Altoparlante
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L'altoparlante è un trasduttore che converte un segnale elettrico in onde sonore. Si può quindi definire un trasduttore elettroacustico. Talvolta, in modo improprio, è chiamato "autoparlante".
Nella maggior parte dei casi il segnale elettrico, opportunamente amplificato, è applicato ad una bobina immersa in un campo magnetico, converte segnali elettrici in forza elettromagnetica in grado di far muovere un corpo in modo da fargli generare onde sonore. Questo è l'altoparlante magnetodinamico.
Ne esistono anche altri vari tipi che impiegano differenti tecnologie. I più diffusi sono:
- Elettrodinamici: [1] il campo magnetico è generato da un solenoide.
- Magnetodinamici: [1] il campo magnetico è generato da un magnete permanente.
- Elettrostatici: usano un campo elettrico invece di un campo magnetico (concettualmente si può pensare ad un condensatore in cui un'armatura non è fissa ma con una possibilità di movimento: quando sulle armature è presente una carica con la stessa polarità queste si respingono e quindi si allontanano, nel caso contrario si attirano e si avvicinano).
- Piezoelettrici: sfruttano la piezoelettricità per convertire il segnale elettrico in onde acustiche.
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[modifica] Sviluppi storici
Gli altoparlanti elettrodinamici erano impiegati nelle radio fino agli anni '40, deriva dal metodo usato per creare il campo magnetico necessario a spostare la bobina mobile nel traferro; a tale scopo si impiegava un solenoide percorso dalla corrente anodica delle valvole. Lo sviluppo successivo fu l'abbandono del solenoide, sostituito da un magnete permanente, rendendone più semplice l'uso e tuttora adottato su larga scala.
[modifica] Altoparlante magnetodinamico
L'altoparlante magnetodinamico è tra i più diffusi.
Nell'immagine si vedono i componenti principali di un altoparlante magnetodinamico (in inglese):
- Frame o basket: cestello, struttura di sostegno
- Magnet: magnete permanente (genera il campo magnetico che è "guidato" dal pole piece e dal Top Plate verso il traferro in modo da interagire con la piccola bobina mobile (Voice coil)
- Surround: sospensione elastica che permette al cono (Diaphragm) di muoversi (in senso verticale nella figura)
- Diaphragm o cone: cono
- Voice coil former: supporto della bobina mobile collegato al Diaphragm
- Dust cap: protezione anti polvere, parapolvere, cupola
- Spider: sospensione elastica che mantiene centrata la bobina mobile Voice coil nel traferro
- Top Plate: guida superiore per il campo magnetico verso il traferro
- Pole piece: guida inferiore e centrale per il campo magnetico verso il traferro
- Voice coil: bobina mobile (in rosso nell'immagine)
Non sono rappresentati in figura i dettagli tra cui le connessioni per applicare il segnale elettrico alla bobina mobile.
Il traferro è lo spazio in cui si trova la bobina mobile sul suo supporto. È l'unico punto in cui il campo magnetico deve attraversare uno spazio in aria (a parte eventuali piccoli interstizi tra il magnete e le parti Top plate, Pole piece, che vanno evitati in quanto riducono il campo magnetico applicato al traferro).
Si chiama equipaggio mobile tutta la parte che si muove in presenza di suoni: cono, parapolvere, bobina mobile e suo supporto, parte di: spider, surround e cavi di connessione alla bobina mobile.
L'altoparlante elettrodinamico differisce da quello magnetodinamico per la presenza al posto del magnete permanente di un solenoide in cui il campo magnetico è generato da una corrente elettrica; soluzione ormai abbandonata.
La membrana vibrante (Diaphragm) è in genere a forma di cono, talvolta di cupola e in rari casi piana. I materiali impiegati nella sua realizzazione sono i più vari, la carta è il materiale in uso da più tempo, affiancata oggi da composti sintetici e leghe metalliche.
La membrana è collegata ad una bobina che, immersa nel campo magnetico e percorsa dalla corrente costituita dal segnale da riprodurre, ne genera lo spostamento, quindi la trasduzione da segnale elettrico a movimento d'aria creato dal cono, cupola o pannello radiante.
Il suono in sostanza è generato da una serie di compressioni e rarefazioni dell'aria, compito dell'altoparlante è generare tali compressioni e rarefazioni nell'ambiente d'ascolto.
La forma a cono si presta bene per la riproduzione delle frequenze basse, mentre per le frequenze alte è più adatta la forma a cupola.
Esistono tecnologie che adottano metodi diversi dalle membrane per la trasduzione, poco diffuse dato il loro costo, e destinate soprattutto agli impianti Hi-end.
Non essendo fisicamente possibile (al giorno d'oggi), costruire un trasduttore che riesca a riprodurre con la stessa intensità l'intera gamma di frequenze udibili all'orecchio umano, si sono sviluppati trasduttori, ottimizzati ciascuno per un segmento della banda udibile.
Si suddividono generalmente in:
- Subwoofer (frequenze bassissime, solitamente al di sotto dei 120 Hz)
- Woofer (frequenze basse)
- Midrange (frequenze medie)
- Tweeter (frequenze alte)
- Super Tweeter (frequenze altissime)
Collegando opportunamente altoparlanti destinati alla riproduzione di differenti frequenze, si ottiene un sistema acustico (diffusore) in grado di riprodurre, in modo quanto più possibile lineare e preciso, tutto lo spettro di frequenze udibili.
Esistono modelli di altoparlanti definiti "a gamma intera", quando con un unico altoparlante si cerca di coprire la maggiore estensione possibile di frequenze, solitamente con alcuni artifici come il doppio cono solidale alla bobina mobile, centrando la gamma riprodotta sulle frequenze acusticamente più importanti.
Alcuni costruttori hanno posto particolare attenzione nell'allineare i centri di emissione dei diversi altoparlanti che compongono un diffusore, per centro di emissione si intende il piano che genera l'onda sonora coincidendo approssimativamente con la posizione della bobina mobile, al fine di evitare rotazioni di fase nel punto di incrocio acustico dei diversi altoparlanti.
Altri costruttori hanno elaborato diffusori (elettrostatici) con membrane piatte immerse in un campo elettrico generato da una elevata differenza di potenziale tra due armature con l'obiettivo di far emettere tutte le frequenze con la stessa fase.
Altri ancora hanno pensato di far coincidere i centri di emissione sia come allineamento che come punto di emissione, questi ultimi vengono chiamati altoparlanti coassiali e consistono nell'introdurre un altoparlante dentro l'altro sfruttando la cavità della bobina mobile costruiti riunendo coassialmente sullo stesso cestello, woofer e tweeter.
L'obiettivo di tutte queste "soluzioni" è stato quello di perseguire una riproduzione tanto più simile all'evento originale.
È possibile, in fase di progetto, prevedere con buona precisione il reale comportamento di un altoparlante grazie ai Parametri di Thiele & Small.
[modifica] Note
- ^ a b Talvolta si usa il termine altoparlante elettrodinamico per indicare l'altoparlante magnetodinamico
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