Scelta tweeter

[MarioBon]

Ricapitolando:
Spostamento Xmax o Xlin = metà della differenza tra l'altezza del traferro e della bobina = |ht-hv|/2
Spostamento Xpp = il doppio di Xmax
Spostamento Xvar o Xdamage = spostamento che se superato provoca danni.

in campo Pro Xmax è maggiore e corrisponde ad una distorsione del 10%

Il massimo SPL (a una certa frequenza) dipende dallo sostamento volumetrico SV
SV = Xmax * SD (spostamento per superfcie di radiazione
questo è vero per qualsiasi altoparlante (compresi i planari)

una bobina può essere:
Overhung = più lunga del traferro => tipica dei woofer e subwoofer. La distorsione aumenta gradualmente con lo spostamento. Le estremità della bobina raggiungono temperature molto alte.
Underhung = più corta del traferro => tipica di medi e tweeter. La distorsione aumenta di colpo uscendo dal traferro. Migliore dissipazione termica.

Ferrofluido:
- aumenta l'intensità del campo
- riduce la distorsione
- aumenta (molto) la dissipazione termica.
- aumenta QMS (perdite)

Per contro:
- richiede un riscaldamento di alcuni minuti
- evapora con il tempo
- se lo spostamento è eccessivo viene espulso dal traferro (e bagma la cupola)
- la frequenza di taglio deve essere un po' più alta.

Molto istruttivo il caso del tweeter Focal T120k.

Le macchie marroni che si vedono sul bordo del diagramma (kevlar giallo) e della bobina mobile sono il ferrofluido uscito dal traferrro.
Tweeter strutturalmente molto semplice
- cupola rovesciata in kevlar
- sospensione piatta e larga in foam trattato (ma si degrada lo stesso)
- cupola da 30 mm di diametro con bobina di diametro 20 mm (alta 2.2 mm).
- ferrofluido (per la tenuta in potenza)
- traferro molto stretto
- piastra di fissaggio in plexiglass
Purtroppo si degrada rapidamente nel tempo (ferrofluido e sospensione). Non è autocentrante e tutto dipende dal fissaggio delle 4 viti sul plexigless (che si allentano con le vibrazioni). Va ricentrato manualmente ogni tanto.

[Coltr@ne]

per esempio:
https://www.wavecor.com/Driver%20specif ... ations.pdf
https://www.wavecor.com/TW045WA01_in_VC_April_2023.pdf

Sai che non riesco a comprendere quel tweeter?
Coassiale? Ma coi dati di una sola bobina?

Forse coassiale non è il termine giusto. E' un tweeter con un cono sa 45 mm con una risposta particolarmente estesa grazie alla bobina da 22 mm.

SD=20 X-max=7,5 secondo te quanto si puo scendere con l'incrocio?

[MarioBon]

....
https://www.wavecor.com/Driver%20specif ... ations.pdf
....
SD=20 X-max=7,5 secondo te quanto si puo scendere con l'incrocio?

i dati sono SD=20 cm e Xmax=0.75 mm

SPL= 103.5 dB =>707 Hz (a un metro)
SPL= 109.6 dB =>1000 Hz (a un metro)
SPL= 115.8 dB =>1414 Hz (a un metro)
SPL= 121.19 dB =>2000 Hz (a un metro)

raddoppiando la frequenza l'SPL aumenta di 12 dB, moltiplicando la frequenza per 0.707 (radice di 2) aumenta di 6 dB. Considetata la frequenza di risonanza si può utilizzare da 1000 Hz (per uso domestico) o da 2000 Hz se è richiesto un SPL elevato.

