تبلیغات
برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات. - اصول اتصال بلندگوها به هم

برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

اصول اتصال سری بلندگوها

همانطور که در مدار بالا مشاهده می شود Zspk1 و Zspk2 به صورت سری به آمپلیفایر Vs متصل شده اند. با توجه به رابطه قانون اهم روابط زیر قابل محاسبه می باشند :

امپدانس معادل همان امپدانس تونن است یعنی وقتی که ما منبع ولتاژ را اتصال کوتاه کرده ایم(در اینجا منظور از منبع همان آمپلیفایر است) تا بار مصرفی کل مدار را که همان دو بلندگوی سری ما هستند مشاهده کنیم.

Zeq = Zspk1 + Zspk2

در اینجا ما از امپدانسی که برروی خود بلندگو درج شده است استفاده می کنیم که هر دو بلندگو مشابه و با امپدانس 6 اهم هستند.

Zeq = 6+6 =12

بنابراین میبینیم که وقتی دو بلندگو را به صورت سری به آمپلیفایر وصل میکنیم امپدانس دو برابر داریم.

در مدارهای سری تنها یک مسیر از ورودی تمام بار مدار را در بر می گیرد و به منبع باز میگردد. یعنی اینکه جریان جاری در مدار از تمام المان ها عبور میکند و در تمام نقاط مدار یکسان است.

برای محاسبه افت ولتاز در هر بلندگو بازهم به قانون اهم رجوع می کنیم و خواهیم داشت :

Vspk1 = i*Zspk1

Vspk2 = i*Zspk2

 

حال معادله قانون جمع ولتاژهای کیرشهف را در مدار می نویسیم و مقدار اولیه برای Vs را 10 ولت در نظر می گیریم.خواهیم داشت :

Vs = Vspk1 + Vspk2 , Vs = 10v , Zspk1=Zspk2=6 ohms

10 = 6*i + 6*i

I = 0.83 A

Vspk1 = Vspk2 = 5v

در اینجا به دلیل مشابه بودن بلندگوها ولتاژ آنها نیز با هم مشابه شد اما در حالتی که بلندگوها غیر مشابه باشند ولتاژ آنها نیز تغییر خواهد کرد.

توان بلندگو

تا اینجای کار ولتاژ و جریان بلندگو ها را در حالت سری بررسی کردیم.حال به سراغ توان مصرفی بلندگوها در حالت سری می رویم :

بر اساس رابطه P=V^2/R که در اینجا R همان Z  بلندگوها می باشد و مقادیر فرضی که در حالت قبل استفاده کردیم خواهیم داشت :

Pspk1=(Vspk1)^2 / Zspk1 = 5^2/6= 4.17W

Pspk2=(Vspk2)^2 / Zspk2 = 5^2/6= 4.17W

Ptot = Pspk1 + Pspk2 = 8.33W

حال اگر ما از همین روابط در صورت وجود تنها یک بلندگوی 6 اهمی استفاده کنیم خواهیم داشت :

Pspk = 10^2/6 = 16.67W

چرا که تمام ولتاژ خروجی آمپلیفایر تنها به یک مصرف کننده وارد می شود.

بنابر این هنگامی که ما دو بلندگو را به طور سری به یک خروجی وصل کنیم توان خروجی آمپلیفایر نسبت به یک بلندگو در همان خروجی نصف می شود.

وقتی ما دو بلندگو مشابه را به صورت سری به آمپلیفایر وصل می کنیم.هر بلندگو به اندازه نصف ولتاژ اولیه افت ولتاژ ایجاد می کند.

که نتیجه آن این است که ¼  توان خروجی نسبت به حالت یک بلندگو به هر بلندگو انتقال می یابد.

 

 

اصول اتصال موازی

یکی دیگر از روش های مرسوم اتصال دو بلندگو به یک خروجی آمپلی فایر روش موازی است.

در مداری های موازی افت ولتاژ هربار مصرفی با دیگری برابر است در حالی که مجموع جریان های ورودی به هر گره با مجموع جریان های خروجی همان گره باید برابر باشد.

با فرض این که ولتاژ ورودی و امپدانس بلندگوها را داریم می توانیم از روابط زیر توان را به دست بیاوریم.

