Projektowanie i Instalacja Systemów Pętli Indukcyjnej
Projektowanie i instalacja systemu pętli indukcyjnej może być proste, jeśli zrozumie się kilka podstawowych zasad!
Maksymalne pokrycie powierzchni
Przybliżone pokrycie zapewniane przez wzmacniacz AFILS jest zazwyczaj podawane w metrach kwadratowych (m²). Na przykład, wzmacniacz PDA200E, o zasięgu 200 m², jest w stanie obsłużyć pomieszczenie o wymiarach do 14 x 14 m. Seria PDA obejmuje wzmacniacze dostosowane do różnych potrzeb – od stanowisk kasowych (1,2 m²) po duże sale konferencyjne (1000 m²). Należy pamiętać, że wartości te zakładają wolną przestrzeń, bez uwzględnienia metalowych konstrukcji, które mogą znacząco wpływać na działanie pętli. Straty spowodowane przez metal można zniwelować, stosując specjalne wzory pętli lub wzmacniacze z funkcją kompensacji metalu. W pomieszczeniach o dużym nagromadzeniu metalu należy unikać tradycyjnych pętli obwodowych o szerokości większej niż 5 m, zamiast tego zalecane jest użycie pętli z przesunięciem fazy.
Pozycjonowanie wzmacniacza pętli
Wzmacniacze pętli indukcyjnych najlepiej umieszczać blisko samej pętli, ponieważ przewód zasilający generuje pole magnetyczne, które może zakłócać inne obszary. Jeśli konieczne jest użycie dłuższego kabla, zaleca się wybór przewodu o większym przekroju oraz jego skręcenie w celu zredukowania strat magnetycznych.
Kabel pętli
Kabel do pętli indukcyjnej nie posiada specjalnych właściwości elektrycznych. Oferujemy dwa typy kabli: jednożyłowy kabel do pętli (w rolkach 100 m) o przekroju 1 mm², 1,5 mm² i 2,5 mm² oraz płaską taśmę miedzianą (1 mm² i 2,5 mm²), stosowaną zwykle do instalacji pod lekkimi dywanami. Dodatkowo, taśma ochronna jest zalecana do zabezpieczenia kabla przed uszkodzeniami. Miedzianą taśmę foliową należy podłączać do wzmacniacza pętli za pomocą lutowania lub kostki przyłączeniowej 1A.
Należy pamiętać, że składniki chemiczne niektórych mas samopoziomujących mogą reagować z plastikową powłoką miedzianej taśmy foliowej. W przypadku instalacji pętli pod taką masą zalecamy sprawdzenie kompatybilności, przykrywając niewielki fragment taśmy warstwą masy i obserwując, czy nie występują niepożądane reakcje. Jeśli reakcja będzie niekorzystna, usuń plastikową osłonę z miedzianej taśmy foliowej i ponownie przeprowadź test, co czasem pomaga rozwiązać problem.
Pozycjonowanie kabla pętli
Zgodnie z obowiązującymi przepisami IEEE, kabel pętli indukcyjnej jest klasyfikowany jako klasa 2A i powinien być umieszczony co najmniej 600 mm od kabli telefonicznych, zasilających i sterujących. W instalacjach o niskiej zawartości metalu kabel pętli zazwyczaj prowadzi się wokół obwodu pomieszczenia, najlepiej na podłodze. Natężenie pola magnetycznego zmienia się w zależności od wysokości montażu kabla, dlatego optymalnym rozwiązaniem jest umieszczenie pętli poniżej słuchacza, na wysokości podłogi, a jeśli to niemożliwe, na suficie. Choć pole pętli może być wówczas nieco słabsze, będzie bardziej równomierne i zapewni lepsze efekty. Nie należy montować kabla pętli na wysokości głowy, chyba że można zagwarantować, że użytkownik aparatu słuchowego nie zbliży się do niego na mniej niż 2 m, ponieważ sygnał pętli będzie dla niego zbyt silny.
Pętle sufitowe
Zaleca się instalację pętli sufitowych na wysokości około 1,2 m nad głową słuchacza (typowa wysokość słuchania wynosi od 1,2 do 1,8 m nad podłogą, gdy użytkownik aparatu słuchowego siedzi lub stoi). Należy pamiętać, że przy montażu pętli na suficie, co każde 1,5 m wzrostu wysokości, traci się około 20% mocy wzmacniacza. Dlatego pętla nie powinna być zamontowana wyżej niż 3 m nad wysokością słuchania. Stalowe konstrukcje, w szczególności duże, jednolite lub perforowane metalowe powierzchnie, takie jak sufity podwieszane, mogą pochłaniać pole magnetyczne, co prowadzi do nierównomiernego pokrycia i powstawania „martwych stref” oraz wpływa na odpowiedź częstotliwościową w pętli. Aby uniknąć pochłaniania pola magnetycznego przez stal konstrukcyjną, warto instalować pętlę około 1 m od większych elementów stalowych.
