OTIMIZANDO O
DIMENSIONAMENTO DE
POTÊNCIA,
PROCESSAMENTO E
EFICIÊNCIA EM SISTEMAS.
Ruy Monteiro
BUSCA DO PROFISSIONAL:
ATINGIR UMA EXCELENTE RELAÇÃO ENTRE PREÇO E DESEMPENHO,
COM A MÁXIMA EFICIÊNCIA E QUALIDADE.
*Satisfação do seu cliente e a sua também:
-Amortização do investimento
- Geração de lucros
- Retorno do cliente
*Reduzir os custos com manutenção:
- Qualidade, confiabilidade, durabilidade e garantia.
*Garantir a integridade e perfeito aproveitamento
dos demais componentes do sistema.
O DESAFIO NA BUSCA PELA LINHA DE AMPS IDEAL:
-A gama de potência:
Adequada às necessidades dos falantes e sinais musicais de hoje.
- A mais alta eficiência:
Menos consumo, mais desempenho e mais segurança em redes mais
adequadas e também nas mais problemáticas.
- A mais extensa garantia:
Confiabilidade durabilidade superiores, possibilitando mais lucratividade.
- Segurança:
Proteção aos usuário, aos falantes e demais componentes do sistema.
- A mais alta fidelidade:
Os menores níveis de distorção e compressão.
Alta sustentação de potência.
Permitir o total aproveitamento dos periféricos, sem limitar sua ação.
Tudo isso em tamanho e peso reduzidos!
Como determinar as melhores soluções e tecnologias em busca
dos amplificadores ideais?
Quais suprem as necessidades de um sistema de PA eficiente e
lucrativo ou resolverão a sonorização de meu ambiente?
Primeiros passos em busca da solução:
-Entender os sinais sonoros, a música, e os falantes.
-Entender as necessidades e características de cada via
em um sistema de som.
Um som para se amplificar:
A BATERIA.
Um PA típico com 3 vias:
GRAVES, MÉDIOS E AGUDOS.
Um PA multi-vias é econômico eficiente.
Permite melhor aproveitamento e desempenho com falantes
especializados. Permite alto controle sobre a potência,
equalização e a proteção do sistema.
Cada faixa de freqüência tem características específicas
de velocidade, amortecimento e sustentação
que não dependem somente dos falantes
e podem ser aproveitadas ao máximo com os devidos amps.
Maior qualidade e optimização do investimento.
OLHANDO MAIS DE PERTO...
UM SEGUNDO DE DURAÇÃO, SOMENTE A PRIMEIRA “BATIDA”.
ESTE É O SINAL COMPLETO COM OS GRAVES, MÉDIOS E AGUDOS:
QUAIS FATORES DETERMINAM A ESCOLHA DA POTÊNCIA IDEAL
PARA AMPLIFICAÇÃO MAIS FIEL POSSÍVEL DESTE SINAL?
FATORES QUE DETERMINAM A ESCOLHA DA POTÊNCIA IDEAL PARA
AMPLIFICAÇÃO MAIS FIEL POSSÍVEL DESTE SINAL:
- FAIXA DE FREQÜÊNCIA (FREQÜÊNCIAS ENCONTRADAS NO SINAL);
- DISTORÇÃO HARMÔNICA (BAIXO CONTEÚDO HARMÔNICO);
- SUSTENTAÇÃO DE POTÊNCIA (FIDELIDADE DINÂMICA DO SINAL).
Estes fatores determinarão também a escolha dos transdutores, ajustes de
crossover e ajustes de limitadores que definirão cada via.
Perdas práticas nos falantes: Todos os transdutores de áudio
apresentam compressão de potência, causada principalmente pela
compressão térmica.
Por esta razão, sempre que calcularmos um sistema, devemos
admitir uma perda a curto prazo.
Aquecimento da bobina 15 segundos:
2 à 3 dB
Aquecimento da carcaça 30 minutos ou mais:
>1 dB
COMO SERIA A “BATIDA” NA VIA DE AGUDOS?
Corte: passa altas em 1200 Hz .
Nível por driver de 125 dB spl, o par dará 128 dB spl.
Driver escolhido: 50 watts, 108 dB spl 1 W/m.
Amplificador (potência indicada): 50 watts em ruído rosa, ou seja, 160 watts RMS
senoidais em 8 ohms (fator de conversão = 3,16).
