Introduzione

          Tutti sono a conoscenza dei grandi vantaggi che oggi, più ancora che nel passato, possiedono gli altoparlanti a tromba rispetto a tutti gli altri, soprattutto per un utilizzo professionale.

          Peculiarità come l'altissima efficienza di radiazione e il controllo di direttività che la tromba per sua costruzione possiede, consentono ad essa soIa, in pratica, di ottenere gli alti livelli di sonorizzazione oggi richiesti nelle più diverse occasioni, rispettando la dinamica dell’evento sonoro, qualunque sia la sorgente che lo ha generato.

          L’enorme differenza d'efficienza, dell’ordine di una magnitudo, esistente tra qualsiasi tipo d'altoparlante a radiazione diretta ed una tromba, impone l’utilizzo di quest’ultima nel campo professionale, se non altro anche per evidenti questioni economiche.

           L’utilizzo più frequente di una tromba attiene alla riproduzione delle frequenze medio alte, attraverso l’accoppiamento con l’opportuna unità attiva di trasduzione, il cosiddetto ”driver a compressione”.

          Oggetto della presente trattazione é proprio la descrizione di un particolare tipo, consistentemente perfezionato nella sue parti importanti, rispetto a quelli attualmente presenti sul mercato.

          Per comprendere chiaramente quali sono i perfezionamenti introdotti e la loro valenza rispetto al superamento delle prestazioni attuali dei ”driver a compressione", ne sarà opportunamente illustrato, in linea di principio, ogni aspetto costruttivo e funzionale a tale proposito utile, senza indulgere in formulazioni e aspetti meramente teorici di cui esiste una già abbondante letteratura.

Generalità

          Tutti gli addetti ai lavori sanno che un ”driver a compressione” é in definitiva, senza variazioni sostanziali, da circa settant’anni ad oggi, un altoparlante elettrodinamico a radiazione indiretta, il cui diaframma vibrante, o parte attiva, è costituito da una cupola (”dome”), che irradia il suono, dapprima attraverso un dispositivo di rifasamento ed equalizzazione, ”phase plug”, poi attraverso la tromba che al ”driver” si applica.

          Quest’ultima, vero e proprio trasformatore acustico, in sostanza, è un condotto ad espansione progressiva che ha lo scopo, da un lato di adattare l’impedenza acustica che l’aria, mezzo in cui generalmente il suono viene propagato, oppone al diaframma, e dall’altro di convogliare in una direzione preferenziale le onde sonore emesse.

          II rifasatore o ”phase plug” consiste generalmente in un solido, elemento di transizione posto tra il diaframma vibrante e la gola della tromba, nel quale sono presenti un certo numero d'aperture, ad esempio fori tondi e fessure radiali o concentriche, formanti al suo interno condotti multipli del tipo a sezione progressivamente variabile che conducono al piano di gola il suono, compensandone le differenze di propagazione rispetto alla superficie del diaframma vibrante.

          Tali aperture hanno una superficie totale notevolmente inferiore (1/10 rappresenta lo standard) alla superficie del diaframma vibrante, tanto che, quando questo é in funzione, tra esso e il ”phase plug”, si crea una vera e propria camera in cui si ha una certa compressione dell’aria.

          Di qui la definizione di ”driver a compressione”.

La Tavole N° 1 e 2 illustrano meglio delle parole quanto sopra.

          Questo tipo di geometria, costringendo l’aria messa in vibrazione dal diaframma a comprimersi drasticamente passando prima per il rifasatore e poi ad espandersi progressivamente nella tromba, conferisce a questo particolare tipo d'altoparlante la capacità teorica di restituire nel mezzo di propagazione, di solito l’aria, sino alla metà dell’energia ad esso applicata. In altre parole il ”driver a compressione” possiede un’efficienza teorica del 50%.

          In realtà, a causa di diversi tipi di perdite che si accompagnano al tipo di realizzazione, tra le quali quelle provocate dalle note "Eddy currents”, quest'efficienza scende tipicamente al 30%, nei modelli più sofisticati e meglio costruiti, mentre si assesta dal 20 al 25% per la stragrande maggioranza di tutti quelli sul mercato.