Sufity podwieszane
Jeśli aplikacja obejmuje sufit podwieszany z metalową kratą, kabel pętli należy umieścić w plastikowym korytku montowanym w przestrzeni między sufitem a podłogą. Metalowe płyty mogą osłabiać natężenie pola, zwłaszcza jeśli są elektrycznie połączone, jednak można częściowo zniwelować ten efekt, zwiększając poziom mocy na wzmacniaczu. Jeśli kabel jednożyłowy nie zapewnia wymaganego natężenia pola, warto rozważyć użycie wielożyłowego kabla (o odpowiednim przekroju) i złączki kostkowej, aby stworzyć dwie pętle połączone szeregowo. Technika ta zwiększa natężenie pola, lecz zmniejsza wysokie częstotliwości dźwięku, co powoduje, że pętla brzmi ciężej. Można to skorygować za pomocą kompensacji metalu dostępnej w wielu wzmacniaczach. Alternatywnie warto rozważyć system podczerwieni, który zapewnia doskonałe rezultaty i wymaga mniejszego nakładu instalacyjnego.
Pętle podłogowe
Jeśli w podłodze znajduje się kratownica ze stali, należy umieścić pętlę w suficie, a jeśli musi być zainstalowana w podłodze, to w plastikowym korytku, możliwie jak najwyżej nad kratownicą. Wzmacniacz może wymagać zwiększenia prądu wyjściowego, aby zniwelować wpływ metalu. Inne metody, takie jak użycie dwóch zwojów kabla lub pętli z przesunięciem fazowym, również mogą zredukować straty spowodowane metalem.
Podłogi pochyłe
W miejscach o płaskim suficie i pochyłej podłodze (np. kina, teatry) pętlę warto prowadzić równolegle do kąta podłogi, na przykład za niemetalową poręczą, aby sygnał był równomiernie rozprowadzany w całym budynku. Pętla powinna być co najmniej 1,2 m od potencjalnej pozycji aparatu słuchowego.
Przejścia drzwiowe
W przypadku pętli podłogowych należy unikać prowadzenia pętli nad przejściami drzwiowymi, ponieważ przy przechodzeniu użytkownika aparatu słuchowego wystąpią zakłócenia sygnału. Przy drzwiach i oknach kabel pętli może być prowadzony pionowo po obu stronach otworu. Jednak takie rozwiązanie powoduje większe zużycie energii, dlatego należy zachować ostrożność, jeśli wzmacniacz ledwie pokrywa wymaganą powierzchnię. Zwykle zaleca się, aby zasięg wzmacniacza wynosił około 20% mniej niż maksymalna powierzchnia podana przez producenta, jeśli wymagane są pionowe odcinki kabla.
Obszary z ruchomymi siedzeniami
W obiektach takich jak teatry z ruchomymi siedzeniami zaleca się zastosowanie pętli z przesunięciem fazowym, z elastyczną rurką ochronną na skrzyżowaniach kabli.
Pętla testowa
Zawsze należy przeprowadzić test pętli i ocenić działanie systemu, słuchając sygnału za pomocą aparatu słuchowego lub urządzenia do odsłuchu pętli. Aby zapewnić zgodność systemu z normą PD IEC TR 63079, zaleca się przeprowadzenie testu zgodnie z procedurą.
Martwe strefy
Bezpośrednio nad lub pod kablem pętli sygnał będzie spadać do zera, ponieważ cewka aparatu słuchowego reaguje wyłącznie na pionowy składnik pola magnetycznego. Im wyżej umieszczona jest pętla, tym szersza jest martwa strefa tuż nad i pod kablem.
Rozprzestrzenianie sygnału (overspill)
Sygnał generowany przez pętlę indukcyjną może rozchodzić się zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz pętli, czasami na odległość trzykrotnie większą niż szerokość pętli. Pętla umieszczona na suficie zapewnia dobre pokrycie w pomieszczeniu powyżej, a pętla na poziomie podłogi może pokrywać pomieszczenie poniżej. Aby zmniejszyć ten efekt, warto umieścić pętlę na podłodze w pomieszczeniu dolnym i na suficie w górnym. Jednak przy dużych pętlach problem przelewu sygnału może pozostać trudny do wyeliminowania.
