Что такое импеданс автомобильных динамиков? Объяснение импеданса динамика и сопротивлений

Сопротивление i Это своего рода «научное» звучащее слово, верно? На первый взгляд это довольно запутанно, и вы можете не знать, насколько это важно для подключения динамиков, если вообще имеет.

Но что такое импеданс автомобильных динамиков? Как оказалось, это действительно важно и может иметь серьезные последствия для звука вашего автомобиля, автомобильного усилителя и многого другого. Давайте копать!

Что означает импеданс динамика?

Импеданс динамика, измеряемый в Омах, представляет собой полное сопротивление звуковой катушки потоку электрического тока, когда она работает с музыкальным сигналом.

Точно так же, как у вас не может быть короткого замыкания на батарее, усилитель или стереосистема нуждаются в некоторых величина импеданса нагрузки громкоговорителя для ограничения электрического тока, который радиоприемник или усилитель пытается обеспечить.

В отличие от прямого провода, который идет от точки «а» к точке «б», когда вы подключаете питание, проволочная обмотка звуковой катушки образует петлю, обладающую электрическим свойством, называемым индуктивностью. Индуктивность немного отличается от сопротивления, поскольку она изменяется при изменении частоты. Это называется индуктивным реактивным сопротивлением.

Для автомобильных динамиков это означает, что реальный импеданс (общее сопротивление) немного меняется во время воспроизведения музыки! Однако хорошая новость заключается в том, что мы по-прежнему можем классифицировать автомобильные динамики в соответствии с сопротивлением в Омах, поскольку оно всегда довольно близко.

Когда мы говорим об импедансе динамика, в большинстве случаев люди имеют в виду категорию (общий диапазон) динамика, используемого для согласования с домашними или автомобильными стереоусилителями.

В электрическом мире Ом иногда обозначается греческим символом Омега или "Ω".

Как работает импеданс динамика?

Когда музыкальный сигнал (состоящий из переменного тока) подается на динамик, он генерирует магнитные поля, поскольку ток течет через плотно намотанную проволочную катушку. Интересно, что катушка с проводом создает магнитные поля, препятствующие протеканию тока (сопротивление, также называемое реактивным сопротивлением ). в данном случае).

Точно так же многие другие электрические компоненты, такие как двигатели, имеют то же электрическое сопротивление, что и переменный ток (AC).

Как рассчитать полное сопротивление (если хотите!)

Из-за особенностей работы индуктивности и связанных с ней физических явлений «импеданс» (общее сопротивление) динамика не является суммой сопротивления и индуктивного сопротивления. Вместо этого это «алгебраическая» сумма, то есть квадратный корень из суммы квадратов. Возможно, вы помните такую ​​математику из уроков тригонометрии.

Чтобы определить импеданс динамика, недостаточно просто сложить измеренное постоянное сопротивление провода катушки и индуктивное сопротивление для заданной частоты.

Вместо этого импеданс динамика определяется как алгебраическая сумма сопротивления провода катушки и индуктивного сопротивления. Вы можете найти это, возведя каждое из них в квадрат, а затем извлекая квадратный корень из двух чисел, сложенных вместе.

Индуктивное реактивное сопротивление обычно записывается как «Xl», произносится как «X sub L» и измеряется в единицах Ом, как сопротивление. Индуктивность измеряется с помощью единицы измерения, называемой «Генри», и обычно обозначается буквой «Г»:«мкГн» для микроГенри, «мГн» для миллиГендри и т. д.

Также есть соответствующее значение для конденсаторов, называемое емкостным реактивным сопротивлением. (Xc), но это обычно не относится к звуковым катушкам динамиков.

Как определить импеданс автомобильного динамика

Есть несколько способов определить импеданс автомобильного динамика, даже если на нем отсутствует этикетка или он нигде не напечатан.

Вот что вам нужно знать:

• Сопротивление динамика обычно указано на магните динамика, упаковке и/или коробке, а также в технических характеристиках. К сожалению, это не всегда так, поскольку некоторые производители могут не указывать это на динамике.
• Если на динамике нет данных о омах (импеданс), вы можете измерить импеданс динамика с помощью измерительного прибора, настроенного на функцию Ом (сопротивление). Это даст сопротивление звуковой катушки, что позволит вам определить диапазон/категорию импеданса динамика, например 2 Ом, 4 Ом, 8 Ом и т. д.
• В отличие от воспроизведения динамика, измерение сопротивления с помощью тестового измерителя не даст вам общее значение. импеданс - просто сопротивление постоянному току катушки динамика. Однако это все, что вам нужно, чтобы определить сопротивление автомобильного динамика в Омах.

