Si prega di mantenere le distanze!
Come le bobine dei crossover si colorano a vicenda
Che cos'è questa storia delle bobine di arresto?
Sono costituite da fili di rame smaltati e avvolti e riducono la corrente alternata che le attraversa all'aumentare del passo o della frequenza. La loro capacità di bloccare più o meno gli overtones è dovuta al magnetismo. Ogni conduttore elettrico, compreso il filo di rame, genera un campo magnetico intorno a sé quando viene attraversato da una corrente elettrica. Ed è proprio questo campo magnetico che induce nel conduttore delle controtensioni che aumentano costantemente all'aumentare della frequenza della corrente alternata.
Ma ora viene il bello: il campo magnetico generato da una bobina raggiunge anche gli induttori vicini, nei quali induce tensioni alternate. Durante la riproduzione musicale, ogni bobina del crossover trasmette quindi segnali alle altre bobine vicine, che possono influenzare il suono degli altoparlanti. È stato progettato un set-up sperimentale per dare una prima impressione sul fatto che questa induzione esterna sia udibile o trascurabile.
Un generatore di toni
era la sorgente del segnale e un amplificatore inviava i suoi toni sinusoidali da uno a due watt attraverso una bobina con una resistenza di carico a monte. La bobina fungeva da trasmettitore, per così dire, e una seconda bobina era posta nelle vicinanze come ricevitore. Le estremità dei fili erano collegate ai terminali positivo e negativo di un altoparlante. È difficile credere che i toni sinusoidali si sentissero chiaramente attraverso l'altoparlante fino alla gamma degli acuti, e questo senza alcun collegamento elettrico tra l'amplificatore e il ricevitore.
Questo esperimento ha dimostrato che l'influenza reciproca delle bobine su un crossover non è affatto insignificante. Ma cosa fare?
La prova e l'errore hanno perfettamente senso
Le modifiche alla posizione delle bobine hanno rivelato che l'entità dell'interferenza dipende principalmente da due fattori controllabili: la distanza tra le bobine e il loro allineamento geometrico. Per essere appena udibile, una tensione di induzione pari a un millesimo della tensione originale dell'amplificatore si è rivelata adeguata, il che corrisponde a un rapporto segnale/rumore di 60 decibel. In altre parole: se l'amplificatore invia 10 volt alla bobina del trasmettitore, non più di 10 millivolt dovrebbero essere misurabili alla bobina del ricevitore. Il passo successivo è stato quello di provare a posizionare le bobine in modo che si lasciassero in pace l'una con l'altra. A questo scopo, un millivoltmetro ha sostituito l'altoparlante nella figura precedente e inizialmente due diverse induttanze sono servite come soggetti di prova: i diversi tipi di bobina disponibili presso Intertechnik con 4,7 mH come trasmettitore e una bobina a nucleo d'aria con 0,47 milliHenry come ricevitore. Entrambe sono induttanze tipiche per altoparlanti con impedenza di 8 Ohm: quella grande per i woofer, quella piccola per i midrange e i tweeter.
In linea di principio, è possibile anche una distribuzione inversa dei ruoli, ossia un'induttanza piccola come trasmettitore e una grande come ricevitore. In pratica, tuttavia, questo caso è piuttosto raro, poiché le correnti più elevate passano generalmente attraverso le grandi bobine davanti ai woofer. Il diagramma seguente illustra la quantità di energia elettrica che raggiunge i singoli rami di un diffusore a tre vie.
Se un crossover separa a 400 Hz e 3,5 kHz, il woofer riceverà in media circa il 56% della potenza erogata dall'amplificatore durante la riproduzione di musica, il midrange circa il 34% e il tweeter il 10%. La curva rossa sottostante nel diagramma si basa su analisi spettrali di varie registrazioni pop, rock, jazz e classiche.
La distribuzione di potenza del rumore rosa o del rumore IEC e DIN deve servire solo come paragone, in quanto questi tipi di rumore possono essere familiari ad alcuni.
