By Max.AV.Mezzomatto

La seguente guida nasce dalla richiesta di un amico: dovendo misurare l’impedenza di alcuni altoparlanti, mi ha chiesto un metodo semplice ed economico per farlo. Vedrete che l’unica cosa che, se già non l’avete in casa, dovrete acquistare è una scheda Audio USB (si parte da circa 60/70 euro a salire), qualche cavo e un semplice box di interfaccia da autocostruire. Considerate anche che la scheda potrà essere utilizzata per molti altri scopi, quindi non è un acquisto fine a se stesso.

Cercherò di guidarvi passo passo nel modo più semplice possibile. Per qualcuno potrà risultare persino noioso, ma in rete, in italiano, è difficile (se non impossibile) trovare informazioni chiare su questa procedura di misura. Ultima cosa e poi si parte, promesso: le misure eseguite con questo sistema sono state confrontate con un altro sistema di misura più costoso e affidabile che prevede l’uso della famosa CLIO. Lo scostamento è di forse neanche un 5%, cosa più che accettabile, visto che stiamo parlando di un sistema hobbistico fatto per “giocare in casa”, pensato per autocostruttori e appassionati. Vedrete più avanti anche le foto di confronto.

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 necessario per effettuare la misura, insieme alle condizioni di utilizzo, limitazioni e costi nel caso vogliate acquistarlo.
3. Una scheda USB esterna (nel mio caso una Focusrite Scarlett Solo, ma vanno bene quasi tutte). Requisiti consigliati: due ingressi (solitamente Mic ed Instrument/Line con possibilità di regolazione del livello) e due uscite mono.
4. Un amplificatore mono o stereo da circa 30/40 W (quello che avete in cantina va benissimo). È preferibile che abbia il controllo volume per facilitare le regolazioni. Nel mio caso ho un piccolo autocostruito con LM3886 dotato di potenziometro del volume.
5. Un box per la misura da autocostruire (verrà spiegato come realizzarlo).

I cavi qui di seguito elencati vanno bene per la mia scheda; di conseguenza dovrete modificarli se i 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. In pratica, evitate cavi scadenti. Il sistema può essere sensibile a schermatura, contatti e affidabilità dei collegamenti. Non sto parlando di utilizzare cavi hi-end, ma di usare cavi ben fatti. 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

Tabella riassuntiva delle connessioni dei vari cavi (può tornare utile come promemoria per 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. Vi consiglio di dargli un’occhiata. Il software è in licenza shareware: è scaricabile gratuitamente in rete e utilizzabile in modalità demo. Se vi interessa, nessuno vi vieta di acquistarlo.

La misura, senza dilungarci troppo, sfrutta il sistema della resistenza nota/campione (Vref). Le altre resistenze, insieme ai diodi, svolgono una protezione ulteriore per la scheda USB.

Una volta procurato tutto il materiale ed effettuati i collegamenti, siamo pronti a partire.

• Abbassare il volume di uscita della scheda audio e posizionare i potenziometri degli ingressi ad 1/3 circa della loro corsa.
• Controllare che l’alimentazione phantom del microfono a 48 V sia spenta.
• Se la scheda Audio USB è provvista dello switch Inst./Line, posizionarlo su Line.
• Accendere il PC e lanciare LIMP, eseguendolo 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 eseguire la misura.
• Portare a 0 il volume dell’amplificatore e accenderlo.
• Nel menu, nella parte alta dello schermo, aprire Setup, quindi nel menu a tendina scegliere Audio devices. Controllare che la vostra scheda audio sia riconosciuta (nel mio caso vedete la Focusrite Scarlett Solo, foto sotto). Se non fosse riconosciuta, dovete verificare nelle proprietà del PC che la scheda audio sia installata correttamente, driver inclusi, e che sia valida come periferica predefinita.
• Sotto riassumo la sequenza dei tasti che vanno premuti e le selezioni. Nel proseguo sarà sempre indicata in questo modo.
• Setup > Audio devices > verificare che sia riconosciuta la propria scheda 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 Rref usata nel box), Max Averages 10 > OK.
• Nel menu in alto: Record > Calibrate. Si apre questa schermata.

