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La tecnica del bass reflex

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Per Bass Reflex (bassi riflessi) intendiamo un sistema che sfrutta l'emissione posteriore del woofer per rinforzare l'emissione totale. Nel car audio l'utilizzo tipico e più comune del bass reflex è destinato alla realizzazione di un box per subwoofer ed è di questo che ci occuperemo noi.

Il principio di funzionamento

L'idea nasce dalla possibilità di utilizzare l'onda acustica posteriore generata dal woofer durante il suo funzionamento. Sappiamo che la cassa acustica isola la faccia anteriore del woofer da quella posteriore per evitare il corto circuito acustico.

Se tenete in mano un altoparlante e fornite un segnale musicale qualsiasi ci sarà un decadimento di emissione di onde sonore che sarà centrato sulla lunghezza d'onda che corrisponde alla distanza che separa il vostro orecchio dall'altoparlante, lo chiameremo punto di sintonia. Ebbene, sul punto di sintonia l'emissione sarà nulla poiché l'onda della faccia anteriore dell'altoparlante sarà annullata dall'onda della faccia posteriore che risulta essere si segno opposto cioè in controfase. Via via che ci allontaniamo dal punto di sintonia il suono riprenderà vigore poiché non avremo più corrispondenza tra la lunghezza d'onda e la distanza d'ascolto ma resteranno, tuttavia, molte frequenze armoniche che risulteranno penalizzate.

box_bass_reflex.jpgOra, per sfruttare l'emissione posteriore del woofer si è pensato di rifasarla e portarla all'esterno in modo tale che non andasse ad annullare l'emissione della faccia anteriore che chiameremo principale.
La soluzione è arrivata dall'impiego di un condotto, opportunamente calcolato, che potesse rifasare l'onda grazie al ritardo di tempo imposto dalla configurazione del sistema, detto condotto prende il nome di reflex.
Il Reflex si comporta come un filtro passo banda del secondo ordine che ha pendenza di 12 db/ott. la cui emissione si somma a quella frontale del woofer. La forma più semplice del condotto è quella di un cilindro che si ottiene semplicemente impiegando un tubo di qualsiasi materiale smorzante. Il cartone pressato è molto indicato ma si può anche usare il PVC o altra materia plastica.

Una peculiarità importante di questo sistema è che dal condotto troveranno via facile verso l'esterno solo alcune frequenze che saranno determinate da vari parametri alcuni dei quali sono vincolanti. Detti parametri determinano quella che noi chiamiamo frequenza di accordo e dovranno essere impostati seguendo le indicazioni generali qui di seguito fornite.

I dati di progetto

Teniamo conto che il diametro del reflex e la sua lunghezza variano secondo le seguente relazione:

refle_aeroport.jpg- ad un aumento del diametro del reflex corrisponde un aumento della lunghezza necessaria e viceversa. Consideriamo anche che ad un diametro inferiore aumentano le turbolenze prodotte dall'aumento della velocità dell'aria al suo interno, a questo problema si può ovviare in parte usando dei reflex che hanno la parte finale a profilo esponenziale detti anche Reflex Aeroport.
La figura a lato mostra il modello disponibile nella sezione accessori per casse acustiche del catalogo Phonocar.it ed è composto da due parti anti-turbolenza ed un condotto centrale da dimensionare secondo le proprie esigenze di progetto.
Il diametro che conta per i calcoli è quello del condotto centrale. diametro e lunghezza del reflex determinano la frequenza di accordo in relazione al volume netto della cassa acustica che si ottiene sottraendo al volume utile interno, l'ingombro del woofer che approssimiamo a 2 litri di volume e l'ingombro del tubo reflex che possiamo calcolare approntando un primo calcolo per ottenere le sue dimensioni.

Riguardo l'ingombro del condotto reflex esistono pareri discordanti, in base ai quali alcuni sostengono che l'ingombro del condotto deve essere considerato come spazio occupato, mentre altri sostengono che l'aria contenuta nel condotto comunque faccia parte della massa in movimento e quindi il suo volume non vada sottratto. Tutti concordi nel sostenere che se il condotto è sistemato troppo accostato alla pareti del mobile bisogna accorciarlo di un buon 20% rispetto ai dati di progetto.

- la frequenza di accordo ottenuta non dovrà discostarsi di più o meno il 10% della frequenza di risonanza (fs) del woofer impiegato. Se utilizziamo un woofer la cui fs sia 28 hz l'accordo del reflex, in ogni caso, non dovrebbe essere inferiore a 25 hz o superiore a 31 hz. Questo dipende dal tipo di diffusore che intendiamo realizzare, in genere per i subwoofer si usa una frequenza di accordo molto vicina alla fs del woofer.

E' bene, specialmente in presenza di forti potenze applicate, non stabilire l'accordo del reflex al di sotto della fs poiché le escursioni del woofer aumentano notevolmente con conseguente stress meccanico. E' interessante notare che esattamente alla frequenza di accordo le escursioni del woofer saranno nulle mentre al di sotto della frequenza di accordo le escursioni del woofer aumentano in modo spropositato al punto che, a volte, si rende necessario un filtro sub-sonico per smorzare i segnali di frequenza inferiore a quella dell'accordo reflex.

Per stabilire esattamente la frequenza di accordo di un sistema finito si può passare all'osservazione delle escursioni del cono del woofer. Utilizzando un generatore di bassa frequenza si possono inviare segnali di frequenza prossima alla frequenza di accordo fino a stabilire a quale frequenza le escursioni del cono sono nulle. Quella è la frequenza di accordo.

Il woofer usato potrà reggere la stessa potenza in watt RMS dell'amplificatore o potrà anche reggere una potenza superiore o inferiore. Molto dipende da quale uso volete fare del vostro impianto e dal tipo di amplificatore di cui disponete. Si tenga conto che un amplificatore più potente, se usato in modo prudente, fornisce un migliore controllo sul woofer e ciò si traduce in una resa rotonda e priva di code acustiche.
In linea di massima, se state realizzando un subwoofer reflex e non avete problemi di spazio che vi costringono a ridurre il volume della cassa potete optare per una uguale potenza fra amplificatore e subwoofer. Nel caso che state per realizzare una cassa sottodimensionata allora sarà opportuno prendere un woofer molto potente e un amplificatore con regolazione del fattore Q (trattasi di uno speciale controllo che consente di enfatizzare alcune frequenze basse centrate, a seconda del tipo di filtro, o su una frequenza che potrete scegliere entro un intervallo ristretto o una frequenza fissata alla stessa frequenza del filtro passa-basso dell'amplificatore in uso).

Dai dati caratteristici dei woofer o parametri è possibile apprendere quale sia la fs che dovrà essere compresa fra 25 e 40 hertz al massimo ed il fattore di merito totale QTS che è preferibile resti sotto al valore 0.5

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