Audio instalación: el truco de los selectores de impedancia

Mar 29, 2021 | 0 Comentarios

Una de las ideas fundamentales del refuerzo sonoro en grandes instalaciones (música ambiental, sistemas de seguridad, llamadores) es conectar varios altoparlantes en un mismo canal de amplificador lo suficientemente potente. Esto es particularmente útil en aplicaciones en las que se necesita cubrir un área muy extensa con una misma señal, por ejemplo, los pasillos en un edificio. De esta idea es que surgen los sistemas distribuidos que son posibles gracias al conexionado serie-paralelo o paralelo-serie pudiendo conectarse una cantidad elevada de parlantes de manera eficiente.

Ese es precisamente el caso de la serie mikra. Cada miembro de esta familia de gabinetes tipo columna cuenta con una cantidad distinta de parlantes y un selector de impedancia con dos opciones 8 y 32 Ohm, pudiendo elegirse configurar en paralelo varios ejemplares que dan una impedancia total equivalente a uno solo, cualquiera sea, de la línea (figura 1). Esto es posible dado que el selector cambia internamente el conexionado de los transductores dentro del gabinete.

Fig 1. Serie mikra – Conexión en paralelo.

Recordemos la ley de Ohm:

I=V/Z

Donde I es la corriente eléctrica que circula por un circuito, V es la tensión aplicada al mismo, y Z es la impedancia eléctrica que se le presenta a la fuente de tensión, en este caso el amplificador.

Al seleccionar la impedancia del gabinete como 32 Ohm, efectivamente, estamos disminuyendo la corriente que circula por este en igual proporción, es decir, 4 veces. Esto implica, cómo es lógico, una reducción de nivel de presión sonora que se compensa al conectar los 4 gabinetes en paralelo. Por lo tanto no hay una pérdida de nivel sino una redistribución del sonido en una cobertura más amplia

Tomemos como demostración una instalación realizada en una parroquia con una combinación de sistemas mikra4 y mikra8.

Dada la forma del recinto, la mejor opción para una covertura homogenea es distribuir el sistema en 3 filas de gabinetes a distintas distancias del púlpito y orientados con distintas angulaciones, como puede verse, representadas con lineas violetas en la siguiente imagen.

Los mikra tienen una directividad vertical muy controlada por lo que a la altura correcta pueden cubrir las zonas requeridas con mucha eficiencia. No obstante, por la forma alargada del recinto, los gabinetes que apuntan al centro de la sala deben cubrir una distancia más larga hasta llegar a la próxima línea de gabinetes. Por esta razón puede observarse que en un par de columnas se encuentran ambos sistemas, mikra4 y mikra8.

El sistema mikra8, como su nombre lo indica, cuenta con 8 parlantes contra los 4 del otro modelo. Esto favorece un alcance más largo y controlado (algo favorable en esta instalación) pero también implicaría un mayor nivel SPL produciendo una diferencia de nivel para algunos asientos de la misma fila. Dado que ambos sistemas comparten el mismo canal de amplificador, la mejor opción sería cambiar el selector de impedancia del mikra8 a 32 Ohm, efectivamente disminuyendo el nivel SPL generado y equiparando el nivel entre filas del público.

Puede observarse una mejora en la distribución de la cobertura, es decir, un mayor porcentaje de la audiencia recibe el mismo nivel de presión sonora. 

Por otro lado, los sistemas distribuidos muchas veces funcionan gracias a un juego de transformadores elevadores y reductores de tensión. El amplificador, con transformador elevador en su salida, debe proporcionar niveles elevados de tensión que son convertidos (transformador reductor mediante) al nivel de uso del parlante. En algunas ocasiones cuando se conectan grandes cantidades de transductores, y se emplean conexiones paralelo-serie, es más sencillo ver este proceso como una adaptación de impedancia. Es decir, cuando se eleva la tensión los transformadores “le hacen ver” a un lado del circuito una impedancia mayor de la que realmente hay. Lo mismo sucede en sentido contrario al usar transformadores reductores de tensión. De esta manera no hace falta pensar en los niveles de tensión, sino que simplemente podemos pensar que ese parlante es de X Ohm de impedancia como es más acostumbrado en la práctica. Es decir que un parlante de, por ejemplo, 8 Ohm se puede transformar en uno de 32 o 64 Ohm sin cambiar sus características electro-mecánicas

Hay, tal vez, dos características de este tipo de selectores de impedancia que no son tan conocidas

  • Al tener transformadores, los parlantes en un mismo canal están aislados eléctricamente entre sí, y con respecto al amplificador.
  • Al tener impedancias diferentes, pueden obtenerse distintos niveles para parlantes conectados en el mismo canal del amplificador, reduciendo mucho los costos y el largo de los cables.

Para concluir, se presenta un ejemplo con sistemas Nano3. Estos gabinetes de instalación cuentan con un transformador adaptador de impedancia que va de 32 Ohm a 256 Ohm en 4 pasos. Su pequeño tamaño los hace ideales para aplicaciones discretas de mensajes de voz o música de fondo.

Fig 6. Nano3 Frente y dorso.

En este caso, se simularon dos oficinas de pequeño tamaño y un hall más grande unidos por un pasillo.

Fig 7. Modelo de la simulación. Los íconos azules indican la posición de los gabinetes.

Dado que todos los parlantes emiten el mismo mensaje, sea cual sea, lo lógico sería conectarlos en un mismo canal de amplificador. Es importante tener en cuenta las diferencias acústicas de estos recintos. Principalmente su tamaño. El hall, no solo es más grande que las oficinas, sino que tiene un techo más alto, lo que implica que los gabinetes estén más alejados de la gente. Por otro lado, el pasillo es muy angosto por lo que el sonido emitido por los parlantes se verá mucho más concentrado en ese sector.

De los resultados de una simulación acústica que tiene en cuenta las reflexiones producidas dentro de los recintos se observa una disparidad para los 3 casos.

Aplicando el mismo razonamiento que en el ejemplo anterior, pueden atenuarse los gabinetes que tengan un exceso de nivel eligiendo un valor de impedancia más alto en su selector interno, en este caso alcanza con un solo cambio de 32 Ohm a 64 Ohm para todos menos los que se encuentran en el hall, esto equivale una atenuación de 6 dB. Los resultados, claramente, son mucho más parejos entre todos los sectores.

Fig 9. Resultados: Compensando nivel con el selector de impedancia.

En conclusión, el uso de selectores de impedancia ya sea mediante transformadores o combinaciones serie-paralelo ofrece una importante ventaja para el audio instalación, por un lado permite el conexionado de instalaciones grandes con muchos parlantes, por el otro ofrece una posibilidad de controlar el nivel de cada uno de manera individual sin agregar costos en canales de amplificación, cableado, o controles pasivos.

Lic. Lucas Landini

Departamento de Ingeniería – Equaphon

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