Návrh transformátoru s více vynutimi z hlediska výkonu

[BV]

V pasívnej výhybke nemáš výkon do stredu a výšky (v pracovnom pásme) nijako obmedzený, okrem prípadného útlmu pre zrovnanie citlivosti s basom. V špičkách tam ten výkon môže byť. Nie je žiadny dôvod to v aktíve urobiť inak.

[Digiting]

Plha se hlásí: "Šlo by, prosím, vynutit, aby vinutí byla s měkkým i? Kdyby snad byl čas to opravit.

[Anti]

Tak jinak:
Budu svou třípásmovou soustavu budit širokopásmovým signálem. Celá soustava vyzáří výkon třeba 100Watů. Jaký bude poměr u jednotlivých reproduktorů? Kolik z toho vyzáří basák, kolik střed a kolik výškáč?

[Otas]

Počítej, že všechny reproduktory by měly být schopny dosáhnout stejné úrovně hlasitosti.
Podle v úvodu jmenovaných měničů:
Podle basáku tedy 300 W (při 88,2 dB/W/m) dosáhnu maximálně 114 dB na metr (teoreticky!!)
Střeďák při 89 dB/W/m potřebuje 240 W zesilovač, aby dosáhl stejné úrovně maxima
výšky při 94,5 dB/W/m potřebují 70 W zesilovač, aby dosáhl stejné úrovně hlasitosti ve špičce.
Jiná věc je, zda to snesou.
Ve skutečnosti samozřejmě záleží i na kmitočtech dělení a skutečných kmitočtových charkách těchto měničů v použitém pásmu. Musí se vzít v úvahu skutečná zatížitelnost reproduktorů (alespoň krátkodobá).
Jinak ty reproduktory budou rozdílně zatížené i podle typu užívané hudby a preferované práci s korekcemi (obvykle se středy při hlasitém poslechu zatlumují). Dá se o tom napsat hodně, podle mne neexistuje univerzální odpověď.
Lze najít i jiné způsoby rozdělení.

[dhaman]

Tak to 1. zalezi od signalu a 2. deliciek vo vyhybkach.
Predpokladajme ako pises "širokopásmovým signálem", ze ide o pink noise (ruzovy sum) co predstavuje konstantny SPL signal v celom frekvencnom pasme.
cca -3dB per oktavu viz graf.


ak berieme ze 100W bude hrat na 100Hz, tak na 1kHz bude vykon cca -10dB mensi to znamena 10W a na 10kHz o dalsich -10dB menej co je 1W.

Ako z toho urcit kolko presne budu hrat jednotlive reproduktory v 3 pasmovej sustave nie je jednoduche. Je to o skusenostiach a know-how ludi co navrhuju reprosustavy. Zazracnu formulku ti asi nikto neda.

[alx]

Třeba tady se podívej jak řeši rozdělení výkonu prof. výrobce studiovych monitoru. https://www.eprodance.cz/user/documents/...ies_CZ.pdf

[dhaman]

Popripade inspiracia u KEF LS 60:
Crossover frequencies: 340Hz, 3.1kHz.
Power amplifiers: 500W class-D (LF), 100W class-D (MF), 100W, class-AB (HF).
Peak SPL: 111dB

[ransom]

Pokud vím, střední pásmo je u průměrné moderní hudební nahrávky podobně energeticky vydatné jako pásmo basové. Tak to tvrdil i Sýkora ve svých pracech.
Při stejné impedanci a podobné citlivosti basoveho a středového měniče by měly větve mít stejné napětí a výkony 1:1. Protože ale basák mívá citlivost menší a ještě se u něj kompenzuje bafflestep, tak spíš 2:1
Výškový měnič bývá často citlivější a u pasivu se zatlumuje. Pokud bude mít stejnou impedanci, teoreticky by mohlo stačit jeho konci nižší napětí. Dejme tomu až na polovinu. Tím pádem čtvrtina výkonu. Za podmínky dělení v oblasti spektra, kde už je energie v signálu výrazně míň.
Ono se bude muset vycházet z konkrétních měničů. Takže to nepůjde úplně zobecnit. Když bude potřeba dotahovat pokles na basech výkonem, dostaneš se najednou na několikanásobek.

