La raccomandazione che viene fatta normalmente è quella di disporre gli induttori su piani ortogonali, in modo da orientare i flussi dispersi lungo linee di minor forza e diminuire le interferenze. In questa sede si cercherà di dare un aiuto in più a chi si propone di realizzare un crossover "a zero interferenze", mostrando come il segnale viene trasferito tra gli avvolgimenti nelle diverse posizioni relative.

Non solo, nell'esaminare la possibilità di annullare del tutto la dispersione dei flussi, ho comparato bobine "nude" con bobine schermate, ottenendo risultati sorprendenti.

1) Definizione delle posizioni relative

Per comprendere i grafici bisogna tenere conto delle posizioni relative degli induttori nello spazio. Le posizioni base sono 3

Assiale (A)

Ortogonale (B)

Parallela (C)

Le posizioni delle bobine "nude" sono identificate con le tre lettere suddette mentre le bobine schermate saranno chiamate As Bs Cs, dato che le posizioni sono identiche ma viene aggiunto uno schermo

ATTENZIONE: L'aggiunta di uno schermo comporta una riduzione del valore dell'induttore, quindi sarà necessario uno strumento di misura per conoscere il reale valore del componente dopo la modifica (normalmente la riduzione è intorno al 20%)

2) Il set di misura

Per "eccitare" in modo adeguato le bobine, abbiamo generato uno sweep sinusoidale di 5V pp da 20 a 20k Hz su una resistenza serie da 8 ohm, come carico resistivo puro.

3) Misura dei livelli di mutua induzione

Visto e compreso questo vediamo come si comportano tre gruppi di bobine disposti nello spazio secondo le posizioni A-B-C, sia quando si trovano a contatto (peggiore condizione) sia a 13 centimetri di distanza (misura media per un crossover)

4) Le fasi relative

Una questione poco discussa è quella delle fasi relative. Abbiamo visto come si può attenuare il livello di interazione tra le bobine, ma abbiamo tenuto conto delle fasi? Applicando una tensione a un avvolgimento si crea un campo magnetico orientato con una precisa fase, questo avviene anche nei trasformatori, dove due ipotetici secondari connessi in parallelo ma in controfase (-180°) danno come risultato una tensione nulla in uscita. Se però spostassimo nello spazio i due avvolgimenti, le fasi relative cambierebbero, passando da un punto di quadratura (90°) a un punto in fase (180°), ripristinando le condizioni iniziali. Questo vuol dire che adottare posizioni arbitrarie per gli avvolgimenti può portare ad iniettare un disturbo in controfase che, anche se attenuato di diversi dB, diventa una cancellazione del segnale principale allorquando vi sia opposizione di fase e coincidenza in frequenza, cosa che con il segnale musicale e considerando che le due bobine sono eccitate con lo stesso segnale, avviene sempre. Le posizioni relative per questo test sono più di tre e tengono conto delle possibili situazioni che si possono venire a creare nella realtà. Oltre alla posizione fisica della bobina, è indicata la fase dell'avvolgimento, che nel caso specifico determina una ulteriore variabile.

5) Set di misura per le fasi

Si sono utilizzati i due canali dell'oscilloscopio di CLIO per visualizzare contemporaneamente le fasi dei flussi dispersi nelle diverse posizioni rispetto a una bobina eccitatrice. Sono state modificate sia le posizioni (assiale e ortogonale) sia le fasi della bobina sotto test. A ogni posizione si è analizzata la fase rispetto alla bobina campione, posta assialmente a contatto con la bobina eccitata. È interessante notare che, se si considera la bobina come un avvolgimento stratificato, si avrà un inizio e una fine dello stesso facilmente identificabili come "filo in ingresso" (al diametro più piccolo, inizio dell'avvolgimento) e "filo di uscita" (al diametro maggiore, fine dell'avvolgimento); anche se le polarità delle connessioni sono uguali (es. D-E e F-B) i risultati non saranno perfettamente sovrapponibili: il risultato è condizionato dall'assimetria dell'avvolgimento.

