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CURSO DE MEGAFONÍA
Electroacústica

               Vibración mecánica capaz de producir una sensación auditiva.
Sonido         Sensación audi...
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ELECTRICIDAD   La materia está formada por moléculas, éstas por átomos. Cada
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ELECTRICIDAD


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RESPUESTA EN FRECUENCIA     Sensibilidad para cada una de las frecuencias. Es indicativo de la
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DIRECCIONALIDAD             Sensibilidad del micrófono o comportamiento del altavoz en función del
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micrófono electrodinámico                             TIPOS DE MICRÓFONOS                      micrófonos...
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CONEXIÓN        ...
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                   Distribuyen el sonido directamente sobre el oyente, sin           altavoces
ALTAVOZ DE...
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                   Las columnas acústicas incorporan en su interior varios        altavoces
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CONEXIÓN AL...
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SECCIÓN DEL CABLE LÍNEA D...
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El sonido que capta un micrófono pasa por una serie de aparatos que                                    Pr...
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     Mezcla: Suma de las señales de audio ya preamplificadas.                          Procesado
     Pri...
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Ecualización: ajuste de la ganancia de cada banda de audio en que se divide el sonido.          Procesado...
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Etapa de potencia: recoge la señal de audio que proviene del preamplificador, la              Amplificaci...
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SEÑAL DE ENTRADA     De 0 dB (775 mV), 600 Ω                           Amplificación
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POTENCIA    Potencia RMS (root mean square) es el valor cuadrático medio              Amplificación
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  1. 1. CURSO DE MEGAFONÍA
  2. 2. Electroacústica Vibración mecánica capaz de producir una sensación auditiva. Sonido Sensación auditiva producida por una vibración mecánica. Acústica física Acústica fisiológica y psicoacústica Megafonía Electroacústica Acústica arquitectónica Elementos tecnológicos que se acoplan y Acústica musical utilizan para aumentar el volumen del sonido Linguística y fonética en espacios de gran concurrencia de personas • Mensajes informativos o comerciales • Distribución de música • Evacuación y alarma por voz
  3. 3. Electroacústica ELECTRICIDAD La materia está formada por moléculas, éstas por átomos. Cada átomo contiene un núcleo, con neutrones y protones (carga +), y electrones (carga -) orbitando alrededor. La materia tiende a ser eléctricamente neutra; por tanto, si se acercan dos cuerpos con la carga desequilibrada, se producen fuerzas de atracción y repulsión entre ellos. La tensión eléctrica hace referencia la diferencia entre la carga eléctrica de uno y otro cuerpo. La unidad de medida es el voltio (V) Si estos dos cuerpos se unen mediante un cable metálico se produce un flujo de electrones de uno a otro para equilibrar la carga. Es la corriente eléctrica, y su intensidad -su cantidad- se mide en amperios (A). Todos los cuerpos ofrecen una resistencia (R) al paso de la corriente eléctrica. En términos generales se habla de la impedancia eléctrica (Z), medida en ohmios (Ω).
  4. 4. Electroacústica ELECTRICIDAD Ley de ohm; relaciona la tensión (V), la corriente (I) V (voltios) = I (amperios) ⋅ Z (ohmios) y la impedancia (Z) en un circuito electrónico La potencia (P) es la energía disipada por unidad P (vatios) = I (amperios) ⋅ V (voltios) de tiempo, y se mide en vatios (W) Altavoz para línea de 100 V de 2 kΩ P = V2 / Z P = 1002 / 2 ⋅ 103 = 5 W Medición línea de altavoces = 50 Ω P = 1002 / 50 = 200 W
