Kaj je impedanca avtomobilskega zvočnika? Razlaga impedance in ohmov zvočnika

Impedanca i Nekako "znanstveno" zveneča beseda, kajne? Na prvi pogled je precej zmedeno in morda ne veste, koliko – če sploh – je pomembno za priklop zvočnikov.

Kaj pa je impedanca avtomobilskega zvočnika? Kot se je izkazalo, je res pomembna in ima lahko resne posledice za zvok vašega vozila, vaš avtomobilski ojačevalnik in drugo. Poglobimo se!

Kaj pomeni impedanca zvočnika?

Impedanca zvočnika, merjena v ohmih, je skupni upor zvočne tuljave proti pretoku električnega toka, ko deluje z glasbenim signalom.

Tako kot ne morete imeti kratkega stika na bateriji, ojačevalnik ali stereo potrebuje nekaj velikost impedance obremenitve zvočnika, da omejite količino električnega toka, ki ga poskuša zagotoviti radio ali ojačevalnik.

Za razliko od ravne žice, ki poteka od točke "a" do točke "b", ko priključite napajanje, navitje žice glasovne tuljave tvori zanko, ki ima električno lastnost, imenovano induktivnost. Induktivnost se nekoliko razlikuje od upora, saj se spreminja s spreminjanjem frekvence. To se imenuje induktivna reaktanca.

Za avtomobilske zvočnike to pomeni, da se dejanska impedanca (skupni upor) med predvajanjem glasbe dejansko nekoliko spremeni! Vendar pa je dobra novica ta, da še vedno lahko kategoriziramo avtomobilske zvočnike glede na oceno ohmov, saj je vedno zelo blizu.

Ko govorimo o impedanci zvočnika, ljudje večino časa mislijo na kategorijo (splošen obseg) zvočnika, ki se uporablja za ujemanje z domačimi ali avtomobilskimi stereo ojačevalniki.

V električnem svetu so Ohmi včasih predstavljeni z grškim simbolom Omega ali »Ω«.

Kako deluje impedanca zvočnika?

Ko se glasbeni signal (sestavljen iz izmeničnega toka) uporabi za zvočnik, ustvari magnetna polja, ko tok teče skozi tesno navito žično tuljavo. Zanimivo je, da tuljava žice razvije magnetna polja, ki se upirajo toku toka (upor, imenovan tudi reaktanca v tem primeru).

Podobno se številne druge električne komponente, kot so motorji, ukvarjajo z enakim električnim uporom kot pri uporabi izmeničnega toka (AC).

Kako izračunati skupno impedanco (če želite!)

Zaradi načina delovanja induktivnosti in vključene fizike "impedanca" zvočnika (skupni upor) ni vsota upora in induktivne reaktanse. Namesto tega je "algebraična" vsota, kar pomeni, da je kvadratni koren vsote kvadratov. Morda se spomnite te vrste matematike pri pouku trigonometrije.

Impedanca zvočnika ni tako preprosta kot samo seštevanje izmerjenega enosmernega upora žice tuljave in induktivne reaktanse za določeno frekvenco.

Namesto tega se impedanca zvočnika določi iz algebraične vsote upora žice in induktivne reaktanse tuljave. To lahko najdete tako, da vsako kvadrirate in nato vzamete kvadratni koren dveh seštetih števil.

Induktivna reaktanca je običajno zapisana kot "Xl", izgovorjena kot "X sub L" in se meri v enotah ohmov tako kot upor. Induktivnost se meri z enoto, imenovano "Henrie" in običajno označeno s "H":"uH" za mikroHenries, "mH" za milliHendries in tako naprej.

Obstaja tudi ustrezna vrednost za kondenzatorje, imenovana kapacitivna reaktanca (Xc), vendar to običajno ne velja za zvočne tuljave.

Kako ugotoviti impedanco avtomobilskega zvočnika

Obstaja nekaj različnih načinov, kako ugotoviti, kakšna je impedanca avtomobilskega zvočnika – tudi če na njem manjka oznaka ali ni nikjer natisnjena.

Tukaj morate vedeti:

Impedanca zvočnika je običajno navedena na magnetu zvočnika, embalaži in/ali škatli ter specifikacijah. Na žalost ni vedno tako, saj nekateri proizvajalci tega morda niso natisnili na zvočnik.
Če ohmska ocena (impedanca) ni na voljo za zvočnik, lahko izmerite impedanco zvočnika s testnim merilnikom, nastavljenim na funkcijo ohmov (upor). To bo dalo odpornost glasovne tuljave, ki vam bo omogočil določitev obsega/kategorije impedance zvočnika, kot so 2 ohma, 4 ohma, 8 ohma itd.
Za razliko od predvajanja zvočnika vam merjenje upora s testnim merilnikom ne bo dalo skupnega impedanca – samo enosmerni upor tuljave zvočnika. Toda to je vse, kar potrebujete, da ugotovite ohmsko vrednost vašega avtomobilskega zvočnika.