Pspk1 = Vs^2 / Zspk1 = 10^2 / 6 = 16.67 watts

Pspk2 = Vs^2 / Zspk2 = 10^2 / 6 = 16.67 watts

 

برای بدست آوردن توان کل کافیست مجموع توان بلندگو را حساب کنیم.

Ptot=Pspk1+Pspk2 = 16.67 watts + 16.67 watts = 33.3 watts 

همانطور که مشاهده می شود این مقدار 2 برابر مقدار توان مصرفی وقتی است که تنها یک بلندگو به آمپلی فایر متصل باشد. و چهار برابر توان مصرفی هر بلندگو در اتصال سری که بررسی شد.

برای محاسبه که آمپلی فایر چه مقدار بار مصرفی (امپدانس) را در خروجی می بیند کافیست از روابط مقاومت های موازی استفاده کنیم.

Zeq = Zspk1*Zspk2 / [(Zspk1 + Zspk2)]

 

اصول اتصال سری – موازی

این روش معمولا کمتر مورد استفاده قرار می گیرد اما معمولا وقتی مورد استفاده قرار می گیرد که بخواهیم بیش از 2 بلندگو را به آمپلی فایر وصل کنیم.باید حتما در نظر داشت که اگر بخواهیم تعدادی بلندگو را به یک آمپلی فایر وصل کنیم حتما امپدانس معادل آنها با مقدار امپدانس تعیین شده آمپلی فایر برابر یا کمتر از آن باشد.

همانطوذ که در مدار بالا مشاهده می شود Zspk2  و Zspk3 به صورت سریبسته شده اند.پس می توان امپدانس معادل آنها را حساب کرده و به صورت موازی با Zspk1      قرار داد.

Zspk2' = Zspk2 + Zspk3

 

همچنین روابط زیر برای توان مصرفی بلندگوها در این حالت برقرار است :

Zeq = (Zspk1 * Zspk2') / (Zspk1 + Zspk2')

Zeq = (6 * 12) / (6 + 12) = 4 ohms

Pspk1 = V^2/Zspk1 = 10^2 / 6 = 16.67 watts

Pspk2 = 5^2 / 6 = 4.167 watts

Pspk3 = 5^2/6 = 4.167 watts

Ptot=Pspk1+Pspk2+Pspk3=16.67 + 4.167 + 4.167 = 25 watts

در جدول زیر به مقایسه حالت های مختلف بستن بلندگو ها و مقایسه روش ها پرداخته شده است :

 

Metric

One Speaker

Series Connection (two speakers)

Parallel Connection (two speakers)

Series-Parallel 
(three speakers)

Equivalent Impedance

Zspk

2 * Zspk

0.5 * Zspk

0.67 * Zspk

Voltage

Vs

0.5Vs for Zspk1 & Zspk2

Equal to Vs for all loads

Vs for Zspk1, 0.5Vs for Zspk2 & Zspk3

Current

Is

Equal for all loads (Is/2)

Equal for all loads (Is)

Is for Zspk1; Equal for Zspk2 & Zspk3 (Is/2)

Power Consumption

Pspk

0.5 * Pspk 
0.25*Pspk per speaker

2 * Pspk

1.5 * Pspk

SPL NET Diff 
(co-located)

0dB

0 dB

+6dB

+6dB

SPL NET Diff 
(non co-located)

0dB

-3dB

+3dB

+1.76dB

 

 اکنون به بررسی روابط توان را برای یک بلندگو 8 اهمی با جریان فرضی 75A می پردازیم

در این جا مشاهده می شود که مقدار توانی که یک بلندگو 8 اهمی با جریان 75 آمپر می تواند ایجاد کند 4500 وات است اما این مقدار توان با چه ولتی ایجاد میشود؟

در عمل هیچ آمپلی فایری توان تولید 600 ولت را ندارد.قوی ترین آمپلی فایرها که معمولا در کنسرت های زنده به کار می روند ولتاژی بین 80 تا 95 ولت تولید می کنند که اختلاف زیادی با 600 ولت دارند!

