Reflex: Calcolo Condotto (2/11)

[MarioBon]

Aggiornato il 14 dicembre 2024, Ho cancellato due Argomenti che trattavano lo stesso tema con le stesse figure e riferimenti.

Le considerazioni che seguono valgono per qualsiasi tipo di sistema accordato tramite condotti: reflex, reflex passa banda di vario ordine ecc. . Più condotti ci sono, più è importante evitare soffi, turbolenze e rettificazioni che producono almeno tre effetti nefasti: l'aumeno della distorsione, la riduzione della emissione (SPL) e la riduzione della banda passante.
In generale un condotto deve essere:

- circolare (minima superficie laterale rispetto alla sezione => minori perdite)
- con pareti liscie e scivolose (minori perdite)
- corto (diciamo minore di 50 cm => primo modo a 344 Hz, meglio minore di 30 cm.)
- di sezione commisurata alla superficie di radiazione del woofer ed alla minima frequenza (criteri JBL, Thiele)

Per determinare la sezione del condotto si possono usare delle regole pratiche (suggerite da Small, Thiele e altri) o una espressione formulata da JBL (che fornisce sezioni ancora maggiori).
Va ricordato che, in ogni caso, al di sotto della frequenza di accordo lo spostamento del woofer non è limitato e la distorsione di intermodulazione è superiore rispetto alla cassa chiusa (che limita lo spostamento del diaframma) anche in gamma media (per i sistemi a due vie).

In generale un condotto può essere sostituito da un radiatore passivo che però deve avere uno spostamento generoso (maggiore del woofer) e lineare altrimenti distorce più del condotto. Il problema del radiatore passivo, oltre alla linearità, sono le perdite meccaniche ovvero il Qms che non è diverso da quello di un buon woofer (ovvero basso). Un buon passivo ha frequenza di risonanza di pochi Hertz.

Prima si calcola il diametro del condotto e poi si calcola la lunghezza. Il volume del condotto va sottratto al volume della cassa.
Per il calcolo del diametro del condotto JBL suggerisce questa espressione:

Fb = frequenza di accordo
SV = spostamento volumetrico (prodotto di Superficie di radiazione del woofer per lo spostamento)
Tutte le misure in metri.
Come regola pratica si può assumere l'area della sezione del portello (Sp) pari alla superficie di radiazione del woofer (SD) diviso 4.3 => Sp=SD/4.3 (questo è il mio criterio personale).

Tra due condotti uno flangiato e uno non flangiato va preferito quello con la sezione minima maggiore (quello non flangiato).
Bose ha disegnato il condotto della serie 901 in modo da ridurne la lunghezza.

[MarioBon]

L'espressione semplifcata tiene conto solo della massa d'aria all'interno del tubo e della geometria del tubo.
Ma nella figura sono indicate le due masse d'aria (rossa e verde) che sono appoggiate all'imbocco interno ed esterno del tubo.
La seconda espressione dall'alto contiene tre masse m è la massa d'aria nel tubo e m1 ed m2 sono le masse di correzione (rossa e verde).
Nella terza espressione le masse di correzione m1 ed m2 sono espresse in funzione della massa di carico del pistone circolare su schermo infinito attraverso i coefficienti B e B* (perchè sono diversi). Se il condotto sfociasse su uno schermo infinito (da entrambe le estremità) sarebbe B=B* con B+B*=1.7
Nella realtà la somma (B+B*) può arrivare a 5.
Nella terza espressione la somma (B+B*) è moltiplicata per il rapporto a/L dove L è la lunghezza del condotto. Questo significa che più il condotto è lungo e meno importanti sono le masse di correzione. Si noti che fb dipende dal quadrato della sezione del condotto che deve quindi essere misurata con cura.

[MarioBon]

l'unico riferimento che ho trovato per calcolare i coefficienti della masse di correzione è il seguente:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ ... ustics.pdf a pag 86
e pare che venga da un articolo pubblicato dalla AES nel 1989 di M. Leach dal titolo "Electroacoustic- Analogous Circuit Models for Filled Enclousures".
https://www.semanticscholar.org/paper/E ... 608fca1d6f

vedi https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ ... ustics.pdf
pag 86 del pdf
La frequenza di accordo di un sistema reflex convenzionale (un volume e un condotto) si può misurare in due modi:
- attraverso l'impedenza elettrica (minimo di impedenza tra i due picchi)
- minimo (notch) nel campo vicino del woofer.

