Τεχνικό: Καλώδια

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Καλώδια...

Γιατί διαφορετικά καλώδια, ακόμα και αν είναι κατασκευασμένα από το ίδιο υλικό έχουν διαφορετικό ηχητικό χαρακτήρα???

Η βασική αιτία είναι τα ηλεκτρικά τους χαρακτηριστικά, αλλά και κάποια βασικά χαρακτηριστικά των μετάλλων.

Το βασικό ηλεκτρικό χαρακτηριστικό είναι η σύνθετη αντίσταση (εμπέδηση) που συμβολίζετε με το γράμμα Ζ. Η εμπέδηση είναι μιγαδικός αριθμός δηλαδή αποτελείτε από δύο μέρη το πραγματικό και το φανταστικό. Το πραγματικό δηλώνει την ωμική αντίσταση και το φανταστικό την χωρητική/αυτεπαγωγική αντίσταση. Η πραγματική αντίσταση είναι υπεύθυνη για τον υποβιβασμό της τάσης του σήματος ενώ η φανταστική ευθύνεται κυρίως για τις μεταβολές της φάσης του σήματος.

Ας ξεκινήσουμε από το ομοαξονικό καλώδιο που είναι και η πιο εύκολη για μελέτη περίπτωση. Το ομοαξονικό καλώδιο αποτελείτε από έναν εσωτερικό αγωγό που περιβάλλετε από ένα υλικό που δεν επιτρέπει την διέλευση του ρεύματος, και γύρω από αυτό υπάρχει ένα αγώγιμο πλέγμα ( συνήθως από το ίδιο υλικό με τον αγωγό). Το πλέγμα περιβάλλετε κι αυτό με την σειρά του από διηλεκτρικό υλικό. Η περίπτωση του ομοαξονικού καλωδίου είναι η πιο εύκολη για μελέτη. Η σύνθετη αντίσταση του ομοαξονικού καλωδίου καθορίζετε περισσότερο από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του παρά από το υλικό κατασκευής.

Για τις ανάγκες της συνέχεια του άρθρου θα χρησιμοποιήσουμε την παρακάτω εφαρμογή (java applet) το οποίο μπορεί να υπολογίζει τα βασικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του ομοαξονικού καλωδίου.

http://www.amanogawa.com/archive/Coaxial/Coaxial-2.html

Οι βασικοί παράμετροι που επηρεάζουν την σύνθετη αντίσταση είναι

1. η ακτίνα του εσωτερικού αγωγού (r)
2. η ακτίνα του εξωτερικού αγωγού (R)
3. η συχνότητα του σήματος (f)
4. η ειδική αντίσταση του αγωγού (ρs)
5. η ηλεκτρική διαπερατότητα του διηλεκτρικού (εr)
6. η αγωγιμότητα του διηλεκτρικού (σ)

Ας χρησιμοποιήσουμε λοιπόν ένα παράδειγμα. Χάλκινος αγωγός ( ρ=1,725 108 Ω.m), μήκους 1m, με ακτίνα εξωτερικού αγωγού R=10mm, ακτίνα εσωτερικού αγωγού r=1,5mm, ο οποίος μεταφέρει ηχητική πληροφορία (20Hz<f<20Khz). Το διηλεκτρικό μας έχει μηδενική αγωγιμότητα (σ=0S) και η ηλεκτρική διαπερατότητα του διηλεκτρικού έχει μία τυπική τιμή (εr=2,3 όσο περίπου τα έλαια στους πυκνωτές ελαίου).

Χρησιμοποιώντας την προσομοίωση θα πάρουμε ότι η συνθέτη αντίσταση του καλωδίου στα 20KHz είναι Zο= (75,008 + j3,532)Ω. Επαναλαμβάνουμε την ίδια μέτρηση στο 1 KHz και θα έχουμε Zο= (76,508 + j15,485)Ω. Τέλος επαναλαμβάνουμε την μέτρηση στα 20Hz και λαμβάνω Zο= (107,897 + j77,641)Ω.

Από τις μετρήσεις αυτές λοιπόν διαπιστώνουμε τα ακόλουθα:
A. στο μεγαλύτερο μέρος του φάσματος η ωμική αντίσταση του καλωδίου παραμένει σταθερή περίπου στα 75Ω.
B. κάτω από τα 1000Ηz αρχίζει και αυξάνεται σημαντικά η ωμική αντίσταση του καλωδίου (στα 20Ηz η τιμή της ωμικής αντίστασης θα είναι κατά 50% αυξημένη σε σχέση με τα 75Ω) που σημαίνει πρακτικά ότι το σήμα θα είναι πιο εξασθενημένο στις χαμηλές συχνότητες.
C. Το φανταστικό μέρος της εμπέδησης συνέχεια αυξάνετε όσο θα ελαττώνετε η συχνότητα (από 3,532 στα 20Khz θα φτάσει στα 77,641 στα 20Hz). Αυτό θα έχει σαν αποτέλεσμα η φάση του σήματος από περίπου φ=2,65ο στα 20KΗz να γίνει φ=35,74ο στα 20Ηz.

Ας αλλάξουμε τώρα το υλικό του καλωδίου και ας πάρουμε ένα καλώδιο από ασήμι (ρ=1,4Ω.m), και ας επαναλάβουμε τις μετρήσεις.

Χρησιμοποιώντας την προσομοίωση θα πάρουμε ότι η συνθέτη αντίσταση του καλωδίου στα 20KHz είναι Zο= (74,992 + j3,182)Ω. Επαναλαμβάνουμε την ίδια μέτρηση στο 1 KHz και θα έχουμε Zο= (76,222 + j14,003)Ω. Τέλος επαναλαμβάνουμε την μέτρηση στα 20Hz και λαμβάνω Zο= (104,206 + j72,424)Ω.

Ποιοτικά λοιπόν έχουμε περίπου τα ίδια αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα δεν θα αλλάξουν ποιοτικά αν χρησιμοποιήσουμε και άλλα μέταλλα (αλουμίνιο, χρυσός κλπ κλπ) σαν υλικό του αγωγού.

Ας αλλάξουμε τώρα τις διαμέτρους των αγωγών, και ας κάνουμε την διάμετρο του εσωτερικού αγωγού r=5mm, και ας ξανακάνουμε τις ίδιες μετρήσεις.

Η συνθέτη αντίσταση του καλωδίου στα 20KHz είναι Zο= (27,439 + j1,384)Ω. Επαναλαμβάνουμε την ίδια μέτρηση στο 1 KHz και θα έχουμε Zο= (28,064 + j6,052)Ω. Τέλος επαναλαμβάνουμε την μέτρηση στα 20Hz και λαμβάνω Zο= (40,421 + j29,713)Ω.

Διαπιστώνουμε ότι ισχύουν περίπου τα ίδια για την μεταβολή της ωμικής αντίστασης (σχεδόν σταθερή μέχρι το 1KHz και από εκεί και πέρα αύξηση της τιμής της κατά περίπου 50%), αλλά και για την μεταβολή της φάσης (πάλι στα 20Hz η διαφορά της φάσης θα είναι περίπου φ=36,31ο ενώ στα 20Hz θα είναι φ=2,88ο).

Aς αυξήσουμε τώρα και την ακτίνα του εξωτερικού αγωγού R=20mm. Επαναλαμβάνοντας το ίδιο σετ μετρήσεων θα διαπιστώσουμε αξιοσημείωτες διαφορές. Η ωμική αντίσταση μεταβάλλετε πλέον λιγότερο από τα 20KHz μέχρι τα 20Hz (η μεταβολή είναι περίπου 16% σε σχέση με το 50% που είχαμε στις προηγούμενες περιπτώσεις) , ενώ και η μεταβολή της φάσης είναι μικρότερη (από φ=1,21ο μέχρι φ=26,56ο).

Άρα από καθαρής ηλεκτρικής απόψεως λοιπόν δεν παίζει ρόλο τόσο το υλικό κατασκευής του ομοαξονικού καλωδίου όσο τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του.

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Γιατί όμως ακούμε διαφορές μεταξύ των καλωδίων;

Η απάντηση είναι ότι πρέπει να κοιτάξουμε λίγο πέρα από τα καθαρά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά. Υπάρχουν 3 βασικοί παράγοντες (κατά την άποψή μου)

Α) η οξείδωση του καλωδίου
Όλοι οι μεταλλικοί αγωγοί (πλην αυτών που είναι από χρυσό ή κάποια συγκεκριμένα μεταλλικά κράματα) οξειδώνονται με το πέρασμα του χρόνου. Η οξείδωση αυτή πολλές φορές δεν είναι ορατή με γυμνό μάτι, και συνήθως επηρεάζει την εξωτερική επιφάνεια του μετάλλου. Τα οξείδια των μετάλλων συμπεριφέροντε τις περισσότερες φορές διαφορετικά από το ίδιο το μέταλλο (τα οξείδια του χαλκού είναι λιγότερο αγώγιμα από τον χαλκό, ενώ του ασημιού έχουν περίπου την ίδια αγωγιμότητα με το ασήμι)

Β) το επιδερμικό φαινόμενο
Έχει αποδειχθεί ότι η πυκνότητα του ρεύματος στο εσωτερικό ενός αγωγού είναι μέγιστη στην επιφάνεια του αγωγού και ελαχιστοποιείται καθώς πηγαίνουμε προς το κέντρο του. Έτσι ένας ιδιαίτερα παχύς αγωγός θα μας είναι άχρηστος αφού η ένταση του ρεύματος στο εσωτερικό του θα είναι πρακτικά μηδενική. Άρα το εξωτερικό του αγωγού είναι πιο κρίσιμο για την μεταφορά του σήματος. Αυτό αν συνδυαστεί με τα όσα είπαμε παραπάνω για την οξείδωση του εξωτερικού τμήματος του αγωγού μπορούμε να καταλάβουμε την σπουδαιότητα της οξείδωσης, μιας που το οξειδωμένο τμήμα του αγωγού θα μεταφέρει το περισσότερο σήμα.

Γ) η καθαρότητα του αγωγού-ατέλειες μεταλλικού πλέγματος
Τα μέταλλα αναλόγως της κατεργασίας που έχουν υποστεί έχουν διάφορες προσμίξεις μέσα τους. Οι προσμίξεις αυτές παίζουν κρίσιμο ρόλο γιατί αλλοιώνουν τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του αγωγού. Ρόλο παίζει όχι μόνο η ποσότητα των προσμίξεων αλλά και το είδος τους. Και κάτι που ελάχιστοι γνωρίζουν είναι ότι όλες οι ατέλειες του μεταλλικού πλέγματος με την πάροδο του χρόνου μετακινούνται στην επιφάνεια του αγωγού, κάτι που αν το συνδυάσουμε με το επιδερμικό φαινόμενο, δείχνει την κρισιμότητα αυτού του παράγοντα

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Άρα αυτό που θα πρέπει να προσέχουμε σε ένα ομοαξονικό καλώδιο για την μεταφορά αναλογικού σήματος είναι:

α) η ποιότητα της κατασκευής.

β) η σωστή γεωμετρία.

γ) η ποιότητα και το είδος του υλικού του αγωγού.

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Ας εξετάσουμε το ομοαξονικό καλώδιο κατά την μεταφορά του ψηφιακού (από f=32KHz μέχρι f=192KHz) σήματος.

Παρατηρούμε με την ίδια μεθοδολογία με προηγουμένως ότι ανεξαρτήτως υλικού η τιμή της ωμικής αντίστασης είναι αξιοσημείωτα σταθερή. Η μεταβολή της φάσης από την άλλη είναι ελάχιστη , ανεξαρτήτως του υλικού (ασήμι, χαλκός ή αλουμίνιο). Άρα σε αυτή την περίπτωση τον κύριο ρόλο παίζουν όχι τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του καλωδίου, αλλά η σωστή γεωμετρία και η καλή ποιότητα κατασκευής.

 

[Giovanni Dimitropoulos]

Εύγε Σπύρο.......
Πολύ καλό!!
Keep on.

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Ας εξετάσουμε τώρα την περίπτωση δύο παράλληλων αγωγών. Πάλι θα χρησιμοποιήσουμε ένα java applet που βρίσκετε στην διεύθυνση

http://www.amanogawa.com/archive/TwoWire/TwoWire-2.html

Στο σύστημα των δύο παράλληλων αγωγών τα βασικά χαρακτηριστικά είναι,

1. η διάμετρος των αγωγών (d)
2. η απόσταση μεταξύ των αγωγών (D)
3. η συχνότητα του σήματος (f)
4. η ειδική αντίσταση του αγωγού (ρs)
5. η ηλεκτρική διαπερατότητα του διηλεκτρικού (εr)
6. η αγωγιμότητα του διηλεκτρικού (σ)

Ας χρησιμοποιήσουμε λοιπόν ένα παράδειγμα. Χάλκινος αγωγός ( ρ=1,725 108 Ω.m), μήκους 1m, με διάμετρο d=5mm, απόσταση μεταξύ των αγωγών D=10mm, ο οποίος μεταφέρει ηχητική πληροφορία (20Hz<f<20Khz). Το μονωτικό των αγωγών έχει μηδενική αγωγιμότητα (σ=0S) και η ηλεκτρική διαπερατότητα του διηλεκτρικού έχει μία τυπική τιμή (εr=2,3 όσο περίπου τα έλαια στους πυκνωτές ελαίου).

Χρησιμοποιώντας την προσομοίωση θα πάρουμε ότι η συνθέτη αντίσταση του καλωδίου στα 20KHz είναι Zο= (104,199 + j3,694)Ω. Επαναλαμβάνουμε την ίδια μέτρηση στο 1 KHz και θα έχουμε Zο= (105,405 + j16,329)Ω. Τέλος επαναλαμβάνουμε την μέτρηση στα 20Hz και λαμβάνω Zο= (136,914 + j88,891)Ω.

Ας αλλάξουμε τώρα το υλικό του καλωδίου και ας πάρουμε ένα καλώδιο από ασήμι (ρ=1,4Ω.m), και ας επαναλάβουμε τις μετρήσεις.

Χρησιμοποιώντας την προσομοίωση θα πάρουμε ότι η συνθέτη αντίσταση του καλωδίου στα 20KHz είναι Zο= (104,186 + j3,328)Ω. Επαναλαμβάνουμε την ίδια μέτρηση στο 1 KHz και θα έχουμε Zο= (105,172 + j14,743)Ω. Τέλος επαναλαμβάνουμε την μέτρηση στα 20Hz και λαμβάνω Zο= (132,866 + j82,520)Ω.


Παρατηρούμε κι εδώ (όπως και σε ένα ομοαξονικό καλώδιο) ότι η τιμή της ωμικής αντίστασης παραμένει περίπου σταθερή μέχρι το 1KHz και από κει και πέρα αυξάνει. Όσο για την μεταβολή της φάσης είναι παρόμοια με αυτή στο ομοαξονικό καλώδιο.

Ας πλησιάσουμε τους αγωγούς μεταξύ τους, ώστε να τους χωρίζει μόνο η μόνωση (D=5.5mm).

Η εμπέδηση του χάλκινου αγωγού τότε θα γίνει στα 20KHz Zο= (35,265 + j3,675)Ω. Επαναλαμβάνουμε την ίδια μέτρηση στο 1 KHz και θα έχουμε Zο= (38,213 + j15,170)Ω. Τέλος επαναλαμβάνουμε την μέτρηση στα 20Hz και λαμβάνω Zο= (68,993 + j59,413)Ω.

Διαπιστώνουμε ότι η ωμική αντίσταση χαμηλώνει αισθητά ενώ η μεταβολή της γίνεται αρκετά πιο ισχυρή. Όσο για την μεταβολή της φάσης αυτή είναι πιο μεγάλη σαν τιμή αλλά μικρότερη ως ποσοστό.

Άρα σε αυτή την περίπτωση καλό θα είναι να ακολουθήσουμε την μέση οδό. Οι δύο αγωγοί θα πρέπει να είναι όχι σε επαφή αλλά ούτε και σε μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Πάλι κι εδώ βλέπουμε παρόμοιες συμπεριφορές σε στα καλώδια οπότε και εδώ βασικό χαρακτήρα παίζει η ποιότητα κατασκευής, η γεωμετρία του καλωδίου και τελευταία το είδος του υλικού.

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Τι εννοούμε όμως με την γενική έννοια "ποιότητα κατασκευής";

α) η καλή μόνωση του αγωγού με διηλεκτρικό καλής ποιότητας

β) το βύσμα που θα χρησιμοποιήσουμε θα πρέπει να είναι από το ΙΔΙΟ υλικό με το καλώδιό μας γιατί αλλιώς καραδοκούν πολλοί κίνδυνοι κυρίως για τα ψηφιακά καλώδια

γ) η κόλληση που θα γίνει μεταξύ καλωδίου-βύσματος θα πρέπει να είναι πάρα πολύ καλή και με καλής ποίοτητας υλικό.

δ) Η καθαρότητα του υλικού του αγωγού. Υψηλή καθαρότητα σημαίνει ότι θα ζήσουμε αρκετό καιρό με το καλώδιό μας.

 

[Drioannis]

Ενδιαφερον.Ωραια παρουσιαση.

 

[ΑΝΔΡΕΑΣ Κ.]

Εδωσες ρεστα!
Συνεχισε ετσι και θα μας στειλεις ολους αδιαβαστους.

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

αν βρω λίγο χρόνο θα ετοιμάσω και την συνέχεια...

 

[ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΜΙΧΑΗΛ]

KOΡΥΦΑΙΟ ΚΑΙ ΚΑΤΙ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΑΞΙΟΣ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

 

[Γιώργος(MAC)Αναμουρλίδης]

Εχοντας λίγο χρόνο,κατάφερα και το διάβασα.

Μπορώ να πω,ότι είναι ότι καλύτερο έχω διαβάσει μέχρι σήμερα,για τα ic,εύκολο και κατανοητό.
Εκείνο που δεν είδα,είναι κάτι σχετικά με το μήκος του καλωδίου,που και τι αλλάζει στα χαρακτηριστικά του.

Σπύρο,περιμένουμε την συνέχεια.

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Ας τελειώσουν οι καταραμένες οι εξετάσεις και θα το ολοκληρώσω...

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Καλώδια ΙΙ

Είχαμε δει στα προηγούμενα posts ότι η θεωρητική συμπεριφορά των καλωδίων είναι περίπου η ίδια για κάθε τύπο καλωδίου, και σχεδόν ανεξάρτητη από το υλικό που χρησιμοποιούμε…

Για να προχωρήσουμε όμως ένα βήμα παραπάνω. Γιατί διαφορετικά καλώδια έχουν και διαφορετικό ήχο. Τι είναι αυτό που κάνει τον ήχο τους να διαφέρει; Λοιπόν όπως πάντα οι παράγοντες που εμπλέκονται στην λειτουργία του καλωδίου είναι περισσότεροι απ’ ότι θα μπορούσε να φανταστεί κανείς.

Ας τους δούμε αναλυτικά παρακάτω

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Α) Τα στάσιμα κύματα στο καλώδιο.

Όλα τα καλώδια λειτουργούν ως γραμμές μεταφοράς. Κάθε γραμμη μεταφορά όμως θα πρέπει να τερματίζει στην χαρακτηριστική της εμπέδηση για να έχουμε σωστή λειτουργία. Δηλαδή η εμπέδηση του φορτίου θα πρέπει να είναι ίδια, ή καλύτερα παραπλήσια, με την εμπέδηση της γραμμής μεταφοράς (δηλ. του καλωδίου). Σε διαφορετική περίπτωση μπορεί να δημιουργηθούν στάσιμα κύματα στην γραμμή μεταφοράς .

Το στάσιμο κύμα δημιουργείτε από την ανάκλαση του σήματος πίσω στην πηγή του. Η σύνθεση του κανονικού σήματος και του ανακλώμενου δημιουργούν το στάσιμο κύμα. Δυστυχώς όμως η εμπέδηση του φορτίου δεν είναι ποτέ ίση με αυτήν της γραμμής μεταφοράς (καλώδια). Πάντα θα υπάρχει μία διαφορά είτε στο πραγματικό είτε στο φανταστικό τμήμα της εμπέδησης (είχαμε πει ότι η εμπέδηση είναι μιγαδική και αποτελείτε από το πραγματικό-ωμικό τμήμα και το φανταστικό -χωρητικό ή επαγωγικό τμήμα )

Στάσιμο κύμα μπορεί να έχουμε όχι μόνο από την διαφορά της εμπέδησης μεταξύ πηγής-φορτίου αλλά και λόγω κακής προσαρμογής της γραμμής μεταφοράς στο φορτίο. Η κακή προσαρμογή μπορεί να δημιουργήσει στάσιμα κύματα μικρότερου όμως πλάτους από την διαφορά των εμπεδήσεων…
(Για αυτό στα καλώδια πάντα θα πρέπει να έχουμε πολύ καλή επαφή του θυληκού με το αρσενικό βύσμα. Στα καλώδια ηχείων χρειάζεται είτε πολύ καλό σφίξιμο του γυμνού καλωδίου είτε πολύ καλά τοποθετημένα βύσματα)

Τέλος στάσιμο κύμα μπορούμε να έχουμε (και πάλι μικρού μήκος) και λόγω της διαφοράς υλικού μεταξύ γραμμής μεταφοράς και ακροδεκτών. Γι’ αυτό και πάλι προσοχή στους ακροδέκτες σας. Καλό είναι να είναι από το ίδιο υλικό με το καλώδιο.

Τώρα το μέγεθος των στάσιμων κυμάτων σε μια γραμμή μεταφοράς προσδιορίζεται από το λόγο του μέγιστου ρεύματος προς το ελάχιστο ρεύμα της γραμμής ή της μέγιστης τάσης με την ελαχιστη τάση της γραμμής. Αυτοί οι λόγοι καλούνται SWR (standing-wave ratio).

SWR = Imax/Imin ή αλλιώς SWR = Vmax/Vmin

Μεγάλε τιμές του λόγου αυτού σημαίνει μεγάλη ανάκλαση του σήματος. Αν έχουμε σωστό τερματισμό δεν έχουμε στάσιμο κύμα. (τότε ο λόγος έχει τιμή SWR=0)

Ο SWR μπορεί να υπολογιστεί αν γνωρίζουμε την εμπέδηση της γραμμής μεταφοράς και αυτή του φορτίου.

SWR = Zi/Zl αν Zi>Zl
ή
SWR = Zl/Zi αν Zi<Zl

(όπου Ζi η εμπέδηση της γραμμής μεταφοράς και Ζl αυτή του φορτίου)

ΠΡΟΣΟΧΗ. Και τα δύο αυτά μεγέθη (Zi και Zl ) είναι μιγαδικά .

Ο λόγος τώρα της τάσης του σήματος προς την ανακλώμενη τάση ονομάζεται συντελεστής ανάκλασης και συμβολίζεται με R. To R λοιπόν είναι ίσο με:

R=Vr/Vi
(όπου Vr η ανακλώμενη τάση και Vi η τάση του σήματος.)

Αν η εμπέδηση του φορτίου είναι ίδια με αυτή της γραμμής μεταφοράς τότε έχουμε R=0, Ενώ αν έχω πλήρη ανάκλαση τότε R=1.

Ο SWR μπορεί να υπολογιστεί συναρτήσει του R . Έτσι έχουμε

SWR = (1 + R)/(1 – R),

Ενώ το R μπορεί να υπολογιστεί συναρτήσει των Zl και Ζi.

R = (Zl - Zi)/(Zl + Zi)

H πρακτική σημασία του SWR, είναι ότι μας δίνει μια σχετική ένδειξη της ισχύος που χάνεται στην γραμμή μεταφοράς .
Π.χ. για SWR=1 έχω απώλειες 0%, για SWR=1.5 απώλειες 4% για SWR<2 απώλεις λιγότερο από 10%. Από εκεί και πάνω οι τιμές των απωλειών αυξάνονται δραματικά.

Στα ψηφιακά interconnect καλώδια (AES-EBU και coaxial) μπορουμε να περιορίσουμε τις απώλειες γιατί εκεί οι γραμμές μεταφοράς έχουν σταθερή τιμή (75Ω για τα coaxial και 110Ω για τα AES/EBU) στο πραγματικό τμήμα τη εμπέδησης. Με κάποιες ενδιάμεσες τιμές στο φανταστικό τμήμα μπορούμε να έχουμε καλύτερη συμπεριφορά του καλωδίου. Γι’ αυτό και δυσκολότερα μπορούμε να εντοπίσουμε διαφορές σε ψηφιακά καλώδια παρά σε αυτά που μεταφέρουν αναλογικό σήμα.

Στα αναλογικά καλώδια όμως δεν υπάρχει κάποια σταθερή τιμή της εμπέδησης και έτσι λοιπόν το «ταίριασμα» του καλωδίου είναι περισσότερο θέμα τύχης Υπάρχουν ορισμένα καλώδια τα οποία έχουν ακραίες εμπέδησης και τα οποία δύσκολα θα ταιριάξουν με ένα φορτίο, ενώ υπάρχουν κάποια περίεργα φορτία που απαιτούν περίεργα καλώδια. Στην πράξη μονό με δοκιμές μπορούμε να βρούμε το κατάλληλο καλώδιο, αφού τόσο οι κατασκευαστές των ηχητικών συσκευών όσο και των καλωδίων αποφεύγουν να δίνουν πραγματικές τιμές εμπεδήσεων.

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Άρα ανακεφαλαιώνοντας ένας από τους παράγοντες που μπορεί να επηρεάσει την ηχητική ποιότητα σε ένα καλώδιο είναι τα στάσιμα κύματα που μπορούν να προκληθούν από 3 διαφορετικές αιτίες:

α) Από την διαφορά εμπέδησης καλωδίου και φορτίου

β) Από τις κακές συνδέσεις των ηχείων με το φορτίο

γ) Από την χρήση διαφορετικών υλικών μεταξυ της επαφής του καλωδίου και των ακροδεκτών του

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

Ας δούμε ακόμα ένα παράγοντα που επηράζει την ποιότητα ενός καλωδίου

Τα καλώδια ως γνωστόν είναι συνήθως κατασκευασμένα από κάποιο μέταλλο. Τα μέταλλα έχουν την ιδιότητα να συνδέουν τα μόριά τους με έναν ιδιαίτερο δεσμό ο οποίος αποκαλείται μεταλλικός δεσμός. Στον μεταλλικό δεσμό τα φορτισμένα άτομα (θετικά ιόντα) είναι διετεταγμένα σε σταθερές θέσεις ενώ τα ελεύθερα ηλεκτρόνια σχηματίζουν ένα ηλεκτρονιακό νέφος γύρω από τα άτομα.

Το πρόβλημα είναι ότι τα μέταλλα δεν είναι ποτέ 100% καθαρά, δηλαδή περιέχουν σε διαφορους βαθμούς προσμίξεις. Οι προσμίξεις αυτές επηρεάζουν το πλέγμα των ιόντων καθώς εμφανίζονται ως ανωμαλίες του πλέγματος.

Εκτός αυτού η διαδικασία κατασκευής των μετάλλων δεν μας δίνει ένα και μοναδικό πλέγμα σε κάθε μεταλλικό αντικείμενο αλλά πολλά μικρά πλέγματα τυχαία προσανατολισμένα μεταξύ τους.

Αυτό συμβαίνει γιατί η κατεργασία των μετάλλων γίνεται όταν τα λιώσουμε ,όπου στην υγρή φάση δεν υπάρχει ο μεταλλικός δεσμός, και κατά την διάρκεια της ψύξης τους έχουμε την δημιουργία πολλών τυχαίως προσανατολισμένων πλεγμάτων.

Επίσης παρατηρούνται και ατέλειες ακόμα και μέσα στο ίδιο πλέγμα

Ακόμα όμως και η επεξεργασία του μετάλλου δημιουργεί περαιτέρω ατέλειες στο πλέγμα. Ως γνωστόνη επεξεργασία των μετάλλων γίνετε με θέρμανση και άσκηση δύναμης ώστε να παραμορφωθεί το μέταλλο. Όποτε ασκούμε όμως δύναμη ή θερμαίνουμε ένα μέταλλο παραμορφώνουμε και το μεταλλικό πλέγμα.

θέρμανση του πλέγματος

παραμορφώσεις του πλέγματος

 

[Σπύρος Μπλάτσιος]

όλες αυτές οι ανωμαλίες του πλέγματος όμως ΠΑΝΤΑ οδηγούνται σιγά-σιγά στα όρια του, και λόγω των πολλών και τυχαία προσανατολισμένων πλεγμάτων θα εχουμε μέσα σε ένα καλώδιο, στα όρια των πλεγμάτων, περιοχές όπου οι μεταλλικοί δεσμοί θα είναι κατεστραμένοι ή ελλατωματικοί, με αποτέλεσμα να αλλάζουν δραματικά τα χαρακτηριστικά του καλωδίου.

Άρα το καλό καλώδιο είναι και θέμα επεξεργασίας του μετάλλου!!!

 

[ΑΝΔΡΕΑΣ Κ.]

Οταν μπορεσει ο Γιαννης ο Δημητροπουλος να ασχοληθει λιγο με την περιφημη βαση δεδομενων , θα τον παρακαλουσα να συμπεριλαβει οπωσδηποτε και αυτο το thread.
Πηγη γνωσης ακομα και για επαγγελματιες!

 

[costas EAR]

Σπύρε τα λές άψογα, και θα ήθελα στα 3 βασικά που είπες να κάνω κάποια σχόλια:

α) Από την διαφορά εμπέδησης καλωδίου και φορτίου

β) Από τις κακές συνδέσεις των ηχείων με το φορτίο

γ) Από την χρήση διαφορετικών υλικών μεταξυ της επαφής του καλωδίου και των ακροδεκτών του

Και πάμε:

α)

Η "εμπέδηση" ή σύνθετη αντίσταση (ωμική χωρητική και επαγωγική) του καλωδίου είναι μεγάλη και πονεμένη ιστορία, που κακώς δε της δίνουμε την πρέπουσα σημασία. Τα συνήθη καλώδια (ανεξαρτήτως κοστολογίου) έχουνε μεγέθη εμπέδησης από 50 Ωμ και πάνω, μερικές φορές έως και 180-200. Τυπικά παραδείγματα εμπέδησης καλωδίων βάσει προδιαγραφών: βιντεοκαλώδιο (ομοαξονικό) 50ωμ, ψηφιακό SPDIF (ομοαξονικό) 75 ωμ, ψηφιακό AESEBU 110 ωμ.

Τα ηχεία μας λένε ότι είναι 8ωμ. Καμιά σχέση...

Αν αφαιρέσεις το κρος, μπορεί και να βγει άκρη, με το κρος τα πράματα μπερδεύουνε, και σε σπάνιες μόνο περιπτώσεις που ο κατασκευαστής έδωσε σημασία στην συνολική εμπέδηση του ηχείου και προσπάθησε με κυκλώματα να τη διατηρήσει εντός κάποιου πλαισίου (ζόμπελ) τότε μόνο μιλάμε για 4-6-8ωμο ηχείο, όλα τα άλλα είναι -παναγιά-βοήθα-μας-...

Αν θεωρήσουμε ότι έχουμε ηχείο 4ωμ τότε το ιδανικό καλώδιο είναι το 4ωμ.

Το μόνο καλώδιο που ξέρω που έχει τέτοια τιμή εμπέδησης (4Ωμ) είναι το GOERTZ και αυτό χρησιμοποιώ με τα magnepan που παίζουνε στα 3-4ωμ χωρίς κρος και με ζόμπελ.

Αν ξέρετε και άλλα πείτε να τα μάθουμε...


β)

Οι κακές συνδέσεις ηχείων - φορτίου, όπως πολύ σωστά λέει ο Σπύρος, δεν είναι μόνο οι συνδέσεις του ηχείου με τον ενισχυτή, οι μπανάνες δηλαδή των καλωδίων, είναι όλες οι συνδέσεις που μεσολαβούνε ανάμεσα στο μεγάφωνο και την τάση της ΔΕΗ. Το ρεύμα που πάει στα ηχεία δε το "γεννάει" κάποια μαγική ενισχυτική βαθμίδα, αλλά απλά είναι το ρεύμα της ΔΕΗ που μεταφέρεται στην αποθήκη ενέργειας των πυκνωτών (μέσω διόδων και μετασχηματιστή) και το οποίο πάει στα ηχεία μας αν οι ενισχυτικές βαθμίδες το επιτρέψουνε. Άρα, κάθε ασφάλεια, διακόπτης τροφοδοσίας, ρελλέ, κόλληση, καλώδιο τροφοδοσίας κτλ στην ουσία είναι καλώδιο ηχείων και συμμετέχει ομότιμα στο ηχητικό αποτέλεσμα.

Και τι είναι η κακή σύνδεση το ξέρουμε όλοι, και αν ανοίξετε κάποιον ενισχυτή θα πήξει το μάτι σας στις κακές συνδέσεις, και το ίδιο θα γίνει και στις συνδέσεις των μεγαφώνων μέσα σε ένα ηχείο, άρα αν απλά σφίγγουμε το καλώδιο στην εξωτερική μπανάνα που πάει στο ηχείο και δεν δίνουμε σημασία ή δεν έχουμε ιδέα τι γίνεται παραπέρα, πχ στις συνδέσεις των μεγαφώνων μέσα στο ηχείο, ε, δε κάνουμε και φοβερά πράγματα, ε?

γ)

Η διαφοροποίηση των υλικών και των συνδέσεων σε όλη την άλλυσο της μεταφοράς ενέργειας από την αποθήκη των πυκνωτών μέχρι το μεγάφωνο, είναι τραγική! Μακάρι να μπορούσαμε να έχουμε το ίδιο υλικό σε όλη την πορεία, αλλά δε γίνεται. Η πλακέτα (αν υπάρχει - τυχεροί οι κάτοχοι hard-wired λαμπάτων) έχει καλής ποιότητας χαλκοδιαδρόμους, συνήθως μικρού εύρους, αλλά το κακό : επικασιτερωμένους... Τα δίχαλα και τα λοιπά συσφικτικά καλωδίων τρροφοδοσίας σε αστέρια και άλλες ενώσεις καλωδίων αποτελούνται ακόμα και από αλουμίνιο και μάλιστα κακής ποιότητας... Χρησιμοποιούνται σιδερένιες ή και ατσάλινες βίδες για να μαζέψουν και να σφίξουν τα καλώδια, και σχεδόν ποτέ χάλκινες. Τα επίχρυσα ή επάργυρα βύσματα έχουνε το καθένα τα θετικά και τα αρνητικά του, αλλά και πάλι η διαφοροποίηση του υλικού υφίσταται. Η μόνη τέλεια λύση είναι να μην υπάρχουνε πουθενά βύσματα αλλά μόνο συσφικτήρες καλωδίων και να χρησιμοποιούνται ίδιου υλικού καλώδια και πίστες παντού, είτε χαλκός, είτε ασήμι είτε ό,τι άλλο σας κατέβει. Ο χαλκός οξειδώνεται, οπότε έχουμε πρόβλημα, άρα η κόλληση για σφράγισμα της επαφής είναι αναγκαιότητα, με χρήση κόλλησης με χαλκό ακόμα καλύτερα, αλλιώς κάθε 2-3 βδομάδες όλες οι επαφές θέλουνε ξανακαθάρισμα... αίσχος! Το ασήμι επίσης οξειδώνεται, αλλά κατά πολλούς το οξέιδιό του σταματά μόνο επιφανειακά και είναι "εύηχο", άμα βγάλετε άκρη να μου πείτε και μένα...
Άρα αν πήραμε 1-2 μέτρα καλώδιο ανάμεσα στα ηχεία και τον ενισχυτή μας από ασήμι, μόνο ασημένια δεν είναι η πορεία του σήματος, καθώς το ηχείο μέσα μπορεί να έχει πάνω από 2 μέτρα αγωγούς από ό,τι φώτισε ο θεός τον κατασκευαστή του, και ομοίως ο ενισχυτής μέσα να έχει μεγάλες διαδρομές με χάλι μαύρο καλωδιώσεις....


αυτά....

Συμπερασματικά καλό είναι να σκέφτεστε σαν καλώδιο ηχείων όχι μόνο αυτό που βρίσκεται ανάμεσα στις μπανάνες ενισχυτή και ηχείου. Στο καλώδιο ηχείων συμπεριλαμβάνονται όλα τα αγώγιμα υλικά από την μπρίζα του ενισχυτή έως τα μεγάφωνα μέσα στο ηχείο.

Στην τελευταία μου εμπειρία, από χρήση GOERTZ παντού, μέσα στο ηχείο, εκτός ηχείου και μέσα στα τελικά στάδια του ενισχυτή και πάντα χωρίς κανένα ενδιάμεσο βύσμα, και με πλήρη εξάλειψη όλων των συνδέσεων και ασφαλειών και διακοπτών και ρελλέ μέχρι και την παροχή των 220 από την μπρίζα, έπαθα μεγάλη πλάκα πάντως.... αλλά δυστυχώς οι ενισχυτές μου πλέον δεν διαθέτουνε ούτε.... on-off διακόπτη! Ασφάλεια; μα τι λέτε τώρα.....