Em sistema com 2 drivers num canal = 320 watts RMS em 4 ohms.
SUSTENTAÇÃO DE POTÊNCIA
MÍNIMA NESTE CASO:
< 1mS
Exemplo de amp recomendado
para a via em questão:
Z.700
(Atende as necessidades de resposta de
frequência com baixíssima distorção em
agudos e possui sustentação de sobra
para garantir máxima fidelidade ao
timbre original.)
COMO SERIA A “BATIDA” NA VIA DE MÉDIOS?
Corte: passa banda de 100 Hz 1.200 Hz.
Nível por falante de 125 dB spl, o par dará 128 dB spl.
Falante escolhido: 316 watts, 100 dB spl 1 W/m.
Amplificador (potência indicada): 316 watts em ruído rosa, ou seja, 1.000
watts RMS senoidais em 8 ohms (fator de conversão = 3,16).
Em sistema com 2 falantes por canal = 2.000 watts RMS em 4 ohms.
PASSAGEM DE MAIOR SUSTENTAÇÃO NESTE CASO:
Aproximados 30mS
Exemplo de amp recomendado para a via em questão: X8
(Atende as necessidades de resposta de frequência com baixíssima distorção em médios e
possui sustentação de potência de sobra para garantir máxima fidelidade ao timbre original.)
COMO SERIA A “BATIDA” NA VIA DE GRAVES?
Corte: passa baixas de 100 Hz.
Nível por falante de 122 dB spl, o par dará 125 dB spl e quatro darão 128 dB spl.
Falante escolhido: 316 watts (15” ou 18” – 45 / 35Hz), 97 dB spl 1 W/m.
Amplificador (potência indicada): 316 watts em ruído rosa, ou seja, 1.000 watts
RMS senoidais em 8 ohms (fator de conversão = 3,16).
Fazendo o sistema para 4 falantes = 4.000 watts RMS em 2 ohms.
PASSAGEM DE MAIOR SUSTENTAÇÃO NESTE CASO:
Aproximados 130 mS
Exemplo de amp recomendado para a via em questão: X8
(Atende as necessidades de resposta de frequência com baixíssima distorção em graves e possui
sustentação de potência de sobra para garantir máxima fidelidade ao timbre original.)
E QUANDO O AMP NÃO CORRESPONDE AS
NECESSIDADES DE CADA VIA?
- A falta de potência em um amp pode causar a queima dos falantes
por excesso de distorção, caso não possua limitadores ou trabalhe
com limitadores internos ou externos com ajuste inadequado à via em
questão.
E QUANDO O AMP NÃO CORRESPONDE AS
NECESSIDADES DE CADA VIA?
- Um amp com resposta de frequência não plana, limitada ou com THD
excessivo em determinadas frequências, prejudica a fidelidade da via
e do sistema imprimindo um timbre característico ao mesmo.
E QUANDO O AMP NÃO CORRESPONDE AS
NECESSIDADES DE CADA VIA?
- Um amp com baixa sustentação pode causar diversos efeitos em
uma via, a depender de seu sistema de proteção contra sinais muito
longos e seu tempo de tolerância.
Amps podem se desligar por aquecimento quando ultrapassados
seus limites de sustentação ou limitar sua potência de saída para
níveis mais baixos, comprimindo o sinal original.
Sustentação de potência:
Importância da devida sustentação e eventuais
problemas relacionados à mesma.
Na prática: o sinal da via de graves da bateria usada em nosso exemplo, requer um
amplificador com sustentação maior que 130 mS.
À esquerda vemos o desempenho de um amp com alta-sustentação (livre de
gerenciamento de potência) e a direita um amp com gerenciamento de potência
ajustado para seu limite de sustentação (no caso, inferior ao exigido pelo exemplo):
Com os gerenciadores de hoje e sua integração com os amps,
tornou-se vital o entendimento da sustentação de potência:
- Quando esta limitação existe em um equipamento, é preciso verificar se
atende às exigências do sinal a ser amplificado ou quais serão as
consequências sobre seu timbre original (fidelidade).
- Quando é ajustável, depende do profundo conhecimento do usuário para
ser realizado de forma correta, assim como ocorre com todos ajustes em
um sistema.
