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Comprendere gli Impianti diffusione sonora in tensione a 100 V

Il Microfono di Sabino Coppolecchia
19 Lug, 2019
Consigli , Sistemi audio , Come fare per...

Comprendere i sistemi audio in tensione 100V

I sistemi di diffusori distribuiti sono anche noti come sistemi di altoparlanti "100 volt line" o "70 volt line". Sono ampiamente utilizzati dove sono richiesti più altoparlanti. I sistemi di diffusori distribuiti sono comunemente usati in aeroporti, centri commerciali, scuole, chiese, club, uffici, parcheggi, campi sportivi e ovunque siano richiesti più altoparlanti. Possono anche essere utilizzati nelle case per i sistemi di musica di sottofondo.

Vantaggi dei sistemi di diffusori distribuiti

I principali vantaggi dei sistemi di diffusori distribuiti sono:

Non è necessario eseguire calcoli complicati sull'impedenza totale dei diffusori, basta sommare il wattaggio di ciascun diffusore (vedere sotto per ulteriori dettagli)
Molti altoparlanti possono essere collegati a un solo amplificatore.
Altoparlanti extra possono normalmente essere aggiunti al sistema.
Il volume di ciascun diffusore può essere regolato indipendentemente dal volume principale (quindi gli altoparlanti del bagno non sono così rumorosi come gli altoparlanti del foyer).
È possibile utilizzare cavi più sottili. I sistemi di diffusori distribuiti dissipano molta meno corrente attraverso i cavi dei diffusori.
Cavi dei diffusori più lunghi sono possibili con una perdita di linea minima. Le tratte dei cavi possono essere anche di 100 metri .

Svantaggi dei sistemi di diffusori distribuiti

I principali svantaggi dei sistemi di diffusori distribuiti sono:

Ogni diffusore richiede un trasformatore step-down a bordo.
I trasformatori influenzano la qualità del suono - in genere le frequenze più basse non vengono trasferite così come un sistema di altoparlanti senza trasformatori.
Senza utilizzare costosi trasformatori, l'uso è spesso limitato alle installazioni di musica di paging, voce e di basso livello (sottofondo).

Panoramica dei sistemi di diffusori distribuiti

La base dei sistemi di diffusori distribuiti è simile al modo in cui viene distribuita l'elettricità. Le centrali elettriche utilizzano trasformatori step-up per distribuire la potenza in alta tensione, il che significa bassa corrente, e quindi basse perdite di linea e cavi più sottili. Ogni città e / o strada converte quindi questa alta tensione / bassa corrente in bassa tensione / alta corrente (attraverso trasformatori step-down) per l'uso in ogni singola casa.

I sistemi di altoparlanti distribuiti utilizzano un principio simile. L'amplificatore ha normalmente un trasformatore step-up incorporato, che produce un'uscita ad alta tensione / bassa corrente. Quindi ogni diffusore ha il proprio trasformatore step-down per convertire il segnale in bassa tensione / alta corrente. Ciò consente al cavo di essere molto lungo senza perdite di linea significative.

Sistema di altoparlanti a 100 Volt Line

La tensione "alta" più comune utilizzata nei sistemi di diffusori distribuiti è 100 Volt. In molti paesi i sistemi di altoparlanti distribuiti sono noti come sistemi di altoparlanti "100 Volt line". In un sistema di altoparlanti a 100 Volt l'uscita dell'amplificatore è contrassegnata con "100 volt". Effettivamente a piena potenza, l'amplificatore emette 100 V RMS. Ogni diffusore ha quindi un trasformatore per ridurre il livello della linea a 100 volt fino al livello normale dei diffusori.

Sistema di altoparlanti a 70 Volt Line

In Nord America la tensione "alta" più comune per i sistemi di diffusori distribuiti è 70 Volt. Questo perché anni fa alcuni stati avevano leggi che affermavano che qualsiasi cavo con una tensione massima maggiore di 100 Volt doveva essere installato in un condotto. Ciò risultava lungo e costoso da installare. Così hanno sviluppato un sistema in cui la tensione di uscita dell'amplificatore era al massimo di 100 volt di picco. Questo equivale a 70.71 Volts RMS. Questo è comunemente noto come sistema di altoparlanti "70 Volt line". Il principio è lo stesso dei sistemi a 100 volt, ma utilizza una tensione di uscita massima di 70 Volt. Mentre i sistemi di linea a 70 volt sono ancora i più comuni negli Stati Uniti, in Europa vengono utilizzati sistemi di linee a 100 volt.