Campo disperso e induttanza
Gli esperimenti hanno dimostrato che la sensibilità di una bobina (ricevitore) alle tensioni di interferenza indotte dall'esterno aumenta con la sua induttanza. Anche con un posizionamento o un allineamento ottimale, spesso è necessaria una distanza di 20 mm o più tra bobine vicine per ridurre i segnali di interferenza a -60 dB. Ciò è particolarmente importante per le induttanze nella gamma media in termini di suono, soprattutto perché le bobine dei woofer disperdono anche i segnali a media e alta frequenza, che impediscono in gran parte di raggiungere il woofer stesso a causa della loro induttanza.
I test hanno rivelato le seguenti correlazioni: con un'induttanza doppia della bobina del trasmettitore (10 mH invece di 4,7 mH), la distanza minima specificata nelle tabelle seguenti si riduceva di circa il 30%. Al contrario, con solo la metà dell'induttanza della bobina del trasmettitore, la distanza minima è aumentata di circa il 50% rispetto ai valori della tabella.
Per le bobine del ricevitore vale il contrario: se la loro induttanza viene raddoppiata da 0,47 mH a 1,0 mH, è necessaria una distanza di circa il 50% superiore a quella della bobina del trasmettitore. D'altra parte, se l'induttanza della bobina ricevente fosse solo dimezzata, la sua distanza dalla bobina trasmittente potrebbe essere inferiore di circa il 30% rispetto a quanto indicato nelle tabelle seguenti.
Ecco le distanze minime che sono state determinate utilizzando il set-up di prova descritto sopra, a partire da bobine rotonde o a rullo.
Bobina a rullo in pos. X A1 - A3: allineamento della bobina del ricevitore alla bobina del trasmettitore .
A1 A2A3
| Pos.X | Bobina del trasmettitore | A1 Allineamento LU32/26 | A2 Allineamento LU32/26 | A3 Allineamento LU32/26 |
| 1 | HQS 32/26 | 37 | 10 | 0 |
| 2 | COT 92/39 | 50 | 15 | 0 |
| 3 | DR 56/35 | 63 | 15 | 0 |
| 4 | HQP 56/35 | 55 | 20 | 0 |
| 5 | HQP 62/47 | 63 | 28 | 0 |
| 6 | HQ 58/46 | 67 | 36 | 0 |
| 7 | HQ 43/45 | 65 | 37 | 0 |
| 8 | DR 56/61 | 75 | 58 | 0 |
| 9 | TO 10 | 5 | 38 | 5 |
| 10 | LU 92/39 | 41 | 6 | 0 |
| 11 | LU 120/55 | 43 | 18 | 0 |
Distanza minima tra le bobine in millimetri per una tensione di interferenza di -60dB.
Pos. X : posizione o orientamento della bobina del trasmettitore con 4,7 mH
A1, A2, A3 : allineamento della bobina del ricevitore (0,47 mH, LU32/26) rispetto alla bobina del trasmettitore vicina
Le bobine la cui denominazione inizia con HQ, DR o P hanno nuclei in ferrite di diverso tipo, COT indica una bobina con nucleo in polvere Corrobar, TO una bobina con nucleo toroidale e LU le bobine ad aria. Le bobine ad aria senza materiali magnetizzabili in prossimità degli avvolgimenti (vedere i punti 10 e 11 della tabella) generano intorno a sé un campo magnetico vagante altrettanto forte di quello delle bobine con nucleo, ed entrambe le varianti richiedono distanze comparabili dai loro colleghi sul crossover. La direzione di avvolgimento del filo di rame delle bobine vicine ha l'influenza maggiore: se è la stessa per entrambe, come nel caso A1, le bobine devono essere molto distanziate, mentre se gli avvolgimenti sono perpendicolari l'uno all'altro, come nel caso A3, le bobine possono anche essere a stretto contatto senza interferire l'una con l'altra. La bobina a nucleo toroidale TO 10 (vedi punto 9 della tabella) sembra essere un po' fuori linea in questo caso, a causa del suo particolare avvolgimento del filo attorno al nucleo toroidale.
