Induttanza di filtro alimentatore per amplificatori a valvole

Un altro componente essenziale nel circuito alimentatore è, ove previsto, l’induttore di filtro il suo fine principale è quello di opporsi a variazioni repentine di corrente e tensione di rete la bobina infatti è munita di pacco di lamierini, per aumentarne, notevolmente il suo valore intrinseco in induttanza in henry. In commercio si trovano induttori molto validi ed ormai si è a conoscenza che i valori degli induttori usati per questi tipi di applicazioni sono sostanzialmente sempre gli stessi, con l’accortezza di valutare la sua resistenza interna nonché la tenuta in corrente.
Nella mia immensa curiosità per tutto ciò che concerne il funzionamento di queste macchine elettriche, sento immantinente il dovere di illustrarvi come calcolare in maniera semplice il componente escludendo calcoli di rigore ingegneristico che sarebbero ad ogni modo troppo laboriosi difficili, e quindi fuori dal nostro target construction..
Come primo step si prendono in considerano i valori richiesti per il nostro progetto, ad esempio:
1. corrente continua che passa attraverso l’avvolgimento, “Io”
2. induttanza occorrente, ad esempio, come al solito, 10H,
3. misure dettagliate del lamierino usato nonché del suo spessore.
Si deve adesso determinare il valore del volume “V”del nucleo espresso in cm3, ciò va fatto trovando l’area di un lamierino moltiplicata per il valore dello spessore del pacco, a questo punto bisogna fare delle prove cercando di individuare un lamierino che può fare al caso nostro, un po’ di ingegno, basta cercare in rete le misure dei lamierini standard "E,I"e scegliere uno di dimensioni adeguate al bisogno.

Determinare la lunghezza media delle linee di induzione nel nucleo “lo” determinazione dello spessore del tra ferro, il circuito magnetico dell’induttore infatti è del tipo aperto, per evitare le famigerata saturazione del nucleo, tanto conosciuta ed odiata dai T.U.
Dopo aver trovato un volume pacco che ci si addice, iniziamo i calcoli veri e propri e per far ciò come mia consuetudine tiro fuori dal mia scrivania un abaco che vedete qui sotto, vi dico come usarlo:
Determinazione traferro in un nucleo comune ferro silicio;
Calcolate la formula presente in cima alle ordinate,
L = induzione in henry
Io = corrente che attraversa l’induttore
V = volume del nucleo
Come nell’esempio si traccia una linea orizzontale fino ad incontrare la curva di calcolo il valore trovato è il rapporto A = t/lo( lunghezza media induzione nucleo) , A è già noto, lo anche, adesso sta a voi trovare il tra ferro “t” con la formula inversa ed i gioco è fatto. Esempio t = 0,003xlo.
Determinazione numero spire;
Dal valore trovato nella curva di calcolo, come da esempio, tracciate una linea verticale fino ad incontrare le ascisse, ora, con il valore ottenuto, e la formula presente in basso a destra calcolate, mediante formula inversa il numero di spire necessarie. Esempio N = 26 x lo / Io(corrente)
Determinazione diametro filo smaltato;

Considerando una densità di corrente di 2 A/mm2, avremo che, la sezione S sarà
S = Io(corrente)/ 2 A/mm2 dal valore trovato in mm2 si trova il diametro, e si cerca il formato in commercio più vicino alle nostre esigenze.
Verifica degli ingombri;
In base al diametro di filo, il numero di spire, e allo spazio del rocchetto che si ha a disposizione fate i vostri calcoli considerando una tolleranza in base alla vostra manualità.
Si può ad esempio iniziare, fare uno strato e vedere quante spire abbiamo avvolto poi procedere, in ogni caso si tratta comunque di un iduttanza.

Alimentatori per amplificatori a Valvole.

