Audio sono forniti con tali tunnel. E se solo qualcuno ha invaso, i suoi 32 centesimi hanno pianto, più qualcos'altro. Per me, i miei cari, nessuno vieterà di provare una cosa del genere, soprattutto da quando una volta Polk ha pubblicato un foglio di calcolo in Excel sul suo sito Web aziendale, in base al quale puoi calcolare tutto, l'ho poi estratto da questo sito (avendo ricevuto in seguito, col senno di poi, la benedizione dell'autore - non sono a scopo di lucro) e persino tradotto le istruzioni di accompagnamento nel grande e potente, è tutto sul nostro sito web.

A proposito, e le opere del professor Matarazzi, e lo sviluppo rivoluzionario di Matthew Polk ce lo ricordano: la formula della palestra di Helmholtz, tra l'altro, non tiene conto di un effetto molto significativo per la pratica: nella stragrande maggioranza dei casi ( quasi sempre) una delle estremità del tunnel è adiacente alla cassa del subwoofer a parete, questo vale sia per i tubi tondi segati a filo della parete, sia per i tubi dotati di punta aerodinamica, e in misura ancora maggiore - bocche asolate attaccate al parete. La vicinanza del muro crea un effetto finale che ricorda quello che l'autore di PowerPort cercava intenzionalmente: un allungamento virtuale del tunnel. Pertanto, alla formula derivata direttamente dalle opere di von Helmholtz, i moderni specialisti applicati raccomandano di introdurre un emendamento, puramente empirico, ma non per questo meno necessario, è evidenziato in rosso in modo che sia chiaro dove si trova il classico del XIX secolo, e dov'è la pratica del 20esimo.

Ma in generale, cari amici, è ora di mettersi al lavoro, non è un secolo per approfondire pezzi di carta. Il punto è proprio questo...

Sulla questione dello spessore: spingendo lo stesso volume d'aria attraverso un tunnel più stretto, dovrà essere accelerato a una velocità maggiore. E "la velocità è morte"

Helmholtz avrebbe scritto la sua formula esattamente allo stesso modo, solo che in quel momento non c'era il fotografo

Sostituzione della formula finale ed effettiva programma per computer. Ha ragione, controllata ripetutamente. Il significato della coda evidenziata in rosso verrà spiegato nel testo.

Il tunnel può essere fuori dagli schemi? Sì, l'intera azienda ha costruito la propria attività su questo, il brevetto per un comodo subwoofer è stato replicato dai gemiti di migliaia di tubi per basso SAS Bazooka. E ai produttori di subwoofer integrati per home theater non interessa affatto...

È possibile lasciare il tunnel all'interno, ma piegarlo perché è più conveniente? Ecco la tua risposta

Soluzioni esotiche, disperate: spirale o tunnel a vite

Il tunnel a fessura è integrato con il cassetto, quindi può essere allungato rispetto al solito, "plug-in", regolare la lunghezza, tuttavia, è molto più difficile ...

Ciò significa che è necessario regolare non la lunghezza, ma la sezione trasversale: è così che ha fatto un residente della capitale del territorio di Perm

L'allontanamento dalla forma cilindrica del tunnel è stato proposto sia per ridurne la lunghezza, sia sotto forma di un "trattamento aerodinamico" locale per ridurre il rumore del getto.

La soluzione più efficace in questo settore: PowerPort di Matthew Polk. L'invenzione non è rimasta sulla carta, è parte integrante di quasi tutte le acustiche Polk Audio.

Preparato sulla base dei materiali della rivista "Avtozvuk", febbraio 2007.www.avtozvuk.com

Formule magiche

Uno dei desideri più comuni nell'e-mail dell'autore è quello di fornire una "formula magica" con la quale un lettore ACS possa calcolare lui stesso l'invertitore di fase. Questo, in linea di principio, non è difficile. L'invertitore di fase è una delle implementazioni di un dispositivo chiamato "risuonatore di Helmholtz". La formula per il suo calcolo non è molto più complicata del modello più comune e accessibile di tale risonatore. Una bottiglia di Coca-Cola vuota (solo una bottiglia, non una lattina di alluminio) è proprio un risonatore di questo tipo, sintonizzato su una frequenza di 185 Hz, questo è stato verificato. Tuttavia, il risonatore di Helmholtz è molto più antico persino di questa confezione di una bevanda popolare, che sta gradualmente diventando obsoleta. Tuttavia, lo schema classico del risonatore di Helmholtz è simile a una bottiglia (Fig. 1). Affinché un tale risonatore funzioni, è importante che abbia un volume V e un tunnel con un'area della sezione trasversale S e una lunghezza L. Sapendo questo, la frequenza di sintonia del risonatore di Helmholtz (o invertitore di fase, che è la stessa cosa) ora può essere calcolata con la formula:

dove Fb è la frequenza di sintonia in Hz, s è la velocità del suono pari a 344 m/s, S è l'area della galleria in mq. m, L è la lunghezza del tunnel in m, V è il volume della scatola in metri cubi. m. \u003d 3.14, questo è ovvio.