          Per questi valori quindi, e comunque, il ”driver a compressione” resta di gran lunga il più efficiente in assoluto, un ordine di magnitudo, fra tutti i componenti elettrodinamici attualmente utilizzati per la riproduzione sonora.

          Ma per contrappasso, ai grandi pregi sin qui elencati, il ”driver a compressione” é il trasduttore le cui prestazioni, più d'ogni altro, sono influenzate dal progetto di tutte le parti che lo compongono, ma anche, e fortemente, dalle tolleranze di produzione.

          Piccole variazioni in uno soltanto dei parametri costruttivi danno luogo a variazioni di
”performances” in pressoché ogni altro tipo di parametro considerato.

          Aumentare ad esempio, la sezione del filo della bobina, per una maggiore tenuta in potenza, farà perdere molto alle alte frequenze.

          Allargare appena il traferro per ridurre gli scarti di produzione, provocherà una gran caduta di sensibilità, oltre ad una gran caduta della risposta alle alte frequenze.

          Ridurre di poco la profondità della cupola per evitare problemi di stampaggio, renderà impreciso, dato il diverso raggio di curvatura, I’accoppiamento con il rifasatore e di conseguenza si avrà un calo delle frequenze medio alte.

          Piccole differenze di distanza tra il rifasatore e il diaframma (in sostanza variazioni del volume della camera di compressione), dovute alla presenza della colla che tiene assemblate le varie parti, dal circuito magnetico al rifasatore stesso, porteranno inevitabilmente a grandi differenze di risposta nella parte alta della banda riprodotta.

          Ridurre eccessivamente la distanza tra rifasatore e diaframma per migliorare la risposta alle alte frequenze porterà inevitabilmente ad una perdita di livello nella parte bassa della banda, oltre ad un aumento della distorsione.

          Altri fattori, oltre a questi, dovuti ai tipo di costruzione ed all’intrinseca geometria, attenuano i vantaggi che I’alta efficienza conferisce a questo particolare trasduttore e ne limitano l'impiego dal punto di vista pratico.

          Premesso, infatti, che l’alta efficienza di un ”driver” a compressione gli consentirebbe agevolmente di erogare 50/100 watts acustici, secondo le dimensioni del diaframma, e ricordando che un solo watt acustico rappresenta il livello che un’orchestra sinfonica, nel momento della sua massima esplosione sonora raggiunge alla postazione di chi la dirige, nella pratica queste prestazioni non possono essere raggiunte per varie cause.

La distorsione, ad esempio, dovuta al ”break-up" del diaframma e alla compressione dell’aria, rende inascoltabile il ”driver” a livelli di pressione sonora troppo elevati.

          La ridotta capacità d'escursione del diaframma non consente di riprodurre la parte bassa della banda all'alto livello sonoro teorico, senza che il diaframma si scontri con il vicino rifasatore.

          La non linearità d'escursione della massa in movimento, dovuta tra I’altro alla geometria delle sospensioni, e il conseguente inevitabile sfregamento della bobina mobile contro le pareti del traferro, rendono in pratica impossibile I’emissione degli alti livelli acustici che il "driver” a compressione promette.  

          La massima temperatura di funzionamento della massa mobile e la ridotta capacità di dissipazione termica del calore che si genera nella bobina mobile del diaframma, con conseguente rapida crescita della ”power compression”, rappresentano inoltre gravi e drastiche limitazioni per il raggiungimento dei valori d'efficienza teorici.

          Sebbene attraverso gli anni dalla sua creazione ad opera di Wente e Thuras, nuovi materiali, nuovi adesivi, nuove tecnologie, abbiano migliorato le prestazioni del ”driver a compressione", é parere di chi scrive che solo una diversa geometria del diaframma e del sistema mobile, oltre che una diversa attenzione alla soluzione dei problemi da stress termico, possano effettivamente avvicinare le prestazioni reali del ”driver” a compressione, alle sue prestazioni teoriche.