Короче говоря, если сопротивление вашего динамика нигде не указано или вы не можете найти спецификации производителя, лучше всего измерить его.

Это лучший способ, так как вы можете быть на 100% уверены в том, с чем имеете дело, особенно если вам нужно согласовать импеданс с усилителем, автомобильной стереосистемой или кроссовером.

Как измерить импеданс автомобильного динамика

Сопротивление автомобильных динамиков легко измерить с помощью измерительного прибора, настроенного на считывание сопротивления (Ом). Получив показания, вы сможете определить, какое сопротивление в Омах имеет ваш динамик.

Для измерения импеданса автомобильного динамика вам понадобится мультиметр (измерительный прибор с множеством функций) или специальный измеритель сопротивления (ом). Цифровые мультиметры недороги и их легко найти в наши дни, поэтому я рекомендую использовать один из них.

1. Включите мультиметр и установите его для измерения сопротивления (Ом) в самом низком диапазоне. Обычно это диапазон x1, 0–10, 0–20 или настройка автоматического диапазона.
2. Отсоедините один или оба провода динамика от динамика, чтобы избежать ложных показаний из-за другого сопротивления, которое может быть подключено к нему.
3. Крепко прижмите щупы к клеммам динамика на чистом металлическом участке. Счетчик должен быстро установить показания. Измеритель покажет сопротивление звуковой катушки внутри динамика.
4. Используйте показания счетчика, чтобы определить ближайший приблизительный импеданс динамика (для справки см. мою таблицу ниже).
5. Для динамиков внутри коробки или корпуса в другом месте может быть подключен кроссовер, который может мешать вашему чтению, поэтому по возможности обязательно отсоедините хотя бы один провод динамика. Сабвуферы обычно удобно измерять, когда они установлены в корпусе для сабвуфера.

Как я уже упоминал выше, цель здесь не в том, чтобы попытаться измерить идеальное значение импеданса.

Помните, что вы не сможете измерить точно 4 Ом, 8 Ом и т. д. Вы измерите близкое значение в омах. к этому и поможет вам определить фактический диапазон Ом/импеданс вашего динамика.

Примечание. Динамики, такие как твитеры с подключенным к ним конденсаторным кроссовером, будут работать как разомкнутая цепь и будут мешать вашим измерениям.

Смотрите мои заметки ниже о том, как справиться с этим.

Как настроить измеритель для измерения автомобильных динамиков

Показаны некоторые примеры настроек диапазона сопротивления измерительного прибора, которые можно использовать для типичных измерительных приборов.

Как я упоминал ранее, при измерении импеданса динамика важно использовать правильный диапазон сопротивления на вашем измерителе. это потому, что неправильная настройка может ничего не отображать или дать вам неправильное представление о том, что, возможно, динамик перегорел, когда это не так.

Если вы не уверены, обратитесь к руководству по эксплуатации измерительного прибора. Многие современные цифровые счетчики часто имеют автоматическую настройку, которая автоматически настраивается на обнаруженное измерение Ом и соответственно отображает показания и десятичные разряды. Другие счетчики требуют выбора правильного диапазона вручную.

Как правило, используйте самый низкий диапазон, включающий 0–10 Ом (или аналогичный).

Получив результаты измерений, используйте мою диаграмму импеданса динамиков, чтобы найти следующее ближайшее значение импеданса динамиков в списке.

Измерение импеданса динамиков для твитеров и кроссоверов

Твитеры часто снабжены кроссовером верхних частот в виде конденсатора. Чтобы получить правильные показания, вам нужно отключить его или измерить вокруг него. Обязательно отсоедините твитер от усилителя или головного устройства!

Измерение импеданса динамика при наличии кроссовера представляет собой проблему. Это связано с тем, что конденсаторы, которые обычно используются в твиттерах в качестве фильтра верхних частот, ведут себя как разомкнутая цепь при измерении сопротивления при зарядке конденсатора.

Вы захотите измерить около конденсатор, если он используется, или отсоедините один провод конденсатора или один провод высокочастотного динамика.