Quali sono le distanze minime quando si cambia la posizione della bobina del trasmettitore?
Bobina a rulli in pos. Y A1 - A3: allineamento della bobina del ricevitore alla bobina del trasmettitore.
A1A2A3
| Pos.Y | Bobina del trasmettitore | A1 Allineamento LU32/26 | A2 Allineamento LU32/26 |
A3 Allineamento LU32/26 |
|
1 |
HQS 32/26 | 16 | 64 | 0 |
| 2 | COT 92/39 | 55 | 95 | 3 |
| 3 | DR 56/35 | 45 | 105 | 0 |
| 4 | HQP 56/35 | 40 | 90 | 0 |
| 5 | HQP 62/47 | 43 | 97 | 7 |
| 6 | HQ 58/46 | 48 | 107 | 0 |
| 7 | HQ 43/45 | 36 | 100 | 0 |
| 8 | DR 56/61 | 50 | 105 | 0 |
| 9 | TO 10 | 13 | 13 | 10 |
| 10 | LU 92/39 | 56 | 90 | 0 |
| 11 | LU 120/55 | 60 | 100 | 0 |
Distanza minima tra le bobine in millimetri per una tensione di interferenza di -60dB.
Pos. X: posizione o orientamento della bobina del trasmettitore con 4,7 mH
A1, A2, A3: allineamento della bobina del ricevitore (0,47 mH, LU32/26) alla bobina del trasmettitore vicina
Se la posizione della bobina del trasmettitore viene modificata, vale anche in questo caso quanto segue: se la direzione degli avvolgimenti delle bobine del trasmettitore e del ricevitore è la stessa, come nel caso di A2 questa volta, è necessaria una distanza molto grande affinché non si influenzino reciprocamente in modo udibile. Solo se gli avvolgimenti sono perpendicolari, come nel caso di A3, le bobine possono avvicinarsi l'una all'altra. La bobina a nucleo toroidale Torobar TO 10 (voce 9 della tabella) rappresenta un'altra eccezione, grazie allo speciale avvolgimento del filo attorno al nucleo toroidale.
Non tutte le bobine di arresto sono rotonde o a forma di rotolo. Soprattutto quelle con nucleo magnetizzabile in trasformatore o in lamiera di ferro si sono rivelate piuttosto particolari in termini di dispersione, come dimostrano i seguenti dati di misura.
Trasformatore e bobina con nucleo a I come trasmettitore A1 - A3: allineamento della bobina del ricevitore
alla bobina del trasmettitore
Pos. X
Pos. Y
A1A2A3
Voce Z
| Pos.X | Bobina del trasmettitore | A1 Allineamento | A2 Allineamento | A3 Allineamento |
| 1 | I 78 | 5 | 85 | 3 |
| 2 | I 96 | 16 | 90 | 3 |
| 3 | I 130 | 34 | 105 | 0 |
| 4 | I 150 | 40 | 110 | 5 |
| 5 | FE 96 | 20 | 20 | 0 |
| 6 | FE 130 28 | 19 | 0 | 0 |
| Pos.Y | Bobina del trasmettitore | A1 Allineamento | A2 Allineamento | A3 Allineamento |
| 1 | I 78 | 5 | 63 | 63 |
| 2 | I 96 | 7 | 77 | 5 |
| 3 | I 130 | 20 | 90 | 5 |
| 4 | I 150 | 29 | 98 | 5 |
| 5 | FE 96 | 0 | 33 | 25 |
| 6 | FE 130 | 0 | 0 | 35 |
| Pos.Z | Bobina del trasmettitore | A1 Allineamento | A2 Allineamento | A3 Allineamento |
| 1 | I 78 | 0 | 0 | 72 |
| 2 | I 96 | 0 | 0 | 81 |
| 3 | I 130 | 0 | 8 | 90 |
| 4 | I 150 | 0 | 3 | 92 |
| 5 | FE 96 | 10 | 50 | 5 |
| 6 | FE 130 | 18 | 60 | 0 |
Distanza minima tra le bobine in millimetri per una tensione di interferenza di - 60dB.
