Naboo Diffusore in Kit do it yourself

I veri fanatici e appassionati di Star Wars staranno già storcendo il naso all’immagine di uno dei pianeti dell’universo stellare associato ad un semplice e dozzinale diffusore acustico in kit.

Ebbene si! Vuoi per somiglianza fra forma geometrica degli altoparlanti rispetto la forma del pianeta Naboo, vuoi per la sfrenata passione di un paio di colleghi all’universo di Star wars, abbiamo deciso di realizzare l’universo dei diffusori acustici in kit diy ed il primo è proprio Naboo, questa volta, il diffusore acustico in scatola di montaggio.

“Naboo si trova vicino all’Orlo Esterno della Galassia. È un pianeta composto da verdi pianure, praterie, profondi laghi, grandi paludi e fiumi. Il suo nucleo è molto particolare, essendo coperto per l’85 per cento di superficie acquea, con una struttura interna percorsa da numerose gallerie sottomarine che collegano tutte le zone del sottosuolo del pianeta. Le due specie intelligenti che vi abitano sono i Naboo, umanoidi, e i Gungan, creature anfibie ed intelligenti. Dal nome altisonante, prende vita un nuovo diffusore che si spera possa dare seguito ad una longeva “saga” degna di uno dei più epici capolavori della cinematografia mondiale. In Figura 1 e 2 è raffigurato il diffusore che ha l’onere di portare il nome di un pianeta intero. Trattarsi di un diffusore da stand in un volume netto di circa 13l, dall’immagine è possibile scorgere la bocca del condotto reflex di sezione rettangolare, posta sul baffle anteriore dove sono alloggiati anche i trasduttori adibiti alle basse ed alte frequenze. Un due vie esteticamente lineare e cromaticamente interessante, pronto, a strappare qualche soddisfazione dall’alto del suo low cost”

Altoparlanti Kit Naboo – Scan Speak e Tb Speaker

Mid woofer Tb Speaker W5 610 sg

TB Speaker mid woofer w5-610sg in kevlar

Il W5-610S Figura 3 con membrana in kevlar e cestello di forma circolare e non sezionata ai lati come nella vecchia versione, che francamente creava non poche problematiche di montaggio per l’applicazione Do it your Self. Il gruppo magnetico viene fornito con una calotta che va a schermare il campo magnetico prodotto dal magnete permanente, tale accortezza, oltre a confinare il campo magnetico facendo aumentare Il fattore B di induzione magnetica che di riflesso va ad aumentare il Bxl, potrà anche essere posto nelle vicinanze di un televisore a tubo catodico, qualora quest’ultimo sia sopravvissuto alla dura legge del tempo. Il cestello di buona fattura, al tatto, manifesta una discreta rigidità e solidità, sicuramente superiore al cestello in lamiera che Tb Speaker monta sulla serie di sub-woofer da 5” e 6”. Dalla Figura 4 è possibile notare i dettagli costruttivi appena menzionati, ed inoltre si scorge il supporto della bobina che va a collimare sullo spider che per ultimo accoglie il diaframma della membrana in Kevlar intrecciato. La frequenza di risonanza dichiarata dal costruttore è di 45Hz, che con la massa meccanica Mms e la cedevolezza meccanica Cms dichiarata, trova buona aderenza tramite la formula che li lega. L’altoparlante in questione presenta una membrana in Kevlar, che come caratteristica principale conferisce rigidità alla struttura.