Znaczenie rozchodzenia się sygnału (overspill)
Znaczenie rozchodzenia się sygnału zależy od specyfiki zastosowania systemu. Na przykład w przypadku kościoła nie stanowi to problemu, jeśli sygnał nabożeństwa jest odbierany na terenie wokół budynku. Natomiast w miejscach takich jak kina wielosalowe, gdzie sygnał jednej pętli może zakłócać działanie innej, lub w przypadku sygnałów poufnych w komisariacie, odbieranych w sąsiednich pomieszczeniach, rozchodzenie się sygnału staje się poważnym wyzwaniem. Norma PD IEC TR 63079 sugeruje kilka technicznie zaawansowanych metod ograniczenia rozchodzenia się sygnału, które są skuteczne, jednak kosztowne. W wielu przypadkach można uzyskać podobny efekt, stosując specjalne wzory pętli przy znacznie niższych kosztach.
Pętle o zmniejszonym rozmiarze „Low overspill”
Jednym z najbardziej opłacalnych sposobów ograniczenia rozchodzenia się sygnału jest instalacja pętli o zmniejszonym rozmiarze wewnątrz obszaru wymagającego pokrycia. Szacowanie zakresu rozchodzenia się sygnału można przeprowadzić, analizując szerokość pętli, która kontroluje ten parametr. Przykładowo, w przypadku pętli obwodowej o wymiarach 3 m x 5 m, sygnał może rozchodzić się poza pomieszczenie, zanim wyciszy się do niesłyszalnego poziomu na dystansie około 10 metrów.
Logicznie rzecz biorąc, jeśli chcemy ograniczyć rozchodzenie się sygnału, możemy przesunąć pętlę głębiej w pomieszczenie, co przesunie również obszar rozchodzenia się sygnału, w ten sposób:
Należy pamiętać, że bezpośrednio nad lub pod kablem pętli wystąpi „martwa strefa”, w której dźwięk nie będzie słyszalny. Wynika to z faktu, że cewki aparatów słuchowych reagują wyłącznie na pionowy składnik pola magnetycznego.
Jeśli pętla nie jest umieszczona zbyt wysoko ani zbyt nisko względem słuchacza, „martwa strefa” będzie bardzo wąska i często stanowi akceptowalny kompromis w zamian za ograniczenie rozchodzenia się sygnału. Z doświadczenia wynika, że utrata zasięgu w niektórych miejscach pomieszczenia jest uznawana za „rozsądne rozwiązanie”, pod warunkiem, że użytkownicy są tego świadomi.
Ograniczenie rozchodzenia się sygnału w jednym kierunku
W przypadkach, gdy konieczne jest ograniczenie rozchodzenia się sygnału tylko w jednym kierunku, można zastosować pętlę „kompensacyjną” (cancellation loop), jak przedstawiono na poniższym schemacie. Jak w przypadku każdej instalacji pętli, istotne jest przeprowadzenie testów, aby upewnić się, że system działa zgodnie z założeniami.
Pętle fazowe o niskim rozchodzeniu sygnału
W zastosowaniach, gdzie kluczowe jest minimalne rozchodzenie się sygnału oraz równomierne pokrycie bez martwych stref, warto rozważyć zastosowanie wzmacniaczy pętli fazowych z podwójnym sygnałem. Choć rozwiązanie to jest droższe niż pętle o zmniejszonym rozmiarze, eliminuje powstawanie martwych stref w obszarze pętli i zapewnia lepszą jakość sygnału.
Metoda ta opiera się na wytwarzaniu dwóch sygnałów AFILS, przesuniętych względem siebie o 90°. Sygnały te są podłączone do dwóch pętli indukcyjnych ułożonych w specjalny, zachodzący na siebie wzór. Wytworzone w ten sposób pole magnetyczne jest równomiernie rozłożone na obszarze pokrytym pętlą, a natężenie pola szybko spada poza jej obrębem.
Pętle stołowe o niskim rozchodzeniu sygnału
Ten wzór ogranicza działanie pętli wyłącznie do bezpośredniego otoczenia stołu, co minimalizuje lub całkowicie eliminuje rozchodzenie się sygnału poza pomieszczenie. Obszar pokrycia pętli wyznacza całkowita długość i szerokość instalacji, niezależnie od kształtu wzoru. Obwód pętli stanowi rzeczywista długość kabla, co może wymagać użycia kabla o większym przekroju niż dla prostokątnej pętli.
Szum sieciowy
W niektórych budynkach, zwłaszcza starszych, może występować szum o częstotliwości 50 Hz, co jest szczególnie częste tam, gdzie przewody fazowy i neutralny biegną oddzielnymi trasami, tworząc tzw. pętlę uziemienia. Większość aparatów słuchowych jest jednak zaprojektowana tak, aby tłumić tak niskie częstotliwości, co zazwyczaj eliminuje problem w praktyce.
