Električna teorija avtomobilskega zvoka – Zaporedne in vzporedne obremenitve ožičenja

Nadaljevali bomo z uvodom v osnove električne teorije avtomobilskega zvoka, tako da bomo govorili o zaporednih in vzporednih obremenitvah ožičenja. Pri izbiri pravih zvočnikov za vaš zvočni sistem je ključnega pomena razumevanje značilnosti vsake možnosti ožičenja in tega, kako je povezano z dobavo energije in porabo toka. Vsi ugledni prodajalci opreme za mobilne naprave na pamet poznajo osnove zaporednega in vzporednega ožičenja in vam lahko pomagajo izbrati pravo kombinacijo zvočnikov ali nizkotoncev, da zagotovite optimalno delovanje vašega zvočnega sistema.

Pregled električnega tokokroga

Na tej točki bi morali biti seznanjeni z osnovnim konceptom ožičenja bremena na vir napajanja. V naših avtomobilih je to lahko nekaj tako preprostega, kot je priključitev polnilnika USB za telefon na sredinsko konzolo ali naročanje vašemu inštalaterju, da integrira ojačevalnik v električni sistem v vašem vozilu.

Najosnovnejša električna vezja imajo en vir energije in eno breme. Obe napravi sta povezani skupaj s pozitivnim priključkom vira, povezanim s pozitivnim priključkom bremena in prav tako za negativne priključke. Tok teče od vira energije skozi obremenitev in nazaj do nasprotnega priključka vira.

Vzporedne obremenitve ožičenja

Za vsako napravo, ki jo povežemo z električnim sistemom v naših avtomobilih in tovornjakih, se šteje, da je priključena vzporedno z drugimi bremeni. Vsi pozitivni priključki vodijo do istega vira električne energije, vsi ozemljitveni priključki pa so učinkovito povezani z istim priključkom akumulatorja.

Prva in najpomembnejša značilnost bremen, povezanih vzporedno, je, da je napetost med vsemi temi bremeni enaka.

Če vemo to, je enostavno izračunati tok skozi vsako obremenitev z enačbo I =V ÷ R. Prav tako lahko izračunamo moč, ki jo izgubi posamezna obremenitev z enačbo P =V^2 ÷ R.

V zgornjem diagramu vidimo dve obremenitvi, povezani s skupnim 12-voltnim virom napajanja. Upornost bremena 1 je 20 ohmov, upornost bremena 2 pa 15 ohmov. Z uporabo zgornjih enačb lahko izračunamo, da 0,6 ampera toka teče skozi 20-ohmsko obremenitev in 0,8 ampera teče skozi 15-ohmsko vejo. Podobno 20-ohmska veja razprši 7,2 vata energije, 15-ohmska veja pa 9,6 vata.

Vir električne energije mora v vezje zagotoviti skupno 1,4 ampera toka.

Izračun upora vzporednih bremen

Pomemben del razumevanja vzporednih bremen in njihovega vpliva na moč, črpano iz napajanja, je zahtevano razumevanje, kako izračunati neto upor več vzporednih bremen.

Formula za izračun skupnega upora več bremen, povezanih vzporedno, je 1/Rt =1/R1 + 1/R2 + 1R3 in tako naprej, dokler ne vključite vseh bremen.

Za naše 15- in 20-ohmske obremenitve v primeru bi bila matematika:1/Rt =1/20 + 1/15 ali 1/Rt =0,05 + 0,06667. To pomeni 1/Rt =0,11667, kar pomeni 8,571 ohmov.

Obstaja nekaj bližnjic, ki jih lahko uporabite za izračun upora, če uporabite več obremenitev iste vrednosti. Poglejte naslednje vezje:

V tem vezju so vse štiri obremenitve 8 ohmov. Lahko izračunamo in vidimo, da je neto upor 2 ohma. Če so vse obremenitve v tokokrogu enake, lahko upornost vsakega preprosto delimo s številom obremenitev.

Torej, 1/8 + 1/8 + 1/8 + 1/8 =8 ÷ 4 =2

Ne pozabite, da to deluje le, če so vsi upornosti obremenitve enaki.

Zaporedne obremenitve ožičenja

Druga možnost v smislu povezovanja bremen skupaj je, da jih povežete zaporedno. Spodnja shema prikazuje dve zaporedni obremenitvi z virom napetosti.