          All’ottenimento di questi risultati, per anni, chi scrive si é dedicato insieme con altri preziosi collaboratori, attraverso la realizzazione di un nuovo tipo di diaframma metallico, attualmente realizzato in Alluminio, ma realizzabile anche in Titanio, semplicissimo nella sua logica costruttiva, assemblato in una struttura originale, compatibile con un circuito magnetico convenzionale.

Questo particolare diaframma, denominato UNIMETAL^®, consente un effettivo superamento dei principali problemi che affliggono un ”driver” a compressione dal punto di vista meccanico e termico, lasciando in questo modo maggior libertà costruttiva al progettista rispetto a soluzioni maggiormente legate alla ricerca di migliori prestazioni acustiche in senso stretto. Per comprendere quanto sopra si sono preparate alcune tavole che illustrano in linea di principio le prerogative geometriche e funzionali dei ”drivers" a compressione con cupola metallica, attualmente immessi sul mercato da tutti i più grandi fabbricanti mondiali.

Tavole N° 2-3-4

Tipologie e realizzazioni attuali

          Avendo attentamente analizzato, attraverso le tavole appena rappresentate, gli schemi costruttivi adottati dalla gran maggioranza dei costruttori di ”drivers” a compressione, si potrà facilmente notare come, tra le pur diverse tipologie, emerga una caratteristica comune incontrovertibile:

tutti i diaframmi utilizzati sono composti da più pezzi, almeno due nei più sofisticati, anche di materiale fra loro diverso, e assemblati con colla.

          Questa caratteristica costruttiva, la cui generalizzazione é dettata dallo stato attuale della tecnologia nel settore, é il più invalicabile degli ostacoli che si contrappongono al raggiungimento delle prestazioni meccaniche e quindi acustiche teoricamente raggiungibili da un diaframma metallico.

          E’ facilmente intuibile come la costruzione di un diaframma in più pezzi necessiti di giunzioni che per quanto rigide possano essere hanno sempre la valenza di tagli meccanici e termici, con tutte le conseguenze che ne derivano:

          minore capacità di trasmettere la corrente fonica tra la bobina mobile, il suo supporto e la cupola che deve generare il suono, con una tale perdita di trasduzione da vanificare in parte un'importante ragione della scelta del metallo per la costruzione del diaframma, vale a dire I’attitudine di quest’ultimo a riprodurre i transitori senza alcun degrado grazie aI basso smorzamento interno e quindi alla gran velocità di trasmissione del suono;

          scarsa conduzione termica tra le parti assemblate dovuta alla presenza di materiale coibente, come ogni colla è, con conseguente attitudine a raggiungere, in tempi brevi, un evidente degrado delle corrette prestazioni, in senso qualitativo con I’alterazione della risposta in frequenza e, quantitativo, con una netta diminuzione della pressione sonora erogata per il noto fenomeno della compressione di potenza connessa alI’innalzamento della resistenza elettrica della bobina mobile a causa del calore che in essa viene a generarsi durante il funzionamento;

attitudine della bobina mobile a bruciare o interrompersi durante il lavoro per effetto dello sfregamento contro le pareti del traferro a causa del diverso grado di dilatazione delle parti assiemate rispetto alla  bobina stessa, in quanto costituite da materiali di natura totalmente differente tra loro, come ad esempio materiali plastici o similari per sospensioni e/o per il supporto della bobina mobile, avvolta solitamente con piattina d’alluminio, oppure metallo, Alluminio o Titanio, per la cupola o viceversa.

           Da questo, senza approfondire, é facilmente comprensibile come il ”driver” a compressione, giunto ai giorni nostri praticamente immutato dopo circa settant’anni dalla sua invenzione, ad opera dei due grandi ricercatori Wente e Thuras, non abbia ancora espresso la pienezza delle sue potenzialità come trasduttore d'alte prestazioni.

