Cassa e amplificatore per chitarra

Questo progetto è dedicato a coloro a cui piace suonare la chitarra elettrica e con un po’ di passione per l’elettronica e il fai da te. Per gli amanti del suono pulito, forse un po’ vintage o retrò, perfetto per pomeriggi e serata con gli amici e per lo studio in casa. Un progetto facile, di dimensioni e peso limitato, che può regalare ad un costo molto contenuto grandi soddisfazioni ed uno stile musicale assolutamente unico.

Il sistema si compone di due parti: la cassa con gli altoparlanti e l’amplificatore a valvole. Vediamoli ora uno ad uno.

Cassa e altoparlanti

Il cuore di questa parte è l’altoparlante Monacor SP-165GI, purtroppo ora fuori catalogo, ma facilmente reperibile a ottimi prezzi in molti siti on-line. È un classico mid-woofer da 6”, progettato ​​ appositamente per l’uso con chitarre elettriche, quindi rigido e con grande capacità di sostenere senza problemi “maltrattamenti” e sovraccarichi.

Nei riquadri sottostanti riporto dal catalogo del costruttore le sue caratteristiche salienti.

Fra i suoi punti di forza si annoverano una elevata efficienza e una costruzione meccanica robusta, con sospensione in tela trattata, estremamente longeva.

Nonostante le ridotte dimensioni, oltre i 3kHz, comincia a mostrare irregolarità di risposta, per poi decadere oltre i 5kHz. E’ pertanto opportuno accoppiarlo ad un tweeter di pari classe e simile efficienza quale ad esempio lo IMG Stage Line HT-65/RA, a cupola rigida e carico a tromba.

Stili personali, genere musicale e ambiente possono richiedere una risposta alle basse frequenze differente del sistema di riproduzione. Per questo, il diffusore è stato come vedremo nel seguito, progettato in modo flessibile, con la possibilità di passare in pochi istanti da un sistema a sospensione pneumatica ad uno bass-reflex e viceversa.

Per il progetto di massima, ho impiegato l’ottimo foglio Excel denominato Woofer Box and Circuit Designer.xls messo a punto da Jeff Bagby, liberamente scaricabile al link in bibliografia, a cui si rimanda anche per i dettagli operativi e teoria di funzionamento.

Di uso abbastanza intuitivo, il foglio elettronico con le sue potenti macro permette di simulare la risposta di vari altoparlanti e allineamenti. E’ possibile aggiungere liberamente trasduttori al suo database, semplicemente introducendone i parametri Thiel & Small principali. ​​ 

Considerato l’uso previsto e l’altoparlante impiegato, uno dei migliori compromessi per prestazioni e dimensioni è riportato nel disegno sottostante.

La cassa ha ingombri esterni di 440x370x250mm per un volume interno netto di circa 30l ed è realizzata in truciolare da 15mm di spessore. E’ opportuno prevedere qualche nervatura ed elemento di irrigidimento dei pannelli. L’interno è parzialmente riempito di materiale fonoassorbente e il cono del woofer è protetto da urti tramite una griglia metallica.

Come anticipato è stata prevista la possibilità di modificare la risposta alle basse frequenze, tappando o meno il condotto di accordo sul frontale. Detto condotto, è realizzato per semplicità con un tratto di tubo PVC da impianti idraulici, del diametro interno di 77mm (esterno 82mm). La lunghezza è di 60mm.

Vediamo in simulazione le due risposte attese.

Nel primo caso, la risposta decade dolcemente (12db/ottava) al di sotto di circa 110Hz.

Nel caso si impieghi invece la configurazione reflex, la risposta si estende fin quasi ai 50Hz, con una ripida (24dB/oct) al di sotto. Nella simulazione è possibile vedere nei vari colori (rosso: condotto, blu: altoparlante, nero: totale) i vari contributi alla pressione sonora totale.

Il tweeter per la sua leggerezza può essere fissato con quattro viti da legno. Il woofer, per quanto piccolo e leggero, richiede un vincolo più saldo al mobile, ottenuto ad esempio con quattro viti da 5MA o 6MA e dadi a ragno sul legno.

La cassa può essere poi rifinita a piacere, non dimenticando i paraspigoli e le maniglie per il trasporto. Le connessioni agli altoparlanti possono essere fatte tramite un buon connettore quale l’XLR o il più moderno Speakon (Neutrik).

Illustrazione 12: Dettaglio del pannellino con le connessioni XLR

Il cross over

Per accoppiare i due altoparlanti, occorre una rete elettrica, detta cross over che ha i seguenti compiti:

• inviare ad ogni altoparlante solo le frequenze per cui è destinato (funzione di filtro)

• ridurre il livello emesso dall’altoparlante più efficiente (tweeter), in modo da eguagliarlo a quello a fianco (woofer)

• adattare l’impedenza vista ai morsetti per ottimizzare l’interfacciamento con l’amplificatore

Da quando sopra, una rete di buon funzionamento è la seguente:

dove:

• il tweeter è filtrato con un passa alto a due celle (12db/oct) composto da C1 e L1, la risposta dell’altoparlante è ridotta tramite la resistenza da 2,2 Ohm per adattarla a quella del medio-basso.

