محاسبه افت صدا در کابل برای سیستم های ولتی

محاسبه افت صدا در کابل یکی از نیازهای مهم در طراحی سیستم‌های توزیع صدا و آکوستیک محلی است. سیستم‌های صوتی فعلی چه به صورت دیجیتالی و چه به صورت آنالوگ برای انتقال سیگنال‌های صوتی از کابل‌های مسی بهره می‌برند. بسته به نوع آلیاژ مس به کار رفته در تولید کابل و نیز ضخامت این کابل‌ها ممکن است در سیگنال انتقال یافته ی صدا، کاهش کیفیتی صورت گیرد. برای جلوگیری از این کاهش صدا لازم است که سیستم‌های فرستنده، در ابتدا محاسبه افت صدا در کابل را انجام داده و سپس با تقویت صدا در حد مورد نظر از افت کیفیت صدا جلوگیری نمایند.

محاسبه افت صدا در کابل برای سیستم های ولتی 

یکی دیگر از مواردی که سبب افت سیگنال صوتی در کابل می‌شود، تعداد اسپیکرهایی است که از یک رشته کابل برای تغذیه سیگنال استفاده می‌کند. با افزایش تعداد اسپیکرهایی که از یک کابل استفاده می‌کنند سیگنال ضعیف و ضعیف‌تر می‌شود و لذا باید تقویت لازم برای حفظ جریان برابر و همگن در تمام طول کابل صورت گیرد.

در این مقاله ما قصد داریم به بررسی روشی برای محاسبه افت صدا در کابل بپردازیم. برای راحتی شما ما از یک محاسبه‌گر تحت وب که در ادامه معرفی می‌شود، استفاده کرده‌ایم تا فرایند محاسبه برای شما ساده‌تر شود.

محاسبه افت صدای کابل

در همین ابتدا متوجه باشید که در ادامه قرار نیست با تعداد زیادی فرمول و انتگرال و غیره روبرو باشید، تنها چند مفهوم کلی را بفهمید و در آن به درستی اعداد مرتبط را در جای خود وارد کنید تا محاسبه افت صدا در کابل انجام شود.

برای شروع کار به این آدرس در اینترنت مراجعه کنید:
https://geoffthegreygeek.com/distributed-speaker-system-cable-loss-calculator/

در این صفحه یک سری از توضیحات به انضمام یک جدول (در میانه صفحه) برای محاسبه وجود دارد. خوب کار بسیار ساده شد و لازم نیست که کلی فرمول و ضرب و تقسیم را انجام دهیم. حالا برویم ببینیم که این جدول چطور کار می‌کند. برای راحتی کار ، ما به ترتیب خانه‌های موجود در این جدول محاسباتی را برای شما توضیح می‌دهیم:

1: Total number of Speakers connected (تعداد کل اسپیکرهای متصل شده): این عدد ، تعداد اسپیکرهایی که قرار است از رشته کابل مورد نظر تغذیه کننده را نشان می‌دهد.

2: Tap Setting on speaker (Watts) (توان مصرفی اسپیکر (بر حسب وات)): همه اسپیکرها برای تامین انرژی از یک سیستم تقریبا مشابه استفاده می‌کنند. در اینجا اغلب توان مصرفی یک اسپیکر بر حسب وات معرفی می‌شود. به همین خاطر شما می‌توانید میزان توان مصرف اسپیکرها را در این قسمت وارد کنید (در صورتی که اسپیکرهای شما دارای وات‌های متفاوتی هستند، بیشتر میزان را در اینجا وارد کنید).

3: Speaker Sensitivity (حساسیت اسپیکر): این گزینه اختیاری است و تاثیر مستقیمی در محاسبات ما ندارد. برای مثال اسپیکرهای سقفی دارای حساسیت 90 دسیبل (یا 1w/1m بخوانید یک وات بر یک متر) هستند. همین مقدار برای اغلب موارد کافی است.

4: Distance from Speaker to target (فاصله اسپیکر تا شنونده): این مقدار بیشتر از کیفیت سیگنال ارسالی بر روی کابل بر روی کیفیت صدای شنیده شده توسط کاربران تاثیر دارد. در اغلب موارد در زمانی که در فضای داخلی کار می‌کنید فاصله اسپیکرهای سقفی تا شنونده بین یک تا دو متر است و در فضای خارجی این میزان به 10 الی 20 متر می‌رسد. این موضوع کاملا تجربی و بستگی به فضای کاربرد اسپیکر‌ها دارد.

