Plasma Speaker


 

Principio di funzionamento

Un altoparlante al plasma o Plasma Speaker è un altoparlante che genera il suono variando la pressione dell’ aria della corona ( o plasma ) che si sviluppa attorno ad un arco elettrico. Le particelle di aria ionizzata, prodotte dall’ arco elettrico fatto scoccare tra due elettrodi, si espandono e si contraggono per effetto del maggiore o minore calore sviluppato dall’ arco stesso. Se quest’ ultimo viene modulato da un segnale audio, esso vibra nell’ aria generando il suono. L’ arco elettrico è l’ altoparlante.

L’ altoparlante al plasma ha caratteristiche superiori rispetto al tradizionale altoparlante a diaframma conico. Infatti, un arco elettrico ha una massa trascurabile, quindi una inerzia quasi nulla e di conseguenza la distorsione sul suono riprodotto a lui dovuta è estremamente bassa. Anche la risposta in frequenza è notevolmente superiore rispetto a quella dei tradizionali altoparlanti a diaframma conico.

L’ invenzione

Il Plasma Speaker è una evoluzione dell’ arco cantante ( singing arc ) di William Duddell che scoprì il fenomeno nel 1900 ! Egli lavorava alla messa a punto di una lampada che creava la luce mediante un arco elettrico fatto scoccare tra due elettrodi di carbone. Durante i suoi esperimenti si accorse che variando la tensione applicata alla lampada riusciva a variare la frequenza udibile che l’ arco elettrico generava. Duddell mise a punto un arco cantante e diede diverse dimostrazioni del fenomeno da lui scoperto. Egli non brevettò mai la sua scoperta nè la sfruttò dal punto di vista commerciale.

Problemi dell’ altoparlante al Plasma

Sono in gioco tensioni estremamente elevate ( per far scoccare un arco elettrico della lunghezza di 1 cm occorrono 10’000 Volt !) . L’ altoparlante al plasma richiede, per il suo funzionamento, molta più potenza di quella richiesta da un altoparlante a diaframma tradizionale ed inoltre genera molto calore che deve essere opportunamente dissipato. Questo problema è insito con la necessità di dover produrre un arco elettrico. Tuttavia, la qualità del suono prodotto e l’ utilizzo di moderni circuiti integrati al posto delle valvole termoioniche utilizzate nei prototipi più antichi rendono il suo principio di funzionamento nuovamente attraente. Gli sforzi attuali, per lo più, sono rivolti a ridurne la complessità circuitale e quindi il costo.

Il prototipo di Plasma Speaker realizzato

Il tipo di modulazione impiegata è una modulazione digitale detta PWM ( pulse width modulation ) ovvero modulazione a larghezza di impulso prodotta dal circuito integrato denominato TL494 recuperato ( riciclato ) da un vecchio alimentatore di un computer non più funzionante.

Il prototipo realizzato ha il pregio fondamentale di costare pochissimo e di dimostrare come sia possibile progettare e realizzare nuovi dispositivi con componenti riciclati provenienti da computer vecchi o non più funzionanti. A livello scolastico, è stato un ottimo veicolo per sensibilizzare gli studenti sullo smaltimento e/o riciclaggio di vecchie apparecchiature elettroniche, che purtroppo sono ricche di materiali altamente inquinanti e quindi nocivi per la salute. I dispositivi fondamentali che sono stati riciclati sono:

  • Un vecchio alimentatore per computer.
  • Un integrato modulatore PWM recuperato da un vecchio alimentatore per computer non più funzionante.
  • Un trasformatore di riga di un vecchio monitor a raggi catodici.
  • Un dissipatore di calore, dotato di ventola, per micropocessore di un computer non più funzionante.
  • Connettore , diodo led e alcuni condensatori recuperati da un vecchio lettore di CD.

Il plasma speaker realizzato fa uso di un transistor MOSFET di potenza a canale P non usuale in realizzazioni similari. La lunghezza dell’ arco elettrico prodotto è di circa 2 cm. Un video dimostra il funzionamento del prototipo realizzato. Il circuito stampato del prototipo è stato progettato e realizzato dall’ ing. Salvatore Lopes.