{מאמר מתורגם} - קצת מדי כוח (או למה רמקול נשרף)

איתמר · ב-1 לפברואר, 2006

שלום כולם!

החלטתי לקרוא ולתרגם מאמר נוסף מבית היוצר של bcae1.com. המאמר הנ"ל מסביר קצת על כוח ועל שריפה \ פגיעה ברמקולים.

לפי דעתי האישית המאמר הזה פספס כמה דברים ולא בדיוק מדייק במונחים שלו, אבל בהחלט מדובר במאמר טוב שעוזר להבין את מה שמתחולל מ"אחורי הקלעים" במערכת שלנו.

התרגום הוא לא תרגום מדוייק ומקצועי ב 100% ואני מצטער אם יש קטעים שמובנים קצת פחות.

כל מי שמסוגל להאיר \ להעיר בקשר למאמר מוזמן לשרשר זאת.

אני מקווה שתהנו ושתפיקו מהמאמר את המיטב...

קריאה נעימה!!!

__________________________________________________________

לקוח מאתר www.bcae1.com. כל הזכויות שמורות למחברים.

הדף הספציפי באתר: http://www.bcae1.com/2ltlpwr.htm

קצת מדי כוח

כמו שבטח כבר שמעתם בעבר, יש אנשים שאומרים שקצת מדי כוח יכול לשרוף רמקולים. ובכן, איך נאמר, זה בולשיט.

קצת מדי כוח יכול לגרום לעוצמה המקסימלית להיות נמוכה. אם כל פעם שהיינו מחלישים את המערכת היה נגרם נזק לרמקולים, רמקולים היו נשרפים כל פעם כשהיינו מנמיכים את הווליום בהד-יוניט. אני אנסה להסביר מה קורה לרמקולים כשהם נכנסים ל"קליפ". אתם חייבים לזכור: מה שאתם מקבלים זה מה שאתם משלמים עבורו.

שימו לב:

העמוד הזה עוסק בעיקר בנזק הטרמי הנגרם לסליל הרמקול. נזק מכני לרמקול גם יכול להתרחש כאשר דוחפים אותו אל מעבר ליכולת הקפיצית שלו. נזק מכני בד"כ יתרחש כאשר נותנים לרמקול יותר מדי כוח ממה שהוא מסוגל לספוג, אך נזק גם יכול להתרחש כאשר הרמקול נמצא בתיבת "פורטד" ומנגן בתדרים הנמוכים מזה שהפורט מכוון אליהם. מרבית הנזקים שאני ראיתי היו נזקים טרמיים לסליל (Voice Coil).

פגיעה בוופרים:

כשוופר נדחף ע"י מגבר חזק לווליום גבוה, זרם רב יעבור דרך הסליל. מאחר ולסליל יש התנגדות, המתח יורד ומתפזר לאורך הסליל. הכוונה היא שהמון כוח מתפזר בצורת חום לאורך הסליל של הרמקול. כשרמקול נדחף ע"י המון כוח נקי, הממברנה נעה בצורה חזקה מאוד (ביחס למתח היוצא מהמגבר). ברמקולים בעלי קירור אחורי (וסוגים אחרים של איוורור) התנועות האלה מכריחות המון אוויר לעבור דרך הרווח המגנטי (היכן שהסליל זז). כשהוופר "יוצא" החוצה מתושבתו, החלל שנמצא מתחת לדאסט קאפ מתרחב ושואב אוויר קר לחלל הרווח המגנטי. כשהוופר חוזר אחורה החלל קטן והאוויר החם נאלץ לצאת החוצה מחלל הרווח המגנטי. תנועות האוויר הללו מקררות את הסליל. אם מגבר חלש נכנס לקליפינג (מבוטא גם ע"י "גל ריבועי" עפ"י מרבית האנשים) מרבית הזמן, המתח הנכנס לסליל אינו גלי כמו שהוא היה כשהמגבר לא היה בקליפינג. כשהאות היוצא מהמגבר נמצא בקליפינג, הסליל לא מקבל את מה שהוא צריך בכדי לזוז רחוק כמו הכוח שהוא מקבל ובעצם הוא לא מתקרר מספיק (מאחר והרמקול מונע באופן לינארי, המתח שמוזרם לסליל קובע עד כמה רחוק הוא יזוז מהנקודה הקבועה הנחה שלו).

