Типичная система оповещения – это несколько акустических систем, подключенных параллельно, последовательно или последовательно-параллельно к одному усилителю мощности звука. Зачастую, из-за большого количества громкоговорителей и комбинаций их включения, рассчитать итоговое сопротивление и, соответственно, потребляемую мощность такой системы довольно сложно. Решением данной проблемы является 70/100-вольтовая линия распределения, которая была разработана специально для упрощения вычислений. В такой системе применяются специальные усилители, спроектированные так, что их полная выходная мощность реализуется на 70В/100В. Пассивная акустика подключается к выходу усилителя с помощью понижающих трансформаторов, соответствующих сопротивлению нагрузки каждого динамика. Усилитель развивает некоторую мощность при 70В/100В, а каждый трансформатор забирает из линии ту часть мощности, которая необходима для работы динамика. Основным преимуществом данной системы является то, что громкоговорители могут быть подключены параллельно к основному сигнальному кабелю. Высокое напряжение обеспечивает минимальные потери даже на большом расстоянии и позволяет использовать кабеля с маленьким сечением.
Таблица выходных мощностей трансформатора и соответствующих этим мощностям входных сопротивлений громкоговорителя
| Мощность (Вт) | 1 | 5 | 10 | 30 | 60 | 100 |
| Сопротивление (Ом) | 5000 | 1000 | 500 | 167 | 83 | 50 |
Можно проводить расчеты по преобразованию мощности на первичной или вторичной обмотке трансформатора, закрывая глаза на потери при трансформации, т.е. приняв, что мощность на первичной катушке равна мощности на вторичной катушке.
Громкоговорители, подключаемые к трансляционной линии, оснащаются трансформаторами с несколькими первичными обмотками, что позволяет им работать как в 70-вольтовых, так и в 100-вольтовых системах, а также имеют несколько вторичных обмоток, что позволяет выбирать выходную мощность акустики. Таким образом, построение трансляционных систем 70В/100В сводится к суммированию мощности всех громкоговорителей в линии. Если общая мощность, потребляемая в линии, сравнялась с выходной мощностью усилителя - значит достигнуто максимально количество громкоговорителей. На практике установлено, что для достижения оптимальных характеристик, суммарная мощность нагрузки должна составлять 80% от номинальной мощности усилителя.
Помимо облегчения расчетов существует ряд технических причин для использования распределенных звуковых систем
Сопротивление при параллельном соединении
При использовании 8-омных динамиков не удастся включить параллельно значительное количество громкоговорителей – всего лишь 4 динамика подключенных параллельно имеют результирующее сопротивление около 2 Ом. Далеко не каждый усилитель мощности звука или активный микшерный пульт способен работать с таким низким сопротивлением нагрузки. Последовательно-параллельные соединения зачастую не сильно спасают ситуацию. В распределенных системах сопротивление каждого громкоговорителя значительно выше, следовательно, допускается параллельное соединение большого их количества.
Сечение провода
В распределенных системах все динамики соединяются кабелем, потери в котором прямо пропорциональны сопротивлению кабеля и обратно пропорциональны сопротивлению нагрузки. Если нагрузка равна 8 Ом, тогда сопротивление кабеля должно быть очень мало, что требует применения кабелей большого сечения. С другой стороны, если общая нагрузка на усилителе, допустим, 100 Ом, тогда использование кабеля с меньшим сечением не будет вносить заметных потерь. Провод меньшего сечения экономит инсталлятору и клиенту значительную сумму денег. Коммутировать каждый громкоговоритель кабелем с сечением 4 кв. мм – это разорение, а кабелем с сечением 1 кв. мм – сплошное удовольствие!
Выбор мощности громкоговорителя
В некоторых случаях требуется, чтобы акустические системы в трансляционной линии работали с разной громкостью. Например, там, где они установлены на разной высоте, либо в местах с разной плотностью установки. Переключая вторичные обмотки трансформатора (изменяя коэффициент преобразования) можно выбирать, какая мощность будет передаваться акустике и таким образом изменять её громкость.
Все мы не раз слышали термин «система постоянного напряжения 70В/100В» в разговорах о распределенных системах. Значит ли это, что в линии течет постоянный ток? Конечно, нет. Этот термин берет свое начало от ранних телефонных систем. В то время инженеров сильно беспокоило изменение напряжения от точки передачи к точке приёма, и то, как меняется напряжение в линии при изменении сопротивления принимающего устройства. В распределенных системах громкоговорителей сопротивление принимающего устройства (в данном случае трансформатора) очень высоко по сравнению с сопротивлением передающего устройства (усилителя). Поэтому независимо от того, громкоговорители какой мощности, и какое их количество используется – на клеммах первичной обмотки каждого трансформатора присутствует напряжение в 70В/100В. Таким образом, речь идет о постоянстве напряжения независимо от сопротивления нагрузки. Значит ли это что множество низкоомных громкоговорителей подключённых к усилителю не является системой «постоянного напряжения»? Низкоомные громкоговорители (16 Ом, 8 Ом, 4 Ом), подключённые к усилителю мощности – это тоже система «постоянного напряжения» до тех пор, пока сопротивление динамиков, включённых параллельно, не станет настолько низким, что усилитель мощности звука не сможет работать. Например, синусоида с амплитудой 10В с усилителя, нагруженного на 16-омный динамик останется таковой даже при смене динамика на 8-омный, но 8-омный динамик будет пропускать через себя больший ток и отбирать большую мощность от усилителя.
Выводы
Понимание физических основ при разработке трансляционных акустических систем – это первый шаг к успешному завершению проекта. Использование этих простых математических примеров обязательно пригодиться при установке крупномасштабных систем на стадионах, в парках и других объектах.
