Progettare audio: collegare gli altoparlanti
inserito il:
10.03.2008
tratto da 'Elettricoplus'
Quando si deve progettare l'impianto per la diffusione sonora in un deter-minato contesto - un centro commerciale piuttosto che un centro convegni o, ancora, un albergo - una delle prime scelte che è necessario effettuare riguarda la modalità di collegamento dei sistemi di altoparlanti.
Tra questi i più comunemente impiegati sono il collegamento detto "a im-pedenza costante" e quello denominato "a tensione costante", di cui parle-remo nel seguito.
Il collegamento a tensione costante
La prima cosa da dire è che il termine "tensione costante" è piuttosto fuorviante e prima di essere compreso appieno è sovente causa di una certa confusione.
In elettronica, esistono due tipi di generatore di potenza molto differenti tra loro, il generatore di tensione e il generatore di corrente.
Un generatore a corrente costante (ideale) è una sorgente che fornisce una corrente di entità prefissata indipendentemente dal carico che gli è collegato; così la tensione di uscita varia ma la corrente rimane costante.
All'opposto, un generatore di tensione (ideale) è una sorgente che fornisce una tensione costante indipendentemente dal carico cui è collegato ed è invece la corrente che può variare.
Tale terminologia, se applicata ad un sistema per la distribuzione di un se-gnale audio, fa unicamente riferimento all'azione del sistema "a piena po-tenza". Ciò è da tenere bene a mente: a piena potenza la tensione appli-cata è costante e non varia al variare del numero di diffusori acustici colle-gati. In altre parole, è possibile aggiungere o togliere un numero qualun-que di diffusori acustici (tenendo sott'occhio i limiti di potenza massima, ovviamente) senza che la tensione applicata al sistema subisca variazioni.
L'altra cosa che è "costante" è la tensione di uscita dell'amplificatore alla potenza nominale ed è la stessa per tutte le potenze nominali.
I valori di tensione impiegati nelle linee di distribuzione a tensione costan-te sono numerosi. Di questi il più diffuso in Italia è pari a 100 Volt efficaci. Ciò implica che tutti gli amplificatori per linee a 100 V presentano alla loro uscita una tensione efficace di 100 V quando erogano la loro potenza no-minale. Così che si tratti di un amplificatore da 10, da 100 o da 500 Watt, la massima tensione di uscita di ciascuno risulta costante e pari a 100 V efficaci.
In figura 1 è schematizzato un sistema di distribuzione del segnale audio del tipo "a tensione costante". Come si può constatare, l'uscita dello stadio finale dell'amplificatore è connessa ad un trasformatore che ha il compito di elevarne la tensione al valore di 100 V efficaci; ogni diffusore acustico deve a sua volta essere dotato di un trasformatore che effettui l‘operazione inversa, ovvero la conversione del segnale da elevata tensio-ne/bassa corrente a bassa tensione/elevata corrente, come richiesto da un convenzionale sistema di altoparlanti di bassa impedenza.
È alquanto comune, per quanto non sempre verificato, che i diffusori acu-stici per linee di distribuzione a tensione costante siano dotati di più in-gressi, ciascuno dei quali contraddistinto da un certo dato di potenza (figu-ra 2).
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La presenza di questi terminali, che fanno riferimento a prese intermedie del suddetto trasformatore, dà modo in un impianto di diffusione sonora di poter scegliere tra due o più livelli di intensità di segnale che è possibile applicare ai vari diffusori acustici, ovvero, in ultima analisi, scegliere il li-vello sonora da essi emesso a seconda della loro posizione e delle esigenze di sonorizzazione.
Con questo schema di connessione, le correnti in gioco sono ridotte per cui anche il diametro del filo necessario per i collegamento è considerevol-mente ridotto, rispetto al caso della distribuzione con linea ad impedenza costante.
Inoltre, la semplicità di collegamento dei diffusori acustici ammette pochi eguali: tutti i diffusori acustici vengono infatti collegati in parallelo alla li-nea, analogamente a quanto avviene per le apparecchiature elettriche ed elettroniche che traggono la loro alimentazione dalla rete elettrica a 220 Volt. Aggiunte e sostituzioni di diffusori acustici sono alquanto agevoli an-che a impianto installato.