• il woofer è filtrato con un passa basso a due celle (12db/oct) composto da L2 e C2. La rete RC (C3, R2, R3) in parallelo all’altoparlante ha lo scopo di compensare la naturale crescita dell’impedenza del diffusore al salire della frequenza, fatto che se non compensato porterebbe ad una perdita di efficacia del filtro passa basso ed a ampi spostamenti dell’impedenza complessiva (modulo e fase).

Misure in ambiente

Realizzato il diffusore, vediamo come si comporta elettricamente e acusticamente.

La prima misura è quella di impedenza ai suoi morsetti, nelle due configurazioni di accordo della cassa e misurata col diffusore a terra, in una stanza di circa 50m3.

In questa prima misura possiamo notare alcuni aspetti interessanti:

• la frequenza di risonanza del woofer in cassa chiusa è a circa 140Hz come atteso

• la rotazione di fase dell’impedenza è sempre contenuta

• il modulo dell’impedenza non scende di fatto mai al di sotto dei 7 Ohm, e si mantiene abbastanza costante su tutto il campo di frequenze audio

Tutti questi aspetti confermano una buona scelta dei componenti e progettazione sia della cassa sia del filtro. Le limitare variazioni di modulo e fase dell’impedenza semplificano l’interfacciamento con l’amplificatore.

Quasi tutte le osservazioni e considerazioni fatte per il caso precedente possono essere riprese e confermate qua. L’unica attesa differenza, è il picco di risonanza a circa 55Hz, dovuto al condotto di accordo. ​​ 

Interessante è anche la misura della risposta in frequenza, che come sempre molto dipende dall’ambiente di ascolto e dal posizionamento del diffusore. Per valutare due situazioni d’uso possibile e abbastanza differenti fra loro, ho misurato la risposta col complesso posizionato a terra in una stanza di circa 50m3 (tipico uso in camera, cantina, studio) e all’aperto, in un prato (simile all’impiego su un palco).

Vediamo i risultati ottenuti con una analisi a terzi d’ottava e rumore rosa.

	Sealed	Vented
In stanza
Nel prato

La risposta è sostanzialmente equilibrata in tutte le condizioni, con una leggera enfasi dei toni medi. La configurazione bass-reflex regala un livello più elevato delle frequenze sotto ai 100Hz, opportunità che va valutata di caso in caso.

Altoparlanti alternativi

Per chi volesse sperimentare (ovviamente adattando un poco i parametri della cassa e del crossover) con altoparlanti di corrente produzione, suggerisco, senza favore verso alcun marchio, i seguenti medio-bassi (mid-woofer o full/extended range speaker):

• Ciare: CH166ND, PM160

• Monacor: SP-155X, SP-6/150PA

• Visaton: BG-17, FR-6,5”

L’amplificatore

Per mantenere coerenza con l’idea iniziale di realizzare un sistema dal suono caratteristico, caldo, definito, compatto ed economico, la scelta per l’amplificatore ricade su un dispositivo “vintage” a valvole. Il modello che forse meglio si addice per costi e prestazioni è il Geloso G1/1020A.

In alternativa posso suggerire i seguenti: Geloso G1/310-TS, G.213-A, G.206V, G.1/1070-A, o a prezzi (e potenza) più elevati i modelli: Geloso G-269, Thomas CA, Klein & Hummel Telewatt Type V 120, Lesa 513T/2.

Con un po’ di pazienza è possibile trovare questi apparecchi a prezzi ragionevoli e in buono stato. La potenza, indicativamente, è bene sia compresa fra i 15 e i 50W. Essendo sempre e comunque oggetti con almeno 40-50 anni, è opportuno prevedere qualche verifica e manutenzione. Consiglio ad esempio:

• verificare il cordone di alimentazione e tutto il cablaggio ad alta tensione

• se fermi da tempo, alimentarli con cautela, partendo da tensioni basse e poi nel giro di qualche ora salire al valore nominale

• verificare e nel caso sostituire, i condensatori elettrolitici

• verificare e nel caso sostituire, i potenziometri

• verificare e nel caso sostituire le valvole, in particolare le finali

Una volta verificato e rimesso in servizio l’amplificatore, poche sono in genere le modifiche necessarie. L’unica quasi certamente necessaria, è predisporre un adattatore per il connettore dell’ingresso microfonico, che dovrà accogliere il cavo della chitarra.

Se nelle connessioni d’uscita è disponibile la selezione dell’impedenza, collegare i morsetti su 8 Ohm.

Conclusioni

Siamo giunti alla conclusione. Spero questo lavoro sia di spunto e stimolo alla realizzazione di tanti progetti derivati. Con un poco di passione, tempo e manualità si può costruire un insieme unico, di grandi qualità acustiche.

Per chi volesse ascoltare il sistema in condizioni d’uso tipiche, riporto in bibliografia due link a filmati di prova.

Bibliografia

http://audio.claub.net/software/jbabgy/WBCD.html