L’alimentatore, nella progettazione di un’amplificatore audio valvolare, differentemente da come veniva considerato in passato, deve essere realizzato nel miglior modo possibile. Esso ha il compito di convertire la tensione di rete in quella in c.c. occorrente, e deve fornire una tensione costante al variare della corrente di carico nonché delle variazioni della tensione di rete. Approfondire l’argomento che stiamo analizzando probabilmente richiederebbe molto tempo e delle conoscenze specifiche che attualmente non possiedo, ma mi riservo di fare un’approfondita ricerca in merito, in futuro.
Ciò che ho capito è che nei confronti della qualità del suono, è importante avere una stabilità a breve termine della tensione di uscita, questa, dipende essenzialmente dalla corrente istantanea assorbita dal nostro ampli, e dall’impedenza interna dell’alimentatore stesso. L’impedenza dell’alimentatore dipende dal trasformatore di alimentazione (resistenza avvolgimenti ), dai raddrizzatori (silicio o a vuoto ), ma maggiormente dalla reattanza del condensatore di uscita del filtro dell’alimentatore. A questo punto possiamo fare le nostre considerazioni:
L’importanza del trasformatore di alimentazione mi sembra ovvia, non usare quindi trafi provenienti da qualche cantina o riadattati alla meglio è già un passo importante, questo elemento va considerato quasi come un T.U. In rete vi sono molti programmini per il calcolo dei T.A. se volete potete provare a costruirveli da soli, ma sconsiglio i neofiti. Dalla mia esperienza vi posso dire che la riserva di corrente e essenziale, non c’è cosa peggiore di un T.A. che scalda durante il funzionamento. La qualità del condensatore di uscita dell’alimentatore è essenziale, per lo stadio finale, la capacita si trova in serie al carico ed è attraversata da tutto il segnale audio, un condensatore di scarsa qualità potrebbe avere una reattanza troppo alta, ad esempio un condensatore da 47mf 400/500Volt, può avere una resistenza equivalente serie, dovuta alle perdite imputate al dielettrico più quelle dovute alle armature, che possono variare da 1hom per un C. di qualità fino a 3 per uno scatolone alla frequenza di 100Hz, questa resistenza diminuisce con il crescere della capacita quindi quando si acquista occhio… specialmente al C. finale della catena filtro dell’alimentatore.
Il filtr maggiormente usato per amplificatori audio di medio livello è quello a pigreco induttivo. (C.L.C.)
Come progettarlo nel modo più semplice ed efficace possibile?
Una delle caratteristiche che mi contraddistingue, è quella di cercare sempre il modo più semplice per risolvere problemi di progettazione, ad esempio, fare uso di un ABACO:
Utilizziamo allora un abaco per il calcolo di un filtro CLC.
Questo abaco è semplicissimo si calcola come primo parametro il valore della resistenza di carico del sistema, dividendo la tensione di ai capi del carico V1per la corrente assorbita dall’ampli,
I1, la R1 trovata va ora moltiplicata per il fattore di tensione di ronzio, valore di Vr % 0,01. IL valore trovato va cercato sulle ascisse e il conseguente valore sulle ordinate rappresenta già tutto il nostro filtro.
Infatti il valore 12000, come nell’esempio per ronzio a100Hz (ponte ad onda intera), va diviso per il prodotto delle capacita del filtro, trovando cosi il valore dell’induttore.
Esempio:
 300V/ 0,06A= 5000 5000X0,01= 50 (0,01% valore per abaco a 100Hz), C=50mf
CXC1=2500 L= 12000/2500=4,4henry.

Adesso però bisogna fare un altra considerazione, l’esistenza della intermodulazione che si crea tra il segnale audio e la fondamentale a 100Hz derivante dal ponte diodi a onda intera. Questo fenomeno crea una vera e propria modulazione di ampiezza tra la fondamentale a 100Hz e la frequenza audio che stiamo ascoltando nell’attimo, e ciò è visibile ad un esame spettrografico.
La soluzione è al quanto semplice: Il filtro dell’alimentatore non andrà più visto come un semplice soppressore di ronzio a 100Hz del ponte diodi, esso dovrà essere implementato in modo da non interagire nel campo audio, l’unico modo è quello di allontanarci dalle frequenze imputate come quelle intorno ai 100Hz, basterà quindi rifare il calcolo utilizzando l’abaco per la tensione il ripple a 50Hz come se stessimo lavorando con un raddrizzatore ad una semionda. Un accorgimento da utilizzare quando si lavora con gli abachi è quello di considerare la tensione in uscita dal filtro, potrebbe essere necessario, specialmente con grandi carichi, e, con resistenze dell’induttore non trascurabili, calcolare la caduta di tensione ai capi dell’induttore o obbligatoriamente quella della resistenza di filtro C.R.C.
Per quanto riguarda le capacita CeC1 cercare sempre di porre C1 almeno al doppio, triplo quadruplo di C per scongiurare qualche risonanza di filtro in agguato.
Per i diodi utilizzate dei diodi veloci o, se volete lo stato dell’arte, utilizzate ponti diodi skotty che comunque hanno limitazioni di corrente, fate voi e buon lavoro.

