Il Plasma Tweeter

Il tweeter al plasma è un trasduttore acustico, ma invece di impiegare una membrana mobile (come i classici altoparlanti) diffonde delle onde di pressione per mezzo di una scarica elettrica (che essendo formata da ioni è, appunto, un plasma).

Ma è davvero possibile?

Sembra strano, ma è realmente possibile creare delle onde di pressione (e quindi diffondere un suono) tramite un minuscola scarica elettrica. Per togliere ogni dubbio ... si pensi agli accendini piezoelettrici (fanno un ticchettio che proviene, oltre che dall'accenditore vero e proprio, anche dalla scintilla che scocca sul fornello) o ai fulmini (il tuono è il risultato acustico della veloce espansione dell'aria surriscaldata dalla scarica).

In piccolo, il tweeter funziona perchè il plasma è composto da ioni che hanno una loro massa e una loro densità. Poichè la densità del plasma è diversa da quella dell'aria fredda che circonda la scarica, se riusciamo a modulare a modulare le dimensioni della scarica, otteniamo anche lo spostamento del fronte di confine fra aria fredda e plasma. In virtù della differenza di densità, lo spostamento del confine aria-plasma provoca uno spostamento della stessa aria e, di conseguenza, si originano le onde di pressione responsabili della diffusione del suono. Tutto qui.

Vantaggi? Il tweeter al plasma, anzi, più in generale è meglio parlare di diffusore al plasma, ha due caratteristiche che, almeno sulla carta, lo fanno preferire ai tradizionali altoparlanti:

• Le masse in movimento sono estremamente ridotte. Qualcuno parla addirittura di totale assenza di masse in movimento ... secondo me è più corretto pensare che comunque una certa massa in movimento ci sia. Il plasma è formato da ioni, che hanno una loro massa, piccola, ma non certo nulla. Se fosse identicamente nulla ... allora sarebbe nulla anche la massa dell'aria, non ci sarebbe differenza di densità e non esisterebbe quel confine di separazione fra aria e plasma che è il responsabile della produzione del suono. In ogni caso la massa molto ridotta permette di riprodurre anche le frequenze ultrasoniche.
• La scarica viene modulata in tutte le direzioni in maniera più o meno uniforme, allo stesso modo le onde di pressione prodotte si espandono nello spazio in tutte le direzione. In altre parole l'emissione è omnidirezionale. Questo forse è il principale vantaggio del tweeter al plasma. Infatti ascoltando un tweeter al plasma da solo, che non sia "aiutato" nè da altri altoparlanti opportunamente incorciati, nè da camere di combustione varie, si ha come l'impressione che il suono sia già nell'aria e non che provenga da un punto preciso.

Tuttavia ci sono anche degli svantaggi:

• La massima pressione acustica prodotta, così come la frequenza di taglio inferiore, dipendono dalle dimensioni della scarica: se voglio aumentare il massimo volume prodotto oppure se voglio diminuire la frequenza di taglio, devo necessariamente allungare la scintilla
• Il tweeter al plasma è un oggetto più o meno complesso (dipende, chiaramente, dalla tipologia scelta, dai materiali impiegati, dalle prestazioni ottenute ....) che comunque ha a che fare con alte tensioni e alte frequenze. C'è quindi la concreta possibilità di produrre ozono (irritante) e di irradiare dei forti campi elettromagnetici che se non sono dannosi per la salute (e poi vedremo perchè) sono comunque fastidiosi in quanto disturbano le comunicazioni radio-tv e possono disturbare il funzionamento delle altre apparecchiature elettriche (il pc è molto vulnerabile, ma anche i lettori cd e i telefonini possono risentirne). Insomma occorre prendere delle precauzioni.

Insomma, merita costruire un tweeter al plasma? Me lo sono chiesto anch'io quando, nel lontano 2003, cominciai a studiare il mio primo prototipo. Tuttavia vi immaginate la faccia dell'amico scettico di fronte alla musica emessa da una piccola scintilla? E non siete neanche un po' curiosi di sentire come funziona un tweeter al plasma?

Allora ... dato per scontato che si vuole costruire un tweeter al plasma, da che parte si comincia? Ovviamente, la prima cosa da fare è chiedere a Mr. Google! Allora provate a vedere cosa succede lanciando una ricerca con "plasma tweeter". Vengono fuori molte pagine, d'accordo, e fra le prime ci sono io, ma facciamo finta che le mie pagine non ci siano e guardiamo solo le altre. Si noterà che in praticamente tutte le altre pagine viene presentato sempre lo stesso tweeter, basato su una piccola bobina di Tesla accordata sui 20-30MHz, alimentata da un oscillatore a valvole (con EL519 - EL504 o simili) modulato in griglia schermo nei modi più disparati (con trasformatore di accoppiamento oppure con accoppiamento diretto, con modulatore a valvole o a stato solido). Insomma si tratta di copie più o meno fedeli e più o meno ispirate di uno stesso modello: il tweeter Dukane 14A435A venduto col marchio Ionovac negli anni 60 (su www.ionovac.com c'è la storia, le foto, gli schemi).

Confesso che non ho mai costruito un tweeter con oscillatore a valvole. Ad oggi penso che appena avrò un po' di tempo lo costruirò, anche perchè ho già quasi tutto quello che serve, tuttavia inizialmente volevo capire davvero come funziona la bobina di Tesla, gli oscillatori in classe C, il perchè una scintilla può suonare e così via. Insomma, poichè non ho mai trovato della letteratura seria sull'argomento ho voluto studiarmelo personalmente. I risultati non sono mancati: ho anche elaborato un modello della bobina di Tesla che spiega in maniera piuttosto semplice (anche se non banale) i risultati che man mano venivano fuori dai vari esperimenti.

Ma torniamo al tweeter. Tutto quello che scriverò da qui in avanti (così come le pagine dei link) è basato sui risultati del mio lavoro e sulle opinioni che mi sono fatto. Opinioni che possono essere condivise o meno, ma rimangono sempre opinioni personali, non ho la pretesa (nè l'interesse) di spacciarle per verità assolute.

Mi sono convinto che ci sono essenzialmente due modi per realizzare un diffusore al plasma:

• Tweeter a corona: sfruttano una scarica a corona in genere prodotta da una bobina di Tesla. Sono i più conosciuti anche perchè di essi fanno parte i mitici tweeter Ionovac e Acapella e tutti i cloni più o meno fedeli che si trovano in rete.
• Tweeter a corona a stato solido
• Tweeter a corona a valvole
  
• Tweeter ad arco: sfruttano l'arco voltaico fra due elettrodi.

In realtà c'è anche una terza possibilità: si immergono due elettrodi all'interno di una fiamma (magari ottenuta da un bunsen in modo da poter regolare la combustione) e vi si applica una tensione di qualche kV in modo da far circolare un po' di corrente. A quel punto, modulando la corrente fra i due elettrodi, si riesce a modulare la fiamma e a produrre un suono. Ho letto di questo metodo su un articolo trovato con Google (appena lo recupero metterò un link su questa pagina) e mi sembra interessante (se non altro per pura curiosità). Anche in questo caso, quando avrò un po' di tempo farò qualche prova.

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