Bang for Your Buck:tecnologie di altoparlanti per autoveicoli
Di recente abbiamo parlato della differenza tra buoni e grandi altoparlanti. In poche parole, quando si scelgono ottimi altoparlanti, si ottiene una maggiore gestione della potenza, il potenziale per una maggiore uscita e una nitidezza notevolmente migliorata, grazie a una riduzione della distorsione. In questo numero di Bang for Your Buck, esamineremo due tecnologie di altoparlanti per auto che riducono la distorsione. Questo articolo offrirà un vero e proprio sguardo dietro le quinte su come funzionano gli altoparlanti.
Flusso di corrente e campi magnetici
Secondo la legge di Lenz, quando la corrente scorre attraverso un conduttore, si crea un campo magnetico attorno al conduttore. Allo stesso tempo, quando muoviamo un conduttore attraverso un campo magnetico, si crea una corrente nel conduttore.
Il diagramma sopra mostra un conduttore (in grigio) con una corrente che lo attraversa. Le linee verdi mostrano la direzione del campo magnetico attorno al conduttore.
In un altoparlante, la bobina mobile è una bobina di filo avvolta attorno a una bobina o precedente. La corrente del nostro amplificatore scorre attraverso questo conduttore e crea un campo magnetico attorno alla bobina mobile. Utilizziamo questa proprietà per spostare l'altoparlante dentro e fuori dal cestino. Quando la polarità del campo magnetico è la stessa di quella del magnete fisso, i campi magnetici simili si respingono e l'altoparlante si sposta in avanti. Quando la polarità del campo magnetico si inverte, l'altoparlante viene attratto dal campo magnetico e l'altoparlante si sposta all'indietro.
Sfortunatamente, quando si tratta di gestire la corrente alternata, il comportamento dei campi magnetici può funzionare contro di te. Quando la polarità della corrente si inverte, deve combattere contro il campo magnetico che ha creato. Puoi pensarlo come uno slancio. Se le biglie rotolano sul pavimento, ci vuole energia per farle cambiare direzione. Questa opposizione al cambiamento nel flusso di corrente è chiamata induttanza. La quantità di moto elettrica resiste al desiderio di creare un nuovo campo magnetico di polarità opposta.
Gestione dell'induttanza della bobina mobile
La quantità di induttanza in una bobina mobile dell'altoparlante è determinata da diversi fattori. La dimensione del conduttore della bobina mobile, la geometria del conduttore, il numero di strati nella bobina mobile e la vicinanza della bobina mobile alla piastra superiore e all'espansione polare, solo per citarne alcuni.
Allora, in che modo l'induttanza causa la distorsione in un altoparlante? Come puoi vedere nel diagramma sopra, quando l'avvolgimento della bobina mobile (in rosso) è a riposo, è centrato sulla piastra superiore (in verde). Man mano che il cono si abbassa, una parte maggiore della bobina mobile si trova accanto al magnete (in blu) e all'espansione polare (in rosa). Al contrario, mentre il come si sposta verso l'esterno, meno del cono è vicino al polo. In un design di altoparlanti convenzionale, i cambiamenti in prossimità del polo in acciaio provocano cambiamenti nell'induttanza. Quando l'induttanza diminuisce, c'è meno opposizione al flusso di corrente ad alta frequenza e un aumento delle prestazioni ad alta frequenza. Le modifiche alle prestazioni in base alla posizione del cono dell'altoparlante provocano una distorsione.
L'immagine sopra mostra l'induttanza di una bobina mobile rispetto alla sua posizione nell'altoparlante. La curva rossa è il grafico dell'induttanza di un altoparlante convenzionale. La curva blu è il grafico dell'induttanza di un altoparlante che include un anello di cortocircuito in alluminio nella parte inferiore del giogo a T. Come puoi vedere nell'immagine sopra, senza l'anello di cortocircuito, l'altoparlante ha caratteristiche induttive drammaticamente diverse a seconda della posizione del cono. 
Il grafico sopra mostra la risposta in frequenza di un altoparlante senza anello di cortocircuito (in rosso) e quella di un altoparlante molto simile con un anello di cortocircuito (in blu). Come è chiaramente evidente, l'inclusione di un anello di cortocircuito migliora notevolmente le prestazioni ad alta frequenza di un altoparlante. Ulteriori miglioramenti nella linearità possono essere ottenuti includendo un cappuccio in rame sopra il giogo a T.