Tweeter Scan Speaker R2604-832000

Scan speak tweeter r2604-832000

Il tweeter adibito per la riproduzione delle alte frequenze è di casa nord europea, dalla fredda Danimarca la Scan Speak fornisce nel suo immenso catalogo, un tweeter dalle buone prestazioni e dall’ottimo rapporto Q/P, l’R2604-832000. Anche nella serie più economica di Scan, la discovery, possiamo apprezzare un mix di tecnologia e diversi upgrade costruttivi che hanno portato ad un continuo miglioramento che contraddistingue i vari altoparlanti di questo brand. L’R26, Figura 5, è equipaggiato con una cupola in tessuto con tecnologia dual ring radiator ed ogiva denominata wave-guide center plug. Quest’ultima, a giudicare dalle dimensioni, andrà ad incidere a frequenze piuttosto alte, dunque il termine guida d’onda sicuramente sarà da imputare ad un adattamento di impedenza acustica fine alla linearizzazione della risposta in frequenza anche a frequenze ben al di sopra dei 20 kHz. La frequenza di risonanza dichiarata dal costruttore è di 500 Hz con un picco di impedenza di circa 20 Ohm, ciò manifesta la non presenza di ferro fluido nel traferro che altrimenti andrebbe ad “intaccare” l’ampiezza del picco alla fs. La sensibilità dichiarata è di 90dB, su quasi tutto il range di funzionamento del piccolo trasduttore, che esibisce una risposta in asse fortemente lineare, almeno fino a 20 kHz, manifestando qualche incertezza da 30 kHz in su.

Kit Naboo – Costruzione step by step

La realizzazione del cabinet è stata curata in ogni piccolo particolare, gli spessori adoperati per il nostro prototipo sono di 3,6 cm (due pannelli di multistrato di betulla marino da 1,8 cm), la scelta di tale spessore è stata dettata partendo dal presupposto di voler conferire rigidità al cabinet ed un certo peso specifico in modo da renderlo il meno colorato (sonicamente parlando) possibile. Nell’ipotesi di adoperare un solo pannello di multistrato di betulla da 1,8 cm, non si incorrerà in problemi di sorta, ma sicuramente la rigidità e l’indeformabilità dell’intero sistema sarà ridotta. La lavorazione è stata effettuata tramite macchina a controllo numerico per una perfetta realizzazione delle parti ad incastro fra i singoli pezzi, ovviamente l’applicazione della colla non è venuta meno. In Figura 6 sono rappresentati i piani di montaggio delle rispettive facce del diffusore, la Figura 7 rappresenta in egual modo la 6 ma differisce per il condotto di sezione circolare anziché rettangolare.

Disegno Naboo con condotto lamellare [ Figura 6 ]

Disegno Naboo con condotto circolare posteriore. [ Figura 7 ]

Fasi di assemblaggio cabinet grezzo kit Naboo

Kit Naboo – Simulazione TB speaker W5 – 610sg

Dopo aver fatto rodare per bene una coppia di w5-610sg per il tempo necessario a far sciogliere le parti meccaniche ed a causare un discreto riscaldamento termico della bobina mobile, si è effettuata una prima rilevazione dei parametri a bobina termicamente stabile. Il primo approccio con questi due “colorati” mid-woofer è visibile in Figura 13 e 14 dove sono stati analizzati la coppia di mid-woofer, che presenta alcune differenze. Il Qts presenta una discrepanza dal dichiarato, di circa il 40% portando, in prima battuta, a far pensare ad un caricamento differente dal bass reflex che si voleva adoperare. Oltre al Qts, ovviamente di riflesso sono cambiati gli altri parametri direttamente correlati e non. Il Vas ha risentito della diminuzione del Cms che da 1,2 mm/N si è quasi dimezzato sfiorando i 0.73 mm/N, attestando dunque una maggiore rigidità rispetto il dichiarato.

Naboo kit diy confronto parametri tb speaker w6-610sg

Simulazione Naboo comparativa caricamento acustico

Inserendo il set di dati a nostra disposizione sul cad di simulazione, otterremo una visione più ampia di quanto visto finora. La Figura 15 mostra le tre curve che sono state ricavate inserendo i parametri misurati e simulati, inoltre poiché l’idea iniziale era quella di ottenere un diffusore dalle dimensioni contenute, con un buon impatto ed una discreta tenuta in potenza con un caricamento reflex, si è cercato di continuare su questa strada mantenendo un tal tipo di caricamento ovviando, in parte, al Qts di quasi 0.61 che ci spinge verso nuove frontiere chiamate cassa chiusa. Per tal motivo in Figura 15 sono presenti tre curve di simulazione, poiché è stato inserito nella parte retrostante dell’altoparlante un foglio di materiale fonoassorbente in modo da aumentare le perdite (Rms) diminuire il fattore di merito meccanico e dunque raggiungere lo scopo di abbattere leggermente il Qts, i parametri rilevati sono visibili in Figura 16.