          Questo dato di fatto ora viene ad essere definitivamente sovvertito perché, con la commercializzazione del ”driver” a compressione denominato UNIMETAL^®, già brevettato in Europa e di cui é in corso il brevetto in USA, Canada e Giappone, dopo anni d'esperimenti e di ricerca, applicando tecnologie esclusive e sofisticate nella formazione plastica a caldo dei metalli, in particolare delle leghe d’Alluminio, OUTLINE inaugura un nuovo corso nel miglioramento prestazionale qualitativo e quantitativo del ”driver" a compressione così come oggi conosciuto. Ma più in generale é nei piani dell’azienda migliorare quei trasduttori, siano essi a radiazione indiretta o diretta come i ”dome tweeters”, che possano trovare giovamento nella riproduzione sonora, facendo uso di un diaframma metallico di disegno innovativo e dalla geometria svincolata dai canoni tradizionali.

 TAV. N° 5

”Driver” a compressione Outline con diaframma metallico UNlMETAL^®

          La tavola N° 5 della pagina precedente raffigura il disegno schematico e di principio dell’attuale "driver a compressione" che Outline, utilizzando un circuito magnetico tradizionale con anello di ferrite, costruito da un noto fabbricante d'altoparlanti italiano, impiega attualmente come ”motore” per il diaframma in metallo, il famoso UNIMETAL^®, che essa stessa produce internamente alla propria fabbrica con attrezzature e tecnologie sofisticate. 

          Un'analisi attenta del disegno, pur evidenziando una apparentemente totale tradizionalità del ”driver” a compressione Outline rispetto a queIli presenti sul mercato, non mancherà di rivelare all’osservatore preparato un impiego funzionale molto diverso, in senso qualitativo e quantitativo, del diaframma, parte attiva del sistema.

Tale impiego, possibile soltanto perché il diaframma in oggetto é composto da un sol pezzo di metallo ed é assemblato con il proprio supporto, in modo da massimizzare i vantaggi che questa caratteristica fondamentale possiede, mette in luce il definitivo superamento delle più importanti limitazioni che affliggono, invece, tutte le altre realizzazioni presenti sul mercato.

          La geometria del diaframma realizzato in un sol pezzo di lamina metallica. Alluminio o Titanio, gli conferisce ulteriori importanti funzioni, a mio parere determinanti rispetto ai risultati, oltre a quella naturale di costituire I’elemento attivo di trasduzione necessario alla trasformazione della corrente fonica in suono.

II primo vantaggio evidente che deriva da questa geometria, consiste nella gran capacità e velocità di dissipazione del calore di cui gode la bobina mobile per essere inserita, intimamente a contatto (virtualmente senza colla) con le pareti di metallo, nella fessura ottenuta dal ripiegamento su se stessa di una porzione della lamina, dalla quale deriva I’intero diaframma.

          Questo comporta un'attenuazione grandissima, se non la scomparsa dei fenomeni dovuti alla ”compressione di potenza”, riduzione del rendimento ed alterazione della risposta in frequenza.

          Questa mancanza virtuale di ”power compression” é fenomeno connesso e concomitante all'acquisita maggior capacità di accettare potenza elettrica da parte della bobina mobile, grazie all' efficientissimo smaltimento del calore che in essa si genera, per il contatto con il metallo del diaframma; ma anche attraverso I’intimo contatto di questo al suo supporto d'ancoraggio che, di alluminio, assume funzione di radiatore; ed infine attraverso il contatto che quest’ultimo realizza con le masse metalliche del circuito magnetico vero e proprio e del coperchio posteriore del driver (non rappresentato), anch’esso costruito di materiale atto a dissipare calore.

          Il secondo vantaggio che deriva da quest'innovativa geometria, consiste nella grandissima rigidità dell’accoppiamento bobina diaframma, virtualmente formanti un unico pezzo, che si traduce in un'eccezionale capacità di trasformazione della corrente fonica in solIecitazione meccanica deI diaframma con una sorprendente ed acusticamente evidente facilità di trasduzione anche per le più piccole e repentine variazioni di tensione che il segnale musicale comporta per la stessa bobina mobile; il risultato acustico si concretizza in una trasparente ed estremamente dinamica riproduzione del segnale musicale con resa ineguagliabile dei dettagli sonori anche i più infinitesimali, nella più assoluta fedeltà anche e sopratutto nel rispetto dei transitori, la cui corretta riproduzione, a mio parere, é almeno altrettanto importante per il raggiungimento di prestazioni ad elevata fedeltà, quanto una buona e lineare risposta in frequenza.