Casse Acustiche T.Q.W.T. "JEST 170"

                                      

JEST 170

Questo progetto è frutto di una lunga serie di prove, modifiche varie ecc. ed ormai ha preso pianta stabile nel mio salone da qualche anno, utilizza un Monacor sph170 nella sezione medio bassa ed un monacor dt101sk per i medio acuti, mentre per gli opportuni tagli di frequenze viene usato un filtro sempre dell’omonima ditta ma con una modifica, DN20.
Per le caratteristiche del. 170 vi rimando al catalogo Monacor, le più interessanti per me sono state, un peso massa mobile di soli 12.5gr. una sensibilità di 90db che gli danno la possibilità di salire fino a 5000hz, non male, a discapito di una dimensione totale diametro 185mm la superficie effettiva del cono e di appena 137cmquadri, la casa ha dichiarato una Fs di soli 38Hz. Dovendo ad esempio caricare il 170 in bass reflex, e volendo rimanere su di un risultato sonico non troppo duro ci volevano 40lt di mobile, ma ciò non mi interessava.
Ho iniziato con una linea di trasmissione ripiegata una sola volta, ad ¼ d’onda della Fs, considerando un allungamento fittizio, della linea, dovuto al materiale fonoassorbente, la lunghezza è pari a circa 2metri, ma la porta d’uscita si trova appena dietro l’altoparlante e punta verso il soffitto, se invece si trovasse vicino al suolo godrebbe anche di un rinforzo naturale delle basse freq.Allora perché non tentare un TQWT.
Le misure esterne del mobile sono: h=95cm, larg.=22,5cm, prof.=28,3cm considerate il materiale mdf o truciolare spessore di 19mm io ho usato truc. per me va meglio, poi…….
La porta è posta alla base del mobile,misura: 18.5cm x 7,5cm internamente, lato alto porta, si trova l’inizio della linea tqwt per intenderci la parte più stretta, vi è una profondità totale di 7,5cm. Vedere disegno.
In questo punto parte la tavoletta che separa il mobile internamene formando la linea,
que sta misura 72cm e va in diagonale finendo precisamente al centro, per dove arriva, del mobile nel senso della sua profondità vedete il disegno.
Il 170 è posto come nella foto.Per il tweeter invece bisogna costruire un castello sopra il mobile indietreggiato di 1,5cm in modo avvicinare sullo stesso piano i centri di emissione bobine trasduttori, inoltre la distanza tra i due centri di emissione in senso verticale è di 19cm.
Il mobile cosi costituito ha una lunghezza di linea di circa 185cm che danno un accordo di circa 47hz,considerando poi un allungamento fittizio dovuto al materiale fonoassorbente, ci avviciniamo parecchio alla fs del trasduttore, l’ideale sarebbe innalzare il mobile di ulteriori 10cm. Il mobile è bello che fatto, evi assicuro che va benissimo così come è.IL fonoassorbente va messo ,nella prima metà, su tutti i lati, dietro il 170 come nel disegno la gommapiuma è del tipo con punte in rilievo. Poi va tappezzata tutta la curva posteriore, prima dell’uscita della porta, lasciando libera la medesima per una profondità di oltre 20cm, infine dovete prendere dei rotolini di carta igienica finiti riempirli di ovatta, in tutto 5, e porli alla base della curva finale della linea nel senso della stessa, con questo stratagemma non si avrà alcun fenomeno di risonanze spurie.Il suono è naturale con il basso molto articolato e mai fastidioso il diffusore non si trova mai in difficoltà nemmeno con pezzi di musica d’organo dove certe basse frequenze sono persistenti e continue.
Per quanto riguarda il filtro,bisogna modificare la rete di equalizzazione del woofer,
Ponendo un condensatore da 12,4micf ed una resistenza da 7,5homm al posto della rete esistente nel DN20.
Uno dei problemi rilevanti è stato quello di controllare il tweeter……il dt101sk è un buon altop. 900hz di fs, una piccola camera posteriore, ed anche il ferrofluido, ma, è un invadente per natura e deve essere domato, ho applicato una attenuazione di 4db, (ma è una cosa soggettiva e dipende anche dalla natura del vostro finale) ,ma ancora niente, finche non gli ho messo una trappola a 900hz in parallelo, e finalmente è andato tutto bene: 1,5mh e 20,6micf .
Il fatto che il filtro abbia un taglio 12dboct. a 2000hz ben lontano dalla fs del tw. non vuol dire che non influisca, questo giochetto della trappola viene usato da molti progettisti.
È un tweeter molto rivelatore, secondo me alla pari con medesimi più blasonati, le voci escono dal vivo, le trombe sono in casa, anche con violini ascoltati a volume sostenuto, non si ha mai cedimento, è perfetto.
 Questo è il progetto: se qualcuno lo vuole ascoltare sono a disposizione, se invece qualcuno lo vuole realizzare, mi raccomando rendetelo bello, il mio non è certo un gran che. Per il pilotaggio non ci sono problemi, io lo gestisco alla bisogna con i miei due finali uno da 20 ed uno da 6watts non ho mai avuto problemi.

                                                             Disegno del mobile non in scala.

Particolare filtro "Dn 20" modificato