Subwoofer in Bass Reflex- Cos’è?

Il labirinto o linea di trasmissione
Anche il labirinto fa parte dei sistemi che sfruttano l’emissione posteriore del diaframma. In questo caso però è l’intero box che realizza il condotto, nel senso che l’onda posteriore viene convogliata in un condotto di sezione almeno pari alla sezione dell’altoparlante e di lunghezza tale per cui all’uscita l’emissione si ripresenta in fase con quella anteriore. La frequenza alla quale le due emissioni si sommano in fase è legata alla lunghezza del condotto, che generalmente viene fatta coincidere con una frazione (1/4) della lunghezza d’onda della frequenza di risonanza in aria libera dell’altoparlante. Esistono diverse varianti e teorie realizzative circa questa tipologia di carico acustico che lo rendono particolarmente interessante per gli autocostruttori. Le prestazioni acustiche di questo sistema possono essere assimilate a quelle di un bass reflex con un elevato fattore di smorzamento. In funzione delle difficoltà di realizzazione e degli ingombri non proprio contenuti, la linea di trasmissione è utilizzata quasi esclusivamente nell’alta fedeltà.

Cassa Reflex
Praticamente una cassa reflex è simile ad una cassa chiusa con in più un foro/condotto di uscita per l’aria, il Reflex, che riutilizza l’energia del fronte d’onda posteriore facendolo di arrivare all’ascoltatore. Questo condotto, assieme al volume d’aria di caricamento (Vb), determina una frequenza di risonanza meglio conosciuta come frequenza di accordo del reflex (Fb). E’ importante notare che l’AP non influisce minimamente sul valore di questa frequenza.
Ma come? Il fronte d’onda posteriore arriva all’ascoltatore? Ma non era in controfase? In questo caso l’insieme cassa e tubo reflex è capace di modificare il volume e la fase dei fronti d’onda e di proporli all’ascoltatore in modo tale da accordare la loro azione. Semplificando (di molto): il movimento d’aria proveniente dal reflex si somma al fronte d’onda anteriore sopra la frequenza di accordo Fb mentre al di sotto si sottrae e la risposta decade di 18db per ottava. Alla frequenza di accordo il cono dell’AP è immobile e tutto il suono proviene dal reflex. Ciò è dovuto alla risonanza del sistema “volume interno/reflex”. Sotto la frequenza di accordo, essendo l’AP praticamente in cortocircuito acustico, il movimento del cono cresce spropositatamente tanto da consigliare l’uso di un filtro passa alto/subsonico per tagliare le frequenze molto al di sotto del Fb se questa è sopra i 45hz.
Rispetto una cassa chiusa il progetto si complica di molto perché, oltre a dover scegliere un AP adatto e un volume di caricamento, occorre decidere il giusto valore di Fb e dimensionare correttamente il condotto reflex. Fortunatamente questo è anche un vantaggio in quanto si possono ottenere risposte in frequenza molto più variegate rispetto la cassa chiusa. In funzione della Fb e della Vb si può decidere di utilizzare il reflex per aumentare l’estensione in basso o per guadagnare qualche prezioso decibel nella gamma utile e diminuire l’escursione del cono a frequenze dove il contenuto energetico musicale è più importante. L’errore più comune è quello di progettare il box senza tener conto dell’importanza della sezione del reflex. In pratica si calcolano la Vb e la Fb e poi ci si ricava la sezione del reflex facendo in modo che il tubo reflex possa essere collocato nel box. Niente di più sbagliato. A causa dell’aumento delle turbolenze e della velocità dell’aria imposta all’interno del reflex ci ritroveremmo con delle vere e proprie “pernacchie” che escono dal reflex quando alziamo il volume. Occorre, quindi, prestare molta attenzione al reflex e possibilmente svasare quanto più possibile le estremità del tubo. A causa delle interferenze delle pareti del box e delle turbolenze, nella pratica difficilmente troverete la stessa Fb indicata dalla simulazione al computer.Ecco un piccolo trucco per verificarne il valore reale sul vostro box appena realizzato. Trattasi del “metodo del dito”. Fissate saldamente il tubo reflex ma lasciandovi la possibilità di smontarlo. Procuratevi un cd test con toni sinusoidali a passi di 1hz ( in rete si trovano dei softwerini per realizzarlo in proprio) e, partendo 10-20hz sopra la Fb desiderata e tenendo un dito poggiato sul cono, scendete di frequenza fino a sentire il cono immobile. Quella è la vera Fb che avete ottenuto. Fate molta attenzione a giocare con i volumi e con le frequenze perché, in caso contrario, rischiate di rompere l’AP. Provate a dare 20hz al progetto reflex di fig.3 e, esagerando col volume, vi ritroverete con il cono in mano! Se vi accorgete che qualcosa non quadra correte ai ripari. Smontante il tubo reflex e modificatene la lunghezza fino ad arrivare alla Fb desiderata. Solo a questo punto fisserete il tubo reflex in maniera definitiva. In generale è meglio posizionare il reflex ad almeno 5 cm dalle pareti laterali e lasciando una distanza pari al diametro del reflex tra la bocca interna di quest’ultimo e la parete posteriore del mobile.

Gli AP adatti a caricamenti reflex presentano generalmente alta sensibilità e quindi si accontentano anche di amplificazioni non troppo “muscolose”.

Scelta dell’altoparlante:
Anche per il reflex non esistono regole ferre ma solo indicative. Ecco delle equazioni per verificarne la compatibilità:
Fs/Qes>60
Qts<0.5

Vantaggi:
· Risposta in frequenza estesa verso il basso
· Se ben realizzata supera in estensione verso le bassissime frequenze la cassa chiusa
· Maggiore efficienza
· Ottima tenuta in potenza al disopra della frequenza d’accordo del condotto
· Distorsione minima alle frequenze più alte della gamma bassa
· Buon raffreddamento della bobina mobile
· Gli AP adatti al caricamento reflex presentano generalmente alta sensibilità

Svantaggi:
· Box generalmente grandi
· Sotto la frequenza d’accordo l’AP suona come senza box e i due fronti d’onda sono liberi di annullarsi a vicenda con un aumento esponenziale dell’escursione del cono al diminuire della frequenza
· Difficile il progetto sulla carta, ancor più difficile rispettarlo nella pratica
· Suono meno naturale con transienti peggiori rispetto un box chiuso
· Possibile obbligo di un filtro passa alto/subsonico
Alcune Formule:
· Diametro minimo consigliabile condotto reflex a sezione circolare = 0,56 x D x SQR (Xmax)/SQR(SQR(Fb)) dove SQR è la funzione radice quadrata e D è il diametro espresso in millimetri del cono dell’AP
· Lunghezza Condotto a sezione circolare = [2354,29 x d^2/(Vb x Fb^2)]- (0,85 x d) dove d rappresenta il diametro del condotto
· Per AP con 0.45>Qts>0.2 si possono usare le formule seguenti per progettare un box reflex in accordo B4 (massima estensione con risposta piatta)
Fb = F3 = 0,39 x Fs / Qts dove la F3, coincidente con la Fb, indica il punto a -3db della risposta
Vb = 6,27 x Qts^2 x Vas

di Fabrizio Pinna fabrpinna@yahoo.it