INFELIZMENTE, O ASSUNTO AINDA É POUCO CONHECIDO OU
DOMINADO PELA GRANDE MAIORIA.
Um dos trabalhos que expõe o assunto da maneira mais prática, provém dos
laboratórios da Meyer Sound USA.
É de autoria do próprio Sr. John Meyer e uma das referência bibliográficas desta
palestra.
SEU PAPER INTRODUTÓRIO AO ASSUNTO PODE SER ENCONTRADO NA INTERNET NO SITE DA
PRÓPRIA MEYER, E CHAMA-SE:
“MAKING SENSE OF AMPLIFIER POWER
RATINGS”
Tradução: “Dando sentido às especificações de potência de amplificadores”
O título deste trabalho já mostra que a preocupação em se estabelecer um sentido nas especificações
de potência de amps no tocante à sustentação de potência não é só nossa. É uma questão importante
dentro do áudio mundial e vital na busca da fidelidade e desempenho máximos otimzados.
CONSTATAÇÕES IMPORTANTES DOS LABORATÓRIOS MEYER:
"O sinal senoidal é o pilar central com o qual são construídos os
sinais de áudio no mundo real, fazendo deste a fonte mais
apropriada para medição de um sistema de áudio.".
"Ter um amplificador que produz o dobro da potência senoidal é
dificilmente necessário para a reprodução de músicas, mas as
vezes alguns sinais musicais produzem ondas quadradas de curta
duração ou longas senóides.”
- Jonh Meyer
A GRANDE QUESTÃO LEVANTADA:
“Então, por quanto tempo deve um amplificador de potência
ser capaz de manter uma onda quadrada ou sinal senoidal
em total amplitude?".
Qual a sustentação de potência mínima deve ter um amp
para reproduzir com máxima fidelidade graves, médios e
agudos encontrados nas músicas de hoje?
As experiências da Meyer com diversos programas musicais respondem:
500 mS
E se a sustentação não for suficiente?
Assim como nosso exemplo analisando a bateria, a Meyer fez seus
próprios experimentos práticos com amps do mercado.
Eles começaram medindo um amp especificado em 12.000 watts de
PICO com gerenciamento de potência.
Ele foi medido com uma nota única de bateria de apenas
40 milissegundos de duração.
Apesar de especificar 12.000 watts, a sustentação deste amp para esta
potência era inferior à 40 milissegundos.
Depois desse tempo, agia o gerenciador.
RESULTADOS DA MEYER:
A saída do amp em questão caiu propositalmente de 160V para
80V enquanto a nota ainda estava sendo tocada, por ação do
gerenciador de potência do amp.
O som mudou claramente de timbre como efeito deste
gerenciamento na saída. Como qualquer compressor, gerava
também distorções de segunda harmônicas nos falantes.
(distorções de segunda harmônica são efeitos colaterais da compressão,
bastante comum também em vávulas).
É por isso que a devida sustentação de potência é importante quando o
que se quer é preservar a fidelidade ao som original dos instrumentos.
Ela terá reflexo direto sobre o timbre e fidelidade do sistema.
Nas palavras do Sr. John Meyer:
“Essa combinação de saída variável do amplificador alimentando transdutores não
lineares, impôs uma característica distintiva nos sinais que ele reproduz, impedindo
uma reprodução precisa de alguns sinais. Isso apresenta uma severa limitação para
usuários, já que o falante só pode soar bem em sinais que são complementados
por esse caráter sonoro (...)”.
Entretanto, acrescentamos que esse mesmo amp pode
vir a funcionar muito bem com músicas e sinais que não
exijam mais de 40 mS de sustentação. Como em vias
de agudos e drivers que vimos no exemplo. Pode
agradar também aqueles que preferem um timbre
caraterístico ao invés som original.
Processadores e gerenciadores
externos:
Efeito causado ao sinal pelo limitador
quando “erramos a mão”.
Razão do fator 3,16 para dimensionamento
TABELA DE TEMPOS PARA LIMITADOR
RECOMENDAÇÃO DA XTA...
...porém omitem a razão de compressão
A escolha particular da Studio R e eficiência:
Independente de gosto, nossa filosofia é buscar o máximo de
fidelidade. Para nós, o melhor som é aquele definido pelo artista ou
técnico que irá utilizar nosso equipamento. Portanto, é o que
defendemos e oferecemos como diferencial nos dias de hoje.