בנקודות A, B, D, E, F ו H המתח משתנה וגורם לסליל לנוע במרווח שלו ומאפשר לאוויר קר להיכנס. בנקודות C ו G הסליל עדיין יכול לזוז קצת בגלל המומנט, אך לא מסוגל להכניס מספיק אוויר בשביל לקבל איורור מספק. זכרו שבזמן שגל הקול נמצא במצב השטוח שלו עדיין יש מתח בסליל. מאחר וזרימת האוויר מסביב לסליל כבר לא פרופורציונלית ביחס לחום שנוצר, הסליל יכול לסבול מחימום-יתר. עודף החום הזה יכול לגרום לסליל עצמו להנזק ו\או להמיס את הבידוד של הסליל ו\או להמיס את הדבק (בעיקר אם הרמקול מוצהר לא יותר מהכוח שהמגבר מוציא באופן נקי). אם הרמקולים שלכם מוצהרים (באמת) להתמודד עם הכוח הנקי היוצא מהמגבר שלכם, קליפ קל הוא לא בדיוק בעייה. קליפ קשה יותר סביר להניח יגרום לבעייה.

עיוות חמור ("גלים מרובעים"):

זה מחרפן אותי כשאדיוט נוסע בכביש ושומעים את הדיסטורשיין. הרבה אנשים מכניסים את המגבר שלהם למצב שנקרא "גלים מרובעים" (הקווים הלבנים באיור למטה). כשאנו מאמצים את המגבר אנו עלולים לתת לרמקול כוח כפול מזה שהמגבר אמור להוציא באופן נקי. כשאנו ממש ממש מאמצים את המגבר הסיגנל עלול להראות כמו הקו הלבן באיור למטה. המתח האפקטיבי של הקו הלבן הוא בערך הכפלה של 1.414 של הקו הצהוב. זה אומר שהכח הוכפל אך הקירור של הסליל לא עלה באופן פרופורציונלי עם הכוח שהועלה (מכיוון שהסליל כבר לא נע יותר ע"מ לפרוק את הכוח שהוא צבר). זה יגרום להתחממות יתר של הסליל. אם נשווה עוצמת מגבר של 100 וואט (זה שנכנס לקליפינג) למגבר 200 וואט, המגבר של ה 200 וואט יוכל לדחוף את הרמקול 40% יותר מאשר המגבר של ה 100 וואט (תלוי בתדר של הסיגנל). תוספת המהלך הזה תגרום לתחלופת האוויר המתבקשת סביב הסליל.

שימו לב:

ה RMS של גל קול נקי שווה לפיק המקסימלי של המתח מוכפל ב 0.707. ה RMS של גל קול מרובע שווה לפיק של המתח. לשני הגלים המצויינים למעלה יש הגברה זהה, ה RMS של הגל המרובע הוא 1.414 פעמים המתח של הגל הנקי. אם נשתמש בדוגמה של מגבר 100 וואט שיכול להוציא גל נקי של 20 וולט RMS, נוכל לראות שהעוצמה היוצאת בקליפינג כבד היא בדיוק העוצמה הכפולה מהכוח שהמגבר מסוגל להוציא באופן נקי.