Pos. da X a Z : posizione della bobina del trasmettitore con 4,7 mH
A1, A2, A3: allineamento della bobina del ricevitore (0,47 mH, LU 32/26) alla bobina del trasmettitore.
La "I" nelle denominazioni delle bobine indica un nucleo a forma di barra in lamiera di trasformatore, mentre la "FE" indica nuclei di trasformatori standard sotto forma di lettera E
Esatto:
Le illustrazioni seguenti mostrano il modo migliore di posizionare le bobine sui crossover per ridurre al minimo le interferenze reciproche. Vista dall'alto.
Bobina a rullo Bobina a rullo
Direzione di avvolgimento
Le bobine vicine hanno la minima influenza l'una sull'altra se i loro avvolgimenti sono perpendicolari l'uno all'altro. Le frecce blu illustrano la direzione di avvolgimento.
Trasformatore e bobina a rulli I-core e bobina a rulli
Anche la direzione di avvolgimento delle bobine con trasformatore o nucleo I deve essere perpendicolare a quella della bobina vicina.
Se possibile, non in questo modo!
Trasmettitore DR56/61 Ricevitore HQ40/30
con 4,7mHcon 2,7mH
268 mm
L'influenza si è rivelata sorprendentemente grande quando anche la bobina del ricevitore (HQ 40/30 in questo caso) aveva un'elevata induttanza e le due bobine erano posizionate praticamente testa a testa. Per ottenere una tensione di interferenza di -60 dB era necessaria una distanza di circa 27 cm!
Conclusione
Quando scorre la corrente alternata, le bobine di arresto necessarie per gli altoparlanti inviano energia magnetica alle altre bobine del crossover, inducendo in esse tensioni alternate che possono compromettere il suono dell'altoparlante. Questa fastidiosa proprietà è più o meno insita in tutti i tipi di bobine, indipendentemente dal fatto che abbiano o meno un nucleo magnetizzabile.
Tuttavia, l'impatto negativo di questo effetto può essere ridotto in modo significativo posizionando e allineando le singole bobine in modo che le loro direzioni di avvolgimento siano perpendicolari l'una all'altra e distanziando gli induttori di qualche centimetro nei casi dubbi.
Ma quali sono i casi dubbi?
Se, ad esempio, nella gamma delle basse frequenze si utilizzano diversi induttori di grandi dimensioni che, solo per le loro dimensioni, rendono difficile il posizionamento e l'allineamento ottimale sulla scheda di crossover, questo è un caso dubbio. I forti campi magnetici delle bobine dei bassi vicine possono addirittura modulare l'uno sull'altro, dando luogo a rumori di interferenza molto particolari.
Inoltre, le induttanze più grandi (1,0 mH e oltre) nel ramo dei medi sono probabilmente particolarmente sensibili alle interferenze delle bobine dei woofer, poiché la sensibilità delle bobine del ricevitore aumenta con la loro induttanza. Inoltre, la dispersione di induttanze anche grandi non contiene solo le basse frequenze, come si potrebbe pensare, ma quasi tutto lo spettro udibile.
Le bobine del ramo tweeter, d'altra parte, reagiscono in modo più sensibile alle bobine in serie davanti ai midrange che alle grandi induttanze per la gamma bassa. Almeno se sono allineate con i colleghi di grandi dimensioni, come raccomandato in precedenza. Questo perché più grande è l'induttanza della bobina del trasmettitore e più piccola quella della bobina del ricevitore, minore è l'effetto di dispersione elettromagnetica.
Se le dimensioni della scheda di crossover non consentono una distanza sufficiente tra le bobine, si consiglia di utilizzare schede separate, ad esempio una per i bassi e una seconda per i medi e gli alti.
Berndt Stark