[MarioBon]

Veniamo ad un altro aspetto che riguarda la scelta del tweeter (di un altoparlante in generale): le misure della risposta in frequenza. Qui di seguito due grafici:
- il primo viene dal data sheet del produttore ed è misurato su schermo infinito a un metro con sweep logritmico pesato Hanning e smoothing a 1/6 di ottava
- il secondo è prodotto dalla rivista Voice Coil ed è ottenuto con il tweeter montato su un pannello limitato-




Il fatto che la misura di Voice Coil non sia specificata meglio non significa che sia migliore. Sicuramente la misura fatta dal produttore (Wavecor) è fatte per fare "bella figura" (in particolare la finestratura e lo smooting potevano essere diversi). Alle frequenza alte, oltre 2000 Hz, le risposte sono credibili.
Comunque la flessione che si vede tra 2000 e 3000 Hz nella misura di Voice Coil è dovuta alla diffrazione sui bordi del pannello (e non è specificato se sono arrotondati).

Per la cronaca è perfettamente possibile eseguire misure di risposta in frequenza con sweep logaritmico senza bisogno di applicare una finestra di pesatura (di qualsiasi genere). In generale il risultato di una misura dipende dalla finestra di pesatura scelta. Lo smoothing, se proprio lo si vuole usare, andrebbe limitato a 1/9 o meglio a 1/12 di ottava.

il tweeter è il Wavecor TW030WA23
https://www.wavecor.com/html/tw030wa23_ ... 25_26.html

[Coltr@ne]

....
https://www.wavecor.com/Driver%20specif ... ations.pdf
....
SD=20 X-max=7,5 secondo te quanto si puo scendere con l'incrocio?

i dati sono SD=20 cm e Xmax=0.75 mm

SPL= 103.5 dB =>707 Hz (a un metro)
SPL= 109.6 dB =>1000 Hz (a un metro)
SPL= 115.8 dB =>1414 Hz (a un metro)
SPL= 121.19 dB =>2000 Hz (a un metro)

raddoppiando la frequenza l'SPL aumenta di 12 dB, moltiplicando la frequenza per 0.707 (radice di 2) aumenta di 6 dB. Considetata la frequenza di risonanza si può utilizzare da 1000 Hz (per uso domestico) o da 2000 Hz se è richiesto un SPL elevato.

Esiste anche un limite di corrente massima che può limitare l'spl ma non la consideri mai, ti va di spiegarmelo?

[MarioBon]

La potenza massima sopportata da un altoparlante viene misurata secondo lo standard IEC o AES. Entrambre prevedono l'uso di un rumore rosa (con una certa larghezza di banda) ma con fattore di cresta pari a 2 che è molto basso (il minimo per la musica compressa è 3). Ne segue che un altoparlante, nelle effettive condizioni d'uso, sopporta potenze almeno doppie di quelle dichiarate. Si deve comunque distinguere l'uso PRO (standard AES) dall'uso domestico (Standard IEC) perchè, in campo PRO, l'altoparlante si riscalda molto.
Qui parliamo di HiFi domestica dove la massima temperatura degli altoparlanti non arriva a 100°C (per i woofer) e meno della metà per un tweeter.

Con i programmi musicali HiFi i picchi di segnale sono molto brevi. La ScanSpek dichiarava per il modello D2008 (3/4 di pollice) 1000 Watt per 10 millesimi di secondo (ora questo dato non è più pubblicato). Fossero anche 500 Watt continui sarebbero sempre tanti. In generale, un buon tweeter regge centinaia di Watt per almeno 10 millesimi di secondo (anche perchè la dissipazione "istantanea" dipende sostanzialmente dalla massa del rame e dal materiale del supporto della bobina che è abbastanza simile in tutti i tweeter).
Questo naturalmente vale per i picchi isolati di segnale in modo che l'altoparlante abbia il tempo di smaltire il calore. Questo esaurisce l'anali per i segnali istantanei: è' raro disporre di amplificatori in grado di bruciare un tweeter con segnali "veloci" senza clippare.
Detto per inciso i tweeter economici con bobina avvolta su supporto in carta e con rame smaltato di classe B si bruciano perfettamente.

