CROSSOVER XN02 DESCRIZIONE TECNICA E INFORMAZIONI SUL PRODOTTO. DI BELLINO ALBERTO audiojam@libero.it Il filtro crossover XN02 è la proposta AUDIOJAM2 rivolta agli autocostruttori che non hanno la possibilità pratica di progettare un filtro crossover specifico per i propri diffusori. Come è ormai chiaro alla maggior parte degli appassionati, il crossover dovrebbe sempre essere progettato e costruito in base alle caratteristiche elettiche ed acustiche del sistema altoparlanti + cabinet acustico. Alcune volte però, per varie problematiche ( impossibilità di trasporto diffusori, mancanza di parametri specifici dei diffusori, estrema economicità del progetto ecc..) non è possibile o economicamente sostenibile la creazione di un filtro specifico. Allora si deve giocoforza impiegare un crossover dalle caratteristiche più universali, in grado di poter garantire lo stesso una buona transizione di frequenza tra l altoparlante delle frequenze basse o medio-basse e il tweeter, una stabilità dei livelli adeguata e un comportamento sicuro in termini di impedenza elettrica.. Vi sono in commercio numerose proposte di crossover già assemblati e pronti all utilizzo, ma spesso i risultati sonori che questi filtri garantiscono sono assai modesti. Questo principalmente per due motivi. O i filtri sono, per così dire, ottimizzati da una azienda per essere impiegati solamente con certi altoparlanti realizzati dalla stessa azienda che propone il filtro,
oppure i filtri non sono per nulla ottimizzati e costruiti in maniera errata e la loro funzione di trasferimento non è adatta al progetto di diffusori in questione. La maggior parte dei filtri universali viene realizzata in maniera matematica e tabellare, ovvero impiegando semplici formule matematiche inserite in un programma di simulazione. Un esempio qua sotto : Molto semplice vero? Peccato però che questo genere di progettazione è solamente teorico e impiegabile come primissima base di partenza per poi perfezionare ed adattare qualsiasi rete di filtro crossover. Vi assicuro però che in commercio vi sono filtri realizzati e venduti a prezzi spropositati, progettati in questa maniera! Il filtro XN02 parte da presupposti completamente diversi. Esso è rivolto alla costruzione di diffusori due vie impieganti normali midwoofer e normali tweeter, i primi, in grado di garantire una risposta ottimale compresa tra il loro limite inferiore e almeno 2KHZ, i secondi, in grado di emettere regolarmente da almeno 1000 Hz fino al loro limite superiore. Quindi per diametri di woofer compresi tra 3,5 pollici ( 87 mm ) e 10 pollici ( 250 mm ) e per tweeter a cupola da ½ pollice ( 12 mm ) fino a 1,5 pollici ( 38 mm ) o tweeter a cono di diametro da 50 a 100 mm ) o tweeter a nastro isodinamici con caratteristiche analoghe in termini di risposta e frequenza utile di emissione. Cosa vuol dire normali midwoofer o tweeter? Significa che questi prodotti sono costruiti in maniera abbastanza standardizzata pur con molte differenze del caso, la maggior parte di questi trasduttori presenta le seguenti caratteristiche :
Midwoofer : - Risposta discretamente regolare da 200Hz fino a 1KHz e leggermente in salita al salire della frequenza - Presenza in maniera maggiore o minore di fenomeni di break-up all approssimarsi del limite di frequenza superiore utilmente emesso. - Resistenza bobina mobile compresa tra i 5 e i 7,5 ohm - Induttanza bobina compresa tra i 0,3 mh e 1 mh ( 1KHz) Tweeter : - Risposta più o meno regolare dai 3KHz fino al limite superiore, solitamente in leggera salita - Difficoltà ad emettere in maniera acusticamente gradevole frequenze al di sotto di un ottava superiore alla frequenza di risonanza ( ad esempio : frequenza di risonanza 1000 Hz, comportamento ottimale oltre i 2000-2500 Hz ) - Resistenza bobina mobile compresa tra i 5 e i 7,5 ohm - Induttanza bobina molto bassa, inferiore a 0,1 mh ( 1KHz) - Efficienza media di alcuni db superiore al midwoofer impiegato Tale analisi dei fatti inizia a farci capire come dovrebbe essere concepita una rete di filtro ad ampio spettro acusticamente efficace, sonicamente gradevole ed elettricamente sicura. Vediamo quindi su che principi è stato ideato il filtro XN02 : - La grande bobina di filtro del ramo passa basso ( 3,5 mh ) permette di controllare molto bene la tipica risposta in salita al salire della frequenza emessa, tipica della maggior parte dei midwoofer commerciali, soprattutto se inseriti in diffusori bookshelf e quindi soggetti al baffle step ( transizione di emissione acustica che avviene quando le frequenze de emesse risultano più corte della dimensione minima del baffle ) - Il piccolo condensatore in parallelo alla bobina ( 10 uf ) forma una cella passa basso a basso Q ( intorno a 0,5 ) e quindi fornisce una ridotta pendenza della curva di attenuazione, evitando il presentarsi di picchi di risposta in media frequenza, picchi molto sgradevoli all ascolto ed evitando zone buie di transizione di frequenza tra midwoofer e tweeter - Il passa alto del tweeter presenta ben tre resistenze in parallelo, due delle quali facilmente asportabili, per cui l attenuazione è regolabile in tre livelli diversi. La resistenza complessiva agente sul tweeter può quindi essere pari a 2,2 3,4 6,8 ohm, potendosi quindi adattare meglio ai differenti tweeter presenti sul mercato. Nel caso ci si trovasse di fronte ad una coppia di altoparlanti la quale presentasse lo stesso livello di efficienza e il gruppo di resistenze fosse quindi superfluo, si potrà semplicemente cortocircuitare il gruppo resistivo mediante un piccolo spezzone di cavo elettrico. Avere l attenuazione a MONTE del ramo passa alto comporta un notevole vantaggio : modificando le resistenze si modifica solamente il livello complessivo di emissione del tweeter e non la sua forma d onda. - Il ramo passa alto dovrebbe fornire una risposta ottimale con tweeter dalla risposta piatta o leggermente in salita. La cella di Zobel presente in questo ramo permette di controllare le eventuali esuberanze dei tweeter sia in termini acustici che elettrici. Simulando i valori dei componenti del filtro XN02 mediante un semplice software matematico del tipo di quello visto poc anzi, ci si accorge della relativa stranezza dei valori di taglio e pendenze dei due rami.
