La Potenza AES (e i woofer PRO e compressione)

Seminari di Acustica, Elettroacustica, Psicoacustica, Elettronica, ecc.
Messaggio
Autore
Avatar utente
MarioBon
Amministratore del forum
Messaggi: 6440
Iscritto il: 24/11/2016, 12:13
Il mio Impianto: Opera/Unison - molto variabile
Località: Venezia
Contatta:

Re: La Potenza AES

#21 Messaggio da MarioBon » 12/07/2020, 12:46

mario061 ha scritto:
12/07/2020, 9:08
Chiaro e comprensibile anche per i non laureati, come sempre.

P.S.
Mario è rimasto impressionato dalla "bontà" del bicono b&c... :D
Se la B&C (che realizza altoparlanti a livello mondiale) ha ritenuto di non produrlo più e di non sostituirlo con un altro modello ci saranno delle ragioni. La più banale è che le richieste erano poche e anche questo avrà un suo motivo. Non solo non tutte le ciambelle riescono col buco ma evidentemente ci sono ciambelle dove il buco non si può proprio fare.
Pare che abbiano comunque trovato il modo di vendere gli ultimi esemplari rimasti.
Mario Bon http://www.mariobon.com
"Con delizia banchettiamo con coloro che volevano assoggettarci" (Adams Family)

Avatar utente
mario061
Messaggi: 771
Iscritto il: 02/12/2016, 16:46

Re: La Potenza AES (e i woofer PRO)

#22 Messaggio da mario061 » 12/07/2020, 15:09

MarioBon ha scritto:
12/07/2020, 12:46
.... non tutte le ciambelle riescono col buco ma evidentemente ci sono ciambelle dove il buco non si può proprio fare.
Già :D
B&C produce altoparlanti ben migliori di questo...altrimenti avrebbero chiuso da un pezzo... ;)
la gente piccola la riconosci subito, ti spiega quanto è grande...

Avatar utente
MarioBon
Amministratore del forum
Messaggi: 6440
Iscritto il: 24/11/2016, 12:13
Il mio Impianto: Opera/Unison - molto variabile
Località: Venezia
Contatta:

Re: La Potenza AES (e i woofer PRO)

#23 Messaggio da MarioBon » 15/07/2020, 14:53

In un grafico precedente abbiamo visto l'andamento della temperatura delle bobine di due woofer che differivano solo per l'avvolgimento della bobina: quello rosso ha la bobina avvolta normalmente (da un solo lato del supporto) quello nero ha una bobina ISV avvolta all'interno ed all'esterno del supporto.
Con un po' di pazienza sovrapponiamo le due curve:
Immagine
come si vede le due curve hanno lo stesso andamente (fluttazioni a parte) il che significa che l'unica differenza è il maggior irragiamento della bobina ISV ovvero l'effetto della superficie dell'avvolgimento di rame (la parte che si scalda) verso le piastre polari (le parti che dissipano il calore). La bobina nera dissipa una quantità maggiore di calore e presenta una resistenza termica più bassa.
I venti gradi di differenza corrispondono a 0.75 dB di compressione in meno che significa risparmiare il 19% di potenza. Il 19% di potenza sembra poco se si pensa a 81 e 100 Watt ma le cose cambiano se si tratta 8100 e 10000 Watt.
In buona sostanza la temperatura (e quindi la massima potenza applicabile) è proporzionale al diametro della bobina mobile moltiplicato per l'altezza del traferro (anche la distanza dalle piastre è importante).
Diventa così facile capire, tra due woofer, quale ha più probabilità di sopportare potenza: quello con la bobina di diametro maggiore e con il traferro più alto. Se poi dispone anche di un sistema per forzare l'aria nel traferro tanto meglio (può risparmiare anche 1 dB in più).
Immagine
Va rimarcato che il vantaggio dell'avvolgimento ISV è determinante quando il supporto della bobina è un cattivo conduttore di calore come il fiberglass. Con un supporto in alluminio il problema non si pone anzi il supporto di alluminio funziona da dissipatore (vedere i woofer Peerless della serie XXLS e anche le diverse versioni dei vecchi woofer KEF da 8").
Mario Bon http://www.mariobon.com
"Con delizia banchettiamo con coloro che volevano assoggettarci" (Adams Family)

