Analogisen audiotekniikan häiriösuojaus : Maadoitus-, kytkentä- ja kaapelointimenetelmät

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin osana äänitysstudion rakentamiseen liittyvää resurssi- ja luonnossuunnittelua. Työn tavoitteena oli kerätä yhteen häiriösuojaukseen olennaisesti liittyviä asioita, sekä luoda eheän kokonaisuuden kokoava raportti mahdollisten ongelmien kartoittamisen helpottamiseksi. Yleisluontoisen raportin oli tarkoitus olla kokonaisuutena sellainen, että sitä voidaan käyttää opastavana teoksena myös siirrettäviä äänentoistojärjestelmiä ja muita laitteistokokonaisuuksia suunniteltaessa.

Työn aikana vertailtiin aiheesta jo olemassa olevia oppaita ja muuta kirjallisuutta sekä pohdittiin mahdollisia parannuskeinoja. Käytännön ongelmia äänentoistolaitteistojen häiriösuojauksesta kasattiin yhteen erilaisista konserteista ja niihin liittyvistä järjestelmistä.

Työn lähtökohtana oli perehtyminen sähkömagneettisten häiriöiden syntymekanismeihin ja niihin liittyviin teoreettisiin malleihin. Raporttiin kasattiin olennaiset seikat, jotka ymmärtämällä laitekokonaisuuden suunnittelija pystyy kattavasti hahmottamaan mahdolliset ongelmakohdat sekä myös tehokkaasti ehkäisemään häiriöiden syntyminen, tai rajaamaan mahdollinen häiriö halutulle alueelle.

Työn edetessä tehtiin tärkeä havainto maadoituksissa ja laitekokonaisuuksien suunnittelussa usein käytetyn tähtipistemenetelmän heikkouksista nykyjärjestelmissä, joissa digitaalisten signaalipiirien osuus on kasvanut merkittävästi. Tehtiin havaintoja, joiden perusteella voidaan todeta tähtipistemenetelmän olevan käytäntönä vanhentunut. Tähtipistemenetelmän suorituskyky radiotaajuuksilla on huono, ja kyseinen järjestelmä altistuu helposti hallitsemattomille maasilmukoille.

Havaintojen perusteella audiolaitekokonaisuuksien suunnittelussa ja rakennuksessa tulisi noudattaa silmukoitujen potentiaalintasausverkkojen periaatetta. Järjestelmän tulisi sisältää ainoastaan täysin balansoituja laitteita, jotka on suunniteltu, rakennettu ja kytketty AES48/2005-standardin mukaisesti. Audiosignaalin muuttaminen analogisesta digitaaliseksi heti signaalitien alkupäässä on myös kokonaisuuden kannalta järkevää.

This Bachelors` thesis was made as a part of an audio recording studio building project. The making of this study played a significant role in the design and resource planning of the recording studio project. The final part of the work was to create a comprehensive report document which contains important information about system groundings, electromagnetic interference handling and other related issues. The purpose of this report is that an audio system designer could use it as an assisting handbook when designing an audio recording studio or a live sound reinforcement system.

During the making of this thesis, existing manual documents as well as other literature on the subject were studied and researched. Considerations regarding real life problems from live concert situations were compared to theoretical models with the intention of finding better solutions and working methods.

The starting point of this work was to comprehensively understand the fundamentals of an electromagnetic interference and the theoretical models behind them. The study was to include several significant issues, allowing the system designer to succesfully locate the source of interference problems, and enabling the limitation or elimination of the problem.

During the project, an important observation was made about the weakness of the star ground method, that has been widely used in the audio system designs for decades. The efficiency of the star ground method is significantly low in the radio frequency area and it is very vulnerable for uncontrolled ground loops in the use of an untrained technician.

Based on the study, it was concluded that in the audio system designs and cablings, the meshed bonding network should be used. It is also highly recommended that the equipment that is to be used is fully balanced and the equipment design and cabling are made to meet the AES48/2005 standard. The conclusion was also made that it is recommended to transform the analog audio signal into digital as early as possible in the signal chain that.