Radiatori passivi

Gentile Direzione di Audioplay,
ho letto con interesse il progetto AP SD4/11W e sono rimasto incuriosito dall’utilizzo dei radiatori passivi. Vengono indicati i vantaggi rispetto all’accordo reflex in una cassa di tale forma e le dimensioni rispetto al woofer “attivo”. Mi sono rimasti dei dubbi sulla risposta complessiva del sistema e in generale sui radiatori passivi.
Tali radiatori emetteranno dei suoni, come stabilirne il comportamento? Saranno in controfase?
E’ possibile utilizzare un woofer standard non collegato al segnale come radiatore?
In una cassa, ha senso utilizzare un radiatore passivo e un woofer di dimensioni uguali sulla stessa faccia (uno sopra l’altro)?
Grazie,
Saluti

Simone Petrosino (Cattolica – RN)

Ciao Simone,
passiamo dunque a cercare di affrontare gli argomenti di tuo interesse uno per uno.
Anzitutto, chiariamo una volta per tutte che il funzionamento dei sistemi dotati di radiatore passivo è assimilabile molto da vicino a quello dei sistemi Reflex. Il maggior numero di parametri connesso all’uso di un passivo, in luogo di un semplice condotto di accordo, consentirebbero in teoria una migliore ottimizzazione di tutti gli aspetti delle prestazioni del sistema accordato (ed esiste anche un approfondito studio di R.H.Small che ci mette a disposizione un intero set di parametri e di equazioni atte allo scopo). In pratica però, con gli allineamenti più facilmente progettabili, praticabili e di fatto più usati, il funzionamento di un sistema Reflex e quello dello stesso sistema nel quale il condotto di accordo sia stato sostituito con un passivo (come vedremo fra poco) sono del tutto equivalenti. E questo è anche uno dei motivi per cui nel programma Bass-PC non esiste una specifica sezione dedicata ai radiatori passivi.

Allo scopo di informare chi non abbia ancora letto l’articolo riguardante il AP SD4/11W, diremo intanto che i vantaggi che abbiamo elencato nel suddetto articolo a proposito dell’uso dei due passivi, in luogo di un lungo condotto di accordo reflex, erano sostanzialmente due: la maggior facilità costruttiva del montaggio dei due passivi rispetto ad un lungo condotto e la eliminazione del pericolo di nascita di onde stazionarie in gamma medio-bassa all’interno del condotto stesso. Questa circostanza in realtà era ben più di un semplice “pericolo”, dato che, avendo già costruito i primi “muletti” dei mobili delle Delta Tre AP06 dotandoli proprio di un condotto di accordo stretto e lungo, avevamo potuto appurare che il problema delle risonanze si era di fatto già verificato.
In realtà, i vantaggi dell’uso di uno o più radiatori passivi in luogo di un semplice condotto sono però molti di più:

– Il più importante si evidenzia in particolare quando il volume di carico non è molto grande, mentre rischia di esserlo quello del condotto necessario per farlo risuonare ad una frequenza FB molto bassa (specie volendo mantenerne l’area della sezione non inferiore ad 1/3 di quella della superficie radiante del woofer). E questo è proprio il caso del AP SD4/11W, che con soli 44 litri di volume e 32 Hz di prevista FB richiederebbe un condotto davvero molto ingombrante, come d’altronde lo è quello delle Delta Tre AP06, che è caratterizzata da un sistema reflex basato su parametri simili (VB 42 litri e FB 32 Hz).
E quando il condotto diventa ingombrante il suo volume va ad aggiungersi a quello di carico VB rischiando di far diventare troppo ingombrante tutto il diffusore.

– Il secondo vantaggio dei passivi che ci piace ricordare in questa occasione è quello di poter offrire una superficie radiante molto grande (sempre senza aggravi di ingombro, ma solo della massa mobile necessaria), cosa che, come abbiamo ormai certificato (anche con il TFS, oltre che con queste note: Limite inferiore basse frequenze in ambiente d’ascolto), consente un ottimo trasferimento del massimo di energia acustica all’ambiente anche a frequenze molto basse.
– Il terzo vantaggio da non dimenticare, consiste nell’azione di filtraggio operata dalla membrana del passivo sulla eventuale fuoriuscita dal volume di carico del woofer di segnali a frequenza media, eventualmente emessi dallo stesso altoparlante verso l’interno.
E, per concludere, accenneremo al fatto che un passivo per sua natura non può essere affetto da quei rumori che a volte nascono nei condotti di accordo (innescati da un errato dimensionamento o una forma non corretta) causati a volte da moti turbolenti dell’aria nel condotto stesso o alle sue estremità.

Procediamo quindi ora con le risposte.

Avendo stabilito che il funzionamento alle basse frequenze di un sistema dotato di radiatore passivo è estremamente simile a quello di un sistema reflex dotato dello stesso woofer, lo stesso volume e di un condotto che lo faccia risuonare alla stessa FB, possiamo facilmente concludere che i movimenti del passivo alla sua risonanza sono in fase con quelli del woofer e contribuiscono a frenarne il movimento.