Quando stai acquistando ottimi altoparlanti, cerca i cappucci per la riduzione dell'induttanza su tutti gli altoparlanti (subwoofer, driver midrange e tweeter) e negli altoparlanti più grandi (subwoofer e driver midrange) dove è disponibile lo spazio nel gruppo motore, cerca la presenza di un anello di cortocircuito.
Confronto dei numeri di induttanza
Se non siamo in grado di determinare se un diffusore ha un design che mitiga i cambiamenti nelle caratteristiche induttive, possiamo semplicemente guardare le specifiche? Sicuramente forniscono un suggerimento. Un woofer da 6,5 pollici senza cappuccio o anello di cortocircuito può avere un'induttanza da 0,7 a 1,1 mH (millihenry), mentre un altoparlante con queste tecnologie sarà più vicino a 0,1 o 0,2 mH. In termini di suono, a parità di tutti gli altri criteri di progettazione, il driver con l'induttanza più bassa avrà prestazioni migliori alle alte frequenze e produrrà meno distorsione.
Non linearità di sospensione degli altoparlanti
Lo scopo dello spider (noto anche come damper) è quello di mantenere la bobina mobile centrata lateralmente nel traferro tra la piastra superiore e l'espansione polare e di aiutare a riportare il cono in posizione di riposo quando il segnale audio viene rimosso.
Scegliere la perfetta rigidità dell'ammortizzatore (conformità) per una data massa del cono e la frequenza di risonanza desiderata è uno dei più grandi atti di bilanciamento coinvolti nella progettazione di un altoparlante. Se il ragno è troppo rigido, la frequenza di risonanza dell'altoparlante potrebbe essere troppo alta per l'applicazione desiderata e la sua efficienza potrebbe risentirne.
Sono disponibili una varietà di materiali, nonché diverse dimensioni e diverse geometrie. Un ragno è una primavera. Alcuni ragni sono progettati per la conformità lineare e alcuni sono progressivi. Ancora più importante, a causa delle variazioni nell'altezza dell'avvolgimento della bobina mobile e nel design del cestello, alcuni ragni includono un labbro di montaggio sfalsato. Questo è chiamato ragno a coppa. Questa coppa o distanziatore consente al ragno di attaccarsi alla bobina mobile sopra l'avvolgimento, quindi collegarsi al telaio mantenendo la bobina mobile verticalmente centrata nel traferro magnetico.
Il grafico sopra mostra la conformità della sospensione di due diversi altoparlanti da 6,5 pollici di diametro in base alla posizione del cono. Il grafico in rosso mostra la conformità di un altoparlante che utilizza un ragno a coppa. Puoi vedere che a 6,5 mm di corsa verso l'interno, la sospensione è più rigida del 25% rispetto a 6,5 mm di corsa verso l'esterno. Il grafico blu mostra un altoparlante di dimensioni simili con un ragno piatto. Sebbene la conformità generale sia diversa, il comportamento nelle direzioni avanti e indietro è quasi identico.
Cosa cercare in un ragno
In definitiva, vogliamo che il ragno eserciti la stessa quantità di forza sul cono e sulla bobina mobile mentre si muove avanti o indietro dalla posizione di riposo. La quantità di forza non dovrebbe cambiare in base alla direzione di avanzamento del cono. Immagina la distorsione creata da un altoparlante che riproduce un'onda sinusoidale in cui il cono non si sposta all'indietro per una determinata quantità di corrente mentre si sposta in avanti. Pertanto, cerca di evitare gli altoparlanti che utilizzano i ragni a coppa.
Ascolta di persona le diverse tecnologie di altoparlanti per autoveicoli
La prossima volta che vai dal tuo rivenditore locale di potenziamento mobile per ascoltare nuovi altoparlanti, scegli due fasce di prezzo estremamente diverse e ascolta la stessa parte di un brano su ciascun altoparlante. Ascoltali a un livello di volume ragionevolmente alto e posizionati dall'altra parte della stanza. Passa avanti e indietro fino a determinare le differenze.
Quindi, aggiungi una terza opzione di altoparlante, con un prezzo e presente da qualche parte nel mezzo. Fai lo stesso confronto con questo nuovo altoparlante e gli altoparlanti costosi. Dopo aver ascoltato i relatori, chiedi di guardare un campione di ciascuno e vedere se puoi correlare alcune delle caratteristiche del design di cui abbiamo discusso con le loro prestazioni. Non è solo un ottimo modo per ascoltare i prodotti, ma anche per scoprire cosa rende la tecnologia o il design di un altoparlante per auto migliore di un altro.