[Anti]

Děkuji pánové za reakce. Asi nejlíp to ukazuje ten graf. Znamená to že počínaje středovým reproduktorem jede většina zesilovačů na zlomek svého výkonu. Nicméně pak by mě zajímalo, proč to výrobci osazují v poměru 500-300-100., případně stejný výkon pro výšky i středy. Zřejmě se to nijak exaktně neřeší a osazuje se to seriovýma modulama.
Zhruba to odpovídá tomu poměru 10-3-1.
Vzkaz pro Plhu: Celou dobu na to koukám a to slovo mi připadalo divný. Už vím proč.Díky za upozornění...
Nicméně nikde jsem nenašel tlačítko "upravit" pro nadpis.

[Otas]

Pokud tam budeš pouštět růžový šum, tak se můžeš spolehnout na graf .
Skutečná hudba vypadá zásadně odlišně (byť i jen v krátkých pasážích), proto se používá těch 500 - 300 - 100, popřípadě ještě výše 300 - 240 - 70 .

[Dzin]

Tak tak, nezaměňovat průměrný a aktuální výkon. Na akustické straně je potřeba chvilkově dodat do všech pásem stejný výkon, díky časté vyšší citlivosti výškáču pak stačí poměrně méně do této sekce na elektrické straně. Z hlediska dlouhodobého výkonu pak platí ty poučky o klesajícím výkonu směrem k výškám. Jinými slovy když je rozdělení ve W 500-300-100, tak na výškách je opravdu potřeba 100W, ale stačí jim 10W trafo

[Anti]

Tak fajn, začínám v tom mít docela guláš. :-D
Budu to muset dostudovat. Každopádně, mám pocit, že na standardní poslechovou hladinu v místnosti klasické velikosti to trochu hrotíme. Kolik by to bylo v takovém případě? 150-80-50? Nebo je opravdu potřeba takových výkonů?

[Otas]

Vcelku se guláši nedivím, ono je výkon komponentů soustav vždy trochu složitá a kompromisní volba. To znám z profi.

Růžový šum průměr dlouhodobých akustických výkonů naznačuje. Spolu s účinností měničů lze odvodit, jaký tepelný přikon budou muset při průměrné hudbě mít. Basový reproduktor je určující, tam bude dlouhodobě většina signálu
Jenže při poslechu hudebního signálu o úrovni 1 W se vyskytují krátké špičky i kolem 100W (Kazzatel ,1992, v profi totéž psal Klampera). A jako na motyku často bývají na středech a výškách. A právě podání těch akustických špiček mimo jiné rozhoduje o tom, jak vnímáme kvalitu soustavy.
Ideálně by (podle mého názoru) měla každá součást soustavy být schopna vyzářit stejný akustický výkon, čili stejný akustický výkon v celém pásmu (alespoň krátkodobě). To jsem naznačoval v poměrem 300 - 240 - 70.
Známe dlouhodobou tepelnou zatížitelnost měničů (AES, RMS). Ta bývá na středech a výškách nižší,než u basů. Potřebujeme znát krátkodobou zatížitelnost měniče, což obvykle není uvedeno, ta bývá naštěstí vyšší, zvláště u výšek.
Ke stejné SPL max by měly sedět výkony jednotlivých zesilovačů. A podle toho vinutí trafa.
Aby se reproduktory tepelně nepřetížily, je potřebné nastavit (edit: postupné) omezení jejich příkonu v procesoru (podle skutečně dodaného příkonu). A nebo riskovat (což se také dělá).

Uvedu příklad řešení něčeho podobného v minulosti z počátků mého profi, tehdá bez procesoru:
Tonsil GDWT 9/70 měl napsáno cca 4 W po dobu tuším 10 minut. Ale, jak jsem si (před 30 lety) vyzkoušel v praxi, snesl několik sekund sinus 35 W.
Po opakovaných výněnách membrán (tak ob měsíc odešel jeden ze sériově zapojených tří měničů, provozovány dva páry beden) jsem zapojil ochranný obvod, který omezil maximální příkon na zmíněných 35 W a nabíjením ellytu ze signálu řídil tranzistorový člen v sérii s rezistory, který dále omezoval zatížení reproduktorů až na cca 4 W. Od instalace byla jen jediná porucha za 3 zbývající roky užívání. Toto omezení (a mnohem více) dnes zvládají procesory.