In questo grafico la curva rossa rappresenta la escursione del woofer, che presenta un minimo proprio in corrispondenza alla FB=32 Hz. Per accordare la frequenza di risonanza del passivo, nel volume di carico previsto, in modo tale che corrisponda alla decisa FB, si può operare come se il passivo fosse un woofer montato in cassa chiusa e andando a vedere come deve essere tarata in conseguenza la sua massa mobile. Con il Bass-PC si possono immettere tutti i dati noti del passivo, inserendo per i parametri caratteristici di un altoparlante che fosse dotato di magnete e bobina mobile, semplicemente dei dati a caso: saranno ininfluenti sul risultato ricercato.

Ecco quindi, a titolo esemplificativo, i dati che abbiamo immesso nel BASS per uno dei piccoli passivi CIARE utilizzati nel AP SD4/11W.
Per il quale il volume di carico considerato è la metà (22 litri) di quello che hanno in realtà a disposizione i due passivi impiegati (44 litri). La massa mobile è quella dichiarata per il passivo senza pesi aggiunti e la massa aggiunta MA è quella corrispondente all’utilizzazione di tutti gli 8 pesetti aggiuntivi da 10 grammi ciascuno (80 grammi) forniti a corredo di ciascun passivo.

L’unico risultato che ci interessa di far calcolare dal BASS in questo caso è la FC nel volume privo di assorbente acustico (la colonna di sinistra a fianco), che assume un valore di circa 31 Hz, evidentemente molto prossimo ai 32 desiderati. Un altro elemento che potrebbe essere considerato, nel confronto fra un sistema reflex accordato con un condotto ed uno accordato con un passivo, è la escursione massima alle frequenze inferiori alla FB. Escursione che si potrebbe immaginare minore con il passivo in ragione del fatto che questo chiude il volume di carico e potrebbe frenare i movimenti del woofer, per valori via via decrescenti della frequenza, più di quanto potrebbe fare un condotto totalmente aperto.

La nostra verifica di questo aspetto, nel caso dell’AP SD4/11W, si è basata sulla considerazione che il volume chiuso che si oppone ai movimenti del woofer a frequenze inferiori all’accordo è la somma di quello dell’aria contenuta nel mobile più i due VAS (46 x 2 dm3) dei due passivi impiegati, per un volume totale di 46+46+44=136 litri.
Ecco quindi a confronto l’escursione del woofer dell’AP SD4/11W supposto reflex a condotto, a confronto con quella che avrebbe se lo stesso woofer fosse montato in un volume chiuso di 136 litri.
Il valore che ci interessa è quello alla più bassa frequenza graficata, cioè i 20 Hz.

E, come vediamo, la differenza fra le due curve rosse, a quella frequenza, è praticamente nulla.

Inoltre, mentre una massa d’aria in un condotto, ove non sia presente al suo interno nessun elemento dissipativo (reflex classico quindi… E non, ad esempio, “aperiodico”), costituisce insieme al volume di carico VB un sistema risonante dotato di un QB che potrebbe essere anche molto alto (mediamente è 5, ma se il mobile è vuoto, molto robusto e privo di trafilaggi, situazione peraltro rarissima, può salire anche oltre 10), quando si usa un passivo (o più di uno in parallelo, come è il caso dell’AP SD4/11W) si deve tener conto anche del Q del passivo stesso (determinato dalle perdite che avvengono nelle sue sospensioni, quando si flettono durante il funzionamento). Però questo fattore di merito di solito è comunque molto alto e se il QB del mobile ha già un valore medio (magari proprio 5) a causa della presenza di una certa quantità di assorbente acustico al suo interno, una sua ulteriore diminuzione a causa di quello del passivo non è ipotizzabile.

Tutto ciò conforta l’ipotesi che calcolando un sistema accordato con radiatore passivo esattamente come se fosse viceversa dotato di un condotto, non comporta nessuna differenza pratica di rilievo.
Ecco quindi che l’uso del Bass-PC, come previsto, potrà tornare molto utile anche progetti di questo tipo.
Quanto alla domanda sul possibile uso di un normale woofer attivo in funzione di radiatore passivo, è certamente possibile, ma assolutamente non consigliabile.
Il primo motivo è naturalmente di natura economica.
Come è facile arguire, un woofer attivo costa sempre di più di un corrispondente radiatore passivo.
Il secondo motivo risiede nella grande difficoltà di tararne il peso (la massa mobile) in modo da ottenere che la sua risonanza nel volume previsto corrisponda al valore richiesto dal progetto reflex prescelto. Tale FB deve essere quasi sempre più bassa della FC del woofer a cui viene abbinato nello stesso volume. E la aggiunta del peso necessario ad un woofer attivo è sempre molto più difficoltosa rispetto alla aggiunta di qualsiasi tipologia di peso dietro ad un passivo.
L’uso di un woofer attivo consentirebbe però, prevedendo la possibilità di chiuderlo in cortocircuito, di ottenere a piacere la possibilità di scegliere fra il funzionamento accordato (woofer-passivo “aperto”) e quello che si avrebbe (almeno a tutte le frequenze realmente udibili) se la cassa fosse totalmente chiusa (woofer-passivo “in corto”).
Quanto all’ultima domanda, ovvero se abbia un senso l’uso di un woofer ed un passivo di diametro uguale, montati uno sopra l’altro sulla stessa faccia di un opportuno mobile, fermo restando che il peso del passivo dovrà essere quello giusto (e sicuramente molto superiore a quello del woofer impiegato), controindicazioni non ve ne sono.