  5. 5. Electroacústica Técnica que se ocupa de la transformación de la Electroacústica energía sonora (música y palabra) en señales eléctricas, permitiendo obtener de nuevo lo sonidos originales. LA CADENA DEL SONIDO Procesado de audio, control y amplificación Atenuación local Micrófono Transductor acústico-eléctrico Altavoz Transductor Fuentes de sonido eléctrico-acústico entradas red electroacústica salidas
  6. 6. Electroacústica RESPUESTA EN FRECUENCIA Sensibilidad para cada una de las frecuencias. Es indicativo de la fidelidad del sistema electroacústico a la señal original. La respuesta ideal es la plana en el margen de 20 a 20.000 Hz. Se define como el rango de frecuencias que es capaz de captar o reproducir el dispositivo con una variación máxima de ± x dB (con x = 3, 6, 10...). La respuesta en frecuencia del sistema electroacústico será la peor de todos los componentes que la formen. Respuesta en frecuencia en función de la aplicación del sistema electroacústico Voz 500 ~ 4.000 Hz Música de fondo 200 ~ 10.000 Hz Música 50 ~ 15.000 Hz Alta fidelidad 20 ~ 20.000 Hz
  7. 7. Electroacústica DIRECCIONALIDAD Sensibilidad del micrófono o comportamiento del altavoz en función del ángulo con el que incide el sonido. El diagrama polar representa la direccionalidad del micrófono o del altavoz. La direccionalidad no es igual para todas las frecuencias. omnidireccional cardioide supercardiode hipercardiode bidireccional
  8. 8. Electroacústica micrófonos Transductor que convierte la energía Las variaciones de presión actúan sobre acústica en energía eléctrica. una membrana, provocando en ella un movimiento vibratorio que finalmente produce una tensión eléctrica. SENSIBILIDAD Relación entre presión acústica de entrada y tensión eléctrica de salida (mV/Pa ó dB a 1 kHz y 1 μbar). RESPUESTA EN FRECUENCIA Comportamiento del micrófono para cada una de las frecuencias. DIRECCIONALIDAD Comportamiento del micrófono en función del ángulo con el que incide el sonido. IMPEDANCIA Carga resistiva que limita el paso de la corriente y absorbe la máxima potencia. Valores típicos entre 200 y 600 Ω.
  9. 9. Electroacústica micrófono electrodinámico TIPOS DE MICRÓFONOS micrófonos (dinámico o de bobina móvil) UTILIZADOS EN MEGAFONÍA • Sin alimentación • Muy robustos • Sensibilidad media Pupitres microfónicos • Respuesta en frecuencia limitada • Con gong • Impedancia baja • Económicos • Con zonas • Con control Micrófonos de mano Micrófonos planos Micrófonos con flexo micrófono electroestático Micrófonos de solapa electret Micrófonos inalámbricos • Diafragma con carga electroestática • De mano • Alimentación (pila o phantom) • De solapa • Respuesta en frecuencia amplia • En banda VHF • Sensibilidad alta • Económicos • En banda UHF • Tamáño reducido De sistemas de conferencias Normativas Frecuencias en micrófonos inalámbricos Evacuación y alarma por voz (VA): EN-60849
  10. 10. Electroacústica micrófonos CONEXIÓN La señal eléctrica que proporciona un micrófono es débil y susceptible de ser enmascarada por ruido eléctrico. Como norma general, cable apantallado (Cu). 1+pantalla si la señal es asimétrica (unbalanced) Señal asimétrica hasta 20 m 2+pantalla si la señal es simétrica (balanced). Señal simétrica hasta 80 m Señal asimétrica Señal simétrica Conexión simétrica micrófono- amplificador = SNR ↑
  11. 11. Electroacústica micrófonos CONEXIÓN Señales que circulan entre micrófono y equipo de procesado de audio. La señal de audio: 1 (asimétrica) ó 2 hilos (simétrica) Alimentacion: 0 (no necesaria o phantom) ó 1 (con negativo = pantalla) Prioridad: 1 (normalmente + ó – en el momento de pulsar para hablar) Conector DIN Conector XLR Conector JACK
  12. 12. Electroacústica micrófonos CONEXIÓN Conexiones especiales de pupitres microfónicos de control. Analógico: Señales para control de zonas de altavoces: 1 hilo por zona. Digital: Señal de datos para selección, programación y control. Analógico Digital
