In questo approfondimento voglio spiegarti come funzionano gli altoparlanti, e dare una schematica rappresentazione di come è fatto un driver acustico.
L’altoparlante, detto appunto anche driver acustico o cassa acustica, è un trasduttore elettroacustico nel senso che è in grado di trasformare segnali elettrici in suoni.
Il compito principale dell’altoparlante è quindi quello di “trasformare in suono” un impulso elettrico.
Ma come funziona esattamente la conversione di un segnale elettrico in onde sonore?
Come probabilmente sai all’interno dei diffusori audio (ad esempio le casse del tuo stereo) vi sono uno o più coni. Tali coni sono in grado di muoversi avanti e indietro, e così facendo comprimono l’aria creando onde sonore che poi giungono al nostro orecchio.
E’ quindi il movimento del cono (detto anche membrana) nella direzione orizzontale che “sposta l’aria” generando il suono. Questa prima spiegazione è già di per se interessante, ma voglio approfondire ulteriormente per capire ancora meglio.
Vediamo allora più nel dettaglio come funziona la trasduzione del segnale elettrico in onde sonore, ovvero cerchiamo di capire cos’è che fa muovere i coni.
Conversione del Segnale Elettrico in Onde Sonore
Facciamo riferimento all’immagine schematica qui a destra. Puoi notare il cono (in giallo), la bobina (“B”, che è un cavo elettrico avvolto all’estremità del cono) e un magnete (“M”, la parte in rosso) che circonda la bobina.
Naturalmente le casse acustiche sono più complesse di così, questa è solo una schematizzazione che ci è utile per capirne il funzionamento.
La proprietà principale di ogni magnete è appunto quella di generare un campo magnetico, nel quale la bobina è “immersa”.
Se si fa passare un segnale elettrico attraverso la bobina, si genera una forza di Lorentz che fa muovere la bobina stessa e con essa il cono.
Per inciso, la forza di Lorentz è una forza a cui viene sottoposto un oggetto elettricamente carico quando è esposto ad un campo magnetico.
Il movimento avanti e indietro del cono produce delle variazioni di pressione nell’aria (comprimendola quando il cono avanza, e “creando un vuoto” quando torna indietro) e quindi l’onda sonora stessa.
Nota che i vari componenti sono alloggiati in una struttura di sostegno, alla quale il cono è collegato da sospensioni che gli permettono un solo grado di libertà, ovvero la possibilità di muoversi soltanto in direzione orizzontale.
Quello che abbiamo descritto è il funzionamento dei driver magnetodinamici, ma vi sono anche altre tecnologie costruttive (solo per citarne alcune vi sono ad esempio i driver piezoelettrici, quelli elettrostatici e quelli al plasma).
Tipi di Driver in Base alla Frequenza
Vi sono diversi tipi di altoparlanti, in base alla frequenza delle onde sonore che sono in grado di generare.
Ognuno dei seguenti tipi di driver è quindi specializzato per produrre una determinata frequenza nel campo delle frequenze udibili dall’orecchio umano, ed in particolare:
- Tweeter: generano le frequenze alte, quindi da circa 8 KHz fino a 18 KHz
- Midrange: specializzati nelle frequenze medie, da circa 0,5 KHz fino a 8 KHz
- Woofer e Subwoofer: producono frequenze basse, ovvero da meno di 50 Hz fino a circa 500 Hz.
Se sei un appassionato di musica, saprai che nei diffusori di molti stereo sono presenti tutti questi tipi di driver, in modo da riprodurre nel modo più pulito e lineare tutte le frequenze udibili.
Oltre alle casse acustiche degli impianti stereo, driver più piccoli o addirittura miniaturizzati sono presenti in dispositivi che usiamo quotidianamente, come le cuffie audio o le casse Bluetooth.
In definitiva possiamo dire che ognuno dei due padiglioni di una cuffia over-ear è una cassa acustica in miniatura. Nonostante i driver delle cuffie siano così piccoli, per le cuffie di fascia alta si è arrivati ad una resa sonora veramente ottima su un ampio range di frequenze.