Sistemi di altoparlanti da 50 Volt Line e 25 Volt Line

Meno comuni, ma ancora visti su alcuni amplificatori sono le uscite a 50 volt line o 25 volt line. I principi sono gli stessi per tutte le tensioni, ma minore è la tensione, maggiore è la corrente; quindi, più breve è la lunghezza massima del cavo senza perdite di linea significative.

In pratica, molti amplificatori commerciali hanno prese multiple. Possono avere 100 e 70 Volt, o 70 e 25 Volt, così come uscite da 4 ohm e 8 ohm per diffusori normali (senza trasformatori). Normalmente si dovrebbe usare solo un'uscita di un amplificatore, cioè l'uscita di linea a 100 volt o l'uscita di linea a 70 volt o l'uscita a 8 ohm, non tutti allo stesso tempo.

Trasformatori

Ogni diffusore in un sistema di altoparlanti distribuiti deve essere collegato a un trasformatore step-down. Questo converte il livello di alta tensione fino al normale livello dei diffusori.

Un lato del trasformatore ha normalmente una connessione comune (o "0 volt") e una

connessione 4 ohm e 8 ohm. Un altoparlante da 8 ohm sarebbe collegato ai diffusori comuni e da 8 ohm, mentre un diffusore da 4 ohm sarebbe collegato al comune e al tap da 4 ohm.

La maggior parte dei trasformatori ha una selezione di prese di input. L'esempio in questa immagine ha tap( morsetto) per 20 Watt, 15 Watt, 10 Watt e 5 Watt. Il cavo di alimentazione è collegato al comune e a qualsiasi altro tap. Ciò consente di impostare il volume relativo del diffusore durante l'installazione. Ad esempio, l'altoparlante in una stanza ad alto rumore potrebbe essere impostato su 20 Watt, mentre l'altoparlante in una piccola area a basso rumore potrebbe essere impostato su 5 watt. In alternativa, la distanza tra l'altoparlante e il pubblico di destinazione potrebbe essere diversa, quindi gli altoparlanti più lontani possono essere impostati con una potenza più alta (o gli altoparlanti vicini ad una potenza più bassa). Per aiutare a determinare il tap corretto per ciascun diffusore in ogni situazione, consultare il nostro CALCOLATORE SPL per sistemi di diffusori distribuiti.

Tutti gli amplificatori progettati per l'uso con sistemi di diffusori distribuiti hanno un trasformatore step-up integrato. È anche possibile aggiungere un trasformatore esterno ad un amplificatore senza un trasformatore integrato. È sufficiente utilizzare un trasformatore dell'altoparlante al contrario, ovvero collegare il comune e il collegamento del trasformatore da 8 ohm all'uscita per altoparlanti comune e da 8 ohm dell'amplificatore. Assicurati che l'amplificatore e il trasformatore abbiano una potenza sufficiente per pilotare tutti gli altoparlanti da collegare (vedi Collegamento di più diffusori sotto).

Altoparlanti.

Qualsiasi diffusore può essere utilizzato in un sistema di diffusori distribuiti, purché venga utilizzato un trasformatore step-down. Molti produttori producono altoparlanti con trasformatori integrati da utilizzare in sistemi di diffusori distribuiti.

Altoparlanti a soffitto

Gli altoparlanti a soffitto sono utilizzati in molte installazioni di diffusori distribuiti per coprire aree estese e / o più piccole stanze o aree. Il cavo dell'altoparlante è normalmente collegato direttamente al trasformatore. Per modificare le impostazioni di alimentazione è necessario collegare il cavo dell'altoparlante a un altro connettore del trasformatore. Nell'altoparlante nella foto, si tratta semplicemente di spostare il cavo dell'altoparlante su un connettore terminale diverso.

Cabinet Speakers (Casse a muro)

Altoparlante da 100 volt per sistemi di diffusori distribuiti i cabinet degli altoparlanti sono disponibili in tutti i tipi di forme e dimensioni. Molti produttori realizzano una versione dei loro cabinet con un trasformatore integrato. I collegamenti sono spesso visti come una qualche forma di terminali degli altoparlanti. Per cambiare i tap, basta ruotare l'interruttore sull'impostazione di potenza desiderata. Spesso questi interruttori hanno anche una posizione per 8 ohm (bypassando il trasformatore) - questo li rende diffusori molto versatili per l'installatore. Le casse degli altoparlanti sono usate dove i diffusori a soffitto non sono pratici, o dove sono richiesti livelli sonori più elevati.