        Terzo vantaggio é la protezione totale della bobina mobile da possibili inconvenienti dovuti all’effetto del calore o del movimento irregolare durante il funzionamento, quali lo scollamento dal supporto con conseguente interruzione o bruciatura per sfregamento contro le pareti del traferro, anche nel caso di anomali movimenti laterali dovuti a sollecitazioni particolarmente grandi; la rottura della bobina mobile quindi e legata soltanto alla tensione applicata, che allo scopo dovrà essere molto grande, almeno il doppio di quella applicata a qualunque altro ”driver” in commercio.

          La stabilità dimensionale di una struttura come quella corrispondente alla sede della bobina, anche a temperature elevatissime, non consentirà dilatazioni o alterazioni sensibili della concentricità della struttura stessa, fornendo I’ulteriore vantaggio dell’adozione di un traferro molto piccolo, che tra I’altro consente un maggior sfruttamento dell’induzione a parità di magnete, condizione necessaria alla migliore riproduzione delle frequenze alte.

          Ma non solo il fatto che il diaframma sia costruito in un sol pezzo di metallo costituisce un'importante innovazione, contenuta nel ”driver” a compressione Outline.

          Anche la sospensione, peraltro ricavata nello stesso pezzo di lamina di metallo come il resto del diaframma, presenta aspetti originali e caratteristiche che, in modo evidente, dimostrano le sue superiori prestazioni. 

          La sua geometria composta dall’insieme di spirali multiple accostate e concentriche, consente "I’avvitamento e lo svitamento” lungo I’asse mediano del diaframma stesso durante il suo movimento a pistone, in modo da rispettare più d'ogni altro tipo di sospensione da altri utilizzata, la linearità del moto assiale e lateraIe di tutto il sistema di trasduzione, con gran contenimento della distorsione per la non linearità di spostamento, oltre che conferire alle sospensioni in metallo, anche duttile quanto I’Alluminio, un'elasticità propria dei migliori materiali plastici.

            Da ultimo, ma non con minore importanza, anche il supporto del diaframma possiede una geometria che, oltre a conferirgli funzione di vero e proprio dissipatore di calore, consente I'introduzione nel sistema di un preziosissimo elemento meccanico, lo smorzatore di gomma indicato nel disegno, particolare originale ed oggetto esso stesso di brevetto, che ha lo scopo da un lato di impedire la rottura del diaframma, molto frequente nelle altre realizzazioni, nel punto in cui è rigidamente fissato e teso con il suo supporto, per sovraccarico impulsivo di potenza, dall’altro ha lo scopo non meno interessante e utile di consentire una taratura della rigidità delle sospensioni rispetto al complesso delle masse in movimento, e quindi di ottenere a piacimento una diversa risonanza del sistema secondo la banda che s'intende riprodurre, senza modifiche del diaframma.

          Un approfondimento dei particolari porterebbe ad un ulteriore elencazione dei vantaggi che il diaframma descritto, insieme al suo innovativo assemblaggio, possiede, ma mi sono riproposto per evidenti questioni di tempo, di ritornare in futuro sugli argomenti esposti in successive trattazioni, anche con dovizia di dettagli quantitativi.

          Questa prima divulgazione pubblica delle peculiarità del ”Driver UNIMETAL^® Outline, si propone di dimostrare inequivocabilmente con argomenti - mi auguro - comprensibili e chiari, la superiorità intrinseca di questo tipo di realizzazione, non necessariamente a vantaggio dei soli addetti ai lavori, ma anche e soprattutto di quelli che I’hanno intuita ed apprezzata attraverso I’esperienza diretta nell’ascolto di quei diffusori Outline, per ora i modelli SPECTRA, TRIPLA e DOPPIA, dove il ”driver” a compressione descritto é impiegato con successo.