Avatar utente
MarioBon
Amministratore del forum
Messaggi: 6440
Iscritto il: 24/11/2016, 12:13
Il mio Impianto: Opera/Unison - molto variabile
Località: Venezia
Contatta:

Re: La Potenza AES (e i woofer PRO)

#24 Messaggio da MarioBon » 16/07/2020, 14:58

Immagine
La figura qui sopra è tratta da un articolo della B&C e mostra la distribuzione della temperatura di una bobina overhang (più alta del traferro). Ho messo in evidenza il dettaglio (a sinistra) e l'insieme (a destra). Nella parte bassa ho riportato la scala della temperatura (che va da 30 a 189 °C). Come appare chiaro le parti della bobina che non sono immerse nel traferro sono molto più calde perchè non possono irradiare verso le piastre. Ciò conferma che il primo meccanismo di smaltimento del calore della bobina è l'irraggiamento verso le piastre polari.
Questo avviene perchè il supporto della bobina in fiberglass è un pessimo conduttore del calore. Se fosse in alluminio collegata ad un cono in alluminio (possibilmente nero), il calore sarebbe smaltito per conduzione verso l'aria esterna e la temperatura sarebbe più omogenera (e anche più bassa).
Guardando la figura è facile rendersi conto che una bobina underhang (con il traferro più alto della bobina stessa) rappresenta il modo più efficace per smaltire il calore ma, purtroppo, il fattore di forza (a parità di magnete) risulta inferiore perchè o si aumenta l'altezza del traferro o si diminuisce l'altezza della bobina. Per questo motivo i motori underhang sono usati nei midrange e nei tweeter (dove lo spostamento richiesto è "piccolo").
Immagine
Mario Bon http://www.mariobon.com
"Con delizia banchettiamo con coloro che volevano assoggettarci" (Adams Family)

Avatar utente
MarioBon
Amministratore del forum
Messaggi: 6440
Iscritto il: 24/11/2016, 12:13
Il mio Impianto: Opera/Unison - molto variabile
Località: Venezia
Contatta:

Re: La Potenza AES (e i woofer PRO)

#25 Messaggio da MarioBon » 16/07/2020, 15:16

Ci sono anche altoparlanti dove l'altezza della bobina è pari all'altezza del traferro. In questo caso la dissipazione per irraggiamento è buona ma il fattore di forza cambia non appena la bobina esce dal traferro. Ci sono dei tweeter economici a tromba con hbobina=htraferro e vanno utilizzati limitatamente alle alte frequenze (>5000 Hz) dove lo spostamento richiesto è piccolo ed il contenuto spettrale basso.
Immagine
si noti che il valore dichiarato di Xmax è zero.
Questo tweeter da un pollice è specificato per 25 Watt IEC con banda passante da 1300 a 20kHz con sensibilità di 96 dB. Sono implementate quattro diversi accorgimenti per ridurre il riscaldamento:
- bobina alta quanto il traferro
- ferrofluido
- dissipatori sul megnete
- caricamento a tromba
va tagliato a 6000 Hz.
Nota:
RE=2.8 Ohm (tolleranza 5%)
Zmin=3.4 Ohm (tolleranza 7,5%)
risonanza 1390 Hz (con tolleranza del 15%)
SPL a 2.83Vrms/1m = 96.2 dB (più o meno un dB)

Quando si valuta un componente si devono considerare anche le tolleranze di produzione. Dalle specifiche risulta che si possono trovare due tweeter con 2 dB di differenza nell'SPL emesso. Non lamentiamoci se poi l'immagine del canale centrale virtuale non è al centro.
Questo è un tweeter decisamente economico.
Mario Bon http://www.mariobon.com
"Con delizia banchettiamo con coloro che volevano assoggettarci" (Adams Family)

Avatar utente
MarioBon
Amministratore del forum
Messaggi: 6440
Iscritto il: 24/11/2016, 12:13
Il mio Impianto: Opera/Unison - molto variabile
Località: Venezia
Contatta:

Re: La Potenza AES (e i woofer PRO e compressione)

