Riparazione e Progettazione apparecchi Valvolari

Misurare la curva di impedenza di un altoparlante con Limp/Artalabs

By Max.AV.Mezzomatto

La seguente guida nasce dalla richiesta di un amico che dovendo fare delle misure di impedenza di alcuni altoparlanti mi ha chiesto un metodo semplice ed economico per farle. Vedrete che l’unica cosa che dovrete acquistare se già non l’avete in casa é una semplice scheda AudioUSB che parte dai 60/70 euro a salire, qualche cavo ed un semplice box di interfaccia da autocostruirsi. Considerate anche poi che la scheda potrà essere utilizzata per tutti gli altri usi del caso, quindi non è un’acquisto fine a se stesso. Cercherò di guidarvi passo passo nel modo piu semplice possibile, per qualcuno sarà magari anche quasi noioso, ma in rete in italiano è difficile se non impossibile trovare informazioni su questa procedura per le misure. Ultima cosa, poi si parte promesso, le misure eseguite con questo sistema sono state confrontate con un altro e più (costoso/affidabile) sistema di misura che prevede l’uso della famosa Clio e discostano di forse neanche un 5%. Cosa più che accettabile visto che siamo parlando di un sistema hobbistico fatto per “giocare in casa” per autocostruttori ed appassionati. Vedrete dalle foto più avanti allegate.

Materiale Occorrente:

  1. Un Pc portatile con presa USB e windows installato.
  2. Al seguente indirizzo www.artalabs.hr/download.htm potrete trovare LIMP il software che serve per effettuare la misura e le relative condizioni di utilizzo, limitazioni e costi se vorrete acquistarlo.
  3. Una scheda USB esterna ( nel mio caso ho una Focusrite ScarlettSolo, ma vanno bene quasi tutte, devono avere come requisiti due ingressi, solitamente Mic. ed Instrum./Line con la possibilità di regolazione del segnale e due uscite mono).
  4. Un Amplificatore Mono o Stereo 30/40w (quelli che avete in cantina, vanno benissimo!), è preferibile che abbia il volume per comodità delle regolazioni. Nel mio caso ho un piccolo auto costruito con LM3886 con il potenziometro del volume.
  5. Un Box per la misura da autocostruirsi (verrà spiegato come fare).

I cavi qui di seguito elencati vanno bene per la mia scheda, di conseguenza dovrete modificarli se il tipo di collegamenti della vostra scheda fossero differenti.

  • 1 Cavo segnale Rca > XLR non bilanciato
  • 1 Cavo segnale Rca > Jack 6,3 mono
  • 1 Cavo segnale Rca > Rca mono
  • 1 Cavo Rosso/Nero terminato con banane e mollette Box misure > Altoparlante
  • 1 Cavo Rosso /Nero terminato con banane ambo i lati Box misure > Amplificatore

NOTA di non poca importanza ai fini della misura la qualità dei cavi deve essere buona, insomma evitare le cineserie, il sistema è sensibile alla qualità dei cavi, non sto parlando di utilizzare cavi HI END, ma buoni cavi si, nello specifico io utilizzo cavi autocostruiti con connettori da 3/5 euro e normale cavo del tipo per microfoni o simile OFC.

Collegamenti da effettuare per la misura

Box da realizzare per effettuare le misure

Lo schema da realizzare nel box

Una tabella riassuntiva delle connessioni dei vari cavi, può tornarvi utile come promemoria per effettuare costruire i vostri cavi

Il Box come vedete è molto semplice da realizzare… due connettori Rca da pannello, quattro connettori rosso/nero e pochi centesimi di resistenze. Lo schema da realizzare è quello della foto qui sopra ed è preso direttamente dal manuale di Limp/Artalabs, (un’occhiata dategliela ve lo consiglio), è con licenza ” Shareware”, è scaricabile gratuitamente in rete, il software è utilizzabile solo in modalità demo, gratuitamente, se vi interessa nessuno vi vieta di acquistarlo. La misura senza dilungarci troppo, sfrutta il sistema della resistenza nota/campione (Vref), le altre resistenze assieme ai diodi sono di protezione ulteriore per la scheda Usb.

Una volta procurato tutto il materiale ed effettuati i collegamenti siamo dunque pronti a partire…

  • Abbassare il volume uscita della scheda audio e posizionare i potenziometri degli ingressi ad 1/3 circa della loro corsa.
  • Controllare di avere l’alimentazione phantom del microfono a 48V spenta.
  • Se provvista la sk Audio USB dello switch Inst./Line posizionarlo su Line.
  • Accendere ora il Pc e lanciare LIMP, ed eseguirlo in modalità DEMO MODE (se non si è registrati), la schermata iniziale è questa qui sotto.

  • Scollegare l’altoparlante in prova per effettuare i settaggi iniziali, necessari per poter effetuare la misura.
  • Volume a 0 dell’amplificatore, ed accenderlo.
  • Nel MENU, parte alta dello schemo, nella pagina che si è aperta di LIMP, trovate in alto nel menu la voce Setup andateci sopra e cliccatela, quindi nel menu a tendina Audio devices, cliccatelo e controllate che sia riconosciuta la vostra scheda Audio (nel mio caso vedete c’è la Focusrite ScarletSolo, foto sotto), laddove non fosse riconosciuta dovete andare nelle proprietà del PC e controllare che sia installata correttamente la vostra scheda audio, compresi i Driver e che sia validata come periferica predefinita.
  • Sotto Riassumo la sequenza dei tasti che vanno premuti e le selezioni, nel proseguio sarà sempre indicato così.
  • Setup > Audio devices e verificare che sia riconosciuta la propria sk Audio USB > OK.