Corona circolare di materiale assorbente

Parametri Thiele & Small con materassino assorbente

Tale procedura esposta sul noto libro di P.Viappiani ma ancor prima da R.H. Small in persona, prende il nome di “materassino assorbente”. La curva in rosso nella Figura 15 grafica la condizione appena esposta che comparata con la curva in nero (senza materassino assorbente) evince una differenza di circa 1.15 dB, rispettivamente le due curve fanno capo ad un Qts di 0.58 e 0.61. Dando uno sguardo al datasheet della Tb Speakers, ed inserendo i parametri dichiarati, si dà vita alla curva in verde Figura 15, che rispetto alle altre due, a parità di volume di caricamento e dimensione del condotto d’accordo dunque uguale fb, ci fornisce un leggero aumento di estensione, una f-3dB rispetto alla curva in rosso e nero che praticamente si discosta di un niente ed un ripple ancor più marcato. Ciò che balza all’occhio da questi grafici è l’allineamento con ripple più o meno pronunciato, tala andamento andrà a garantire un buon impatto ed una discreta tenuta in potenza in relazione all’altoparlante in oggetto.

Allineamento alle basse frequenze con taratura delle perdite indotte

Tarando finemente le perdite del condotto e le perdite indotte all’interno del cabinet dovute al materiale fonoassorbente Figura 17, si riesce a limitare o enfatizzare il guadagno in gamma bassa dovuto all’allineamento che si è voluto conferire al diffusore. La scelta di una frequenza di accordo del sistema a primo impatto “insolita”, in realtà permette di ottenere una buona riserva di dB localizzata fra 50 e 100Hz conferendo l’effetto punch che su un diffusori di piccola stazza con evidenti limiti fisici, non guasta affatto. E’ evidente che gli allineamenti mostrati in Figura 15 possono essere riassunti in maniera semplice in un C4, sicuramente non lossless, siamo dunque in condizioni dove si è assunto un fattore di perdita QP = 5 ed un QL = 10. Conoscendo dunque le condizioni al contorno e possibile interpretare al meglio ciò che si è visto in Figura 15.

Crossover (Schema di principio – Schema di montaggio)

Schema elettrico crossover kit Naboo

Il filtro crossover (Figura 18) pensato per una perfetta ottimizzazione sia del modulo che delle fase esibisce una rete di filtro passa alto e passa basso di facile comprensione. La via bassa presenta un solo induttore su nucleo in ferrite da 2.2 mH seguito da una cella RLC serie in parallelo al segnale. Tale configurazione non è altro che un primo ordine elettrico con cella di equalizzazione atta ad aumentare la canonica pendenza di 6dB/Oct in modo da ottenere una doppia pendenza, molto più efficace allo scopo. La rete di filtro del passa alto, dalla veste più complessa rispetto il passa basso, in realtà è una “semplice” rete del terzo ordine dove a monte è posto un attenuatore compensato ed a valle una cella rlc serie in parallelo al segnale, a seguire un partitore resistivo. La configurazione circuitale non mette in luce la topologia del filtro del terzo ordine poiché essa è una configurazione mascherata dal condensatore seguito dal resistore da 1 Ohm posto sul ramo di massa del circuito. Tale configurazione permette una maggiore facilità di pilotaggio da parte dell’amplificatore che andrà ad interfacciarsi con il nostro diffusore. La qualità della componentistica si allinea alla qualità dei trasduttori adoperati. Per tal motivo vengono utilizzati condensatori Jantzen Audio serie Cross-Cap con dielettrico in polipropilene, l’unico condensatore non in serie al segnale è l’8,2 uF MKT in poliestere, perfetto per l’impiego cui deve assolvere. La bobina del passa basso da 2.2 mH avvolta su nucleo in ferrite, presenta una R pari a 0,33 Ohm in relazione al diametro del filo di 1,2 mm. Tutti i resistori adoperati sono dei MOX 5W. Figura 19, 20 e 21.