Consideriamo i segnali stazionari: prendiamo un tweeter da un pollice che sopporta 100 Watt IEC sul lungo termine da 2.5kHz a 20kHz. Significa che con 100 Watt produce, sulla stessa banda, un SPL 20 dB superiore rispetto a quanto prodotto con un Watt (2.83 Vrms su 8 Ohm). Assumiamo la sensibilità tipica di 90 dB a un metro. In pratica si arriva almeno a 90+20=110 dB a un metro. Restringendo la bamda passante ad un solo terzo di ottava, si arriverebbe a circa 120 dB (a un metro). Le misure di MOL di Audio Review per i tweeter si fermano anche 5 dB prima a causa della distorsione (fissata al 5%). Tutto ciò senza tendo conto del fattore di cresta del segnale IEC (che è basso). Nelle effettive condizioni d'uso la situazione è più favorevole.

In genere fisso la frequenza di taglio in modo che l'SPL al taglio sia attorno a 104-106 dB quindi "ci sto dentro".

Sempre a proposito della tenuta in potenza del tweeter, quello che li brucia è il clipping prolungato di un amplificatore anche poco potente.
il fattore di cresta di un'onda quadra vale 1 il che significa che un ampli da 50 Watt in clipping profondo ne pruduce 100 sul carico (ed il tweeter si brucia in un decimo di secondo circa).

[MarioBon]

....
Anche io, come Mario61, ascolto i tweeter senza filtro ma ci sparo dentro una bella potenza. Se gracchia e si brucia non va bene.

Come mai fai questa prova? ....

Perchè è il modo più rapido e sicuro per valutare la qualità e la tenuta in potenza di un tweeter. Se è buono si sentono anche (le armoniche) dei bassi.

Per chi volesse consultare i test di altoparlanti segnalo:
https://audioxpress.com/categories/vc-testbench?page=2

per chiudere questo discorso mostro un paio di grafici prodotti dalla B&K parecchi anni fa:

la B&K dice che un altoparlante, pesantemente eccitato, se è di buona qualità produce poca distorsione. Se è di qualità scarsa produce armoniche fino anche oltre il 12° ordine. In tal caso la distorsione è ben udibile.

[MarioBon]

La scelta del tweeter può anche essere vista da un altro punto i vista.

Prima di tutto dobbiamo dire che anche un tweeter standard da 1" (SD=7 cm2 e Xmax=0.25 mm) può produrre SPL a un metro molto elevati:

1" standard => 102.44 dB a 2000 Hz (mezzo spazio)
1" standard => 114.48 dB a 4000 Hz (mezzo spazio)
1" standard => 126.52 dB a 8000 Hz (mezzo spazio)
1" standard => 138.57 dB a 16000 Hz (mezzo spazio)

ad un certo punto subentra la limitazione di tenuta in potenza. I valori mostrati di SPL non tengono conto dell'indice di direttività che diminuisce al crescere della frequenza (sono sottostimati).

Se volessimo produrre 114 dB a 3000 Hz, quale dovrebbe essere lo spostamento volumetrico del tweeter e quindi quelli del medio e del woofer per ottenere un sistema con una risposta in potenza ragionevaolmente piatta?
Osserviamo la tabella che segue:

per ottenere 114 dB il tweeter deve avere uno spostamento volumetrico di 3 cm2 x mm
il medio a seconda della frequenza di taglio inferiore, può essere un altoparlante da 5 fino a 8"
Il woofer è più problematico perchè la tabella indica uno spostamento volumetrico di 1.2 litri (un 15" a lunga escursione) per 47 Hz a un metro.
Questo dimensionamento vale all'aperto. In ambiente chiuso il woofer si avvantaggia dell'incremento di SPL dovuto alle pareti.

Si noto, nella tabella che, per mantenere costante l'SPL, la superficie di radiazione (e lo spostamento volumetrico) deve quadruplicare per ogni dimezzamento della frequenza. La superficie del woofer è pari a 4096 volte quella del tweeter.

[MarioBon]

Aumentando il numero di tweeter la risposta in frequenza si estende verso il basso ma l'estensione verso l'alto si accorcia (ultima colonna). In questo caso i tweeter non sono disposti in colonna ma ad occupare un cerchio in modo da essere il più possibile vicini uno all'altro.



Interessante notare che con 16 si arriva a 500 Hz.