חישובים:

Clean Signal Calculations:

P = E^2/R

P = 20^2/4 (4 ohm speaker)

P = 400/4

P = 100 watts RMS

Square Wave Signal Calculations:

P = E^2/R

P = 28.28^2/4 (the RMS voltage is 1.414 times the RMS voltage of the sine wave)

P = 800/4

P = 200 watts RMS

שימו לב:

כמו שציינתי במקום אחר באתר, למעשה אין דבר כזה "כוח RMS". המונח המתאים הוא כוח ממוצע. אני משתמש במונח "כוח RMS" במקומות בהם הזרם הולך לרכיב בעל התנגדות. המשוגעים שונאים שמשתמשים במונח "כוח RMS", אך מאחר והמונח RMS משמש את רוב התעשייה גם אני אשתמש בו. טכנית זה לא הכי הנכון אבל זה יחסוך בלבול לכמה אנשים.

בטבלה הבאה הכנסתי לרמקול עוצמה ממגבר בקליפינג מלא (גלים מרובעים) בשלושה תדרים שונים. בכל מקרה ומקרה מדדתי את עוצמת המתח (RMS) ברמקולים בעזרת מד מתח. בכדי להשיג כוח זהה מהגלים המרובעים ומהגלים הרגילים, לקחתי את קריאות המתח מהגלים המרובעים והכפלתי אותן ב 1.414 והשתמשתי במתח הזה לגלים הנקיים. קריאות ה RMS מהגלים המרובעים והגלים הנקיים הייתה זהה. גם הגלים המרובעים וגם הגלים הנקיים ייצרו כמעט אותה פריקת כוח בסליל ולכן כמעט אותה פליטת חום. כמו שאתם יכולים לראות, הגל המרובע לא הצליח לדחוף את הממברנה רחוק כמו שהגל הנקי הצליח. מאחר שלממברנה יש יותר מרווח תזוזה עם הגל הנקי, הסליל יקבל קירור אוויר טוב יותר שיגרום ל... קירור טוב יותר. מדידות מהלך הוופר נמדדו רק בכיוון אחד. המתחים המצויינים למטה היו הפיק המקסימלי של מתחי AC שהסקופ מסוגל למדוד. עוצמת המנתח היתה תלויה בתדר בגלל שינוי ההתנגדויות של הרמקול בתדרים השונים.

Test Data

'Square Wave' Voltage

vs

Excursion

'Clean' Voltage

vs

Excursion

Difference

in

Displacement

60 Hertz

23.6vac

0.32"

33.4vac

0.49"

0.17"

45 Hertz

23.8vac

0.33"

33.6vac

0.46"

0.13"

30 Hertz

21.8vac

0.29"

30.8vac

0.39"

0.1"

שימו לב:

אם הרמקולים מוצהרים לקבל הרבה יותר כוח ממה שהמגבר שלכם מסוגל לתת סיגנל מקולקל (קליפ) לא ממש יפגע בהם.
אם הרמקולים מסוגלים לקבל פי 3 או פי 4 יותר כוח ממה שהמגבר מסוגל להוציא, באופן תיאורטי אין שום דרך שסיגנל מקולקל יפגע בהם (ולא משנה עד כמה האות מעוות).
אם הרמקולים מוצהרים באותה עוצמה כמו המגבר, הפעלתם באות מעוות עלולה לפגוע בהם \ לגרום להם לכשל זמני.
אם הרמקולים מוצהרים באותה עוצמה כמו המגבר, הפעלתם בגלים מרובעים למשך זמן ממושך כנראה תגרום להם נזק.

פגיעה בטוויטרים:

ישנם כמה גורמים המשפיעים על פגיעה בטוויטרים (עם קליפינג או בלעדיו). אם הטוויטרים מחוברים ישירות למגבר (בלי קרוס-אובר) והמגבר נכנס לקליפינג, רק בזמן הקליפינג הטוויטרים ינגנו בהפרעות קטנות. זה יגרום להתחממות יתר של סליל הטוויטרים. קליפינג חמור יותר יגרום ליותר התחממות יתר. האיור הבא הוא בעצם מה שטוויטר "יראה" כשהמגבר יכנס לקליפינג. קצוות הגל הישרים מציינים את הקליפינג.