Quale rovescio della medaglia è da citare il possibile peggioramento nelle prestazioni complessive del sistema di diffusione sonora, questo a causa del doppio passaggio da bassa ad alta tensione di segnale e viceversa.
Arbitri della situazione sono pertanto i trasformatori impiegati nell'amplificatore e nei diffusori acustici.
La qualità del trasformatore impiegato in un diffusore acustico per linee a 100 V può essere rivelata già da un esame della curva di impedenza. La figura 3 illustra l'impedenza calcolata per uno stesso diffusore acustico con due trasformatori, uno di buona e l'altro di pessima qualità; si può consta-tare che l'adozione di quest'ultimo rende il diffusore acustico praticamente inutilizzabile al di sotto dei 100 Hz.
Altro indicatore di qualità del trasformatore è la sua perdita di inserzione, come appare in tutta evidenza in figura 4.
Specifiche tecniche di un diffusore acustico per linea a 100 V
Per la presenza del trasformatore di adattamento, le specifiche tecniche di un diffusore acustico per linea di distribuzione a 100 V differiscono in parte da quelle tipiche di un diffusore acustico per collegamento a impedenza costante.
A fini progettuali, le caratteristiche elettroacustiche principali di un diffuso-re acustico destinato a fare parte di sistemi di distribuzione a 100 V sono rispettivamente:
• numero degli altoparlanti;
• numero delle vie, è il numero di altoparlanti di tipo diverso che, coprendo gamme di frequenze adiacenti, contribuiscono all'estensione della risposta in frequenza del diffusore acustico. Un diffusore acustico a una via (monovia) è costituito di uno o più alto-parlanti dello stesso tipo (largabanda) che riproducono tutti la mede-sima gamma di suoni, un diffusore acustico a due vie è tipicamente costituito di un woofer per la riproduzione delle basse frequenze e di un tweeter per la riproduzione delle alte frequenze;
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• gamma di frequenze (in Hz), ovvero l'estensione della risposta in frequenza (per esempio entro  3 dB) del diffusore acustico. Al di sopra e al di sotto di tale gamma, l'emissione sonora del diffusore acustico è di entità ridotta e come tale può non essere utilizzabile;
• grafico della risposta in frequenza, misurata in asse e fuori as-se. Dà modo di giudicare la linearità di funzionamento del diffusore acustico;
• valori di potenza applicata (in W) e relativo livello sonoro (in dB) generato ad una distanza prestabilita (per esempio a 1 metro), oppure Sensibilità (in dB) del diffusore acustico privato del trasfor-matore. Consente di pianificare al meglio la disposizione dei diffusori acustici in funzione del livello sonoro desiderato;
• angolo di copertura (in gradi) al variare della frequenza, sanci-sce l'andamento dell'apertura del fascio sonoro (per esempio a -6 dB) in relazione ad uno o più piani di interesse, di solito il piano oriz-zontale e quello verticale (nel caso di un singolo altoparlante, il fa-scio sonoro si ipotizza essere conico a base circolare, dunque è suffi-ciente un unico dato perché tutti i piani sono identici). Spesso viene altresì definito "angolo di apertura" o, all'americana, "beamwidth".
Si annota purtroppo che non sempre queste informazioni sono rese dispo-nibili dal produttore. La ragione di ciò può essere con ogni probabilità im-putata al fatto che le prestazioni dei diffusori acustici per linee a 100 V so-no ritenute di molto inferiori a quelle degli analoghi prodotti per linee ad impedenza costante.
Questo corrisponde sempre al vero ma con diversi gradi di verità a secon-da dei casi. La scelta di trasformatori di bassa qualità porta senza ombra di dubbio ad un drastico peggioramento delle prestazioni del diffusore acusti-co, ma quest'ultimo può dover scontare colpe magari non completamente sue (ovvero di chi l'ha progettato).
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