5: Total Cable length (اندازه کلی کابل): این فاکتور یکی از مهمترین فاکتورهای محاسبه افت صدا در کابل است. هر چه طول کابل بیشتر باشد، افت صدا در آن نیز بیشتر خواهد بود. در این محاسبه‌گر اینگونه فرض شده است که تمامی اسپیکرها به صورت مساوی بر روی طول کابل مورد نظر قرار می‌گیرند و از آن تغذیه می‌کنند. بنابراین طول کابل را باید از منبع فرستنده تا آخرین اسپیکر دریافت کننده سیگنال صوتی در نظر بگیرید.

6: Length of feed cable to first speaker (طول کابل تا اولین اسپیکر دریافت کننده): همانطور که در بالا گفته شد، در اینجا ما محاسبه افت صدا در کابل را با در نظر گرفتن فاصله مساوی بین تمام اسپیکرها بر روی کابل انجام دادیم، اما اگر لازم است که فاصل اولین اسپیکر تا فرستنده متفاوت باشد، این مقدار را در این جا بر حسب متر وارد کنید.

7: Distributed System maximum voltage (حداکثر ولتاژ سیستم توزیع): یکی از مهمترین فاکتورهای محاسبه افت صدا درکابل توان ولتاژ سیگنال صدا است. به صورت یک قاعده کلی هرچه ولتاژ سیگنال بیشتر باشد، شما افت کمتری را تجربه می‌کنید (البته با حفظ سایر شرایط). به صورت معمول سیستم‌های صوتی از ولتاژ‌های بین 70 تا 100 ولت برای انتقال صدا استفاده می‌کنند. شما می‌توانید بر حسب دستگاه ارسال کننده سیگنالی که در اختیار دارید مقدار ولتاژ را در اینجا وارد کنید.

8: Cable C.S.A (مقاومت سطح مقطع کابل): یکی از مهمترین فاکتورهایی که برای محاسبه افت صدا در کابل باید در نظر بگیرید، مساحت سطح مقطع کابل است. کابل ها دارای یک سطح مقطع دایره‌ای هستند و هرچه کابل کلفت‌تر باشد این دایره بزرگتر می‌شود، اما در عین حال کابل‌های کلفت‌تر مقاومت بیشتری را در برابر انتقال سیگنال از خود نشان می‌دهند. برای محاسبه این کار از فرمول محاسبه مساحت دایره استفاده کرده و مساحت سطح مقطع کابل را بر حسب میلیمتر به دست آورده و در اینجا وارد کنید.

تفسیر نتیجه محاسبه افت صدا در کابل

اکنون که با شاخص‌های بالا به خوبی آَشنا شدیم بهتر است یک محاسبه فرض را انجام دهیم ما یک چنین محاسبه ای را بر اساس داده‌های زیر انجام دادیم:
•  تعداد اسپیکرها: 20 عدد
•  توان اسپیکرها: 30 وات
•  حساسیت صدا: 90 دسیبل
•  فاصله اسپیکرها تا شنونده: 10 متر
•  طول کلی کابل: 400 متر
•  طول کابل تا اولین اسپیکر: 40 متر
•  ولتاژ سیستم توزیع سیگنال: 100 ولت
•  مساحت سطح مقطع کابل: 0.75 میلیمتر مربع

پس از انجام محاسبه ما به نمودار زیر رسیدیم:

همانطور که در نمودار پیداست، ما در اسپیکر ابتدای تقریبا چیزی نزدیک به یک دسیبل افت صدا در کابل را شاهد هستیم، اما این میزان برای اسپیکر بیستم مان، چیزی بیشتر از 4 دسیبل خواهد بود. از نظر کلی این افت قابل قبول است. برای بهبود کیفیت صدا می‌توانید چند راهکار مختلف را تجربه کنید. برای مثال من طول کلی سیم را 300 متر قرار دادم، با این کار افت صدا به 3 دسیبل کاهش پیدا کرد. یا با کاهش تعداد اسپیکرها به 10 عدد این مقدار به کمتر از 2 دسیبل رسید. 