Questa formula è davvero magica, nel senso che l'impostazione del bass reflex non dipende dai parametri del diffusore che verrà installato al suo interno. Il volume della cassa e le dimensioni del tunnel determinano una volta per tutte la frequenza di accordatura. Tutto sembrava essere fatto. Iniziamo. Supponiamo di avere una scatola con un volume di 50 litri. Vogliamo trasformarlo in un box bass reflex sintonizzato a 50Hz. Abbiamo deciso di realizzare il diametro del tunnel di cm 8. Secondo la formula appena data, la frequenza di accordo di 50 Hz si otterrà se la lunghezza del tunnel è di cm 12,05. Produciamo con cura tutte le parti, le assembliamo in una struttura, come nella fig. 2, e per verifica misuriamo la frequenza di risonanza effettivamente risultante dell'invertitore di fase. E vediamo, con nostra sorpresa, che non è 50 Hz, come dovrebbe essere secondo la formula, ma 41 Hz. Cosa c'è che non va e dove abbiamo sbagliato? Sì, da nessuna parte. Il nostro invertitore di fase appena costruito sarebbe sintonizzato su una frequenza vicina a quella ottenuta dalla formula di Helmholtz se fosse realizzato, come mostrato in Fig. 3. Questo caso è il più vicino al modello ideale descritto dalla formula: qui entrambe le estremità del tunnel "sospese in aria", relativamente lontane da qualsiasi ostacolo. Nel nostro progetto, una delle estremità del tunnel si accoppia con la parete della scatola. Per l'aria che oscilla nel tunnel, questo non è indifferente, per l'influenza della "flangia" alla fine del tunnel, sembra essere il suo allungamento virtuale. L'invertitore di fase sarà configurato come se la lunghezza del tunnel fosse di 18 cm, e non di 12, come in realtà è.

Si noti che la stessa cosa accadrà se il tunnel viene posizionato completamente all'esterno della scatola, allineando nuovamente una delle sue estremità con il muro (Fig. 4). Esiste una dipendenza empirica dell'"allungamento virtuale" della galleria in funzione delle sue dimensioni. Per un tunnel circolare, un taglio del quale si trova abbastanza lontano dalle pareti della scatola (o altri ostacoli), e l'altro è nel piano del muro, questo allungamento è approssimativamente uguale a 0,85D.

Ora, se sostituiamo tutte le costanti nella formula di Helmholtz, introduciamo una correzione per "allungamento virtuale", ed esprimiamo tutte le dimensioni in unità familiari, la formula finale per la lunghezza del tunnel con un diametro D, che assicura che una scatola di volume V è sintonizzato su una frequenza Fb, avrà questo aspetto:

Qui la frequenza è in hertz, il volume è in litri e la lunghezza e il diametro del tunnel sono in millimetri, come siamo abituati.

Il risultato ottenuto è prezioso non solo perché consente in fase di calcolo di ottenere un valore di lunghezza prossimo a quello finale, fornendo il valore richiesto della frequenza di sintonia, ma anche perché apre alcune riserve per l'accorciamento del tunnel. Abbiamo già vinto quasi un diametro. È possibile accorciare ulteriormente il tunnel mantenendo la stessa frequenza di sintonia realizzando delle flange alle due estremità, come mostrato in fig. 5.

Ora, tutto sembra essere preso in considerazione e, armati di questa formula, sembriamo essere onnipotenti. È qui che incontriamo difficoltà.

Prime difficoltà

La prima (e principale) difficoltà è la seguente: se una scatola relativamente piccola deve essere sintonizzata su una frequenza abbastanza bassa, allora sostituendo un grande diametro nella formula per la lunghezza del tunnel, otterremo una grande lunghezza. Proviamo a sostituire un diametro più piccolo e tutto va bene. Un grande diametro richiede una grande lunghezza e uno piccolo ha bisogno solo di uno piccolo. Cosa c'è che non va? Ed ecco cosa. Muovendosi, il cono dell'altoparlante con il lato posteriore "spinge" aria quasi incomprimibile attraverso il tunnel dell'invertitore di fase. Poiché il volume dell'aria oscillante è costante, la velocità dell'aria nel tunnel sarà tante volte maggiore della velocità oscillatoria del diffusore, tante volte l'area della sezione trasversale del tunnel sarà minore dell'area del diffusore. Se crei un tunnel dieci volte più piccolo di un diffusore, la velocità del flusso al suo interno sarà elevata e quando raggiungerà i 25-27 metri al secondo, appariranno inevitabilmente turbolenza e rumore del getto. Il grande ricercatore di sistemi acustici R. Small ha dimostrato che la sezione minima del tunnel dipende dal diametro dell'altoparlante, dalla corsa maggiore del suo cono e dalla frequenza di sintonia dell'invertitore di fase. Small ha escogitato una formula completamente empirica ma funzionante per calcolare la dimensione minima di un tunnel:

Small ha derivato la sua formula in unità a lui familiari, in modo che il diametro del diffusore Ds, la corsa massima del cono Xmax e il diametro minimo del tunnel Dmin siano espressi in pollici. La frequenza di sintonia dell'invertitore di fase è, come di consueto, in hertz.

Ora le cose non sembrano rosee come prima. Spesso si scopre che se scegli il diametro giusto del tunnel, risulta incredibilmente lungo. E se riduci il diametro, c'è la possibilità che già a media potenza il tunnel "fischi". Oltre all'effettivo rumore del getto, i tunnel di piccolo diametro tendono anche alle cosiddette "risonanze d'organo", la cui frequenza è molto più alta della frequenza di sintonia dell'invertitore di fase e che sono eccitate nel tunnel da turbolenze a portate elevate.

Di fronte a questo dilemma, i lettori di ACS di solito chiamano l'editore e chiedono una soluzione. Ne ho tre: facile, medio ed estremo.

Una soluzione semplice per piccoli problemi

Quando la lunghezza stimata del tunnel è tale da adattarsi quasi allo scafo e accorciare solo leggermente la sua lunghezza con la stessa impostazione e area della sezione trasversale, consiglio di utilizzare un tunnel a fessura invece di uno rotondo e di posizionarlo non nel centrale della parete frontale dello scafo (come in Fig. 6 ), ma vicino ad una delle pareti laterali (come in Fig. 7). Poi alla fine del tunnel, situato all'interno della scatola, l'effetto di "allungamento virtuale" sarà condizionato dal muro situato accanto. Gli esperimenti mostrano che con un'area della sezione trasversale e una frequenza di sintonizzazione costanti, il tunnel mostrato in Fig. 7 è più corto di circa il 15% rispetto alla costruzione come in fig. 6. Un invertitore di fase scanalato, in linea di principio, è meno soggetto alle risonanze degli organi rispetto a uno tondo, ma per proteggersi ancora di più, consiglio di installare all'interno del tunnel degli elementi fonoassorbenti, sotto forma di sottili strisce di feltro incollate al superficie interna del tunnel nella regione di un terzo della sua lunghezza. Questa è una soluzione semplice. Se non è abbastanza, dovrai andare alla media.

Soluzione media per problemi più grandi

Una soluzione di complessità intermedia consiste nell'utilizzare un tunnel a tronco di cono, come in Fig. 8. I miei esperimenti con tali tunnel hanno dimostrato che qui è possibile ridurre l'area della sezione trasversale dell'ingresso rispetto al minimo consentito secondo la formula Small senza il pericolo del rumore del getto. Inoltre, un tunnel conico è molto meno soggetto alle risonanze degli organi rispetto a uno cilindrico.

Nel 1995 ho scritto un programma per il calcolo dei tunnel conici. Sostituisce una galleria conica con una sequenza di gallerie cilindriche e, per approssimazioni successive, calcola la lunghezza necessaria per sostituire una galleria regolare a sezione costante. Questo programma è adatto a tutti e può essere scaricato dal sito web della rivista ACS http://www.audiocarstereo.it nella sezione Software ACS. Un piccolo programma che gira sotto DOS, puoi scaricarlo e calcolarlo da solo. E puoi farlo diversamente. Durante la preparazione della versione russa di questo articolo, i risultati dei calcoli utilizzando il programma CONICO sono stati riassunti in una tabella, dalla quale è possibile prendere la versione finale. La tabella è compilata per un tunnel con un diametro di 80 mm. Questo valore del diametro è adatto per la maggior parte dei subwoofer con un diametro del cono di 250 mm. Dopo aver calcolato la lunghezza richiesta del tunnel utilizzando la formula, trova questo valore nella prima colonna. Ad esempio, secondo i tuoi calcoli, si è scoperto che hai bisogno di un tunnel lungo 400 mm, ad esempio, per sintonizzare una scatola con un volume di 30 litri a una frequenza di 33 Hz. Il progetto non è banale, e non sarà facile collocare un tunnel del genere all'interno di una scatola del genere. Ora guarda le prossime tre colonne. Riporta le dimensioni del tunnel conico equivalente calcolato dal programma, la cui lunghezza non sarà più di 400, ma solo di 250 mm. Tutt'altra cosa. Il significato delle dimensioni nella tabella è mostrato in fig. 9.