Na kratko,če vaš zvočnik nima nikjer navedene impedance ali ne najdete proizvajalčevih specifikacij, je najbolje, da jo izmerite.

To je najboljši način, saj ste lahko 100 % prepričani, s čim imate opravka – še posebej, če morate impedanco uskladiti z ojačevalnikom, avtoradio ali kretnico.

Kako izmeriti impedanco avtomobilskega zvočnika

Impedanco avtomobilskega zvočnika je enostavno izmeriti s testnim merilnikom, nastavljenim za odčitavanje upora (Ohmov). Ko dobite odčitek, lahko ugotovite, kakšno ohmsko vrednost ima vaš zvočnik.

Za merjenje impedance avtomobilskega zvočnika boste potrebovali multimeter (testni merilnik z več funkcijami) ali namenski merilnik ohmov (upora). Digitalni multimetri so danes poceni in jih je enostavno najti, zato priporočam uporabo enega od teh.

Vklopite merilnik in ga nastavite za merjenje upora (ohmov) na najnižjem območju. To je običajno nastavitev obsega x1, 0–10, 0–20 ali samodejnega obsega.
Odklopite eno ali obe žici zvočnika od zvočnika, da se izognete napačnim odčitkom zaradi drugih uporov, ki so morda povezani z njim.
Držite sonde tesno ob priključkih zvočnikov na čistem, golem kovinskem mestu. Merilnik bi se moral hitro doseči na odčitek. Merilnik bo pokazal upor zvočne tuljave v zvočniku.
Uporabite odčitek merilnika za določitev najbližje približne impedance zvočnika (za pomoč glejte mojo tabelo spodaj).
Pri zvočnikih v škatli ali ohišju je morda križanec priključen drugje, kar lahko moti vaše branje, zato se prepričajte, da ste odklopili vsaj eno žico zvočnika, če je mogoče. Nizkotonske zvočnike je običajno dobro izmeriti, ko so nameščeni v škatli za nizkotonce.

Kot sem omenil zgoraj, tukaj ni cilj poskusiti izmeriti popolno oceno impedance.

Ne pozabite, da ne boste merili natančno 4 ohme, 8 ohmov itd. Izmerili boste vrednost ohmov, ki je blizu na to in vam bo pomagal ugotoviti dejanski obseg ohmov/impedance vašega zvočnika.

Opomba: Zvočniki, kot so visokotonci, s kondenzatorsko kretnico, priključeno nanje, bodo delovali kot odprt tokokrog in bodo motili vaše meritve.

Glejte moje opombe spodaj o tem, kako ravnati s tem.

Kako nastaviti testni merilnik za merjenje avtomobilskih zvočnikov

Prikazano je nekaj primerov nastavitev razpona upora testnega merilnika, ki se uporabljajo za tipične testne merilnike.

Kot sem že omenil, je pomembno, da pri merjenju impedance zvočnika uporabite pravilno območje upora na merilniku. to je zato, ker napačna nastavitev morda ne bo prikazala ničesar ali pa vam bo dala napačno predstavo, da morda zvočnik piha, čeprav ni.

Če niste prepričani, preverite priročnik testnega merilnika. Številni sodobni digitalni merilniki imajo pogosto samodejno nastavitev, ki se samodejno prilagodi meritvi ohmov, ki jo zazna, in ustrezno prikaže odčitek in decimalna mesta. Drugi merilniki zahtevajo, da pravilno območje izberete ročno.

Na splošno velja, da uporabite najnižje območje, ki vključuje 0–10 ohmov (ali podobno).

Ko opravite meritev, uporabite mojo tabelo impedance zvočnikov, da poiščete naslednjo najbližjo navedeno vrednost impedance zvočnikov.

Merjenje impedance zvočnikov za visokotonce in po kretnicah

Tweeterji so pogosto opremljeni z visokofrekvenčno kretnico v obliki kondenzatorja. Za pravilen odčitek ga boste morali odklopiti ali meriti okoli njega. Ne pozabite odklopiti visokotonca od ojačevalnika ali glavne enote!

Merjenje impedance zvočnikov, kjer so nameščene kretnice, je težava. To je zato, kerkondenzatorji, ki so običajno na visokotonskih zvočnikih kot visokofrekvenčni filter, se pri merjenju upora, ko se kondenzator polni, obnašajo kot odprt tokokrog.

Izmeriti boste želeli okoli kondenzator, če ga uporabljate, ali odklopite en vodnik kondenzatorja ali eno žico visokotonca.

