Dans une installation Public-address 100 V, on transforme après l’amplificateur, le signal de sortie en signal 100 V, par un transformateur. Le transformateur doit avoir une puissance adaptée à l’amplificateur. Sa puissance maximale ne doit pas être supérieure à la puissance nominale de l’amplificateur. Si elle est inférieure, sa puissance détermine la puissance totale de l’installation.
En pratique, ce transformateur est intégré dans l’amplificateur. A l’autre bout, juste avant le haut-parleur, se trouve un autre transformateur qui réduit le signal de 100 V à un niveau acceptable pour le haut-parleur. En pratique, ce transformateur est monté dans ou sur le haut-parleur.
Branchement de plusieurs haut-parleurs
Exemple : un grand magasin de meuble. Ces magasins ont une superficie très élevée qui implique l’installation de 20 haut-parleurs ou plus, répartis sur toute la surface.
Prenons le cas d’une installation avec 16 haut-parleurs branchés sur un amplificateur de 8 Ω.
Si on utilise des haut-parleurs de 8 Ω, il faut s’assurer que l’impédance de l’amplificateur est respectée. Il n’est donc pas possible de brancher les 16 haut-parleurs en parallèle. L’impédance globale serait de 0,5 Ω, l’amplificateur serait totalement en surcharge et, en conséquence, détruit. Il faut donc faire une combinaison de branchements en série et parallèle pour adapter les haut-parleurs à l’amplificateur. Sur le schéma, cela semble relativement simple. Mais avec une superficie de 1000 m2, le travail de câblage sera très important car il faut réunir en un seul point les branchements uniques des haut-parleurs ou câbler individuellement chaque haut-parleur. Ce qui implique des complications et une maintenance ardue. Mais le vrai point faible reste le fait que tous les haut-parleurs doivent être identiques. Dans le cas contraire, certains éléments peuvent être en surcharge. Si un haut-parleur est en panne, les 3 autres haut-parleurs ne fonctionneront plus. Un élargissement d’une telle installation est difficilement envisageable.
Comment contourner ces inconvénients ?
Si on utilise des haut-parleurs avec transformateur intégré, tous ces éléments peuvent être branchés en parallèle.
Chaque haut-parleur prélève sur la ligne 100 V uniquement la puissance préréglée sur le transformateur. Grâce à cela, on peut faire coexister des haut-parleurs de puissance différente.
La puissance totale est la somme de toutes les puissances individuelles des haut-parleurs. Un exemple : On doit sonoriser un complexe sportif.
Pour cela, on prévoit les haut-parleurs suivants :
2 x 20 W pour l’extérieur 4 x 15 W pour la salle 6 x 2 W pour les vestiaires, sanitaires
La puissance globale nécessaire est de 112 W.
Lors du choix de l’amplificateur, il convient de prévoir une puissance supérieure à la puissance requise. Dans notre exemple, on pourra utiliser un amplificateur MONACOR PA-1200 avec une puissance maximale de 120 W.
Pertes sur les câbles haut-parleur
Lors de la conception et réalisation d’installations Public-address plus complexes, dans lesquelles les hautparleurs sont répartis dans des zones ou pièces plus éloignées, des longueurs de câbles importantes peuvent être utilisées. Dans ces conditions, des longueurs de 100 à 200 m entre amplificateurs et haut-parleurs sont fréquentes. Dans des bâtiments, par exemple des entrepôts ou terrains de sport, des longueurs de câbles de plus de 500 m peuvent s’imposer. Avec des longueurs de câbles de cet ordre là, on peut constater des pertes importantes. Pour comprendre pourquoi il y a des problèmes et comment les contourner, il faut approfondir la théorie. La résistance d’un conducteur dépend principalement de trois facteurs différents : matériel utilisé, longueur et section du câble. Pour la longueur du conducteur, il faut considérer qu’il y a un aller et retour entre amplificateur et haut-parleur, ce qui double les pertes. D’autres paramètres, par exemple la température et la résistance des contacts, n’entrent pas en ligne de compte.
Par exemple : On prend un amplificateur avec une puissance de 100 W sur lequel on veut brancher une enceinte 8 Ω. La longueur du câble est de 225 m avec une section de 1 mm2 (les valeurs sont choisies pour faciliter le calcul).
La résistance se calcule de la manière suivante :
\(\huge R=\frac{l}{k \times a}\)
R (Ω) = résistance
l (m) = longueur totale du câble (aller + retour)
k = «Kappa», conductivité spécifique, pour du cuivre, cette valeur est de 56
A (mm2) = section du conducteur 450 m
\(\huge R = \frac{450 m}{56 \times 1mm^{2}}\)
L’amplificateur délivre à 100 W sous 8 Ω les valeurs suivantes :
Tension de sortie = 28,3 V
Intensité de sortie = 3,53 A
La résistance globale se compose de 8 Ω pour l’enceinte et de 8 Ω pour le câble de branchement. Cela signifie que l’impédance branchée sur l’amplificateur est doublée, et en conséquence, le courant sortant divisé par deux. Dans notre exemple, la résistance du câble et l’impédance du haut-parleur sont égales. Ce qui signifie que la tension disponible sur le haut-parleur est aussi divisée par deux. Ainsi, on dispose sur le haut-parleur d’une puissance de 25 W ou 25 % de la puissance sortant de l’amplificateur. En utilisant des câbles d’une section de 4 mm2, cette valeur peut être portée à 44 %. Mais pour des raisons de coût, cela reste irraisonnable. En utilisant un système à 100 V, le rendement s’améliorera considérablement. Avec une puissance de sortie de 100 W, l’impédance du système haut-parleur est de 100 Ω. La résistance des câbles reste à 8 Ω. Ce qui signifie que par rapport à l’impédance haut-parleur, la résistance des câbles est négligeable.
Aussi en calculant :
L’intensité totale est de :
\(\huge 100 V/(100 \Omega + 8 \Omega ) = 926 mA\)
La puissance sur les haut-parleurs est de :
\(\huge P = I2 \times R = 0,926 A2 \times 100 \Omega = 85,75 W\)
Le rendement de puissance est maintenant à 85,75 W ou 85,75 % et avec la même section considérablement plus élevée qu’avec un système à basse impédance. Pour atteindre, avec un système 8 Ω, le même rendement, il faut utiliser une section de câble de 16 mm2.
Mono contre Stéréo
Si on regarde de plus près, on constate que la plupart des systèmes PA 100 V est réalisée en version mono.
Pourquoi ? Pour profiter d’un signal stéréo, il ne suffit pas de 2 haut-parleurs alimentés par 2 étages finaux distincts, mais tous les auditeurs doivent se trouver à distance égale de ces 2 sources sonores et y rester. S’ils quittent leur place, l’effet stéréo n’est plus assuré. C’est toujours le cas pour des sonorisations d’ambiance, car les personnes sont en mouvement permanent. Ainsi, la transmission mono pure est le vrai bon choix. Ce débat mono/stéréo n’a rien à voir avec la qualité du son : un signal mono n’est, par définition, pas plus mauvais qu’un signal stéréo. La qualité dépend exclusivement des éléments utilisés et, en particulier, de la qualité des hautparleurs. Bien sûr, un haut-parleur à chambre de compression ne peut être comparé à une enceinte Hi-Fi. Cela tient aux différents systèmes de conception de haut-parleurs, et ne dépend, en aucun cas, du transformateur 100 V. Un transformateur de conception moderne peut avoir une bande passante de 20–20000 Hz.
Quelle est alors la différence principale entre un système PA 100 V et une chaîne Hi-Fi classique ?
Pour simplifier :
Dans une installation Hi-Fi, on essaie dans un espace d’écoute, de positionner les haut-parleurs en conséquence pour obtenir une qualité sonore optimale.
On peut même déplacer le mobilier.
Cela n’est pas faisable dans une grande surface, pour une musique d’ambiance. En effet, il n’est pas envisageable de déplacer l’agencement ; de plus, les haut-parleurs doivent être placés à l’endroit où il y a le plus de personnes. Pour une telle réalisation, il existe une grande variété de haut-parleurs comme les haut-parleurs encastrables, les enceintes murales, les colonnes acoustiques, ou les haut-parleurs à chambre de compression.
Le véritable avantage d’un système PA 100 V s’apprécie pleinement lors de l’installation des haut-parleurs. Dans les systèmes PA, pour annonces ou musique d’ambiance, le nombre de haut-parleurs peut être très élevé.
Interférences dans les lignes de signaux
Sur les lignes de signal comme sur les câbles de branchement de microphones, des problèmes peuvent rapidement survenir en cas de grandes longueurs à cause de signaux perturbateurs.
Les schémas suivants présentent la naissance de ces perturbations et les possibilités de les éviter.
Câble asymétrique
Le branchement d’un microphone s’effectue selon le schéma ci-dessus par exemple. Le branchement + du microphone est relié au conducteur intérieur du câble blindé alors que le branchement – est relié directement au blindage du câble. Ce type de branchement est appelé branchement asymétrique.
En cas d’impulsion perturbatrice, la plus grande partie de cette impulsion est conservée par le blindage. Une petite partie arrive cependant au conducteur intérieur du câble. Le signal utilisable est surchargé par l’impulsion. Il n’est plus possible ensuite de séparer ce signal. L’impulsion est audible dans les haut-parleurs sous forme de craquement.
Câble symétrique
Lorsqu’on utilise des câbles symétriques, les choses sont toutes autres. Les deux lignes de signal sont dirigées via le blindage. Il n’y a pas de liaison des lignes de signal au blindage. L’entrée amplificateur doit être également symétrique, par exemple via un amplificateur différentiel ou elle doit être symétrique via un transformateur d’entrée. Les signaux de chaque conducteur sont en phase opposée l’une à l’autre. Le signal qui est à l’entrée – de l’amplificateur est tourné en interne et les deux signaux sont alors ajoutés.
Même avec un câble blindé 2 conducteurs, la plus grande partie des interférences est conservée par le blindage. Une petite partie cependant arrive à chacun des conducteurs et s’ajoute au signal utilisable. Dans la mesure où l’impulsion perturbatrice touche de la même manière les deux conducteurs dans le blindage, la perturbation s’ajoute sur les deux signaux dans le même sens et à la même intensité.
Que se passe-t-il à l’entrée amplificateur ?
Le signal à l’entrée – est inversé, le signal utilisable a la même polarité que le signal venant de l’entrée +. Le signal perturbateur est de même taille sur les deux signaux mais il a une polarité inversée. Si les deux signaux sont ajoutés, les signaux perturbateurs s’opposent. Et la perturbation a totalement disparu. Des résidus du signal perturbateur peuvent encore exister. En effet il y a de petites différences dans la résistance du câble, les résistances de contact aux connexions et de petites différences dans les amplificateurs d’entrée. Tous ces éléments influent sur les valeurs du signal. Les éléments perturbateurs ne disparaissent complètement que lorsque les deux signaux ont exactement la même valeur.
Lors de l’installation des câbles, nous recommandons toujours d’utiliser au moins des câbles blindés deux conducteurs. Ce câble peut également être utilisé pour des signaux asymétriques. L’inverse n’est pas possible. Les entrées des amplificateurs ou des tables de mixage doivent être, si possible, en symétrique. Si ces appareils ne disposent pas d’une entrée symétrique, on peut insérer en plus des transformateurs symétriseur ou les brancher avant.
Conseils de sécurité
Lorsque vous montez une installation Public-address 100 V, respectez impérativement les prescriptions de sécurité électrique. Seuls des matériaux et outils autorisés pour du 100 V doivent être utilisés. Cela est également valable pour les fiches sur les enceintes les câbles haut-parleur et les prises répartiteurs. Il faut impérativement respecter la protection des contacts. Lorsque les amplificateurs sont utilisés à pleine puissance, des tensions dangereuses peuvent survenir. Il est impératif de débrancher les amplificateurs pour toutes manipulations sur les branchements haut-parleurs ouverts.
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