[jardag69]

To mi připomnělo historku z jiného fora, kde si maník koupil nové, celkem drahé bedny a měl nějakou oslavu. Nějaký host se chlubil, jak dobře slyší výšky. Někde vyhrabali testovací CD a zkoušeli, co tedy slyší. Někde na 18k nic neslyšel a chtěl pořád přidávat na hlasitosti. Jak to celé skončilo, si asi domyslíte. Ale nevím, kdo ty nové výškáče platil.

[ransom]

Tohle je úkol, který může dát několik naprosto rozdílných řešení. V určité konkrétní situaci budou některá z nich nesprávná.
V první řadě je nutné uvědomit si, co znamená slovo "výkon" a jak rozdílného významu může nabýt. Zkusím nějaký modelový příklad.
Původní definice výkonu je "práce vykonaná za jednotku času".
Pokud budeš uvažovat o spojitém, nemodulovaném harmonickém signálu do odporové zátěže, je to jednoduchoučké. Jakmile ale bereš do úvahy něco tak složitého, jako je reprodukovaný hudební signál do obecné impedance, v podstatě přestává dávat smysl uvažovat v rovině výkonu. Spíš by se hodilo říkat, že zesilovač je schopen, při zatížení nějakou jmenovitou impedancí, dodat určité špičkové napětí po dobu x milisekund.
Dejme tomu, že zesilovač dodá reálně při buzení sinem 100W do 4Ω odporové zátěže těsně před limitací. Za sekundu to bude 100Ws. Efektivní napětí bude 20V, špičkové 28V. Pokud budeme uvažovat nějaký běžný zesilovač AB s účinností kolem 65%, spotřeba bude cca 170W a tepelná ztráta 70W.
Když tentýž zesilovač vybudíš naplno hudebním signálem, špičkové napětí bude rovněž dosahovat 28V. JENOMŽE: Zatěžovací impedance má ve většině akustického pásma mnohem víc než jmenovitou hodnotu a není odporová. Přirozený signál je poměrně řídký, s dlouhými pauzami mezi krátkými špičkami. Pokud bys měl odpovídající měřák, zjistil bys, že spotřeba energie (za určitý čas) naplno vybuzeného zesilovače je o řád, někdy i o dva řády menší než při buzení sinem. A že se ve značném rozsahu mění podle nahrávky a podle místa v ní. Právě tak tepelná ztráta je menší než při buzení sinem, přičemž většina zesilovačů je tepelně dimenzovaná právě na provoz s hudebním signálem. Při buzení sinem se dříve či později neuchladí (respektive že to zvládnou jen ty nejrobustnější PA zesilovače).
Pokud zesilovač má zpracovat celé akustické pásmo, prostě hraješ na 100W zesilovač, budíš ho pod hranu limitace a víc o tom nepřemýšlíš.
Když zkusím totéž u aktivu: Rozložení energie v hudebním signálu skutečně ve většině případů odpovídá dejme tomu růžovému šumu. Jenomže něco jiného je, kolik energie projde dejme tomu vysokotónovým pásmem, a něco úplně jiného je, kolik z té energie tvoří krátké špičky. Ty se totiž mohou občas vyskytnout s maximální amplitudou i někde kolem 4kHz, a zesilovač je musí zpracovat bez limitace.
Kdyby byl pro středy použitý 100W koncový stupeň, a kdyby byla citlivost a impedance středového a výškového reproduktoru shodná, musely by jejich zesilovače být shodného výkonu - z pohledu zpracování oné špičky. To znamená, musely by být schopné dodat stejné špičkové napětí. Použil bys proto dva stejné koncové stupně a napájel bys je stejně velkým napětím. Rozdíl by mohl být jen v dimenzování trvalého výkonu. Protože výškový kanál sice bude schopen střílet do stejně vysoké špičky, ale celková energie přenesená za čas bude nižší (v souladu s tím růžovým šumem), vinutí trafa pro něj bude moci být dimenzované na menší proud, a i filtrační kondenzátory postačí menší. Neznamená to ale, že můžeš prostě použít zesilovač třetinového výkonu se vším všudy. Ty občasné špičky by ti okrajoval.
Jedině pokud by citlivost výškového repra v porovnání se středovým byla vyšší, a při ladění by se tedy pásmo celé zatlumovalo, bylo by možné uvažovat dál. Pro 3dB rozdíl bys mohl zachovat koncový stupeň a napájecí napětí, a použít výškové repro o dvojnásobné impedanci. Nebo použít repro o stejné impedanci, snížit o 3dB zisk konce a napájecí napětí snížit na 0,7 násobek - oboje respektuje 3dB rozdíl citlivosti. Pokud bys použil na výšky driver, citlivější proti středu o 6 a víc dB, mohl bys napájet koncový stupeň polovičním napětím (6dB rozdíl).
Basový kanál si při stejné výchozí situaci nemusí, ale může vyžádat mnohem víc. KDYBY měl basový měnič zase stejnou citlivost jako středový, a KDYBY měl tu citlivost v celém svém pásmu, stačil by ti zase stejný koncový stupeň a stejné napájecí napětí. Pouze by měl ten stupeň nejsilněji dimenzované vinutí sekundáru, a největší baterii filtračních kondenzátorů. JENOMŽE. Za jedno jsou zpravidla basové repráky méně citlivé. A za druhé se u nich přinejmenším kompenzuje bafflestep. Kdybych uvažoval pouze to, co znám z běžného HiFi, tak bych bral v úvahu 3dB rozdíl citlivosti a 6dB pro kompenzaci bafflestepu. Pokud bude impedance basového měniče stejná jako středového, potřebuješ pak skoro trojnásobné špičkové napětí, což znamená koncový stupeň osminásobného výkonu proti pásmu středovému. Navíc ale v mnoha případech mívá basová sekce ještě další poklesy v dolní části pásma pod 100Hz, které se korigují ekvalizací, a ta vyžaduje další výkon navíc.