6) Un esempio pratico

Abbiamo preso un sistema "campione", costituito da una cassa a due vie in sospensione pneumatica, con un filtro a 12dB ott. modificando la posizione delle induttanze, in asse e ortogonale. Il livello del segnale di prova è stato regolato per fornire un livello di +12dB rispetto al livello normalizzato a 2,83V, ed è risultato pari a 10,8V.

Le interazioni tra le induttanze del filtro sono state misurate separando le sezioni e alimentandone una sola alla volta, caricata da una resistenza da 6,8 ohm. In questo modo, l'unico altoparlante collegato alla rete di filtro viene alimentato dal campo indotto catturato dalla bobina della relativa cella di filtro.

Possiamo confrontare direttamente la risposta del tweeter con il segnale catturato per via induttiva, nel caso di posizionamento delle bobine in modo parallelo o ortogonale.

Per capire se il segnale così catturato è al di sopra della soglia di udibilità (in verità il segnale è perfettamente udibile, ma tengo a dare una dimostrazione del fatto), ho voluto confrontare la risposta con una misura di rumore: ho fatto una media di 10 acquisizioni MLS in assenza di segnale, confrontando il risultato con una più canonica misura di rumore a terzi d'ottava e, confortato dalla buona corrispondenza, ho eseguito altre 10 acquisizioni in presenza di segnale. È evidente che il livello del segnale catturato è sicuramente al disopra del livello di rumore.

7) Un altro esempio

Per evitare l'influenza dell'ambiente, ho effettuato una serie di misure in campo vicino, posizionando il microfono in asse al tweeter. Ho confrontato bobine in aria "nude" e schermate poste a contatto, in posizione parallela (C) e ortogonale (B): è evidente la maggiore attenuazione del segnale in presenza dello schermo.

ATTENZIONE: a causa del minor valore assunto dalla bobina in presenza di schermo, l'attenuazione a 2KHz è falsato dalla maggiore frequenza di taglio, il confronto va quindi fatto a frequenze più elevate.

È interessante notare che il semplice schermo da me realizzato, in alluminio e senza collegamento di terra, sia già abbastanza efficiente, minimizzando a soli 1,5 dB la differenza tra posizione parallela e ortogonale.

8) Si fa presto a dire ortogonale...

Abbiamo visto che montare le induttanze in posizione ortogonale minimizza le interferenze ma... ebbene sì, c'è un ma! Per ottenere il massimo dell'attenuazione è necessario rispettare al massimo l'ortogonalità relativa, con perfetto centraggio degli assi relativi. Uno scostamento verso uno dei lobi di emissione vanifica quasi per intero la fatica, riportando il segnale catturato quasi al massimo livello. Per questo motivo è meglio montare le induttanze assialmente rispetto al crossover, in modo da far giacere gli assi sullo stesso piano

9) Per concludere

Spero di avervi fornito alcune utili osservazioni. Rimane il problema di mettere in pratica questi accorgimenti da parte di un normale hobbista. Vorrei quindi suggerirvi, in mancanza di strumenti di misura, un sistema pratico e economico: collegate un tweeter piezoelettrico Motorola alla bobina da posizionare, inserite una resistenza da 8 ohm come carico all'altra cella di filtro (regolarmente collegata all'ampli) e generate un rumore rosa o bianco (la portante di una stazione FM non modulata può andare bene). Dal Motorola uscirà il rumore catturato per via induttiva, quindi muovete la bobina fino a trovare il punto di minor livello udibile, a questo punto incollate il tutto in posizione. In pratica si tratta di sostituire l'altoparlante sotto test con il Motorola e il microfono con il vostro orecchio.

PRECAUZIONI: siate ben sicuri che il vostro ampli non vada a fuoco durante la tortura e utilizzate come carico una resistenza blindata da almeno 20watt oppure otto resistenze da 1ohm 10watt in serie, E NON METTETEVI IL MOTOROLA A MO' DI CUFFIA! Un danno all'udito è il peggio che possa capitare a un audiofilo.

Buon lavoro