Isso justifica nossa opção por tecnologias que permitem que todos
nossos amps tenham sustentação superior à 500 mS e atinjam
potências até 22.000 watts RMS sem compressão. E isso é uma
grande conquista, inédita em outras tecnologias até então.
Mas com tanta potência e sustentação, como
ficam a eficiência e o consumo de energia?
QUADRO COMPARATIVO DA EFICIÊNCIA
DE 3 TIPOS DE AMPLIFICADORES BEM CONHECIDOS, COM
TECNOLOGIAS DIVERSAS E DE PONTA.
(Destacando condição de uso e consumo)
Condição de saída (Volts@1kHz)
Sem sinal (0W)
10V 4ohms um canal (25W)
30V 4ohms um canal (225W)
60V 4ohms um canal (900W)
80V 4ohms um canal (1600W)
74V 2ohms um canal (2740W)
64V 2ohms dois canais (4100W)
80V 4ohms dois canais (3200W)
80V 2,6ohms um canal (2460W)
80V 2ohms um canal (3200W)
70V 2ohms dois canais (4900W)
X5: Classe AB variável,
fonte X, SEM gerenciador
de potência ou compressor.
Modelo X5
52W
196W\\13%
500W\\45%
1650W\\54,5%
2250W\\71%
3800W\\72%
5540W\\74%
4000W\\80%
3200W\\77%
4100W\\78%
6100W\\80%
Modelo fp 6400
110W
176W\\14%
500W\\45%
1400W\\64%
2300W\\69,5%
3960W\\69%
n_a
4250W\\75%
3460W\\71%
4600W\\70%
n_a
Lab Gruppen: Classe H
“infinito”, fonte chaveada, com
gerenciador de potência.
Digam 7000
96W
125W\\20%
370W\\60%
1130W\\79%
2060W\\77%
3700W\\74%
5100W\\80%
n_a
n_a
n_a
n_a
Powersoft: Classe D, fonte
chaveada regulada com PFC,
com gerenciador de potência.
Nossas escolhas para oferecer o amp ideal:
- Optar por tecnologias que hoje nos permitem oferecer os mais eficientes amps do mercado
nacional em potências acima de 4.000 watts RMS contínuos,
- Optar por tecnologias hoje nos permitem oferecer os únicos amps do mercado nacional a
superar os 8.000 watts RMS contínuos em apenas 2 unidades rack e menos de 17 kilos.
- Optar por tecnologias que nos permitem oferecer hoje as maiores garantias do mercado,
graças a componentes e circuitos familiares à qualquer bom técnico de áudio pelo Brasil.
- Optar por classes e operação que permitem maior fidelidade dentro da mais ampla gama de
potências e otimizadas em custo e desempenho dentro dos diversos tipos de aplicação.
- Uso de opto-limitadores que acompanham a rede e impedem distorções nocivas aos falantes,
sem ter que prejudicar a fidelidade do sistema e o trabalho de outros periféricos.
- O menor custo por watt RMS em altas potências e os mais leves e completos amps também
em baixas potências, com a melhor relação custo/benefício e tolerância à baixas impedâncias.
- Segurança total e respeito ao consumidor, que fizeram nossos amps serem eleitos os
melhores do Brasil na opinião de 500 lojistas entrevistados pela pesquisa Música &
Mercado em todo o Brasil
É VERDADE QUE OS FALANTES SÃO OS COMPONENTES MENOS
EFICIENTES DE UM SISTEMA DE SOM.
UM BOM FALANTE GERALMENTE APRESENTA UMA EFICIÊNCIA QUE NÃO
ULTRAPASSA OS 5%
NO CASO DOS DRIVERS QUE SÃO BEM MAIS EFICIENTES AINDA TEMOS
RESULTADOS DISCRETOS QUE NÃO PASSAM DOS 20%
POREM DEVEMOS PROCURAR AUMENTAR A EFICIÊNCIA DO SISTEMA EM
TODOS OS PONTOS POSSÍVEIS.
USAR FIAÇÃO ADEQUADA E TAMBÉM OS AMPLIFICADORES
MAIS EFICIENTES.
Conheçam a nossa comunidade no ORKUT
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à todas as perguntas encaminhadas.
Nós da Studio R
Agradecemos a presença de todos vocês
Obrigado.