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Sobrecalentamiento en transductores-Parte 3

Ya hemos visto en líneas general el uso de limitadores. Su función es limitar el nivel de una señal para que no supere un nivel estipulado por el usuario. A fines prácticos, los limitadores son la última línea de defensa para proteger un sistema de sonido. De acuerdo a cómo sea configurado, un limitador puede cumplir distintas tareas específicas:

  • Delimitar el rango dinámico de una señal de audio.
  • Evitar que un transductor sobre-excursione.
  • Evitar que un transductor se sobre-caliente.

Cómo se explicó en el post anterior los factores que influyen en la temperatura son complejos y en gran medida dependen de la construcción de cada modelo en particular. No obstante, en líneas generales a mayor potencia mayor temperatura alcanzará el transductor, y cómo vimos, la potencia depende del nivel de la señal y de la impedancia del transductor.

La curva de impedancia es característica de cada transductor y es el resultado de cualidades no solamente eléctricas sino también mecánicas, de las que no se tiene un control directo. La potencia no es una propiedad de la señal sino un producto que surge al circular electricidad por un conductor, es un proceso puramente físico. En el audio no hay forma de controlar la potencia de manera directa.

Solamente queda controlar el nivel de la señal.

Fig 1. Comparación con y sin limitador.

A modo de ejemplo se tiene una señal senoidal que abruptamente tiene un incremento de nivel de unos 12 dB. De no usarse un limitador, a la salida del amplificador habría un salto en la tensión RMS de 12 dB (curva roja). De usarse un limitador con el umbral donde indica la línea verde el nivel de tensión se mantiene sin cambios (curva azul).

El siguiente caso parte de una situación similar, pero el incremento abrupto de amplitud es con un tono de otra frecuencia. Por más que el limitador mantenga ambos tonos con igual nivel RMS, si en esa frecuencia la bobina tiene menor impedancia, ésta se calentará más a pesar de que el limitador actúa correctamente.

Fig 2. Comparación con y sin limitador. Distinta frecuencia.

Dejando de lado la simplicidad de los ejemplos, con material musical sucede algo aún más complejo. Supongamos que estamos en un show en vivo y está tocando una banda. Previamente, el técnico en sonido configuró un limitador para proteger el sistema. Conociendo la potencia máxima que soportaba el sistema y haciendo las cuentas averiguó la tensión máxima que podía soportar. Para ese valor de tensión ajustó el umbral del limitador, digamos -24 dB en el medidor de su procesador con ruido rosa. En la animación, se muestran dos analizadores de espectro, uno muestra la entrada del limitador y el otro la salida, la línea azul es el umbral del limitador.

Animación de ejemplo.  Click para visualizar

Puede verse arriba a la izquierda el medidor del limitador y el medidor de reducción de ganancia (rojo) que indica cuánto está limitando. Podemos ver en la animación, que aunque el nivel de entrada aumente, el nivel de salida nunca supera la línea azul.

El limitador funciona perfectamente, la señal no pasa los -24 dB RMS. Ahora, supongamos que, durante este show es el momento de tocar el solo del flautista, la banda deja de tocar y el flautista se prepara para tocar 1 minuto ininterrumpido.

Animación de ejemplo. Click para visualizar

Podemos ver que esa señal, mucho más acotada, supera por unos 12 dB el umbral que se había ajustado. Sin embargo, el medidor de salida (arriba a la izquierda) muestra el mismo nivel que antes, -24 dB.

¿Cómo puede ser?

El limitador solamente tiene en cuenta el nivel RMS de la señal y no la señal en sí misma. No tiene ningún tipo de información sobre el contenido espectral. En este caso toda la banda junta (repartida en un espectro más amplio) tendría más nivel que solamente el flautista, es esperable, por lo que el limitador actúa más en ese caso. Los 12 dB extra del flautista en un rango acotado se transforman en 8 veces más potencia. Además de esto debemos recordar que, para un rango donde el transductor es más susceptible a calentarse, las diferencias de temperatura pueden ser del orden de los 50°c, un sistema que estuvo en uso un tiempo prolongado puede correr riesgo en esta situación. Debido a que los limitadores no tienen en cuenta ninguno de estos dos factores es que el sistema hipotético que se planteó puede estar en peligro sin sospecharlo.

¿Que podría hacerse para solucionar este problema?

Lic. Lucas Landini

Departamento de Ingeniería – Equaphon


Si te interesa podés seguir leyendo el post anterior Sobrecalientamiento en transductores-Parte 2. O arrancar desde el principio con Sobrecalentamiento en transductores-Parte 1.

Lucas Landini

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