Altoparlanti a tromba

I diffusori a tromba sono molto efficienti, ma non di ottima qualità. Sono per lo più utilizzati all'aperto quando è richiesta la copertura di un'area grande o rumorosa. Ad esempio, nei parcheggi, campi sportivi, cortili delle scuole e altre aree esterne. Nell'immagine mostrata, la parte posteriore della tromba ha un selettore che necessita di un cacciavite a lama piatta per funzionare. Questo è utile per ridurre la probabilità di una modifica involontaria delle impostazioni dopo l'installazione.

Collegamento di più altoparlanti

Questa è una cosa semplice, perché non è necessario calcolare l'impedenza totale. Per collegare più altoparlanti in sistemi di diffusori distribuiti, basta collegarli tutti in parallelo e sommare i watts totali.

Esempio 1: un amplificatore PA ha una potenza nominale di 120 watt @ 100 volt line.

Quindi potresti connetterti:

Altoparlanti da soffitto da 20 x 5 Watt (100 volt) (totale 100 Watt) o
Altoparlanti da soffitto da 40 x 2,5 Watt (100 volt) (totale 100 Watt) o
Altoparlanti da soffitto 10 x 5 Watt (100 volt) e 20 diffusori da soffitto da 2,5 Watt (100 volt) (totale 100 Watt) o
qualsiasi combinazione di altoparlanti che non superi i 120 Watt.

Esempio 2: una piccola chiesa ha un piccolo amplificatore PA da 25 Watt (70 Volt) con 4 piccoli diffusori montati nella chiesa (2 in basso su ciascun lato). Ora vogliono aggiungere un altoparlante in una stanza separata per un'area di overflow e asilo nido.

4 altoparlanti esistenti possono essere cablati a 2,5 Watt (70 Volt), per un totale di 10 Watt
Un nuovo diffusore box può essere cablato a 10 Watt (70 Volt), questo gli permette di essere più rumoroso rispetto a qualsiasi dei piccoli altoparlanti della chiesa (poiché l'area dell'asilo nido ha un più alto livello di rumore ambientale).

Come abbiamo detto è facile aggiungere i singoli watt dei diffusori insieme. Questo è molto più semplice del calcolo dell'impedenza totale. Questo rende l'installazione molto più intuitiva.

Calcolo dei watt dalle impedenze dei diffusori

A volte i produttori di altoparlanti progettati per sistemi distribuiti contrassegnano i loro altoparlanti solo con l'impedenza di ciascun ingresso, anziché i Watt. Inoltre, molti misuratori di impedenza indicano l'impedenza e devi calcolare la potenza.

In entrambi i casi, puoi utilizzare questa semplice calcolatrice:

Suggerimenti per l'utilizzo di sistemi di altoparlanti distribuiti

Di seguito sono riportati alcuni suggerimenti pratici per l'installazione di sistemi di altoparlanti distribuiti:

Mantieni tutti gli altoparlanti in fase. Ciò significa che "O volt" o "Com" del terminale dell'altoparlante dell'amplificatore devono essere collegati a "O Volt" o "Com" di ciascun trasformatore dell'altoparlante.

È buona norma progettare sistemi di altoparlanti distribuiti per utilizzare fino all'80% della potenza totale disponibile dell'amplificatore. Ad esempio, un amplificatore PA da 120 Watt deve essere collegato solo a un massimo di circa 100 Watt di altoparlanti. Ciò aiuta a evitare che il trasformatore dell'amplificatore si distorca dalla saturazione (sovraccarico), consente inefficienze nel sistema e consente di aggiungere un altoparlante aggiuntivo, se necessario in futuro.

Quando si progettano sistemi di altoparlanti distribuiti, calcolare i watt totali degli altoparlanti e selezionare un amplificatore più grande del necessario. Ad esempio, se un'installazione richiede 10 altoparlanti da 5 Watt ciascuno (carico totale di 50 Watt), è possibile utilizzare un amplificatore da 60 Watt, ma la selezione di un amplificatore da 100 Watt o 120 Watt consentirà di modificare gli ingressi degli altoparlanti o aggiungere altoparlanti aggiuntivi in il futuro. È un relativamente piccolo aumento del prezzo per aumentare le dimensioni dell'amplificatore prima dell'acquisto, piuttosto che acquistarne uno nuovo in seguito.

Quando si selezionano gli altoparlanti, scegliere uno più potente di quello richiesto. Ad esempio: se è necessario un altoparlante da soffitto da 5 Watt, scegliere un altoparlante da 10 Watt o 15 Watt e utilizzare l'ingresso da 5 Watt sul trasformatore. Ciò riduce nuovamente la probabilità di sovraccaricare i trasformatori più economici e offre la possibilità di aumentare il livello di potenza (volume) se necessario.

