Úvahy o konstrukci transformátoru pro přizpůsobení vedení

Úvahy o návrhu transformátoru pro přizpůsobení vedení : Systémy reproduktorů s konstantním napětím, jako jsou ty, které jsou popsány v první část lze sestavit s celou řadou různých konstrukcí reproduktorů, z nichž všechny používají transformátory pro přizpůsobení vedení, které snižují napětí na reproduktoru. Níže jsou uvedeny některé příklady konstrukcí reproduktorů používaných v distribuovaných zvukových aplikacích.

Reproduktory

Typickým příkladem reproduktoru používaného v hotelu nebo jiné velké budově je stropní reproduktor. Jedná se jednoduše o reproduktor určený k montáži do stropu místnosti nebo chodby.

Existuje mnoho různých reproduktorů určených k montáži na zeď, do venkovních dvorků, k zavěšení na strop apod. 

Další příklady konstrukcí reproduktorů

Montáž reproduktorů na stěnu

Stropní montáž reproduktorů

Zapuštěné do stropu

Co je důležité pro transformátor pro přizpůsobení vedení?

Frekvenční rozsah

Transformátor musí být schopen propustit všechny frekvence, aniž by došlo k zeslabení nebo zkreslení zvukového signálu. 

Typický rozsah frekvencí pro zvuk je 20 Hz až 20 kHz a běžnou metodou definování frekvenční odezvy transformátoru je určení dolních a horních 3 dB bodů. To znamená frekvence, při kterých transformátor propustí pouze 50% výkonu nebo -3 dB.

Pokud vezmeme extrémní příklad “reproduktoru s rohem”, kde je kvalita zvuku obvykle velmi špatná, může být typická frekvenční charakteristika samotného reproduktoru:

Jak je uvedeno výše, maximální hladina akustického tlaku (SPL) je 110 dB, takže oranžová čára představuje hodnotu o 3 dB nižší. Vidíme, že tyto body -3 dB poskytují frekvenční rozsah pouze kolem 1 kHz až 2,5 kHz, takže tento skutečný hornový reproduktor nebude spolehlivě reprodukovat všechny frekvence od 20 Hz do 20 kHz a transformátor potřebný v tomto případě by potřeboval pouze podobně úzkou šířku pásma nebo úzkou frekvenční charakteristiku.

Pro kvalitnější přenos zvuku musí mít transformátory použité na obou koncích vedení dobrou frekvenční charakteristiku. Typická specifikace kvalitního toroidního transformátoru pro přizpůsobení vedení je 40 Hz až 15 kHz.

Abychom dosáhli tohoto širokého frekvenčního rozsahu, musíme vzít v úvahu výkon transformátoru jak při nízké, tak při vysoké frekvenci.

Nízká frekvence

Na nízkofrekvenčním konci musíme transformátor navrhnout tak, abychom se vyhnuli saturaci při nejnižších používaných frekvencích, a zvolit vhodné rozměry jádra pro danou aplikaci.

Vysoká frekvence

Na vysokofrekvenčním konci musíme navrhnout transformátor s nízkou svodovou indukčností a vyšší kapacitou mezi vinutími. Ve většině případů musí být vstupní a výstupní vinutí do určité míry proloženo, aby bylo dosaženo této nižší svodové indukčnosti. To může být tak jednoduché, jako rozdělení primárního vinutí na dvě poloviny a “vložení” sekundárního vinutí mezi tyto poloviny, včetně potřebné izolace mezi vstupními a výstupními obvody.

Místo vinutí primáru a sekundáru jako u typického síťového transformátoru můžeme navinout polovinu primáru, izolovat, pak sekundár, znovu izolovat a pak zbývající polovinu primáru.

To znamená lepší vysokofrekvenční odezvu, ale v závislosti na specifikaci zákazníka může být nutné další prokládání:

• Prim : Sec : Prim
• Prim : Sec : Prim : Sec
• Prim : Sec : Prim : Sec : Prim
• Prim : Sec : Prim : Sec : Prim : Sec ....... Etc

Elektrické výpočty: Wattů, voltů, ampérů, ohmů.

Vezmeme-li jednoduchou specifikaci transformátoru pro přizpůsobení vedení: 100 V, 100 W do 8 Ω nebo 4 Ω.

100 W do 8 Ω:

100 W do 4 Ω:

Takže jednoduchý transformátor, který přizpůsobí 100 V vedení buď reproduktoru 4 Ω, nebo reproduktoru 8 Ω a dodá 100 W.

Jak je patrné z výše uvedeného, elektrické výpočty jsou stejné bez ohledu na požadovanou frekvenční charakteristiku.

Malý, levný transformátor pro přizpůsobení vedení může zajistit elektrické vlastnosti, ale pokud není splněna frekvenční odezva nebo šířka pásma, pak transformátor nepropustí všechny požadované frekvence a zvuk z reproduktoru nebude tak dobrý, jak by mohl nebo měl být.

Stejně tak kvalitní toroidní linkový přizpůsobovací transformátor s velmi širokou šířkou pásma od 10 Hz do 30 kHz nebo více by byl “příliš dobrý” pro použití v systému s nekvalitními reproduktory s menší šířkou pásma.

Ve vysoce kvalitních zvukových distribučních systémech jsou transformátory pro přizpůsobení vedení obvykle toroidní transformátory s velmi širokou šířkou pásma. 

Běžnou “standardní” specifikací by bylo několik vstupních možností a několik výstupních možností. To by umožnilo použití stejného transformátoru na mnoha místech, s několika specifikacemi síťového napětí, například 70,7 V a 100 V na vstupu, a několika výstupy vhodnými pro běžné impedance reproduktorů, například 2 Ω, 4 Ω a 8 Ω.

Další běžnou variantou je použití různých výkonových odboček pro stejnou impedanci reproduktoru. Například pro připojení reproduktoru s impedancí 8 Ω k vedení 100 V lze použít jediný transformátor s různými odbočkami pro volbu 50 W, 100 W, 200 W atd.

Závěr

Při návrhu transformátoru pro distribuované audio je třeba najít rovnováhu mezi několika faktory, aby byla zajištěna dostatečná kvalita za rozumnou cenu. 

Společnost Talema navrhuje a vyrábí toroidní transformátory pro tyto aplikace již od roku 1975 a v této oblasti nashromáždila rozsáhlé znalosti a zkušenosti. Naši inženýři spolupracují s našimi zákazníky na vývoji nejlepšího toroidního transformátoru pro přizpůsobení vedení pro každý jednotlivý projekt, přičemž berou v úvahu všechny relevantní faktory.