[/url]

אם הטוויטרים מחוברים לקרוס-אובר פסיבי, הקליפינג יפגע קצת או לא יפגע כלל באמינות הטוויטרים. בעיקרון, כשהמגבר נכנס לקליפינג כמעט ולא יהיה הבדל באות שיוצא מהקרוס-אובר ולכן לא יקרה מצב של התחממות יתר של הסליל (בזמן הקליפ). הכוח הנוסף שיגיע לטוויטרים (בזמן קליפינג) עלול להיות מההרמוניות. כשמגברים נדחפים לקליפינג נוצרת הרמוניה. הרבה פעמים ההרמוניה זהה בתדר שלה לתדרים המורשים לעבור ב HP של הקרוס הפסיבי. כשההרמוניה עוברת דרך הקרוס-אובר היא אחראית לתת רק לקצת יותר כוח לעבור לטוויטרים (ההרמוניה לא תגרום לכשל בטוויטרים). תוספת העוצמה הזאת שההרמוניה נותנת לטוויטרים היא כאין וכאפס לעומת העוצמה שהמגבר נותן כאשר הוא נכנס לקליפינג (אם הזצאנו את הקרוס הפסיבי וחיברנו ישירות למגבר). האות באיור הבא הוא זהה לאות באיור הקודם רק שכעת האות עבר דרך HP של קרוס-אובר פסיבי. ניתן לראות שאין כלל עיוות. אם אתה ממשיך להפגיז את הטוויטרים שלך ואפילו אם הם מחוברים באופן ישיר למגבר ההיי-אנד שלך ואתה משתמש בקרוס-אובר אלקטרוני שמעביר רק את התדרים הנכונים לטוויטרים, הוספת קרוס-אובר פסיבי בחיבור טורי עלולה להציל את הטוויטרים שלך.

לפניכם שתי דיאגרמות. הכוח הממוצע בדיאגרמה העליונה הוא 10 DB יותר מאשר הטוויטר שמחובר ישירות למגבר (באיור התחתון). זה אומר ש... אם הסיגנל באיור התחתון מייצר 10 וואט של עוצמה בסליל של הטוויטר, הטוויטר שמחובר ישירות למגבר יקבל 100 וואט ולא ייצר יותר סאונד, אך יש סיכוי יותר מסביר שהטוויטר יפגע.

שימו לב:

המערכת המוצגת כאן יכולה להיות משופרת ע"י העלאת תדר הקרוס-אובר, שימוש בקרוס-אובר פסיבי נוסף לקרוס אלקטרוני ושימוש במגבר בעל "מרווח ראש" גדול יותר.
אם עוצמת המגבר המוצהרת גדולה באופן משמעותי מהעוצמה המוצהרת של הטוויטר, הטוויטר לא יינזק באופן מיידי אם המגבר יכנס לקליפינג. הכלל הזה בעיקר תופס כאשר משתמשים בקרוס אקטיבי ובקרוס פסיבי יחדיו.
אם הטוויטרים מוצהרים (באמת) לקבל הרבה יותר ממה שהמגבר מסוגל להוציא, הטוויטרים לא ייפגעו גם אם המגבר יהיה בקליפינג.

אם מישהו טוען שקליפינג תמיד יהרוס טוויטרים ומישהו אחר טוען שטוויטרים לעולם לא יפגעו מקליפינג ולא נותן שום הסבר לכך, סימן שאף אחד מהם לא מבין על מה הוא מדבר (או לחילופין, הם לא מסתכלים על אף אחת מ-3 האפשרויות).