V serijskem vezju je tok skozi vsa bremena enak. Padec napetosti na obremenitvah je odvisen od celotnega toka, ki teče v tokokrogu pri vrednosti upora posamezne obremenitve.

Druga lastnost serijskih tokokrogov, zaradi katere je delo z njimi zelo enostavno, je, da je skupni upor tokokroga enak vsoti vseh obremenitev. Enačba je Rt =R1 + R2 + R3 in tako naprej, dokler niso upoštevane vse obremenitve. Za naš primer s 15- in 20-ohmskimi upori bi bil skupni upor v serijskem vezju 35 ohmov. Tok skozi vezje se izračuna z enačbo I =V ÷ R, ki bi bila 12 ÷ 35 ali 0,343 ampera za to vezje.

Za izračun napetosti na vsaki obremenitvi lahko pomnožimo tok z uporom za vsako vrednost iz enačbe V =I x R. Napetost na R1 je 6,857 voltov, napetost na R2 pa 5,143 voltov. Ni naključje, da je vsota teh dveh napetosti enaka naši napajalni napetosti 12 V.

V avtomobilskih aplikacijah je težava z zaporednimi obremenitvami ožičenja ta, da je skupna moč, dovedena v vezje, odvisna od upora vsake komponente v vezju. Zaradi tega je napovedovanje rezultatov za dinamične obremenitve zelo težko. Občasno serijsko napajamo žične obremenitve, ko nizkotonske zvočnike povežemo z ojačevalnikom ali v redkih primerih uporabimo pasivne kretnice z zvočnikom.

Serijsko-vzporedno ožičenje za globokotonce

Uporabimo primer ojačevalnika, ki je zasnovan tako, da svojo nazivno moč proizvede v 4-ohmsko obremenitev. Če želimo na ojačevalec priključiti en nizkotonec, naj ima nazivno impedanco 4 ohme. Odvisno od znamke globokotonca, ki ga iščete, boste morda imeli na voljo enojni 4-ohmski subwoofer, konfiguracijo z dvojno 2-ohmsko ali dvojno 8-ohmsko.

Če izberete dvojni 2-ohmski nizkotonec, je treba zvočne tuljave povezati zaporedno, preden se pozitivni in negativni priključek priključita na ojačevalnik. Če uporabljate dvojni 8-ohmski substrat, morajo biti tuljave povezane vzporedno.

Kaj pa, če želimo povezati več globokotonskih zvočnikov na en kanal ojačevalnika? V tem primeru mora biti neto impedanca še vedno 4 ohme. Uporabite lahko par 2-ohmskih podvodnikov z enojno zvočno tuljavo ali par dvojnih 4-ohmskih podvodnikov. Par 2-ohmskih podvodnikov bi bil povezan zaporedno in nato na ojačevalnik. Dvojni 4-ohmski subwooferji bi imeli svoje posamezne zvočne tuljave zaporedno, nato pa bi bila dva globokotonca povezana vzporedno z ojačevalnikom.

Opazili boste, da smo vir napajanja v tem diagramu preklopili na vir izmeničnega toka. To si lahko predstavljate kot svoj ojačevalnik. Nismo želeli, da bi nas kdo klical, da bi vam predlagali, da nizkotonske zvočnike povežete z baterijo.

Nadaljujete lahko z ožičenjem več globokotonskih zvočnikov v sočasnih serijah in vzporednih obremenitvah, dokler vam ne zmanjka prostora v prtljažniku, dokler neto rezultati ohranjajo ojačevalnik zadovoljen s 4-ohmsko obremenitvijo.

Izberite prave nizkotonske zvočnike za svoj ojačevalnik

Razumevanje osnov serijskega in vzporednega ožičenja je ključnega pomena pri zagotavljanju, da dobite pravo kombinacijo nizkotonskih zvočnikov za vaš ojačevalnik ali pravi ojačevalnik za nizkotonske zvočnike po vaši izbiri. Vaš lokalni prodajalec mobilne elektronike vam lahko pomaga zagotoviti pravo rešitev za vašo aplikacijo in jo namestiti tako, da zveni odlično. V naslednjem članku o električni teoriji avtomobilskega zvoka bomo predstavili koncept izmeničnega toka.