Для двухполосных динамиков на НЧ-динамике может использоваться кроссовер, а может и не использоваться. Часто к нему последовательно подключают катушку индуктивности. Хорошей новостью является то, что прямое измерение сопротивления динамика и катушки индуктивности не имеет большого значения — катушки индуктивности имеют крошечный значение сопротивления.

На самом деле они обычно измеряются в миллиОмах (тысячных долях Ома), что почти ничего. Однако, как правило, перед измерением сопротивления лучше отключить динамики от кроссоверов.

Автомобильный динамик измеряет сопротивление в омах

Измеренное сопротивление*	Номинальное сопротивление динамика
3,1–4,0 Ом	4 Ом
6,0–8 Ом	8 Ом
1,2–2 Ом	2 Ом
4,0–6 Ом	6 Ом
0,5–1,0 Ом	1 Ом**
12-16 Ом	16 Ом**

Чтобы использовать эту диаграмму, возьмите измерение сопротивления динамика, которое вы получили из показаний своего тестового измерителя, и используйте его для сравнения с измерениями здесь. Ваш автомобильный динамик должен попадать в один из распространенных диапазонов, которые вы видите выше.

*Это приблизительный диапазон, который должен охватывать почти все динамики, но может немного отличаться.

** 1 Ом встречается редко, но его можно найти в некоторых автомобильных стереосистемах, таких как усилители премиум-класса Bose. Колонки на 16 Ом иногда могут использоваться для домашних или гитарных усилителей, но не очень часто.

Можно ли подключить динамики сопротивлением 8 Ом к усилителю или радиоприемнику сопротивлением 4 Ом?

На этом графике показано, что происходит, когда вы используете 8-омный динамик вместо 4-омного. Динамик на 8 Ом будет работать, однако он имеет свою цену. Поскольку динамик на 8 Ом не соответствует усилителю на 4 Ом, он может принимать только до 1/2 выходной мощности (и меньшую громкость), чем динамик на 4 Ом.

Использование динамика, который не соответствует должным образом усилителю или автомобильной стереосистеме, может иметь незначительные или серьезные последствия.

Использование 8-омного динамика вместо 4-омного никому не повредит. Однако он может развивать только 1/2 выходной мощности 4-омного динамика, что означает меньшую громкость. Он также не будет работать должным образом с кроссоверами динамиков, поскольку сдвинет частоту среза.

Например, если бы вы использовали некоторые домашние стереодинамики или сабвуфер на 8 Ом вместо динамиков на 4 Ом, вы бы заметили, что громкость будет ниже, чем при использовании 4-омных. Это потому, что динамику требуется все больше и больше выходной мощности, чтобы все больше и больше увеличивать громкость.

Автомобильные усилители и автомобильные головные устройства не имеют большого напряжения питания для работы, в отличие от домашних стереоресиверов и усилителей. Это означает, что им нужен динамик с более низким импедансом, чтобы развивать ту же мощность, пропуская больший ток.

Я также не рекомендую смешивать автомобильные динамики на 8 и 4 Ом, потому что они не будут иметь одинакового уровня громкости, когда вы увеличите громкость. Это означает, что звук будет неправильным, и вам придется иметь дело с плохими частотами звука после определенного момента.

Что лучше:8-омные или 4-омные динамики? Что лучше:2 Ом или 4 Ом?

Колонки на 8, 4 и 2 Ом не обязательно «лучше» друг друга. Правильный ответ:это зависит от приложения и используемой стереосистемы или усилителя. Наилучший импеданс – тот, который правильно соответствует характеристикам импеданса усилителя или стереосистемы.

Традиционно 8 Ом используются для домашних и некоторых театральных колонок. Динамики с сопротивлением 4 Ом обычно используются в автомобилях, иногда используются модели с сопротивлением 2 Ом (обычно сабвуферы).

Например:

• Динамики на 8 Ом используются в домашних стереосистемах и потребляют вдвое меньше тока, чем динамик на 4 Ом. Это означает, что они могут использовать провода динамиков меньшего размера, поскольку они могут использовать домашние электрические системы с высоким напряжением для питания усилителей динамиков.
• Динамики с сопротивлением 4 Ом используются потому, что автомобильные стереосистемы и усилители (в частности, автомобильные головные устройства) не могут обеспечить большую мощность динамиков, поскольку они имеют очень низкое напряжение питания 12 В. Уменьшение импеданса динамика с 8 до 4 означает, что мы можем удвоить мощность при том же выходном напряжении.