  13. 13. Electroacústica La energía eléctrica provoca la altavoces Transductor que convierte la energía eléctrica en energía acústica. vibración de la membrana que pone en movimiento el aire circundante, provocando la onda de presión. SENSIBILIDAD Presión acústica a 1 m cuando se aplica 1 W CAJA ACÚSTICA de potencia. Normalmente a 1 kHz. Sensibilidad 88 dB, 1 W, 1 m, 1 kHz Presión acústica máxima 104 dB (40 W) Respuesta en frecuencia 70 ~ 20.000 Hz Potencia 40 W RESPUESTA EN FRECUENCIA Sensibilidad para cada una Impedancia 8 Ω / línea de 100 V de las frecuencias. DIRECCIONALIDAD Comportamiento del altavoz según la dirección de emisión del sonido. POTENCIA Indica la máxima potencia eléctrica aplicable al altavoz sin causarle daños. ALTAVOZ EXPONENCIAL Sensibilidad 109 dB, 1 W, 1 m, 1 kHz Presión acústica máxima 124 dB (30 W) Respuesta en frecuencia 350 ~ 6.000 Hz IMPEDANCIA Entre 8 y 16 Ω. El transformador de línea de Potencia 30 W 100 V eleva la impedancia del conjunto. Impedancia 16 Ω / línea de 100 V
  14. 14. Electroacústica TIPOS DE ALTAVOCES altavoces UTILIZADOS EN MEGAFONÍA Altavoces exponenciales Proyectores acústicos Altavoces • Para techo • Para pared Columnas acústicas Esferas acústicas Cajas acústicas • De baja, media y alta potencia Clasificación según mecánica • Compact array • Radiación directa • Line array • Radiación indirecta Especiales Clasificación según margen de frecuencia • Para jardín • Banda ancha • Subacuáticos • Bajas frecuencias • Antihumedad • Medias frecuencias • Antipolvo • Altas frecuencias Clasificación según diseño eléctrico • Electrodinámico Normativas • Electroestáticos Atmósferas peligrosas: ATEX, EN 50014 • Piezoeléctricos Resistencia a la intemperie IP: IEC 529 Evacuación y alarma por voz (VA): EN-60849
  15. 15. Electroacústica Distribuyen el sonido directamente sobre el oyente, sin altavoces ALTAVOZ DE TECHO obstáculos, desde techos relativamente bajos. Cobertura acústica uniforme (según espaciado y potencia) y respuesta en frecuencia correcta para palabra y para música. Se instalan empotrados en falsos techos, aunque existen modelos para instalar en superficie. Sin caja trasera; se utiliza el hueco entre techo y falso techo para el refuerzo de graves. Los modelos de altas prestaciones son de calidad similar a cajas acústicas equivalentes Altura de montaje entre 2,5 y 4 m. En techos más altos se instalan los modelos más potentes u otro tipo de altavoces Para recintos con ruido medio-bajo, inferior a 70~75 dB: edificios de oficinas, restaurantes, hoteles, tiendas, bancos, vestíbulos de cines y teatros, almacenes y supermercados...
  16. 16. Electroacústica Elevado rendimiento: presión acústica muy alta (más de altavoces ALTAVOZ EXPONENCIAL 120 dB) con una mínima potencia de amplificador. Respuesta en frecuencia baja y distorsión elevada. Con anclaje para instalación en pared o techo, preparados para instalaciones en exterior. Elevada inteligibilidad en recintos o áreas de elevadas dimensiones y en entornos ruidosos (correctamente instalados). Alcanzan largas distancias con un buen nivel de presión acústica (40 ~ 50 m, según el nivel de ruido). Adecuados para fábricas, talleres, industrias, zonas exteriores de cualquier instalación, playas, zonas peatonales, estaciones de servicio... Modelos con Índice de Protección muy elevada (hasta IP67) y con certificación ATEX
  17. 17. Electroacústica Compromiso entre elevada presión acústica y una buena altavoces PROYECTOR ACÚSTICO calidad para distribución de música. Con anclaje para instalación en pared o techo. Normalmente preparados para instalaciones en exterior. Sensibilidad elevada, con pocos W de potencia consiguen elevadas presiones sonoras. Calidad de reproducción musical buena gracias al ancho de banda, en muchos modelos > 15 kHz. Los modelos más eficaces pueden alcanzar los 20 ~ 30 m con un buen nivel de presión acústica. Modelos bidireccionales especiales para pasillos, y modelos suspendidos para acercar el altavoz al oyente. Adecuados para recintos deportivos, aparcamientos, estaciones de ferrocarril, autobuses, metro...