Myslím, že z napsaného by měla vyplynout jedna zásadní věc: Rozložení výkonu pro vícepásmový aktiv se absolutně nedá nějak zobecnit. Musí totiž brát v potaz vlastnosti konkrétních repráků a ozvučnic.
Takže pro aktiv je nejjednodušší prostě napájet konce společně a dimenzovat na celkový potřebný výkon. Každý konec si pak ze zdroje srkne kolik potřebuje.

[mir.ku]

... jak to celé skončilo, si asi domyslíte ...

nová vánoční pohádka? každá přece musí mít šťastný konec... :-)

[Anti]

Při těch hodnotách co tu padají se nemůžu ubránit dojmu že se chystám provozovat koncert na volném prostranství.Mě by spíš zajímaly potřebné výkony pro standardní místnost a poslechovou hladinu. Píše se tu sice o špičkách signálu,ale to by podle mě měly být pořád signály v příjemné poslechové úrovni., odhadem cca 95 dB. Neznám sice přímo výpočty,ale laicky pokud vezmu v úvahu citlivost reproduktorů( 91,92,94.5 dB/2,83),tak bych se měl pohybovat v desítkách W i při dostatečné rezervě. U toho basu budu muset natahovat spodní kmitočet tak tam budu muset trochu přitlačit,ale v současnosti dokáže i cca 200W zesilovač buzený na minimum vykouzlit opravdu hutné basy.

[Otas]

Poměr 300 - 240 - 70 je poměrem.
Při 200 W na basech jsi někde na 160 W na středech a 46 W na výškách. A trafo v pohodě vystačí toroid 300 - 350 W pro vše dohromady.
Pokud přidáváš na nejhlubších basech (basáček musíš výkonem přesvědčit, aby je zahrál a ve skutečnosti je tedy průměrné SPL na 1W/1m nižší třebas o 3 dB), pak se dostaneš na poměr 200W - 80 W - 23 W. Jenže to je to, co si ze skutečnosti reálného chování bedny musíš doplnit. My tu jen teoretizujeme (nevíme nic o bedně) a upozorňujeme na potřebu zvládnutí i špiček signálu, zesy pro středy a výšky nesmíš podcenit, poddimenzovat!
Dovětek zvukaře: Při této účinnosti měničů buď rád za nazvučení obýváku .

[Anti]

To už vypadá na adekvátní čísla. Předesílám,že preferuju poslech v nižších hladinách. Obyvák má cca 100 m krychlových a prozatím není v podstatě zatlumen. Vzhledem k tomu, že uvažuju o použití modulů K51 znamená to cca 120W, což by na středy a výšky mělo stačit. Holt na basovou větev to chce něco většího s tak dvojnásobným výkonem.
Co beru jako směroplatné je to že mi postačí jedno vinutí trafa s výkonem cca 350W.

[alx]

Dával jsem sem odkaz na studiové monitory, ktere, maji podobnou citlivost jako máš repro doma a jsou určeny pro normální poslech ve studiu, nejsou nierfield a nejsou určeny k masáži hrudníku.