Questo progetto è dedicato a tutti coloro a cui piace fare musica in ogni posto, portandosi appresso chitarra e amplificatore. Che si tratti di una vacanza in campeggio o di una serata a casa degli amici, l'operazione può non essere sempre agevole: il peso dell'amplificatore e la necessità di avere una sorgente di alimentazione possono diventare un serio ostacolo. Ecco dunque la sfida di realizzare in maniera facile ed economica un amplificatore da chitarra autoalimentato e dal rapporto peso/potenza imbattibile!

Gli elementi base

Quattro sono gli elementi fondamentali del progetto su cui concentrare gli sforzi per contenerne il peso: il contenitore, l'altoparlante, l'amplificatore e la sorgente di alimentazione. Nel seguito vedremo almeno una soluzione possibile ciascuno con alcune riflessioni sulle scelte di progetto.

La cassa

Il contenitore è probabilmente l'elemento più sfidante di tutto il progetto in quanto deve essere allo stesso tempo leggero ma rigido e robusto. Soluzioni industriali quali ad esempio quelle basate su leghe pregiate (magnesio) o materiali compositi (fibra di carbonio) ovviamente esistono ma sono fuori della portata dell'appassionato medio sia per costi sia per reperibilità e lavorabilità con mezzi domestici. Accantonate quindi le soluzioni più "esotiche" occorre inventarsene almeno un'altra che offra buone caratteristiche senza presentare le difficoltà tecnico-economiche prima enunciate.

Osservando il mondo e le soluzioni impiegate in altri campi della tecnica, una idea è l'impiego di materiali accoppiati di differenti caratteristiche, attuato in modo tale da ottenere il meglio delle qualità di ognuno.

L'idea di base

Una buona base di partenza è l'impiego di un contenitore in polistirolo ad alta densità, del tipo normalmente impiegato per la conservazione di derrate alimentari ed il trasporto refrigerato. E' estremamente leggero, offre buona resistenza alla compressione ma flette molto facilmente e per questo motivo non è adeguato ad un uso "acustico". Occorre irrigidirlo senza però appesantirlo significativamente: una soluzione facilmente attuabile è rivestirlo sui due lati con uno strato di vetroresina.

La realizzazione pratica

Identificata la tecnologia con la quale realizzeremo il mobile, vediamo ora come passare dalla teoria alla pratica, ne modo più semplice e corretto possibile.

La base di partenza è un contenitore per trasporto refrigerato (formaggi, gelati, etc.) in polistirolo delle dimensioni 270x220x180mm. Per prima cosa occorre eseguire il foro per l'altoparlante. Si può poi passare alla resinatura e irrigidimento con fibra di vetro. Per non danneggiare il polistirolo occorre scegliere una vetroresina bicomponente a base poliestere, che è anche facilmente colorabile pe ottenere il livello di finitura desiderato. Un paio di mani e opportune "pezze" di tessuto di fibra di vetro e maglia in plastica da intonaco costituiranno quindi l'armatura del contenitore in polistirolo, conferendogli la dovuta rigidità e senza incidire sensibilmente sul peso complessivo del manufatto. ​​ Particolare cura andrà posta nel rivestimento delle parti maggiormente sollecitate quali gli angoli e i passaggi delle viti di fissaggio dell'altoparlante. Alcune immagini ora, possono rendere meglio l'idea più di mille parole.

L'altoparlante

Assieme al contenitore è spesso uno degli elementi più pesanti di un insieme come quello in sviluppo: il cestello e ancor più il magnete costituiscono oltre l'ottanta percento della massa totale del trasduttore. Occorre quindi una accurata scelta, ricercando quelle soluzioni che per design, forme e scelta dei materiali offrano il miglior compromesso, senza dimenticarsi che il tutto dovrà pure suonare bene!

Una buona scelta per qusta applicazione è l'altoparlante Monacor SP-205/8, un classico 8" larga banda a doppio cono, efficienza elevata di ben 94dB/W e peso contenuto in meno di 400g (379g). Non stupisca l'impedenza di 8Ohm, questa scelta è giustificata dall'amplificatore descritto nel seguito.