  18. 18. Electroacústica Las columnas acústicas incorporan en su interior varios altavoces COLUMNA ACÚSTICA altavoces iguales montados en vertical. Difunden la capa sonora a la altura de los oyentes y no la proyectan hacia el techo, reduciendo la reverberación. Presión acústica de estos altavoces bastante elevada (más de 100 dB), con respuesta en frecuencia adecuada para música y palabra. El eje del haz acústico debe estar a la altura de la escucha (1,5 ~ 1,6 m) de los oyentes más alejados. Alcance entre 10 y 20 veces su altura física. Habitualmente se distribuyen a lo largo de las dos paredes laterales del recinto. Adecuadas para recintos religiosos, salones de actos, salas de conferencias, andenes de ferrocarriles o autobuses. Existen columnas procesadas especiales para sonorizar recintos acústicamente complicados
  19. 19. Electroacústica Buena respuesta en frecuencia, para distribución de música de altavoces CAJA ACÚSTICA calidad en primer plano. Ancho de banda en graves por debajo de los 100 Hz y en agudos hasta los 20.000 Hz, con respuesta plana. Gran variedad de potencias para adaptarse a cualquier situación. Modelos con y sin transformador. Estética importante por el tipo de recinto en el que se instalarán. Variedad de diseños, colores y opciones de montaje muy amplia. Se complementan con subwoofers para refuerzo de graves. Modelos con altavoces orientables y con parámetros con control externo con procesadores de audio (normalmente DSP). Adecuados para vestíbulos de hoteles, salas de reuniones, salones de actos, salas de aerobic de gimnasios, grandes centros comerciales, pubs y bares musicales, tiendas de moda, ferias...
  20. 20. Electroacústica Constituidas por un reflector externo y uno o varios altavoces en altavoces ESFERA ACÚSTICA el interior de una envolvente esférica Reproducen todo el margen de frecuencias de forma uniforme dentro de su área de cobertura de 180º x 360º. Se maximiza la inteligibilidad de palabra y la calidad de la música. Crean un campo sonoro sin estridencias, distorsiones o resonancias. El sonido no se percibe con direccionalidad. Se necesitan menos esferas acústicas que altavoces convencionales para el mismo espacio. Se instalan colgadas del techo, en el centro del recinto o repartidas procurando que cubran áreas iguales. Adecuadas para pabellones deportivos, gimnasios, naves de ventas, ferias de muestras, museos, ... Altavoz convencional Esfera acústica
  21. 21. Electroacústica altavoces CONEXIÓN ALTAVOCES BAJA IMPEDANCIA Impedancias habituales: 4, 8 ó 16 ohm. Distancias de cableado cortas (> 50 m) con cables de sección elevada. Adecuado para pocos altavoces. Topologías: Conexión en serie Z=ΣZi Conexión en paralelo 1/Z=Σ1/Zi Conexión mixta serie-paralelo Conexión serie Conexión paralelo Conexión serie - paralelo
  22. 22. Electroacústica altavoces CONEXIÓN ALTAVOCES ALTA IMPEDANCIA Altavoces con transformador, para línea de 100 V, 70 V ó 50 V. Distancias de cableado elevadas con cables de sección habitual, en función de la potencia y la distribución de los altavoces. Adecuado para cantidades elevadas de altavoces. Topología única: conexión en paralelo. Ejemplo: Altavoz 20 W para línea de 100 V Su impedancia es Z = V /P = 1002/20 = 500 ohm 2 Si lo conectamos a la salida de 70 V del amplificador P= V2/Z = 702/500 = 9,8 W (~ 10 W) Si lo conectamos a la salida de 50 V del amplificador P = V2/Z = 502/500 = 5 W P(línea 70 V) = ½ P(línea 100 V) P(línea 50 V) = ¼ P(línea 100 V)
  23. 23. Electroacústica altavoces SECCIÓN DEL CABLE LÍNEA DE 100 V ejemplo datos 10 altavoces de 1000 Ω cable de 1,5 mm2 cálculo Impedancia = 1000/10 = 100 Ω Lectura en tabla Distancia máxima = 200 m
  24. 24. Electroacústica altavoces SECCIÓN DEL CABLE LÍNEA DE 100 V ejemplo datos 10 altavoces de 10 W cable de 2,5 mm2 cálculo Potencia = 10 ⋅ 10 = 100 W Lectura en tabla Distancia máxima = 360 m
  25. 25. Electroacústica altavoces SECCIÓN DEL CABLE LÍNEA DE 100 V Sección adecuada para una pérdida máxima del 10 %. Cable de cobre con formación multifilar. Evitar interferencias electromagnéticas que provengan de cables de líneas eléctricas. Evitar posibles diafonías por compartir canalización con otras señales de música. Distancias máximas (m) recomendadas según la sección del cable y la potencia del amplificador Sección (mm2) 0,75 1 1,5 2,5 4 60 W 178 237 345 577 931 Potencia 120 W 89 119 173 289 466 240 W 44 59 86 144 232 360 W 30 40 58 96 155
  26. 26. Electroacústica Fuentes FUENTES MUSICALES musicales Tradicionales Reproductor de casetes (totalmente en desuso) Sintonizador de radio AM / FM Reproductor de CDs simple o múltiple Actuales Reproductor multiformato CD/DVD/CD, CD-R/RW, DVD-Video, DVD-R/+R/-, RW/+RW/DL, SVCD, VCD, DivX, MP3, WMV, WMA, JPEG... Controlador digital de audio – reproductor MP3 con conector USB Grabador de audio con disco duro Otros Hilo musical: varios canales de música por red telefónica. Música por Internet: descarga de música a disco duro y gestión de estilos, programaciones horarias, duración...
