Autokaiuttimien valintaopas – Osa 1 tehonkesto
Etsitkö tietoa siitä miten valita autoosi uudet kaiuttimet? Moni valitsee kaiuttimia numeroarvojen perusteella, joten aloitamme autokaiuttimien valintaopas juttusarjan käymällä läpi niitä numeroita. Tässä ensimmäisessä osassa käydään läpi tehonkesto. Mitä merkitystä sillä on kaiuttimien valinnassa? Vai onko mitään?
Yksi klassisimpia virheolettamuksia kaiuttimen tehonkestosta on tässä
Kun soitan kovempaa, kaiuttimet alkavat särkeä, pitäisi saada kaiuttimet jotka kestävät soittimen kaiken tehon paremmin.
Useimmiten tässä tilanteessa on ongelmana tehon PUUTE, huono asennus tai täysin väärät säädöt. Hyvin usein kaikki kolme.
Tässä jutussa kerrotaan tästä asiasta lisää.
Tehonkesto
Tehonkesto on se kaikkein klassisin numeroarvo jonka perusteella moni valitsee edelleenkin kaiuttimia. Tehonkeston sijaan puhutaan usein kaiuttimien ”tehosta”. Kaiutinelementissä itsessään ei kuitenkaan koskaan ole yhtään tehoa. Teho saadaan vahvistimesta.
Yllä oleva on kuvituskuva, näitä tuotteita meillä ei myydä.
Mitä tehonkesto kertoo kaiuttimesta?
- Valmistajan kaiuttimelle ilmoittamat tehonkesto lukemat
- Ei mitään muuta
Kaiuttimen jatkuva tehonkesto ( continuous power handling ) tarkoittaa tehoa joka kaiuttimen pitäisi kestää ”aamusta iltaan” eli jatkuvasti. Käytännössä lähes kaikki valmistajat käyttävät tästä termiä RMS tehonkesto, vaikka RMS ( Root Mean Square ) tarkoittaa hieman eri asiaa kuin jatkuva ( continuous ). Samoin kuin vahvistimen jatkuva teho ja RMS teho ovat hieman eri asioita, vaikka niistä on tullutkin käytännössä synonyymejä. Myös meillä numerot ilmoitetaan näin, koska teknisinä tietoina ilmoitamme valmistajan antamat tiedot. RMS vs. continuous ero on itsessään yhden jutun mittainen asia, joten ei käsitellä sitä tässä enempää, koska se menee sen verran ohi tästä jutun olennaisimmasta aiheesta.
Peak, max, total, music, pmpo tehonkestolukema on sitten jotain aivan muuta. Hyvin tyypillistä on että hetkelliseksi tehonkestoksi ilmoitetaan luku joka on noin kaksi kertaa suurempi kuin RMS lukema. Usein varsinkin halvemman pään kaiuttimissa tämä ilmoitettu joku toinen tehonkestoluku on moninkertaisesti RMS tehonkestoa suurempi. Eikä sillä ole todellisuuden kanssa yhtään mitään tekemistä.
Mitä tehonkesto ei kerro kaiuttimesta?
- miten hyvin tai huonosti kaiutin soi
- miten kovaa kaiutin soi
- miten paljon bassoa kaiuttimesta saa
Voiko tehonkestolukemia vertailla?
Kaiuttimien tehonkeston mittaamiseen on olemassa standardeja. Niistä mainittakoon esimerkiksi AES2-1984, AES2-2012, EIA RS-426-A, EIA RS-426-B ja IEC 60268-5:2003 standardit. Testeissä käytetään mittaussignaalina vaaleanpunaista kohinaa ja testien kesto vaihtelee kahdesta tunnista sataan tuntiin. Mittaussignaalin vaste vaihtelee hyvinkin paljon kuten alla olevasta kuvasta voi helposti nähdä.
Millään standardilla ei mitata samalla voimakkuudella signaalia esimerkiksi 20 Hz taajuudella ja 200 Hz taajuudella. Taso on 13-20 dB matalampi. Koska desibeliasteikko on logaritminen, 20 dB muutos tasossa tarkoittaa sitä että tehomäärän ero on satakertainen. Eli mittauksessa syötetään 200 Hz taajuudella tehoa 100x enemmän kuin 20 Hz taajuudella. EIA B standardi on ainoa, jossa signaalin voimakkuus säilyy samana edes 50 Hz taajuudelle saakka vs 200 Hz taajuus. Tämä vaikuttaa eritoten subwoofereiden tehonkestojen mittauksissa. Standardeilla ei mitata signaalin täydellä voimakkuudella lainkaan sillä taajuusalueella, mitä subwoofereilla yleensä toistetaan.
Diskanttien kohdalla tilanne on samankaltainen, signaalin taso niiden toistoalueella on paljon matalampi kuin muualla. Joissain standardeissa enemmän ja joissain vähemmän.
Jo pelkästään eri standardeilla testattujen lukemien vertaileminen olisi hyvin vaikeaa. Käytännössä vertailemisen tekee täysin mahdottomaksi se, etteivät valmistajat usein ilmoita lainkaan millä standardilla heidän ilmoittamansa lukemat on testattu, vai onko käytetty mitään standardia, vai onko lukemat vedetty suoraan taikurin hatusta.
Jokainen valmistaja ilmoittaa tehonkestoksi sen mitä haluaa. Toisilla lukemissa voi olla liioittelua ja toisilla taas moninkertaiset ”varmuuskertoimet”. Ainoastaan saman valmistajan kaiuttimia vertaillessa tehonkestolukemat ovat jollain tapaa vertailukelpoisia keskenään. Koska on todennäköistä että valmistaja ilmoittaa järeämmälle kaiuttimelleen suuremman tehonkeston kuin kevyemmälle kaiuttimelleen.
Tehonkestojen erot käytännössä valmistajittain
Esimerkkinä tästä toisen valmistajan pieni perusdiskantti jolle ilmoitetaan tehonkestoksi 40 W RMS, 70 W Max. Ja toisen valmistajan huomattavasti järeämpi ja laadukkaampi diskantti jolle ilmoitetaan tehonkestoksi 15 W RMS, 30 W Peak.
Näistä kahdesta jälkimmäinen kestää todellisuudessa PALJON ENEMMÄN tehoa kuin ensimmäinen. Ja sen lisäksi kestää vielä soittaa paljon matalammalla jakotaajuudella ja/tai loivemmalla jakojyrkkyydellä. Ja on herkkyydeltään parempi eli soi samalla teholla kovempaa.
Jokainen valmistaja ilmoittaa tehonkestoksi sen mitä haluaa. Toiset vetävät ne lukemat hatusta niinkuin taikuri kaniinin, toiset mittaavat hyvin väljillä metodeilla ja toiset testaavat kaiuttimia oikeasti isojen varmuuskertoimien kanssa. Ainoastaan saman valmistajan kaiuttimia vertaillessa tehonkestolukemat ovat jollain tapaa vertailukelpoisia keskenään.
Tämän kuvituskuvan tuotteista toinen on meillä myynnissä.
Todellisuudessa tehonkesto tulee asennuksesta ja säädöistä
Kaiuttimen toistama taajuusalue, asennuspaikka, käytetyt jakosuotimet ja muut asennukseen ja laitteiston säätöihin liittyvät asiat vaikuttavat todelliseen tehonkestoon enemmän kuin kaiuttimelle ilmoitettu tehonkesto. Laitetaan tästä muutama esimerkki.
Diskanttielementti, tehonkesto 15 W RMS, 30 W Peak
Kestää soittamisen 100 W RMS vahvistimella jos ylipäästösuotimen jakotaajuus on sopiva ja jakojyrkkyys riittävä. Jos jakotaajuus on väärä tai jakosuotimia ei ole käytössä, kaiutin voi hajota paljon pienemmälläkin teholla.
Keskiäänielementti tai laajakaista, tehonkesto 30 W RMS, 80 W Peak
Kestää soittamisen 100 W RMS vahvistimella jos ylipäästösuotimen jakotaajuus on sopiva ja jakojyrkkyys riittävä. Ja kaiutin on asennettu sellaiseen ilmatilaan ( freeair, koteloitu jne ) mihin se on tarkoitettu. Jos jakotaajuus on väärä tai jakosuotimia ei ole käytössä, tai asennus on virheellinen, kaiutin voi hajota jo pienelläkin teholla.
Midbassoelementti, koaksiaalikaiutin tai erillissarja, tehonkesto 80 W RMS, 160 W Peak
Kestää soittaa 200 W RMS vahvistimella jos ylipäästösuotimen jakotaajuus on sopiva ja jakojyrkkyys riittävä. Lisäksi elementti on asennettu sellaiseen ilmatilaan ( oviasennus, freeair, koteloitu jne ) mihin se on tarkoitettu ja asennus on tukeva. Ilman suotimia tai ilmassa ruuvien varassa roikkuessaan ei välttämättä kestä soittaa 50 W RMS vahvistimellakaan.
Tämän kategorian kaiuttimia käytetään usein koko taajuusalueen soittamiseen jos laitteistossa ei ole erillistä subwooferia soittamaan matalimpia taajuuksia. Tällöin yleensä on vahvistimena pelkkä soittimen pääteaste. Tällaisessa tapauksessa kaikki asialliset kaiutinsarjat toimivat ongelmitta ilman niitä matalia bassoja pois leikkaavia jakosuotimiakin. Kun se asennus on kunnossa.
Subwooferelementti, tehonkesto 300 W RMS, 600 W Peak
Kestää soittaa 800 W RMS vahvistimella jos subwoofer on koteloitu oikeankokoiseen ja oikeantyyppiseen koteloon. Väärässä kotelossa ja hulluilla säädöillä voi hajota vaikka 200 W RMS vahvistimella. Varsinkin jos vahvistin yliohjataan. SIgnaali menee kantille ja puhekelan liike ei pysy enää kontrollissa.
Miksi 100 W RMS kaiutin kestää 300 W RMS vahvistimella soittamisen?
Normaalilla musiikilla vahvistimesta erittäin harvoin tulee ulos edes kaikki säädöt tapissa niin paljoa tehoa mitä se kykenee nimelliskuormaan antamaan. Kaiuttimien impedanssi vaihtelee soitettaessa ja se harvoin on millään taajuudella niin alhaalla kuin kaiuttimen nimellisimpedanssi.
Musiikki ei ole jatkuvaa signaalia. Musiikissa taso vaihtelee ja signaalissa on taukoja. Puhekela ehtii jäähtymään välillä kun kuormitus ei ole jatkuvaa. Tämä ei toki koske sitä siniaallon soittamista. Siniaallolla sisäänajo huolimattomasti tai taitamattomasti tehtynä tappaa kaiuttimia hyvinkin usein.
Isolla vahvistimella todennäköisemmin saa soitettua halutulla voimakkuudella niin että teho on puhdasta. Olettaen että autossa riittää virta ruokkimaan vahvistinta. Toki isonkin vahvistimen voi yliohjata ja siinä tilanteessa kaiutin on vielä hankalamman paikan edessä kuin pienen vahvistimen yliohjaamisen kohdalla.
Kun kaiutin on asennettu kunnolla ja sillä soitetaan vain sille tarkoitettua taajuusaluetta, hyvä kaiutin kestää paljon ”numeroitaan suurempaa” vahvistinta ilman ongelmia.
Miksi 100 W RMS kaiutin ei kestä 100 W RMS vahvistinta?
Tähän on kolme syytä:
- Huono asennus
- Väärät säädöt ja käyttö
- Huono kaiutin
Kaiutin ei ole tukevasti ja tiivisti paikallaan. Joskus kaiutin ei pääse hengittämään kunnolla takapuoleltaan ja/tai on liian pienessä tilassa. Asennuksessa voi olla akustinen oikosulku ja bassoäänet kumoutuvat. Vasen ja oikea midbasso ovat keskenään väärässä vaiheessa, tämäkin kumoaa bassotoiston lähes kokonaan. Subwoofer on vääränkokoisessa tai tyyppisessä kotelossa. Midbassot ja subwoofer voivat olla keskenään väärässä vaiheessa ja tämä kumoaa bassotoistoa. Usean subwooferin järjestelmässä joku bassoista on väärässä vaiheessa.
Jos edellä mainittuja ongelmia yritetään kompensoida säätämällä soittimesta, vahvistimen bassboostista tai DSP:n säädöistä aina vaan lisää bassoa, saadaan yhdistettyä huono asennus, väärät säädöt ja käyttö kerralla. Kaiuttimen liikerata ylittyy ja puhekela vaurioituu kun se osuu pohjaan. Tai puhekela palaa koska vahvistimen antama signaali on niin voimakkaasti kantilla.
Ylimmässä kuvaajassa vahvistimen antama signaali on ”puhdasta”. Signaalin huippukohta on aaltokäyrän korkein kohta ja kaiuttimelle menevä RMS tehomäärä ( eli se keskimääräinen puhekelaa lämmittävä teho kansankielellä ) on 0.707 x signaalin huippukohdan teho. Jos huipputeho on 100 W, niin RMS teho on tässä 0,707 x 100 W = 70,7 W.
Keskimmäisessä kuvaajassa vahvistimesta yritetään ottaa enemmän tehoa ulos mitä se kykenee puhtaasti antamaan eli vahvistinta yliohjataan. Signaalin huippu leikkautuu tasaisemmaksi, sitä syötetään kaiuttimeen pidemmän aikaa. Jolloin RMS kuormitus kasvaa, tässä se on yli 80%.
Kolmannessa kuvaajassa yliohjataan lisää ja RMS kuormitus on jo noin 90 % signaalihuipun tehosta. Tässä tilanteessa kaiuttimen puhekelaan syötetään lähes kokoaikaisesti enemmän tehoa kuin mitä se kestää. Eikä signaaliin jää juurikaan niitä matalampia tasoja joiden aikana puhekela pääsee jäähtymään liikkuessaan.
Miksi puhekela palaa?
Kun puhutaan siitä että vahvistimen meno kantille tappaa kaiuttimen, se harvemmin on kantti tai särö joka sen tappaa. Vaan vahvistimen yliohjaamisen aiheuttama signaalin leikkautuminen jonka myötä se keskimääräinen tehokuormitus kasvaa liian suureksi.
Puhekela jäähtyy lähes poikkeuksetta ainoastaan ilman jäähdyttämänä. Poikkeuksena erilaiset diskantit joissa käytetään ferrofluidia tai muuta väliainetta ilmaraossa puhekelan jäähdytyksen parantamiseen. Paras jäähdytys saadaan kun kaiutin liikkuu, mutta liikuttamiseen käytetään tehoa sen verran vähän, ettei se ylikuumenna puhekelan käämilankaa ja/tai liimaa. Jos vahvistin on kunnolla kantilla tai vahvistimessa on tehoa oikeasti todella paljon liikaa ( harvinaista ), sinne puhekelaan ajetaan koko ajan tehoa liikaa. Sitä pienemmällä tehomäärällä aikaansaatua puhekelan liikkumista ei tapahdu. Eli jäähtymisaikaa ei anneta ollenkaan. Lämpökuorma vain kasvaa koko ajan. Hyvin usein tässä tilanteessa varsinkin subbareiden kohdalla alkaa kela haisemaan.
Pahin virhe tässä tapauksessa on lopettaa soittaminen lennosta ja sammuttaa laitteet. Koska silloin sitä kelaa ei enää jäähdytä mikään vaan se hyvinkin pian saattaa purkautua liimauksistaan ilmarakoon. Tämä aiheuttaa usein allaolevan hämmentyneen kysymyksen.
Aamulla kun lähdin ajamaan niin basso oli yön aikana itsestään jumiutunut eikä soinut enää.
Aika perussettiä jos soitetaan illalla pitkään hanat kaakossa ja soittaminen lopetetaan kerrasta kokonaan. Viisainta olisi soittaa musiikkia jonkun aikaa huomattavasti hiljaisemmalla voimakkuudella ja matalia taajuuksia että se kela liikkuu ja jäähtyy.
Kaiutin voi myös olla luokattoman huono ja hajota vain siksi. Meillä tällaisia kaiuttimia ei pidetä myynnissä. Joskus hyvänkin kaiuttimen yksilössä voi olla valmistusvirhe ja sitä varten kaikilla myymillämme tuotteilla on huolto Suomessa ja maahantuojan myöntämä takuu.
Tehonkeston merkitys kaiuttimen valinnassa
Jos sinulla on autossa ainoana tehonlähteenä soittimen sisäinen vahvistin, tehonkestolla ei ole minkäänlaista merkitystä. Ei yhtään mitään. Jokainen meillä myynnissä oleva kaiutinelementti kestää heittämällä sen tehon mitä soittimesta saadaan. Olettaen että kaiutin asennetaan asiallisesti. Isommalla tehonkestonumerolla ei saada mitään etua tai paremmuutta verrattuna pienempään.
Jos sinulla on vahvistin joka on kooltaan vaikka 50 W RMS per kanava, tehonkestolla ei edelleenkään ole mitään merkitystä. Kaikki meillä myynnissä olevat kaiuttimet ( myös se 15 W RMS diskantti ) kestävät tuon tehon helposti. Olettaen että kaiutin asennetaan asiallisesti ja säädöt ovat järkevät.
Jos olet rakentamassa isoa laitteistoa, jossa vahvistinteho on useita satoja watteja per kanava, kannattaa valita kaiuttimet tehonkestoltaan järeämmästä päästä. Taas kerran enemmän kuin se ilmoitettu tehonkesto, kaiuttimien tosielämän tehonkestoon vaikuttavat asennus ja laitteiston säädöt. Tässäkin tapauksessa kannattaa ottaa huomioon, että toisen valmistajan ilmoittama tehonkesto ”100 W RMS” voi todellisuudessa olla vähemmän kuin toisen valmistajan ”50 W RMS”.
Jos haluat soittaa mahdollisimman matalia taajuuksia mahdollisimman lujalla äänenvoimakkuudella, subwooferin tehonkestolla on merkitystä. Samoin jos kilpailet äänenpainekilpailuissa, subwooferin tehonkestolla on merkitystä. Varsinkin näissä tapauksissa asennuksella ( eli oikealla kotelolla ) ja säädöillä on todella paljon merkitystä siihen miten laitteisto oikeasti kestää.
Seuraavassa osassa käydään läpi herkkyys, toistoalue ja muita numeroarvoja.