На самом деле автомобильные стереосистемы могут выдавать лишь жалкие 15–18 ватт RMS на канал, несмотря на преувеличенную пиковую мощность, которую вы можете увидеть в рекламе. Это потому, что они могут работать только с источником питания 12 В для подачи питания на динамик.

Автомобильные усилители способны подавать огромную мощность на динамики с сопротивлением 4 и 2 Ом, используя внутренний источник питания, который генерирует более высокое напряжение для усиления сигнала динамика. Без этого было бы невозможно использовать автомобильные динамики с тоннами мощности, чтобы получить гулкие басы, которые нравятся многим людям.

Когда используются динамики на 2 и 1 Ом?

В усилителях, устанавливаемых на заводе, иногда используются динамики с сопротивлением 2 или 1 Ом, чтобы развивать большую мощность, не тратя деньги на конструкцию усилителя с использованием улучшенного источника питания.

2 и даже 1 Ом (да, 1 Ом!) колонки автозвука используются редко, за исключением автомобильных сабвуферов и некоторых специальных чехлов для основных динамиков. В некоторых автомобильных аудиосистемах премиум-класса с усилителем, устанавливаемых на заводе, используются динамики с более низким импедансом, чтобы «обманывать» использование «настоящего» усилителя и экономить деньги.

Это связано с тем, что они используют динамик на 2 или 1 Ом для увеличения мощности каждого динамика без необходимости снабжать усилитель внутренним источником питания, как это обычно делается. Хотя работает технически работает, это не замена простому использованию надлежащего усилителя.

Они создают другие проблемы, такие как несовместимость со стандартными 4-омными динамиками, когда пришло время обновить или заменить неисправные. Кроме того, они по-прежнему не могут производить такую ​​же мощность, как приличный усилитель вторичного рынка с 4-омными динамиками, а это означает, что вам все равно придется их заменить.

Соответствие импеданса динамиков

Чтобы получить максимальное удовольствие (и мощность) за вложенные деньги, а также избежать повреждения аудиоэлектроники, важно, чтобы импеданс динамиков соответствовал импедансу (сопротивление нагрузки, которое усилитель воспринимает на своем выходе).

Вот несколько простых причин, которые помогут вам понять, что происходит, когда вы этого не делаете:

• Использование динамика, соответствующего минимальному сопротивлению усилителя или радиоприемника, позволяет ему обеспечить максимальную выходную мощность, на которую он рассчитан.
• Используя более высокий чем указанное сопротивление динамика будет работать. Однако динамик не сможет развить полную мощность, за которую вы заплатили. Как я уже упоминал ранее, динамику требуется больше мощности для большей громкости, а это означает, что из-за этого вы потеряете громкость.
• Использование динамика с сопротивлением ниже указанного может привести к перегреву усилителя или стереосистемы и необратимому повреждению выходных транзисторов. Не делай этого!

Хотя в некоторых случаях усилитель может быть в состоянии отключиться до того, как он будет поврежден, когда используется более низкий импеданс динамика, никогда не думайте, что это произойдет. Иногда повреждение все еще происходит, и вы только что испортили усилитель.

Большинство автомобильных стереосистем не имеют встроенных схем самозащиты от перегрева или больших токов, поэтому их выходные каскады, скорее всего, выйдут из строя.

Параметры импеданса сабвуфера

Немного по-другому обстоит дело, когда мы говорим об автомобильных сабвуферах, но действуют те же правила. Поскольку канал сабвуфера на усилителе обычно имеет большую выходную мощность, это не всегда проблема при использовании, скажем, 4-омного сабвуфера по сравнению с 2-омным сабвуфером с мин. 2 Ом. усилитель.

Однако, как правило, лучше всего согласовать импеданс сабвуфера, чтобы получить мощность, за которую вы платите.

Еще отличные статьи спикеров

Есть чему поучиться! Ознакомьтесь с другими моими замечательными статьями, которые вам понравятся:

• Вот подробное руководство по работе динамиков.
• Подробнее о подключении динамиков с двойной звуковой катушкой читайте здесь.
• Различия между коаксиальными и компонентными динамиками
• Подключи их! Вот как подключить проводку динамика.