Quando si collegano molti altoparlanti, è bene avere più cavi di alimentazione. Per esempio; se si collegano 60 altoparlanti, è possibile utilizzare un cavo dell'altoparlante che si collega e si collega e si chiude da ciascun altoparlante. Tuttavia è meglio disporre di più cavi di alimentazione per gruppi più piccoli di altoparlanti. In questo modo, se si verifica un errore, è più facile isolare su chi alimentare l'errore. Inoltre, il carico totale (e la perdita del cavo) è condiviso da ogni cavo.

È possibile ottenere alcuni altoparlanti con un attenuatore integrato per controllare il volume dell'altoparlante. Ciò è utile nelle situazioni in cui si desidera che il listener controlli il volume. Ad esempio in un asilo nido. È anche possibile ottenere attenuatori esterni per controllare il volume in una stanza o per un singolo altoparlante.

Se possibile, misurare l'impedenza di ciascun cavo di alimentazione degli altoparlanti prima di collegare l'amplificatore. Questo è fatto meglio con un misuratore di impedenza. Se si installano numerosi sistemi di altoparlanti distribuiti, un misuratore di impedenza è molto utile.

Non collegare un altoparlante da 4 ohm o 8 ohm direttamente a una linea da 100 volt o da 70 volt. Oltre a sovraccaricare gravemente l'altoparlante (e possibilmente bruciandolo) un altoparlante da 4-8 ohm mette effettivamente un corto circuito sulla linea dell'altoparlante e sovraccarica l'amplificatore. Vedi i calcoli sotto per la spiegazione matematica di questo.

Se un amplificatore di linea da 100 Volt è sovraccarico, il collegamento del carico alla linea da 70 Volt dimezza il carico sull'amplificatore e non verrà sovraccaricato. Tuttavia, la potenza massima per ciascun diffusore (e quindi l'uscita dei diffusori) è ridotta di 3dB.
- Esempio 1 : i watt totali di tutti gli altoparlanti (100 Volt) ammontano a 200 Watt. Se collegato ai terminali dell'altoparlante di linea da 100 Volt di un amplificatore da 120 watt (100 Volt), l'amplificatore verrà sovraccaricato. Collega gli stessi altoparlanti ai terminali di linea da 70 Volt dello stesso amplificatore da 120 watt e l'amplificatore vedrà solo un carico di 100 Watt.
- Esempio 2 : I watt totali di tutti gli altoparlanti (70 Volt) ammontano a 50 watt. Se collegato ai terminali dei diffusori di linea da 70 Volt di un amplificatore da 40 watt (70 Volt), l'amplificatore verrà sovraccaricato. Collegare gli stessi altoparlanti ai terminali di linea da 50 Volt dello stesso amplificatore da 40 Watt e l'amplificatore vedrà solo un carico di 25 Watt.
- È possibile utilizzare la calcolatrice sopra per vedere questo selezionando le diverse tensioni di sistema. Per coloro a cui piace sapere, la spiegazione matematica di questo è di seguito.

Sommario

I sistemi di altoparlanti distribuiti sono ideali per installazioni di altoparlanti multipli. Consentono cavi lunghi per gli altoparlanti e il calcolo del carico totale è semplice. I sistemi di altoparlanti distribuiti sono normalmente mono (non stereo). Sono principalmente utilizzati per le situazioni di paging e musica di sottofondo. Sebbene normalmente utilizzati per installazioni commerciali, possono essere utilizzati in installazioni domestiche per sistemi di sottofondo musicaleDi seguito sono riportati alcuni dei principali calcoli utilizzati con i sistemi di altoparlanti distribuiti (è possibile interrompere la lettura ora se non si è in calcoli).

Calcoli per sistemi di altoparlanti di distribuzione

I seguenti calcoli sono per coloro a cui piace comprendere la matematica dietro i principi di cui sopra.

Non è necessario comprendere questi calcoli per utilizzare i sistemi di altoparlanti distribuiti, ma ti aiuterà a comprendere e progettare meglio i sistemi.

Diversi principi dei sistemi di altoparlanti distribuiti sono stati delineati sopra. Una spiegazione matematica di ciascun principio viene ora fornita nelle seguenti sottotitoli:

Aggiunta della potenza di ciascun diffusore

Ad esempio, quattro altoparlanti da 5 Watt sono collegati insieme (in parallelo) a un amplificatore di linea da 100 Volt.

Il modo semplice per calcolare il carico totale è aggiungere 5 + 5 + 5 + 5 = 20 Watt.