E la dimostrazione che il filtro deve poi essere sgrossato ed adattato a quelle che sono la maggior parte delle caratteristiche di emissione sonora dei midwoofer e tweeter presenti sul mercato e non solamente abbozzato mediante un calcolatore, con due o tre dati matematici. Nella maggior parte dei casi, utilizzando il filtro XN02 e facendo un po di test sull attenuazione ( regolabile ) del tweeter, non è assolutamente difficile o improbabile ottenere risposte come questa ; Curva ottenuta con un midwoofer da 6,5 ( 170mm ) e un tweeter a cupola morbida da 1 pollice ( 26mm ). Tale risultato ( preso a caso tra i tanti ottenuti ) dimostra che questo filtro permette facilmente di arrivare a risultati ottenibili solamente mediante una rete di filtro ben più impegnativa e costruita ad hoc, oppure a superare con disinvoltura le prestazioni sonore di molti diffusori commerciali, i quali non arrivano a garantire risposte acustiche di tale pregio. La rete di filtro AUDIOJAM2 XN02 potrebbe essere indispensabile per realizzare un sistema due vie di tipo economico, oppure come crossover provvisorio per un diffusore-tipo, in attesa di poter costruire un filtro più efficace, o ancora come base di partenza per poi affinare il filtro con componenti di valore dedicato. Questa è la versione per altoparlanti ad 8 ohm :
Questa invece è la versione per altoparlanti a 4 ohm : Ovviamente è possibile utilizzare ad esempio due woofer in parallelo, da 8 ohm, per una impedenza totale di 4 ohm, anche con tweeter da 8 ohm nominali, semplicemente prendendo i due rami dei due schemi a diversa impedenza. Qui di seguito un semplice schema di realizzazione in aria del filtro :
Qualche informazione sulla componentistica. Ovviamente essendo un filtro universale magari utilizzato su di un diffusore dalle modeste pretese o magari come filtro provvisorio, non è il caso di eccedere nella spesa acquisto componenti. Le bobine potranno essere di buona qualità, avvolte in aria, con filo da 1 mm o poco meno, quella da 3,5mH ( 2mH per 4 ohm ) può anche essere su nucleo sinterizzato o di lamierini, quella da 0,16 mh può avere il filo anche da 0,6-0,7 mm di sezione. Le resistenze potranno essere tutte ceramiche wirewound da 5 watt di dissipazione e al 10% di tolleranza. I condensatori : quello da 10uF ( 15uF per 4 ohm ) può essere tranquillamente un elettrolitico non polarizzato da 63-100V di isolamento e al 10% di tolleranza, stessa cosa per il piccolo 2,2uF della cella Zobel. Il 6,8 uf in serie al tweeter lo consiglio in film plastico, poliestere o polipropilene metallizzato, il piccolo valore di capacità non determina una spesa aggiuntiva rilevante ma il dielettrico migliore permette una gamma alta molto più precisa e lucida. Il supporto può essere una basetta di masonite o MDF da 6-10mm di spessore. Tutta la componentistica solitamente sta su una piastra da 10 x 15 cm di dimensioni esterne. Il filtro va poi fissato all interno del cabinet mediante 4 viti. Per testare l attenuazione tweeter, si consiglia di lasciare temporaneamente il filtro al di fuori del cabinet e di collegare lo stesso agli altoparlanti facendo passare il lungo cablaggio provvisorio attraverso il condotto reflex, o nel caso di una cassa chiusa, in un piccolo foro nel cabinet, foro che poi andrà perfettamente sigillato una volta terminato il test. Consiglio di utilizzare come cablaggio interno un buon cavo audio da almeno 1,5-2 mmq di sezione ( 16 14 AWG ) e di fare sempre il cavo woofer e il cavo tweeter di eguale lunghezza. I componenti vanno bene saldati tra loro e incollati sulla basetta mediante colla a caldo a basso punto di fusione o collante tipo Bostik. Prima però di fissare le resistenze da 6R8 di attenuazione tweeter, verificare quante ne servono per ottenere il giusto livello di risposta acustica del tweeter e, a quel punto, si può procedere al fissaggio definitivo.
Per collegare tra loro i vari componenti si piò comperare qualche metro di conduttore rosso e blu ( positivo e negativo ) di almeno 1-1,5 mm di sezione, preferibilmente in rame OFC. Se qualcuno lo desidera, posso fornire tale filtro già montato e testato, in aria o su basetta in vetronite con relativo circuito in rame, utilizzando componenti di ottima qualità e, se necessario, posso fornirlo già completo di cablaggio, morsetti capicorda e vaschetta portacontatti o Binding post posteriori. Buon lavoro e buoni ascolti da Alberto. STUDIO ELETTROACUSTICA AUDIOJAM2 di Bellino Alberto 27010 MIRADOLO TERME (PV) ITALY Via dei Platani, 13 P.IVA 02413400181 C.F. BLLLRT72P12I480D TEL. : +39 347 7112201 WEB : www.audiojam2.com MAIL: audiojam@libero.it SKYPE : albertoemariana