  • Ora nel MENU in alto: Setup > Measurement si apre questa schermata.

  • Impostare i valori: Reference channel LEFT, Reference resistor 27 Ohm (è il valore della R Ref usata nel BOX), Max Averages 10  > OK.
  • Nel MENU in alto:  Record > Calibrate vi si apre questa schermata.

  • Premere ora Generate, (è il generatore interno di segnale), aumentare il potenziometro del volume della scheda USB fino a circa 1/3 della sua corsa, aumentare lentamente il volume dell’Amplificatore e vedrete che inizia a salire l’indicatore “Input Level Monitor”, aumentare sino a che indichi circa -40dB, ora giocando delicatamente con i potenziometri di ingresso dei segnali (Mic e Line), far si che i due segnali siano più uguali possibili e correggere sempre col master della sk Audio sino a -40dB, cosi come vedete nella foto sopra.
  • A questo punto Premete Calibrate, il sistema esegue il test di calibrazione, nella casella affianco Status verrà indicata la differenza tra i canali “Channel diff.” se avete fatto tutto bene la differenza tra i due canali dovrebbe essere inferiore a +/-2 dB, altrimenti il sistema vi da errore. Nel qual caso ritornate a “Generate” e ricominciate la procedura per regolare la sensibilità degli ingressi. Questa calibrazione del sistema è fondamentale per la precisione delle misure successive, fate in modo dunque che lo scarto sia il minore possibile. Non è molto difficile arrivare a scarti di +/- 0.5 dB. Se invece la differenza è sotto il+/- 2 dB premete OK ed andate avanti, e ci siamo quasi. NB: L’ALTOPARLANTE SIN QUI ERA ANCORA SCOLLEGATO!
  • A questo punto si deve collegare l’ Altoparlante da provare.
  • Nel MENU in alto:  Setup > Generator, vi si apre questa schermata.

Verificare che sia selezionato Pink Noise > 0dB > 1KHz > 20 Hz come negli ellissi evidenziati, a questo punto premere Test, dovreste sentire il rumore rosa emesso dall’altoparlante ed il Level Monitor indicarne il livello, che in questo caso sarà diverso per i due canali, è NORMALE va bene così, non toccate i potenziometri degli ingressi! OK siamo pronti per la misura.

Nella barra degli strumenti premete il tasto “PLAY (rosso)”, verrà dunque visualizzata la curva dell’impedenza dell’altoparlante come nella foto seguente. (con i cursori Max e Min. Che trovate a Dx dello schermo potrete spostare a vostro piacimento e modificare la scala della curva ottenuta per una migliore visione).

Ora se necessita cliccando col tasto dx del mouse, si apre un menu  a tendina nel quale è possibile se necessita ampliare la scala del campo delle frequenze e portarla 5 Hz, come nella foto sottostante.

Sulla sinistra in basso dello schermo è visualizzato il valore in Ohm dell’impedenza, per avere i valori esatto dovrete sottrarre il valore della resistenza campione, che nel nostro caso è 27 Ohm. Facciamo qualche esempio: in foto se col cursore vi posizionate nel punto piu basso della curva in basso allo schermo leggerete “Cursor” la frequenza minima ed il valore dell’impedenza minima, nell’esempio in foto siamo a circa 220 Hz, il valore indicato in Ohm è 34,17 a cui vanno sottratti i 27 ohm della resistenza campione, 34,17-27= 7,17 Ohm.

Sulla destra dello schermo avete la scala della fase acustica ed ora sempre per fare ancora qualche esempio se vi portate col cursore come in foto sul picco massimo della curva dove la fase acustica segna 0 gradi potrete leggere la frequenza di risonanza dell’altoparlante ed il suo valore massimo  sempre in ohm a cui vanno sempre sottratti i famosi 27 ohm già citati.

Nell’esempio in foto la fase a circa 0 gradi, la Fs (Freq.di risonanza) vale 49,61 Hz, ed il valore di massima resistenza dell’altoparlante effettivo è 64,67-27=37,67 ohm circa. Leggete sempre in basso a sinistra Cursor. Ecco qui avete fatto la vostra prima misura della curva di impedenza di un altoparlante, questa misura vi permette di sapere il comportamento elettrico dell’altoparlante alle varie frequenze, informazione fondamentale da sapere nella futura realizzazione del diffusore, e per il momento fermiamoci qui. Infine un po’ di foto fatte per confrontare i due sistemi come accennato all’inizio del tutorial, sopra le misure fatte con CLIO e sotto quelle con LIMP, (notate i piccoli brekup dell’altoparlante presenti in tutte e due le misure).

Ed ancora la misura di un piccolo diffusore Sony, preso cosi come muletto test.

Lo scarto fra i due sistemi è veramente minimo, (non vi fate ingannare dalle scale leggermente differenti) ed è di poca importanza per il fine per il quale verranno utilizzate queste misure, cioè ricordiamolo sempre l’hobby per autocostruzione dei diffusori. E’ solo l’inizio di un lungo percorso che porta alla realizzazione definitiva di un diffusore, ma da qualche parte bisogna pur incominciare.

Sperando di esservi stato utile, e di aver instaurato in voi il germe della curiosità, vi saluto…. ed infine un ringraziamento speciale dovreste farlo anche al caro amico Stefano Bianchini SB-LAB per aver permesso di pubblicare questa piccola dispensa sul suo sito.