طبق جدول زیر تنها بلندگوهای با امپدانس یک اهم هستند که نیاز به ولتاژ 75 ولت دارند و ما میتوانیم به کمک یک آمپلی فایر ولتاژ مورد نیاز آنها را با جریان 75A   برای توان 5625 تولید کنیم.اما چنین بلندگوهایی در عمل بسیارکم یاب هستند!

Load (ohms)

Power (watts)

Voltage (V)

Current (Amps)

8

45,000

600

75A

4

22,500

300

75A

2

11,250

150

75A

1

5,625

75

75A

 

در عمل هیچ بلندگوهایی ساخته نشده که به تنهایی قدرت تولید 45000 وات را داسته باشد.اکثر بلندگوهایی که در زندگی واقعی مورد استفاده قرار می گیرند می توانند توانی با مقدار عددی 50w  تا 500w تولید کنند

بلندگوهایی هم هستند  که توان های بالاتر از 1000 را تولید می کنند.اما بنا به دلایلی که در بخش ذکر شده پاسخ صوتی آنها بیشتر به صورت صداهای "بوم" مانند است.

 

 

 

 

در جدول زیر میزان توان مصرفی به ازای شدت صدا بررسی شده است

 

چیدمان بلندگوها و شدت صدا:

چیدمان بلندگوها در هر فضایی باید براساس اندازه ، شکل و مورد استفاده از آن فضا طراحی شود.به این منظور که بهترین و مناسب ترین شدت صدای ممکن را در نواحی شنیدن داشته باشیم. مسلما کیفیت سیستم ها و بلندگوها نیز مهم است

اما نحوه قرار گیری و چیدمان بلندگوها در این زمینه امیری حیاتی است.

چیدمان در سیستم های صوتی جهت دار و بدون جهت:

اولین قدم برای طراحی یک سیستم صوتی این است که بدانیم آیا شنونده در آن مقطع نیاز دارد که منبع صدا را جهت یابی کند یا نه.این همان مشخص کردن سیستم های جهت دار و بدون جهت است.

نصب سیستم بدون جهت :

در این حالت بلندگوها طوری نصب می شوند که شدت صدا را به طور مساوی به نواحی شنیدن برسانند.در این نوع سیستم ها تاکید بر این است که در تمام نواحی شنیدن ، شدت و کیفیت صدا یکسان باشد.این سیستم ها معمولا در بیمارستان ها به کار می روند.

نصب سیستم های بدون جهت :

در این حالت از نصب بلندگوها تمام بلندگوها رو به یک نقطه خاص نصب می شوند حتی گاهی چند بلندگو به صورت شاخه ای در یک قسمت مشخصی از فضا متصل می شوند.در این حالت شنونده به وضوح می تواند تشخیص دهد که صدا از کدام جهت پخش می شود.در این نوع سیستم در جاهایی به کار می رود که جهت یابی صدا مهم باشد و شنونده در مکانی محدود حضور داشته باشد.نمونه این چیدمان سیستم های سینمای خانگی است.

 

گاهی اوقات می توانیم ترکیبی از دو سیستم گفته شده را به کار ببریم.این حالت دوگانه مواقعی مورد استفاده قرار می گیرد که در سیستم های جهت دار بلندگوهای اصلی نتوانند شدت صدای مورد نظر را در فضا پخش نمایند.

 

 

شدت صدا :

بعد از انتخاب نوع چیدمان سیستم نوبت به این می رسد که نوع و تعداد بلندگوهای مورد نظر را نیز مشخص کنیم.مهم ترین عامل در انتخاب نوع بلندگو شدت صدای آن است.

در اینجا باید گفت که تنها وظیفه یک سیستم صوتی این نیست که فقط صدا را به گوش شنونده برساند.بلکه باید فراتر از هر نویز محیطی این کار را انجام دهد.لازم به ذکر است که نویزهای محیطی باید در شرایط مختلف اندازه گیری شوند.مثلا در ساعات مختلف روز و غیره.سپس بلندگوهایی را انتخاب کنیم که بتوانند صدا را فراتر از حداکثر نویز محیط پخش کنند.

عموما بلندگوهای مورد استفاده باید توانایی این را داشته باشند که صدا را با 6dB  شدت بیشتر از نویزهای محیطی پخش کنند.