Crossover Naboo kit diy in scatola di montaggio

Schema di montaggio crossover Naboo

Caratteristiche rilevate

Alcune note sulle misure effettuate e sulla loro interpretazione. Tutti i grafici nel loro complesso sono il risultato di misure esportate dallo strumento che ha eseguito le rilevazioni (Audio Precision 515) e importate su un programma di impaginazione grafica. L’asse delle x (dove viene graficata la frequenza in Hz) va da 10 a 20kHz in modo da ritrovarsi le decadi 100 e 1000Hz per facilitarne la lettura. Il microfono utilizzato è l’Aco Pacific modello 7012 a condensatore con preamplificatore 4012 con polarizzazione a 200V. Tale microfono è equivalente al B&K 4133.
Nel dominio del tempo, il grafico dell’ETC, presenta sull’asse delle x il tempo in secondi. Al fine di agevolare la conversione in ms, è stata utilizzata la notazione scientifica, indicata con 10^-3.

Grafico Impedenza kit Naboo

Partiamo dal modulo e argomento dell’impedenza in Figura 22 che esibisce delle perdite fortemente accentuate.L’impiego di materiale assorbente e soprattutto del materassino assorbente causa un appiattimento dei picchi del modulo e un aumento del minimo di impedenza. Il primo picco del modulo d’impedenza presenta una forte attenuazione da ricercare nel condotto. E’ proprio quest’ultimo a governare l’ampiezza del primo picco di impedenza come è faciali constatare manipolando il parametro “Q equivalente alle perdite” nella sezione condotto in ALAB30. Le dimensioni e le perdite inserite all’interno o in prossimità del condotto fanno sì che il picco perda sensibilità in ampiezza e di riflesso la risposta in bassa frequenza venga più o meno smorzata in relazione alle perdite.Si è riesce così ad ottenere un buon smorzamento al contrario di un vistoso ripple che altrimenti sarebbe apparso sul grafico della risposta in frequenza. La massima condizione di carico vale 11.85 ohm ad una frequenza di 2.6kHz, condizione di assoluta sicurezza per l’amplificatore che verrà collegato a monte.

Risposta in Frequenza in asse e fuori asse Kit Naboo

La risposta in frequenza, (Figura 23), lineare su tutta la banda passante nell’intorno di +-3dB, ha un andamento in salita da 10 kHz in su per ottimizzarela risposta angolata a 30° e 45°. L’anomalia a circa 5kHz (visibile in Figura 7), dovuta al break up della membrana, in sede di filtraggio non è stata corretta tramite l’ausilio di celle di risonanza poiché, sia nel dominio del tempo che nel grafico di distorsione, non vi è accenno a tale artefatto. La sensibilità del diffusore si attesta a circa 84dB, sicuramente non da primato ma per ottimizzare la risposta in fase si è cercato di trovare il giusto compromesso fra le due grandezze, considerando anche il fatto che mid-woofer non supera il livello degli 86dB.

distorsione armonica kit Naboo

La distorsione armonica del diffusore, da considerare da 100Hz in su, (Figura 24) nel complesso, manifesta una seconda armonica su tutta la banda passante ad un livello medio dello 0.5%. Le armoniche di ordine dispari esibiscono una maggiore decrescenza rispetto le pari. Nel complesso, considerando la natura economica degli altoparlanti, il risultato è di buon livello.

Waterfall kit Naboo

ll decadimento temporale (Figura 25), manifestato dalla waterfall, si estingue in poco meno di 2,5 ms. Ciò che ci si aspetta da un diffusore che monta un mid-woofer da 5” con massa mobile (Mms) pari a poco più di 10g. La presenza, fra i 400Hz ed1kHz, di energia residua, non suscita particolare problematica, poiché il livello cui si attesta tale energia è di -35dB a circa 4ms dunque ben controllata ed estinta. La ETC (Figura 26), conferma quanto detto per la waterfall esibendo un decadimento in meno di 2 ms.

ETC decadimento temporale kit Naboo

La risposta al gradino (Figura 27) manifesta la vicinanza circa i due picchi di tweeter e woofer, confermando una buona coerenza, ed una fase elettrica per entrambi i trasduttori non invertita.
Nel complesso una buona performance del piccolo diffusore che esibisce buoni spunti ed una buona amalgama fra le differenti grandezze, il verdetto finale sarà da attribuire ad uno strumento delicato quanto efficace: le nostre orecchie.