#26 Messaggio da MarioBon » 20/08/2020, 11:34

Vediamo più in dettaglio la compressione in un woofer (professionale o HiFi non importa perchè il meccanismo è lo stesso).
Immagine
Questo è un woofer in cassa chiusa da 130 litri con perdite nulle. La traccia nera si riferisce alla temperatura di 25° la traccia rossa alla temperatura di 175°. In questo esempio l'induttanza della bobina mobile è stata annullata quindi non si vede alcun effetto induttivo e nessun effetto divuto alle correnti di Focault che si formano nel polo centrale.
Come si vede l'effetto della temperatura aumenta il Qt per cui la risposta in prossimità del picco di risonanza non è attenuata mentre la compressione è evidente all'aumentare della frequenza (poco superiore a 4.5 dB).
Passiamo al reflex. Tutto come prima ma il sitema è accordato a 35 Hz e con QL=5
Immagine
L'aumento di Qt ha accorciato la risposta verso il basso e la compressione termica è minima tra 50 e 100 Hz.
Aggiungendo l'effetto della induttanza della bobina mobile le cose si presentano come segue
Immagine
La compressione è diminuita da poco più di 4.5 dB a circa 3.3 dB e diminuisce verso le alte frequenze dove l'impedenza è reattiva.
La compressione è diminuita perchè la componente resistiva dovuta alle correnti di Focault nel polo centrale circolano in un materiale che presenta una resistività elevata e che si scalda molto più lentamente della bobina mobile (decine di minuti anzichè decine di secondi). La risposta in frequenza appare calante verso le alte perché non tiene conto dell'aumento dell'indice di direttività. In pratica si tratta della risposta in potenza. Questa è la situazione che si incontra nei primi minuti di funzionamento quando il polo centrale non si è ancora scaldato.
Mario Bon http://www.mariobon.com
"Con delizia banchettiamo con coloro che volevano assoggettarci" (Adams Family)

Avatar utente
MarioBon
Amministratore del forum
Messaggi: 6440
Iscritto il: 24/11/2016, 12:13
Il mio Impianto: Opera/Unison - molto variabile
Località: Venezia
Contatta:

Re: La Potenza AES (e i woofer PRO e compressione)

#27 Messaggio da MarioBon » 20/08/2020, 12:01

In un subwoofer tagliato a 100 Hz si può fare in modo, disegnando opportunamente la cassa, che la compressione termica abbia un effetto relativo (quasi annullando la compressione). Alle frequenze da 100 a 2000 Hz invece la compressione termica riduce effettivamente il livello SPL (ma in un sub non è importante). La compressione in un altoparlante con o senza anelli di demodulazione del flusso risulterà diversa (l'anello di demodulazione limita le correnti di Focault). Alle alte frequenze, dove opera il tweeter o un driver a compressione, le cose andranno in modo ancora diverso (anche i tweeter ed i driver comprimono quando si scaldano ma ricevono una quantità di potenza che dipende anche dal programma musicale).
Alla fine la compressione termica modella la risposta in frequenza perchè altoparlanti diversi, che ricevono potenze diverse, si comportano in mdo diverso.
La cosa non deve impressionare se non per un aspetto: quando la compressione avrà ridotto il livello SPL di 3 dB per recuperarli sarà necessario raddoppiare la potenza applicata ma questo provocherà ulteriore riscaldamento e ulteriore compressione.
Passando da metà potenza AES a piena potenza AES (raddoppio di potenza) il livello cresce di circa un dB (o poco più).
Anche se la bobina di un woofer può arrivare a 270° o 300° è opportuno mantenersi ben lontano da tale limite. Il quanto dipende dal tempo sia nel senso di tempo di utilizzo sia per quanto riguarda il tempo atmosferico. In agosto, al sole di sono anche 40° anzichè i 25° che normalmente si considerano e questo già limita la possibilità di smaltire calore.
Mario Bon http://www.mariobon.com
"Con delizia banchettiamo con coloro che volevano assoggettarci" (Adams Family)

Avatar utente
MarioBon
Amministratore del forum
Messaggi: 6440
Iscritto il: 24/11/2016, 12:13
Il mio Impianto: Opera/Unison - molto variabile
Località: Venezia
Contatta:

Re: La Potenza AES (e i woofer PRO e compressione)

#28 Messaggio da MarioBon » 03/09/2020, 14:09

Come utilizzare i dati dichiarati in pratica.

i data sheet dei woofer professionali riportano:

- la potenza di picco (per esempio 2400 Watt)
- la potenza nominale (per esempio 1200 Watt)
- la potenza AES (per esempio 600 Watt) = potenza continua sul carico con fattore di cresta pari a 2

Questi tre dati sono, in realtà, lo stesso dato perchè la potenza di picco è il doppio della potenza nominale e la potenza AES è la metà della potenza nominale (ovvero la potenza continua che risulta quando il fattore di cresta vale 2).
La potenza AES (e quindi quella nominale) è riferita al valore minimo del modulo dell'impedenza. Se Zmin vale 6 Ohm e la potenza nominale vale 1200 Watt significa che dovremo collegare il nostro altoparlante ad un amplificatore da 1200 x 6/8 = 900 Watt su 8 Ohm. Tenuto conto che gli amplificatori reali non raddoppiano la potenza al dimezzare del carico, anche qualche cosa di più.
Detto per inciso oggi ci sono woofer che reggono (dal punto di vita termico) 1800 Watt di Potenza AES che significa 3600 Watt nominali e 7200 di picco. La minima frequenza che possono riprodurre dipende però dall'escursione dell'equipaggio mobile (Xmax).

Poi vengono dichiarati i valori di compressione dpo 5 minuti di funzionamento. I valori tipici sono:

Potenza AES => compressione 3 dB
1/2 Potenza AES => compressione 2 dB
1/10 Potenza AES => compressione 0.5 dB

possiamo rileggere questi valori come segue:

se l'amplificatore eroga la potenza nominale:
se il segnale ha fattore di cresta = 2 allora la compressione è 3 dB dopo 5 minuti
se il segnale ha fattore di cresta = 2.828 allora la compressione è 2 dB dopo 5 minuti
se il segnale ha fattore di cresta = 4.472 allora la compressione è 0.5 dB dopo 5 minuti
(ho usato i valori di compressione tipici come esempio)

In questo modo abbiamo messo in relazione (a parità di amplificatore) la compressione con il fattore di cresta del segnale. Un fattore di cresta pari a 2 è piuttosto basso (potrebbe andare bene al massimo per un subwoofer).
2.8 è anche un valore basso ma i valori attorno a 3 si incontrano frequentemente nella musica pop e rock (loudness war) e potrebbe essere un valore deguato in un sistema multivia. 4.47 è già un fattore di cresta decente e converrebbe fare riferimento a questo.
Quindi il nostro woofer va collegato ad un amplificatore di potenza pari alla potenza nominale e utilizzato con segnali con fattore di cresta a partire da a 3 e inferiori a 5 (circa).
Ora si capisce perchè ci sia tanto interesse per stabilire lo spettro medio ed il fattore di cresta dei segnali musicali.
Chi non considera questi dati richia di mettere assieme un sistema che, alla prova dei fatti, si brucia (succede una volta o due e poi nessuno ti chiama più per fare impianti....).

Questo vale se la banda passante è limitata a una decade (per via della definizione di potenza AES).
Se la banda passante vale 2 decadi la potenza AES va divisa per 2
Se la banda passante vale 3 decadi la potenza AES va divisa per 3 (largabana, biconici, ecc.)
Ne segue che gli altoparlanti professionali "amano" essere utilizzati nei sistemi a 3 (o più) vie:
tipicamente il subwoofer tagliato a 100 Hz, il midrange da 100 a 2000Hz (poco più di una decade) e la sezione alti da 2000Hz in su. Il medio è quello sottoposto allo stress termico maggiore.
Se fate quattro conti vedrete che, per sonorizzare un concerto rock all'aperto, il numero di altoparlanti e la potenza necessaria non è banale. e capirete anche perchè venga imposto un taglio alle basse frequenze e si possa far uso di compressori di dinamica.
Mario Bon http://www.mariobon.com
"Con delizia banchettiamo con coloro che volevano assoggettarci" (Adams Family)

Rispondi

Chi c’è in linea

Visitano il forum: Nessuno e 0 ospiti