Il primo metodo è meno preciso perchè risente delle perdite e dell'impedenza della bobina mobile (specie se l'indittanza è alta).
Il secondo metodo può essere reso più preciso collegando in serie al woofer un resistore piuttosto grosso (da 22 a 56 Ohm). In questo modo il "buco" sulla risposta diventa più evidente.

[MarioBon]

Dimensione del condotto e SPL

JBL ha pubblicato le misure per un woofer da 15“ in 125 litri reflex accordato a 42 Hz a potenze diverse.
A sinistra portello “piccolo”, a destra portello “grande”. Confronto tra le risposte con 1 e 100 Watt applicati. La risposta con 1 Watt è stata aumentata di 20 dB per facilitare il confronto. Con il portello più grande a compressione è minore (a destra le due curve sono più vicine).



Supponendo che SD del 15" sia pari a 850 cm2:
con il portello "piccolo" il rapporto SD/Sp = 8.76 (il valore consigliato è 4.3)
con il portello "grande" il rapporto SD/Sp = 4.91 (vicino al valore consigliato di 4.3)

Anche questa misura dimostra che la sezione del portello deve essere abbondante. Va detto che con la cassa chiusa questo effetto non c'è.

Nota: il riscaldamento del woofer con 100 Watt applicati riduce un po' la sensibilità (compressione).

[MarioBon]

Nel Kit Seas Acuity https://www.seas.no/index.php?option=co ... Itemid=345
il condotto reflex, nella parte interna, è tagliato a 45°. Questo impedisce al tubo stesso di risuonare su una unica frequenza. In questo caso conta la lungheza media.


Stando ai dati della cassa dichiarati da Seas (volume 31 litri, lunghezza media condotto 165 mm, diameto condotto 70 mm per Fb=40 Hz) il calcolo della frequenza di accordo comporta B+B*=1.7 (che è il valore teorico per un condotto terminato su schermo infinito da entrambe i lati). Potrebbe essere una coincidenza causata dal taglio del condotto.

C'è chi sostiene che la forma del condotto sui due lati debba essere la stessa. Va notato che l'impedenza di radiazione all'interno ed all'esterno della cassa non è mai la stessa.

[MarioBon]

Meglio un tubo flangiato o un tubo diritto?
dalle misure a confronto che seguono si evince che l tubo flangiato è preferibile per bassa velocità dell'aria mentre, quando la velocità dell'aria è elevata, è meglio il tubo diritto (il tubo flangiato produce onde decisamente quadre).

[Coltr@ne]

Quindi, se si può scegliere un diametro grosso meglio flangiato, se si è costretti a diametro piccolo per ridurre lunghezza meglio dritto?

[MarioBon]

Meglio diritto sempre.
Se si è costretti a scegliere un tubo piccolo meglio non fare il reflex (usare un passivo).


Qui sopra: confronto tra rumore e distorsione prodotti dal condotto reflex della B&W 801D e dalle Opera Divina.
La B&W (a sinistra) ha il condotto flangiato mentre il condotto della Opera Divina (2004) è troncato. Come da teoria il condotto tronco innesca il rumore da una certa potenza in su mentre il tubo flangiato produce rumore a tutti i livelli.
La distorsione misurata, per buona parte, è quella prodotta dal woofer che esce dal condotto.
Misure prodotte da Audio Review.

La domanda è: se tutti sanno (perchè tutti lo sanno) che i tubi diritti sono migliori perchè quasi tutti usano i tubi flangiati?

[rollo]

scusate la domanda, i tubi flangiati sono quelli che terminano con una specie di svaso conico ?
se si, li scelgono perchè sono più belli da vedere.

[MarioBon]

scusate la domanda, i tubi flangiati sono quelli che terminano con una specie di svaso conico ?
se si, li scelgono perchè sono più belli da vedere.

Allora va bene così.