הגנה על הטוויטרים:

ישנם אנשים שלא מסוגלים להבחין מתי טוויטר מקבל אות מעוות (על אף שזה ברור לכל האחרים). האנשים הללו זקוקים להגנה על הטוויטר. יצרנים רבים משתמשים במנורה על מנת להגן על הסליל של הטוויטר. המנורה מאפשרת הפעלה רגילה בווליום נמוך ובינוני, אך ככל שהנימה עולה והנורה מתחממת יותר כך ההתנגדות שלה עולה. הגרף הבא מציג שהכוח ההולך לטוויטר מופחת בצורה גדולה בווליום גבוה אך מושפע בצורה נמוכה בווליום נמוך. הנורה שהשתמשתי בה טובה לטוויטרים המוצהרים 10 וואט ומטה. בכדי לאפשר ליותר כוח להגיע לטוויטר, יש להשתמש בנורה חזקה יותר.

Test Lamp Information

Sylvania 211-2

Resistance Cold:

0.85 ohms

Current @ 13.86vdc:

1.05 amps

Power:

14.55 watts

נתונים:

הטבלה הבאה מציגה:

המתח שנוצר בטרמינלים של הרמקולים במגבר.
הכוח שהמתח הנ"ל ייצר עם מטען של 4 אוהם (אם הנורה הייתה נעקפת).
הזרם שזורם דרך הנורה ודרך הטוויטר.
הכוח שבאמת הולך לטוויטר.
המתח סביב הטוויטר.

דבר אחד אחרון:

הדרך הטובה ביותר להגן על הרמקולים שלכם היא מעט חוש הגיון. זה שההד-יוניט שלכם מגיע עד 35, לא אומר שב 34 אין קליפינג בכלל. זה גם לא אומר שבווליום 25 זה הכי בטוח לשמוע. הכל תלוי בכיווני הגיין, כיווני ההד-יוניט ומקור השמע. אתם עלולים להכניס את המערכת לקליפינג, באופן וירטואלי, בכל נקודה בסקאלת הווליום. הקשיבו טוב טוב וחפשו הפרעות ועיוותים.

תדרי בדיקה מעוותים:

קבצי ה WAV הבאים הם 100HZ ו 1KHZ הם קטעי בדיקה שנשמעים נקי לשנייה אחת ואז מעוותים לשניה אחת שחוזרים 3 פעמים. התאזרו בסבלנות לטעינתם.

שימו לב:

אם אתם משתמשים ב"ווינאמפ" במחשב שלכם על מנת לשמוע קבצי WAV, יש לו מנתח תדרים בתצוגה הראשית, שם תוכלו לראות איך ההרמוניה באה לידי "ראייה" כשהסיגנל מעוות. זה מופיע כנקודות קטנות בתדרים הגבוהים יותר מהתדר המקורי. זה מופיע בבירור יותר בתדר 1000HZ.

אזהרה: כוונו את הרמקולים למינימום לפני הפעלת הקטעים הבאים.

http://www.bcae1.com/images/wavs/clip02.wav - 100HZ

http://www.bcae1.com/images/wavs/clip01.wav - 1000HZ

מוזיקה מעוותת:

הלינק הבא הוא דוגמה למוזיקה בפורמט MP3. הערוץ השמאלי מעוות באופן קשה. הערוץ הימני נקי. השתמש בבקרת האיזון (באלאנס) של הנגן שלך על מנת להעביר בין ערוץ שמאל לימין. בתמונה למטה תוכלו לראות את האות המעוות בערוץ השמאלי, ובתמונה מתחתיה את האות הנקי בערוץ הימני. התמונות נלקחו ישירות מקובץ ה WAV שהומר לפורמט ה MP3 שלמטה. בעת ההאזנה לקטע שימו לב בעיקר לקטע התופים.

הערה קטנה:

למרות שהקטע מעוות לחלוטין, יהיה קשה לשמוע את זה בנקודות מסוימות בטראק. כשתישמעו מישהו דוחף את המגברים שלו לעוצמות מטורפות שנשמעות בבירור כמעוותות, הסיגנל שהרמקולים מקבלים לא דומה במאומה לסיגנל המקורי.

מוזיקה מעוותת - http://www.bcae1.com/images/mp3s/clippedleftcleanright.mp3