Zakłócenia
Pętle indukcyjne mogą powodować zakłócenia w innych urządzeniach, np. gitary elektryczne mogą odbierać pole magnetyczne i generować sprzężenie zwrotne, choć czułość na te zakłócenia jest zróżnicowana. Jeśli słuchacze słyszą szum podczas pracy systemu pętli, należy całkowicie wyłączyć wzmacniacz i sprawdzić, czy hałas nadal występuje, używając aparatu słuchowego lub urządzenia do odsłuchu pętli. Jeśli szum pozostaje, oznacza to, że jego źródłem nie jest wzmacniacz pętli. Zaleca się przeprowadzenie tego testu przed instalacją. Pętla nie powinna obejmować obszaru sceny.
Uszkodzenia pętli
Proste przerwanie kabla pętli może być naprawione, o ile miejsce uszkodzenia jest zlokalizowane. Ważne jest, aby połączenie miało niską rezystancję, umożliwiającą przepływ wymaganego prądu przez pętlę. Jeśli kabel pętli zostanie zwarciu z uziemieniem, na przykład w wyniku nawiercenia i zetknięcia ze zbrojeniem, stopień wyjściowy wzmacniacza może ulec uszkodzeniu.
Problem izolacji
Gdy użytkownik aparatu słuchowego przełączy aparat na tryb „T” (jeśli dostępny), jego mikrofon zostaje wyłączony i jedynym dźwiękiem, jaki słyszy, jest sygnał pętli. Jeśli system jest podłączony tylko do jednego źródła dźwięku, wszelkie dźwięki spoza tego źródła nie będą odbierane.
Gdy system jest podłączony wyłącznie do jednego źródła, takiego jak telewizor, niektórzy użytkownicy aparatów słuchowych odczuwają brak dźwięków tła, co może prowadzić do poczucia izolacji. Można temu zaradzić, instalując mikrofon w miejscu, które zbierze dźwięki otoczenia i rozmowy – jest to łatwo osiągalne dzięki naszemu systemowi rozszerzenia wejść Outreach.
Pętle pionowe
Większość pętli indukcyjnych montowana jest w pozycji poziomej (np. wzdłuż listew przypodłogowych), co wynika z kierunkowej reakcji aparatu słuchowego. Jednak w przypadku zastosowań takich jak szpitale, gdzie użytkownicy aparatów słuchowych przeważnie leżą, sygnał nie będzie odbierany. Dlatego konieczne jest ułożenie kabla pętli pod kątem 45 stopni od podłogi do sufitu, co pozwala aparatom słuchowym odbierać sygnał poprzez przecięcie płaszczyzny pola magnetycznego.
Pętle fazowe o niskim rozchodzeniu sygnału
W zastosowaniach, gdzie kluczowe jest minimalne rozchodzenie się sygnału oraz równomierne pokrycie bez martwych stref, warto rozważyć zastosowanie wzmacniaczy pętli fazowych z podwójnym sygnałem. Choć rozwiązanie to jest droższe niż pętle o zmniejszonym rozmiarze, eliminuje powstawanie martwych stref w obszarze pętli i zapewnia lepszą jakość sygnału.
Metoda ta opiera się na wytwarzaniu dwóch sygnałów AFILS, przesuniętych względem siebie o 90°. Sygnały te są podłączone do dwóch pętli indukcyjnych ułożonych w specjalny, zachodzący na siebie wzór. Wytworzone w ten sposób pole magnetyczne jest równomiernie rozłożone na obszarze pokrytym pętlą, a natężenie pola szybko spada poza jej obrębem.
Podsumowanie
Przed zaprojektowaniem systemu pętli indukcyjnej warto odpowiedzieć na poniższe pytania, aby zapewnić skuteczne rozwiązanie:
- Jaki jest cel przeznaczenia obszaru (np. recepcja, sala lekcyjna, teatr)?
- Czy wymagana jest pętla obwodowa, czy fazowa (np. dla obszarów powyżej 5 m szerokości)?
- Czy potrzebne jest wejście audio z telewizora lub odtwarzacza wideo?
- Czy potrzebne jest wejście z systemu nagłośnienia (PA)?
- Czy będą używane mikrofony stacjonarne czy mobilne?
- Czy w sąsiednich pomieszczeniach potrzebne są oddzielne systemy?
- Jakie są wymiary obszaru (długość/szerokość/wysokość)?
- Gdzie można zainstalować kabel pętli – na suficie, w przestrzeni podłogowej, w wylewce podłogowej, pod pokryciem podłogi lub na ścianie?
- Jaka jest wysokość sufitu i z czego jest zbudowany?
Odpowiedzi na te pytania pomogą w doborze odpowiedniego systemu i konfiguracji.