• Premere Generate (è il generatore interno di segnale). Aumentare il volume della scheda USB fino a circa 1/3 della sua corsa, quindi aumentare lentamente il volume dell’amplificatore. Vedrete salire l’indicatore “Input Level Monitor”. Aumentare fino a indicare circa -40 dB. Ora, agendo con delicatezza sui potenziometri di ingresso (Mic e Line), fare in modo che i due segnali siano il più possibile uguali tra loro. Correggere sempre con il master della scheda audio fino a mantenersi intorno a -40 dB, come nella foto sopra.
• A questo punto premere Calibrate. Il sistema esegue il test di calibrazione. Nella casella accanto a 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 segnalerà errore. In tal caso tornate su Generate e ripetete la procedura regolando la sensibilità degli ingressi. Questa calibrazione è fondamentale per la precisione delle misure successive, quindi cercate di ridurre lo scarto il più possibile. Non è difficile arrivare a scarti di +/- 0,5 dB. Se la differenza è entro +/- 2 dB, premete OK e andate avanti. NB: l’altoparlante, fino a qui, era ancora scollegato.
• A questo punto si deve collegare l’altoparlante da provare.
• Nel menu in alto: Setup > Generator. 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 e 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 visualizzata la curva di impedenza dell’altoparlante come nella foto seguente. Con i cursori Max e Min (che trovate a destra dello schermo) potrete spostare a vostro piacimento e modificare la scala della curva ottenuta per una migliore visione.

Se necessario, cliccando con il tasto destro del mouse si apre un menu a tendina nel quale è possibile ampliare la scala delle frequenze e portarla fino a 5 Hz, come nella foto sottostante.

Sulla sinistra, in basso nello schermo, è visualizzato il valore in ohm dell’impedenza. Per ottenere il valore effettivo, dovrete sottrarre il valore della resistenza campione, che nel nostro caso è 27 ohm. Facciamo un esempio: nella foto, se con il cursore vi posizionate nel punto più basso della curva, in basso allo schermo, sotto “Cursor”, leggerete la frequenza e il valore dell’impedenza. Nell’esempio siamo a circa 220 Hz e il valore indicato è 34,17. A questo vanno sottratti i 27 ohm della resistenza campione: 34,17 – 27 = 7,17 ohm.

Sulla destra dello schermo avete la scala della fase. Ancora un esempio: se vi portate col cursore, come in foto, sul picco massimo della curva, dove la fase passa per lo zero gradi, potrete leggere la frequenza di risonanza dell’altoparlante e il suo valore massimo in ohm. Anche in questo caso va sempre sottratto il valore dei 27 ohm già citati.

Nell’esempio in foto, con la fase a circa 0 gradi, la Fs (frequenza di risonanza) vale 49,61 Hz e il valore di massima resistenza effettivo dell’altoparlante è 64,67 – 27 = 37,67 ohm circa. Leggete sempre, in basso a sinistra, la sezione “Cursor”.

Ecco, avete fatto la vostra prima misura della curva di impedenza di un altoparlante. Questa misura vi permette di conoscere il comportamento elettrico dell’altoparlante alle varie frequenze, informazione fondamentale in vista della realizzazione del diffusore. Per il momento fermiamoci qui.

Infine, alcune 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 break-up dell’altoparlante presenti in entrambe le misure.

Ed ancora la misura di un piccolo diffusore Sony, preso così com’è 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 dell’autocostruzione dei diffusori. È solo l’inizio di un lungo percorso che porta alla realizzazione definitiva di un diffusore, ma da qualche parte bisogna pur cominciare.

Sperando di esservi stato utile e di aver acceso in voi il germe della curiosità, vi saluto. 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.