La tabella 2 è compilata per il tunnel iniziale con un diametro di 100 mm. Questo si adatta alla maggior parte dei subwoofer con un driver da 300 mm.

Se decidi di utilizzare tu stesso il programma, ricorda: viene realizzato un tunnel a forma di tronco di cono con un angolo di inclinazione della generatrice a da 2 a 4 gradi. Questo angolo superiore a 6 - 8 gradi non è raccomandato, in questo caso possono verificarsi turbolenze e rumore del getto all'estremità di ingresso (stretta) del tunnel. Tuttavia, anche con una piccola rastremazione, la riduzione della lunghezza del tunnel è piuttosto significativa.

Un tunnel a forma di tronco di cono non deve avere una sezione trasversale circolare. Come uno normale, cilindrico, a volte è più conveniente realizzarlo sotto forma di uno scanalato. Anche, di regola, è più conveniente, perché poi è assemblato da parti piatte. Le dimensioni della versione asolata del tunnel conico sono riportate nelle seguenti colonne della tabella, e il significato di queste dimensioni è mostrato in fig. 10.

Sostituire un tunnel convenzionale con uno conico può risolvere molti problemi. Ma non tutto. A volte la lunghezza del tunnel risulta essere così grande che anche accorciarla del 30-35% non è sufficiente. Per questi casi difficili...

Soluzione estrema per grandi problemi

Una soluzione estrema è quella di utilizzare un tunnel con contorni esponenziali, come mostrato in Fig. 11. Per un tale tunnel, l'area della sezione trasversale prima diminuisce gradualmente, quindi aumenta altrettanto dolcemente fino al massimo. Dal punto di vista della compattezza per una data frequenza di sintonia, resistenza al rumore del getto e risonanze d'organo, il tunnel esponenziale non ha eguali. Ma non ha eguali in termini di complessità costruttiva, anche se i suoi contorni sono calcolati secondo lo stesso principio utilizzato nel caso di un tunnel conico. Per poter ancora sfruttare in pratica il tunnel esponenziale, ho ideato la sua modifica: un tunnel, che ho chiamato "clessidra" (Fig. 12). Il tunnel a clessidra è costituito da una sezione cilindrica e due coniche, da qui la somiglianza esteriore con un antico strumento per misurare il tempo. Questa geometria consente di accorciare la galleria rispetto all'originale, a sezione costante, di almeno una volta e mezza, o anche di più. Per calcolare la clessidra ho anche scritto un programma, si trova lì, sul sito di ACS. E proprio come per un tunnel conico, ecco una tabella con opzioni di calcolo già pronte.

Il significato delle dimensioni nelle tabelle 3 e 4 risulterà chiaro dalla fig. 13. D e d sono rispettivamente il diametro della sezione cilindrica e il diametro maggiore della sezione conica, L1 e L2 sono le lunghezze delle sezioni. Lmax è la lunghezza totale del tunnel a clessidra, solo per confronto, quanto è stato realizzato più corto, ma in generale è L1 + 2L2.

Tecnologicamente, realizzare una clessidra a sezione circolare non è sempre facile e conveniente. Pertanto, qui può anche essere realizzato sotto forma di una fessura profilata, risulterà, come in Fig. 14. Per sostituire un tunnel con un diametro di 80 mm, consiglio di scegliere un'altezza della fessura di 50 mm e per sostituire un tunnel cilindrico da 100 mm - pari a 60 mm. Quindi la larghezza del tratto a sezione costante Wmin e la larghezza massima all'ingresso e all'uscita della galleria Wmax saranno le stesse della tabella (le lunghezze dei tratti L1 e L2 - come nel caso di un tratto circolare, qui non cambia nulla). Se necessario, l'altezza del tunnel a fessura h può essere modificata regolando contemporaneamente sia Wmin che Wmax in modo che i valori dell'area della sezione trasversale (h.Wmin, h.Wmax) rimangano invariati.

Ho utilizzato la variante tunnel a clessidra dell'invertitore di fase, ad esempio, quando stavo realizzando un subwoofer home theater con una frequenza di sintonizzazione di 17 Hz. La lunghezza stimata del tunnel si è rivelata superiore al metro e, calcolando la "clessidra", sono riuscito a ridurla di quasi la metà, mentre non c'era rumore nemmeno a una potenza di circa 100 watt. Spero che questo aiuti anche te...