Pri 2-steznih zvočnikih je lahko na nizkotoncu uporabljena kretnica ali pa tudi ne. Pogosto je z njim v seriji induktor. Dobra novica je, da upor neposrednega branja prek zvočnika in induktorja ne pomeni velike razlike – induktorji imajo majhno vrednost upora.

Pravzaprav so običajno v miliomih (tisočinkah ohmov), kar je skoraj nič. Vendar pa na splošno velja, da je najbolje, da zvočnike pred merjenjem ohmov odklopite od njihovih kretnic.

Tabela izmerjenih ohmov in impedance avtomobilskega zvočnika

Izmerjeni Ohmi*	Ocena impedance zvočnika
3,1–4,0 ohmov	4 ohm
6,0-8 ohmov	8 ohmov
1,2-2 ohma	2 ohma
4,0-6 ohmov	6 ohmov
0,5-1,0 ohmov	1 ohm**
12-16 ohmov	16 ohmov**

Če želite uporabiti to tabelo, opravite meritev upora zvočnika, ki ste jo dobili iz odčitka testnega merilnika, in jo uporabite za primerjavo z meritvami tukaj. Vaš avtomobilski zvočnik bi moral soditi v eno od običajnih razponov, ki jih vidite zgoraj.

*To je približen obseg in bi moral zajemati skoraj vse zvočnike, vendar se lahko nekoliko razlikuje.

**1 ohm je redek, vendar ga je mogoče najti v nekaterih avtomobilskih stereo izdelkih, kot so premium ojačevalni sistemi Bose. 16-ohmske zvočnike je včasih mogoče uporabiti za domače ali kitarske ojačevalnike, vendar niso zelo pogosti.

Ali lahko priključim 8-ohmske zvočnike na 4-ohmski ojačevalnik ali radio?

Ta graf prikazuje, kaj se zgodi, če uporabite 8-ohmski zvočnik namesto 4-ohmskega. 8-ohmski zvočnik bo deloval – vendar ima svojo ceno. Ker 8-ohmski zvočnik ni usklajen s 4-ohmskim ojačevalnikom, lahko prejme le do 1/2 izhodne moči (in manjšo glasnost) kot 4-ohmski zvočnik.

Uporaba zvočnika, ki ni pravilno usklajen z ojačevalnikom ali avtoradiom, ima lahko manjše – ali večje – posledice.

Uporaba 8-ohmskega zvočnika namesto 4-ohmskega ne bo nič škodovala. Vendar pa lahko razvije le 1/2 izhodne moči 4 ohmskega zvočnika, kar pomeni nižjo glasnost. Prav tako ne bo deloval pravilno s križanji zvočnikov, saj bo premaknil mejno frekvenco.

Na primer, če bi namesto 4 ohmskih zvočnikov uporabili domače stereo zvočnike z 8 ohmi ali globokotonec, bi opazili, da bi bila glasnost nižja kot pri uporabi zvočnikov s 4 ohmi. To je zato, ker zvočnik potrebuje vedno več izhodne moči, da vedno bolj poveča glasnost.

Avtomobilski ojačevalniki in avtomobilske glavne enote nimajo veliko napajalne napetosti za delo v nasprotju z domačimi stereo sprejemniki in ojačevalniki. To pomeni, da potrebujejo zvočnik z nižjo impedanco, da razvijejo enako moč, tako da pustijo večji tok.

Prav tako ne priporočam mešanja avtomobilskih zvočnikov z 8 in 4 ohmi, ker ne bodo imeli enake glasnosti, ko povečate glasnost. To pomeni, da zvok ne bo pravilen in da se boste morali ukvarjati s tem, da bodo nekatere zvočne frekvence po določeni točki slabe.

Kaj je bolje:8 ohmski ali 4 ohmski zvočniki? Ali so zvočniki z 2 ohmom ali 4 ohmi boljši?

8, 4 in 2 ohmski zvočniki niso nujno "boljši" drug od drugega. Pravilen odgovor je, da je odvisno od aplikacije in uporabljenega stereo ali ojačevalnika. Najboljša impedanca je tista, ki se pravilno ujema s specifikacijo impedance ojačevalnika ali stereo sistema.

Tradicionalno se za domače in nekatere gledališke zvočnike uporablja 8 ohmov. 4-ohmski zvočniki se običajno uporabljajo v avtomobilih, včasih pa se uporabljajo tudi 2-ohmski modeli (običajno globokotonci).

Na primer:

8 ohmski zvočniki se uporabljajo v domačih stereo sistemih in zahtevajo 1/2 toka kot 4 ohmski zvočnik. To pomeni, da lahko uporabijo manjšo žico za zvočnike, saj lahko izkoristijo domače električne sisteme, ki imajo visokonapetostno napajanje za pogon ojačevalnikov zvočnikov.
4-ohmski zvočniki se uporabljajo, ker avtomobilski stereo sistemi in ojačevalniki (zlasti avtomobilske glavne enote) ne morejo ustvariti velikih količin energije v zvočnikih, saj imajo zelo nizko napetost 12 V. Zmanjšanje impedance zvočnika z 8 na 4 pomeni, da lahko podvojimo moč za isto izhodno napetost.

Pravzaprav lahko avtoradio oddajajo le pičlih 15-18 vatov RMS na kanal, kljub pretiranim ocenam največje moči, ki jih lahko vidite v oglasih. To je zato, ker lahko delujejo samo z napajanjem 12 V, da razvijejo moč prek zvočnika.

Avtomobilski ojačevalniki lahko z uporabo notranjega napajalnika, ki ustvarja višje napetosti za ojačanje signala zvočnikov, zagotovijo ogromne količine moči 4- in 2-ohmskim zvočnikom. Brez tega ne bi bilo mogoče poganjati avtomobilskih zvočnikov s tonami moči, da bi dobili bučne nizke tone, kot jih uživa veliko ljudi.

Kdaj se uporabljajo zvočniki z 2 in 1 ohmom?

Tovarniško nameščeni ojačevalniki včasih uporabljajo zvočnike z 2 ali 1 ohmom, da razvijejo večjo moč, ne da bi porabili denar za zasnove ojačevalnikov z izboljšanim virom napajanja.

2 in celo 1 ohm (da, 1 ohm!) avtozvočniki se redko uporabljajo, razen za nizkotonske zvočnike v avtomobilu in nekaj posebnih ohišij za glavne zvočnike. Nekateri tovarniško nameščeni avtomobilski avdio sistemi z ojačenjem premium uporabljajo zvočnike z nižjo impedanco, da »goljufajo« z uporabo »pravega« ojačevalnika in prihranijo denar.

To je zato, ker uporabljajo zvočnik z 2 ali 1 ohmom, da razvijejo večjo moč na vsakem zvočniku, ne da bi morali ojačevalniku napajati notranje napajanje, kot se običajno. Čeprav se tehnično deluje, ni nadomestilo za preprosto uporabo ustreznega ojačevalnika.

Predvajajo druge težave, kot je nezdružljivost s standardnimi 4 ohmskimi zvočniki, ko je čas za nadgradnjo ali zamenjavo okvarjenih. Prav tako še vedno ne morejo proizvesti toliko moči, kot jo zmore spodoben poprodajni ojačevalnik s 4 ohmskimi zvočniki, kar pomeni, da jih boste na koncu še vedno morali zamenjati.

Ujemanje impedance zvočnikov

Da bi dobili kar največ užitka (in moči) za svoj dolar – skupaj z izogibanjem poškodovanju zvočne elektronike – je pomembno, da se ujema z impedanco zvočnika (impedančna obremenitev, ki jo ojačevalnik vidi na svojem izhodu).

Tukaj je nekaj preprostih razlogov, ki vam bodo pomagali razumeti, kaj se zgodi, če tega ne storite:

Uporaba zvočnika, ki je pravilno usklajen z najmanjšo ohmsko oceno ojačevalnika ali radia, mu omogoča, da zagotovi največjo izhodno moč, za katero je zasnovan.
Uporaba višjega kot bo delovala določena impedanca zvočnika. Vendar pa zvočnik ne bo mogel razviti polne moči, ki ste jo plačali. Kot sem že omenil, zvočnik potrebuje več moči za večjo glasnost, kar pomeni, da boste zaradi tega izgubili glasnost.
Uporaba zvočnika z impedanco, nižjo od navedene, bo povzročila pregrevanje ojačevalnika ali stereo in lahko trajno poškoduje izhodne tranzistorje. Ne počni tega!

Medtem ko v nekaterih primerih ojačevalnik lahko se lahko sam izklopi, preden se poškoduje, ko uporabite nižjo impedanco zvočnika, nikoli ne predpostavljajte, da bo. Včasih se škoda vseeno zgodi in ste pravkar uničili ojačevalnik.

Večina avtomobilskih stereo naprav nima vgrajenega vezja za samozaščito pred pregrevanjem ali visokim tokom, zato je verjetno, da bodo njihove izhodne stopnje uničene.

Možnosti impedance globokotonca

Nekoliko drugače je, ko govorimo o nizkotonskih zvočnikih za avto, a veljajo enaka pravila. Since a subwoofer channel on an amp usually has a lot power output on tap it’s not always an issue when using say a 4 ohm sub vs a 2 ohm sub with a 2 ohm min. amp.

However, as a general rule, it’s best to match the subwoofer impedance to get the power you’re paying for.