Il modo più difficile (motivo per cui non viene normalmente eseguito) è calcolare l'impedenza di un altoparlante, quindi calcolare l'impedenza totale di 4 di tali altoparlanti in parallelo, quindi calcolare la potenza totale.

Quindi l'impedenza di un altoparlante da 5 Watt su una linea da 100 volt:

"L'impedenza è uguale a Volts al quadrato diviso Potenza, che è uguale a 100 al quadrato diviso 5, che è uguale a 10,000 diviso 5, ovvero 2,000 ohm."

Esatto, l'impedenza di un altoparlante da 5 Watt con un trasformatore da 100 volt è di 2.000 ohm. Ora per calcolare l'impedenza totale di quattro di questi collegati in parallelo:

$frac {1} {R_ {Total}} = frac {1} {R_1} + frac {1} {R_2} + frac {1} {R_3} + frac {1} {R_4}$ così $frac {1} {R_ {Total}} = frac {1} {2000} + frac {1} {2000} + frac {1} {2000} + frac {1} {2000} = frac {1} {500}$

quindi R (totale) = 500 ohm.

Ora è possibile calcolare la potenza totale di 100 Volt con un'impedenza totale di 500 ohm:

"La potenza è uguale a Volts al quadrato diviso Impedenza, che è uguale a 100 al quadrato diviso 500, il quale è uguale a 10,000 diviso 500, risultando in 20 Watt."

Basso ed ecco, è come aggiungere semplicemente i watt dei diffusori insieme, il che è molto più semplice!

La modifica della connessione dell'amplificatore dimezza il carico

Esempio 1 : l'impedenza totale di 200 watt di altoparlanti da 100 Volt può essere calcolata:

"L'impedenza è uguale a Volts al quadrato diviso Potenza, che è uguale a 100 al quadrato diviso 200, il quale è uguale a 10,000 diviso 200, risultando in 50 ohm."

Ora guarda cosa succede quando lo stesso carico di altoparlanti da 50 ohm è collegato al terminale a 70 Volt dell'amplificatore:

"La potenza è uguale a Volts al quadrato diviso Impedenza, che è uguale a 70.71 al quadrato diviso 50, il quale è uguale a 5,000 diviso 50, risultando in 100 Watt.".

Incredibile, lo stesso carico da 50 ohm consuma 200 watt di potenza su un sistema di linea da 100 volt, ma solo 100 watt su un sistema di linea da 70 volt.

Esempio 2 : è possibile calcolare l'impedenza totale di 50 watt di altoparlanti da 70 Volt (ricordare che la linea da 70 Volt è in realtà 70,71 Volt):

"L'impedenza è uguale a Volts al quadrato diviso Potenza, che è uguale a 70.71 al quadrato diviso 50, il quale è uguale a 5,000 diviso 50, risultando in 100 ohm."

Ora guarda cosa succede quando lo stesso carico di altoparlanti da 100 ohm è collegato al terminale da 50 Volt dell'amplificatore:

"La potenza è uguale a Volts al quadrato diviso Impedenza, che è uguale a 50 al quadrato diviso 100, il quale è uguale a 2,500 diviso 100, risultando in 25 Watt."

Questo principio è molto utile per l'installatore se la potenza richiesta dal carico degli altoparlanti è maggiore di quella che l'amplificatore può fornire. Passa semplicemente alla connessione dell'altoparlante con tensione di linea inferiore (sull'amplificatore) e la potenza assorbita viene dimezzata. Anche la potenza massima di ciascun diffusore viene dimezzata, quindi l'uscita dei diffusori viene dimezzata o ridotta di 3dB, ma l'amplificatore non verrà sovraccaricato.

Un altoparlante da 8 Ohm sovraccaricherà un sistema di altoparlanti distribuito

Negli esempi sopra abbiamo visto che l'impedenza dei diffusori dei sistemi di diffusori distribuiti è ragionevolmente alta. Ad esempio, un altoparlante da 5 watt su una linea da 100 Volt ha un'impedenza di 2.000 ohm. Anche un carico di 125 Watt di altoparlanti da 100 Volt è di 80 ohm. Quindi immagina il carico se l'impedenza totale è solo di 8 ohm. Dovrebbe essere 10 volte il carico giusto? Questo scenario può essere calcolato:

"La potenza è uguale a Volts al quadrato diviso Impedance, che è uguale a 100 al quadrato diviso 8, che è uguale a 10,000 diviso 8, ovvero 1250 Watt."

Esatto, il collegamento di un altoparlante a bassa impedenza (4 o 8 ohm) a sistemi di altoparlanti distribuiti aumenterà drasticamente il carico sull'amplificatore.

Grazie a geoffthegreygeek.com