تعداد بلندگوهای مورد استفاده باید براساس میزان شدت صدایی که میخواهیم به نواحی شنیدن برسد باشد.مثلا برای نصب روی دیوار تجهیزات نصب باید به طوری باشند که بتوانیم بلندگو را در ارتفاع و زاویه مطلوب نصب نماییم شدت صدا در نواحی تحت پوشش یک بلندگو براساس تغییر فاصله تغییر می کند.

بنابراین بین شدت صدای نزدیکترین و دورترین بلندگو اختلاف وجود دارد.باید در نظر داشت که در نقاط شنیدن شدت صدا نباید خیلی زیاد یا خیلی کم باشد.

 

 

 

 

 

نصب بلندگو روی سقف :

همانطور که در تصویر مشاهده می شود برای سقف های کوتاه که در فاصله بین بلندگوها و نقاط شنیدن کم است ، هر بلندگو منطقه کوچکی را تحت پوشش قرار می دهد.هم چنین در مکان های با سقف کوتاه تعداد بلندگوی بیشتری برای توزیع یکنواخت صدا نیاز داریم.

 

در برخی موارد استفاده از بلندگوهای روکار برای سقف های کوتاه تاثیرگذارتر است. اما تنها ارتفاع سقف نیست که بر پوشش صدا تاثیر می گذارد.ارتفاع نقطه شنیدن نیز باید مورد توجه قرار گیرد(مثلا شخص ایستاده یا نشسته باشد).اگر ارتفاع سقف زیاد باشد ناحیه تحت پوشش بلندگو بیشتر می شود اما به دلیل عاملی به نام میرایی مسافت از شدت صدای آن کاسته می شود بنابرایت به بلندگو با میزان شدت صدای بیشتری نیاز داریم.

پس با توجه به تمام این عوامل باید تعداد و نحوه قرارگیری بلندگوهای سقفی مشخص و مناسب باشد تا شدت شدای موذد نظر در نواحی شنیدن پخش شود

 

میرایی مسافت در چیدمان جهت دار

محاسبه میزان شدت صدا در سیستم های جهت دار تفاوت زیادی با سیستم های بدون جهت دارد.حداکثر شدت صدای توصیه شده برای یک صدای با کیفیت در این سیستم ها 100dB است.اما برای مثال در کنسرت ها ، تنها رسیدن به این میزان شدت صدا در ردیف جلو کافی نیست زیرا صدایی که بلندگو تولید می کند با افزایش مسافت شدتش کم می شود.به طور خاص شدت صدا در شرایط استاندارد به اندازه مجذور مسافت کم می شود.به طوری که با صرفنظر کردن از اثرات بازخورد ، هنگامی که فاصله دو برابر شود شدت صدا حدود 6dB کاهش پیدا می کند.

با توجه به نمودار می بینیم که شدن صدا در ردیف جلو که یک متر با منبع صدا فاصله دارد 100dB است و میرایی صدا در فاصله 32 متری منبع 30dB است که به این معنی است که تنها 70dB به فاصله 32 متری می رسد.در وهله اول ساده ترین راه حل استفاده از سیستمی است که قدرت تولید 130dB را داشته باشد تا در 32 متری شدت صدای مطلوب یعنی 100dB را داشته باشیم.اما این راه حل اشکالی اساسی دارد و آن هم نادیده گرفتن شدت صدا در ردیف جلو است در این حالت شدت صدایی که در ردیف جلو به گوش می رسد 130dB است در حالی که تحقیقات نشان می دهد که آستانه تحمل شنوایی انسان حدود 120dB است بیشتر از این مقدار صدا آزار دهنده می شود و می تواند به سیستم شنوایی انسان آسیب برساند.

 

 

منابع فارسی :

www.audiozone.ir

منابع انگلیسی :

www.yamahaproaudio.com

www.audioholics.com

www.wikipedia.com

 

 

 

در انتها از دوست عزیزم علی مظلوم نیز تشکر می کنم که من را در تایپ این مقاله یاری کرد.

جواد عسگریان دانشجوی کنترل استاد ایمان سریری در دانشگاه امام رضا(ع)

 

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :