Hoeveel vermogen heb ik nodig voor een PA installatie?
Dikwijls krijg ik de vraag: “hoeveel vermogen heb ik nodig om voor 500 personen muziek te draaien?”. Of: “hoeveel vermogen moet ik hebben in een zaal van 100m²?”
Het antwoord hierop is niet zo eenvoudig. Het benodigde vermogen hangt namelijk van een aantal factoren af die we hieronder één voor één bespreken. Na het lezen van deze bladzijde zul je in staat zijn om het vermogen dat je nodig hebt zelf te berekenen. Een voorbeeld voor het berekenen van het vermogen vind je onderaan deze bladzijde.
Indien je geen zin hebt om de onderstaande berekeningen te maken, dan kun je ook met zeer eenvoudige vuistregels werken. Indien je fors wil doorspelen, dan voorzie je 10Watt per persoon ofwel 5Watt per m². Voor een party met 100 personen heb je dus 1000Watt nodig. Voor een zaal van 400m² heb je .2000Watt nodig.
Wat zijn nu de factoren die het benodigde vermogen bepalen?
Doorgaans mogen we aannemen dat een geluidsdruk van 110dB (met pieken tot 120dB) meer dan behoorlijk is. Dit is de geluidsdruk voor bassen. Midden en hoge tonen worden met een veel lagere geluidsdruk (10 tot 20dB minder) weergegeven, omdat het menselijk oor veel gevoeliger is voor deze hoge frequenties.
Een kwaliteitsvolle bassweergave betekent frequenties beneden 50Hz. Indien je installatie echter slechts tot 60 of 70 Hz weergeeft (en zo zijn er veel meer dan je zou denken - ook veel van de dure professionele PA systemen!) dan heeft deze installatie voldoende aan een geluidsdruk van 100dB om gruwelijk hard te klinken. Dit betekent 10 maal minder vermogen vergeleken met de 110dB die we nodig hebben voor de "echte" bassen!
Dit is tevens een verklaring waarom sommige PA installaties wel “loeihard” kunnen zijn met relatief weinig vermogen. Maar bassen hoor of voel je dan eigenlijk niet of nauwelijks.Indien je je kan verzoenen met een mindere of geen bassweergave dan kom je met heel wat minder vermogen toe. Alle berekeningen die hier worden aangehaald veronderstellen echter dat je wel een forse bassweergave wenst.
Indien dezelfde geluidsdruk over de hele zaal vereist is, is een verspreide opstelling van de luidsprekerboxen aangewezen. Als vuistregel kan je aannemen dat je bij een verspreide opstelling van de luidsprekers de berekening van de geluidsdruk moet maken op 1/3 tot 1/4 van de afstand waarop de luidsprekerboxen van elkaar zijn geplaatst.
Het geluid verzwakt zeer snel indien de afstand tot de luidsprekers toeneemt. Deze verzwakking kan uitgedrukt worden in dB. Deze verzwakking neemt toe met de afstand volgens onderstaande tabel:
Afstand tot de luidspreker
Luidspreker in het midden van een grote zaal
Luidspreker tegen de muur van een grote zaal
Luidspreker in de hoek van een grote zaal Meter dB verzwakking dB verzwakking dB verzwakking 1 0 0 0 2 -6 -3 0 4 -12 -9 -6 8 -18 -15 -12 16 -24 -21 -18 32 -30 -27 -24 64 -36 -33 -30 Anderzijds kan de verzwakking terug gecompenseerd worden door meer vermogen toe te voeren. Deze verhoging van de geluidsdruk kan eveneens in dB uitgedrukt worden. Het aantal dB neemt toe met het vermogen volgens onderstaande tabel:
Watt dB versterking 1 0 10 10 50 17 100 20 200 23 400 26 800 29 1600 32 3200 35
Geluid dat wordt weergegeven in een ruimte zal steeds weerkaatst en/of opgeslorpt worden door plafonds, muren, vloeren, meubelstukken en aanwezige mensen. Vloeren, muren en plafonds zullen meestal het geluid min of meer weerkaatsen en hierdoor wordt het geluid binnen in deze ruimte versterkt. Daarom zal het bereiken van een bepaalde geluidsdruk in open lucht of in een grote ruimte steeds veel meer vermogen vereisen dan in een relatief beperkte ruimte als een kleine of middelgrote zaal.
Het rendement van een luidsprekersysteem is opgegeven in dB SPL bij 1Watt op 1 meter. Hierbij wordt er doorgaans wel fors gelogen door veel fabrikanten. Men vertelt je lekker niet bij welke frequentie deze meting wordt uitgevoerd. Een opgegeven rendement van 98dB SPL is nogal gemakkelijk te realizeren bij 1000Hz. Hetzelfde te doen bij 50Hz, laat staan bij 30Hz, is een heel ander probleem. Veel fabrikanten “sjoemelen” dus nogal eens door het rendement voor hun luidsprekers op te geven bij die frequentie waar deze luidspreker per ongeluk het hoogste rendement heeft. Laat dat nu juist niet de lage frequenties zijn... Veel luidsprekers klinken dus gruwelijk hard ... behalve bij de bassen.
De lange termijn continue belastbaarheid van luidsprekersystemen is doorgaans de helft van hun RMS vermogen of 1/4 van het piekvermogen. Lange tijd toevoeren van hogere vermogens leidt gewoonlijk tot “geluidscompressie” (vermindering van het rendement) en in sommige gevallen tot het sterk oververhitten en verbranden van de luidsprekerspoel. Een luidsprekersysteem van 200Watt RMS/400Watt piek wordt dus best niet meer dan met 100Watt RMS continu belast gedurende langere tijd. Pieken (enkele tientallen seconden) van 200Watt zijn toegelaten. Zeer korte pieken (minder dan 1 seconde) nu en dan tot 400Watt zijn mogelijk (maar niet gewenst).
Hetzelfde principe is geldig voor versterkers.
We moeten in ieder geval vermijden dat op een plaats waar mensen staan het niveau van 140dB wordt overschreden voor lage tonen ofwel 120dB voor hoge tonen, dit is namelijk de pijngrens en zelfs een korte blootstelling hieraan resulteert in min of meer permanente gehoorschade. Hierdoor is het aangewezen dat luidsprekersystemen nooit meer dan 130dB (lage tonen piek) ofwel 110dB (hoge tonen piek) produceren op 1 meter afstand indien ze gewoon op de vloer staan en bereikbaar zijn voor het publiek.
Vooral hoge tonen speakers van het piezo type zijn op dit vlak zeer gevaarlijk. Reeds bij lage vermogens bereiken deze hoorntjes gemakkelijk de 110dB en zelfs 120dB. Onafgezien dat piezo tweeters kwalitatief zo slecht zijn dat ze verboden zouden moeten worden, beschadigen ze ook nog eens de trommelvliezen van iedereen die te dichtbij komt.
We willen in het midden van een dansvloer die 8 bij 8 meter is voor de bassen een geluidsdruk van 110dB verkrijgen. Deze dansvloer ligt in het midden van een grote zaal. De luidsprekers staan aan de rand van de dansvloer opgesteld.
Afstand tot de luidsprekers = 4meter. De verzwakking is dus -12dB.
Veronderstel dat de luidsprekers een rendement hebben van 100dB (1W/1m). De nodige versterking om 110dB te bekomen is dus (gewenst - rendement + verlies) = 110dB - 100dB rendement + 12dB = 22dB.
Voor 22dB versterking hebben we ongeveer 200Watt nodig. Dit is het vereiste continue vermogen dat gedurende lange tijd moet kunnen worden afgegeven. We moeten dus een PA installatie hebben met een vermogen van 400WattRMS/800Watt piek.
Indien deze 800Watt piek vermogen (=29dB piek versterking) door 1 luidsprekerbox wordt geleverd, dan kan de piek geluidsdruk vlak bij deze box (op 1 meter) oplopen tot 129dB wat zeer dicht tegen de maximale 130dB grens is. Het is dus aangewezen om dit vermogen te spreiden over minstens 2 boxen.Indien onze luidsprekers slechts een rendement hebben van 94dB, dan is de benodigde versterking 110-94+12=28dB, ofwel bijna 800Watt. Onze installatie moet dus 1600WattRMS/3200Watt piek kunnen leveren!
Indien de dansvloer in een relatief kleine zaal zou liggen, dan kunnen de luidsprekers best in de hoek staan en is de benodigde versterking: 110-100+6=16dB, ofwel slechts 50Watt. Een installatie van 100WattRMS/200Watt piek zal hier dus kunnen volstaan.
In bovenstaand voorbeeld hebben we de geluidsdruk berekend op 1 specifieke plaats in de zaal. Het spreekt vanzelf dat indien je dezelfde geluidsdruk over de hele zaal wil bereiken een verspreide opstelling van de luidsprekerboxen en een hoger totaal vermogen is aangewezen.
Indien we onze vuistregel van 1/4 van de afstand tussen de verspreid opgestelde luidsprekerboxen gebruiken, dan moeten we de berekende geluidsinstallatie in ons voorbeeld op elke 16 meter plaatsen.