  27. 27. Electroacústica Mensajes MENSAJES PREGRABADOS pregrabados Formatos PCM, WMA y actualmente MP3, OGG... Para mensajes comerciales, informativos y/o de alarma. Imprescindibles en sistemas VA de evacuación y alarma por voz (normativa EN-60849). Activados manualmente o automáticamente desde la central de alarmas.
  28. 28. Electroacústica El sonido que capta un micrófono pasa por una serie de aparatos que Procesado modifican la señal eléctrica para que llegue en óptimas condiciones al altavoz Preamplificación: unifica el nivel e impedancia de las señales de audio y garantiza la correcta adaptación entre las fuentes musicales y las etapas de potencia. pupitre microfónico micrófono fuente musical preamplificado impedancia 600 ohm 600 ohm 10 kohm nivel de señal -60 dB 0 dB -20 dB tipo de señal simétrica o asimétrica simétrica asimétrica estéreo
  29. 29. Electroacústica Mezcla: Suma de las señales de audio ya preamplificadas. Procesado Prioridad: Función de los sistemas de megafonía en la que una señal de audio atenúa o inhibe el resto de señales. Por cierre de contacto Por umbral de audio prioridad 1 prioridad 2 prioridad 3 prioridad 4 prioridad 5 pupitre mensaje mensaje microfónico de otros pregrabado de pregrabado fuente musical mensajes en micrófonos alarma comercial directo Ejemplo de prioridades
  30. 30. Electroacústica Ecualización: ajuste de la ganancia de cada banda de audio en que se divide el sonido. Procesado Control de tono (graves y agudos) = ecualizador de dos bandas. Antilarsen: filtro que elimina las frecuencias de realimentación acústica. Limitador: evita que se superen los dB SPL que fija la normativa para cumplir la ley. Compresor: reduce el margen dinámico de la señal de audio para proteger a los equipos de picos de señal o disimular señales saturadas. Funciones DSP (Digital Signal Processing): Equalizador gráfico y paramétrico, retardos de señal, filtros (paso alto, paso bajo, banda eliminada, notch...), puerta de ruido, control de ganancia, compresor / limitador...
  31. 31. Electroacústica Etapa de potencia: recoge la señal de audio que proviene del preamplificador, la Amplificación amplifica y la envía hacia los altavoces. Amplificador = Preamplificador + Etapa de potencia. Permite la conexión directa de las fuentes de sonido, regula su nivel y su curva en frecuencia -graves, agudos...-, las mezcla y finalmente las amplifica hacia los altavoces. Se habla de amplificador cuando nos referimos a etapa de potencia, aunque son equipos diferentes AMPLIFICADOR ETAPA DE POTENCIA
  32. 32. Electroacústica SEÑAL DE ENTRADA De 0 dB (775 mV), 600 Ω Amplificación Entrada de programa (señal de música) Entrada de prioridad (señal de avisos / alarma) Conectores DIN / RJ45 / regleta SEÑAL DE SALIDA Línea de 100 V (además de 70 V y de 50 V) Salida de baja impedancia (4 a 16 Ω) Conectores de regleta / speakon (baja impedancia)
  33. 33. Electroacústica POTENCIA Potencia RMS (root mean square) es el valor cuadrático medio Amplificación obtenido al aplicar una señal senoidal de 1 kHz a al entrada. Es la potencia máxima en régimen contínuo. Potencia IHF (institute of high fidelity) es entre un 35 y un 50 % superior a la RMS y especifica la potencia máxima que puede proporcionar el amplificador en un pico transitorio. CLASE A/B Compuesto por dos transistores que se alternan en la amplificación de la señal (clase B), con una pequeña corriente de polarización constante (clase A) que reduce la distorsión. Rendimiento medio (< 50%) y peso elevado (dos transformadores, de alimentación y de salida de 100 V). CLASE D Los transistores de salida están alimentados con una señal conmutada generada, normalmente, por una señal modulada por anchura de pulsos (PWM). Rendimiento elevado (> 80%) y peso ligero.
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