در طراحی سیستم‌های صوتی کوچک شاید یک یا چند دسیبل افت صدا قابل قبول باشد اما در محیط‌های بزرگ مانند فروشگاه‌ها، بیمارستان‌ها، ایستگاه‌ها و سایر اماکنی که تعداد قابل توجهی از اسپیکرها در حال کار هستند محاسبه این مقدار بسیار مهم است زیرا با افزایش تعداد اسپیکرها افت صدا در کابل به صورت تصاعدی بالا رفته و عملا صدای پخش شده از اسپیکرهایی که در انتهای کابل قرار گرفته‌اند غیر قابل تشخیص می‌شوند. این را در نظر داشته باشید که آلودگی‌های صوتی و توزیع صدا در فضا نیز نباید فراموش شود.

در محیط‌های باز مانند ایستگاه‌های مترو و قطار که اسپیکرها در فاصله بالایی نصب می‌شوند، کمی افت صدا می‌تواند کارآیی صدا را به شدت کاهش دهد. همه ما تجربه پخش صدا در این اسپیکرها و نامفهوم بودن پیام پخش شده را در ذهن داریم. این موضوع به خاطر آلودگی‌های صوتی در محل و نیز افت کیفیت سیگنال صدا ارسال شده سمت اسپیکر است.

چند نکته برای کاهش کیفت افت صدا در کابل

شما می‌توانید از نکات زیر برای جلوگیری از کاهش افت صدا در کابل استفاده کنید:
1: هرچه طول کابل بیشتر باشد، افت صدا در کابل نیز بیشتر خواهد بود. بهتر است که از تقویت کننده‌های سیگنال در فاصل‌های 100 تا 200 متری استفاده کنید تا افت کمتری را در کابل شاهد باشید.

2: کابل ضخیم ماندگاری بهتری دارد، اما یکی از مشکلات کابل‌های ضخیم، افزایش سطح مقطع کابل و در نتیجه بیشتر شدن مقاومت کابل در برابر سیگنال است. در فاصله‌های کوتاه و کمتر از 200 متر کابل‌های ضخیم شاید مشکلی را ایجاد نکنند، اما در فاصله‌های بیشتر باید به فکر استفاده از تقویت کننده و یا کاهش سطح مقطع کابل باشید.

3: تعداد اسپیکرها را به درستی مدیریت کنید. افزایش اسپیکرها می‌تواند صدای بهینه و فراگیری را در اختیار شما قرار دهد، اما به همان نسبت سبب افت سیگنال در کابل می‌شوند. اصل کلی در اینجا آن است که از تعداد کمتر اسپیکر به ازای هر رشته کابل انتقال سیگنال استفاده کنید. برای محیط‌های بزرگتر بهتر است که از ترکیب چند سیستم توزیع صدا با هم استفاده کنید.

4: ولتاژ انتقال سیگنال نیز بسیار مهم است. به صورت کلی ولتاژهای بالاتر کیفیت سیگنال را بهتر و پر طنین‌تر انتقال می‌دهند، اما این قاعده کلی نیست، با این حال اگر قصد دارید که تعداد اسپیکرهای زیادی را بر روی یک رشته کابل به کار بگیرید بهتر است که به فکر ارسال کننده‌های سیگنال با ولتاژهای بالاتر باشید.

کلام پایانی

ما در این مقاله به بررسی روش محاسبه افت صدا در کابل پرداختیم. برای راحتی کار شما و دوری از محاسبات پیچیده و خسته کننده از یک محاسبه‌گر آنلاین استفاده کردیم که می‌تواند به خوبی افت صدا در کابل را به شما نشان دهد. همچنین چند توصیه مهم برای جلوگیری از آلودگی صوتی و افت صدا در سیستم‌های توزیع ارائه کردیم. امیدواریم که این روش‌ها به طراحی بهنیه سیستم‌های توزیع صدای فراگیر شما کمک کند. در صورتی که نیازمند هرگونه مشاوره و کمک بیشتر بودید می‌توانید با ما در تماس باشید و از کمک مشاورین ما در این زمینه استفاده کنید.