L'amplificatore

Un amplificatore ad alta efficienza è la base di questo progetto. Disperdere poca energia in calore ha due conseguenze immediate sulla riduzione del peso:

• dissipatore di calore (aletta) di massa contenuta

• minor richiesta di energia e quindi batteria più piccola a pari autonomia

Quanto sopra ci indirizza immediatamente verso i nuovi amplificatori a commutazione, ad esempio il TDA8932 dal costo molto contenuto e facilmente reperibile anche già assemblato su circuito stampato. Il dispositivo è molto interessante ed efficiente. Per questa applicazione l'ho usato in modalità ​​ Mono full-bridge anche detta Bridge Tied Load (BTL) sia per l'uso previsto ad un solo canale sia per massimizzarne potenza ed e resa energetica.

Interessanti sono anche alcune funzioni accessorie già integrate nel dispositivo quali:

• Thermal Foldback (TF): quando la giunzione raggiunge i 140°C, il guadagno dell'amplificatore è automaticamente ridotto al fine di contenere la potenza in uscita e raffreddare il dispositivo, nel modo più "trasparente possibile all'utente finale

• OverTemperature Protection (OTP): se nonostante la protezione precedente la temperatura raggiunge i 155°C, il dispositivo si auto protegge, ponendosi in uno stato di "stand-by" fino a quando le condizioni di sicurezza termiche non sono ristabilite

• OverCurrent Protection (OCP): nel caso di sovracorrente all'uscita dovuta sia a corto circuito verso una linea di alimentazione o dell'altoparlante, il circuito attua una serie di misure di protezione volte a garantire la propria sicurezza ed al tempo stesso offrire la massima possibilità di continuare a funzionare pur se a prestazioni ridotte. Per i dettagli si rimanda alla specifica letteratura.

• UnderVoltage Protection (UVP): se la tensione di alimentazione scende sotto ai 10V, l'amplificatore si spegne automaticamente, quindi nessun rischio di danneggiare la batteria per eccessiva scarica.

• UnBalance Protection (UBP): se le uscite dei due ponti amplificatori non sono bilanciate, il circuito rileva l'anomalia e disattiva le uscite evitando danni all'altoparlante

Per concludere la parte relativa all'amplificazione riporto due grafici autoesplicativi, tratti dal datasheet, delle curve di potenza del dispositivo.

La batteria

Attualmente la soluzione commerciale più indicata sono le batterie LiPo, largamente utilizzate nella modellistica. Facilmente reperibili, affidabili, hanno una densità di energia per unità di peso veramente ottima. Nella mia realizzazione ho impiegato una batteria a 4 celle, quindi 14,8V nominali, 1,3Ah e 35C (1,3x35=45A) come corrente massima in scarica. Il tutto pesa solo 145g, quindi con una densità di energia di ben 132Wh/kg. Un equivalente accumulaotre piombo-gel invece si ferma a soli 26Wh/kg, quindi la scelta fatta permette un risparmio di ben l'80% in peso a pari autonomia.

Illustrazione 8: Batteria, amplificatore, potenziometro volume e jack sono fissati all'interno del "tappo" superiore della scatola

Parti accessorie

Per competare il tutto e renderlo operativo servono:

• viti di fissaggio del coperchio: in nylon M8

• Jack 6,3 mono per ingresso segnale

• Potenziometro volume e on/off

• Led spia di accensione

• Cablaggi

• Tele di protezione altoparlante

• Maniglia per trasporto

• Quatro piedini angolari in silicone

In totale la bilancia si ferma ben al di sotto dei 1,5kg!

Conclusioni

L'ingegno, l'osservazione di altre soluzioni e la fantasia sono alla base di queste realizzazioni, che pur se sviluppate a livello amatoriale hanno un importante potenziale di scalabilità sia verso soluzioni "tascabili" sia versioni di più alta potenza e impatto. L'amplificatore è compatto e leggero e non suona certo male. Non pensiamo di usarlo per un concerto di heavy-metal, ma per studio, musica in compagnia ed anche un minimo di diffusione pubblica in strada fa il suo, onestamente, con una autonomia di varie ore. Ed ora, buona musica a tutti!

Bibliografia

www.eachine.com

www.nxp.com

www.monacor.it