как узнать сопротивление магнитолы
Выходная мощность магнитолы. Заблуждения и реальность.
Выходная мощность магнитолы. Заблуждения и реальность.
Автор статьи — Александр Мананников (alarm), установщик дополнительного оборудования из Тамбова
При покупке музыки в машину возникает множество вопросов. Один из самых часто задаваемых вопросов — как по мощности подобрать акустику к магнитоле? И мне, как установщику с большим стажем, уже просто надоело отвечать на этот вопрос. Поэтому я взял на себя смелость написать небольшую статью с разъяснениями на эту тему. Сразу оговорюсь — это мой первый опыт, и то о чем пишу не раз указывалось и писалось во многих источниках.
Итак, первый вопрос — мощность магнитолы. Из школьной программы физики мы знаем, что мощность это ни что иное как — работа, произведенная за единицу времени. Под работой применительно к нашему случаю, мы понимаем количество энергии, которую усилитель получает в форме постоянного тока от АКБ автомобиля и преобразует ее в электрическую в форме переменного тока. Так чем же отличается мощность, которая написана на коробке с усилителем (магнитолы) от мощности, которая написана на коробке с акустикой? А тем, что усилитель отдает мощность, а динамик принимает.
Теперь остановимся на двух главных вопросах, сколько может максимально отдать усилитель и сколько может принять динамик. Максимальная мощность усилителя определится как величина максимального напряжения на выходе, возведённая в квадрат и поделенная на сопротивление нагрузки. Иными словами если на выходе усилителя 6 В а сопротивление большинства автомобильных динамиках 4 Ома получается:
6 квадрат / 4 = 9 Вт. (1)
Вы зададите вопрос. А почему 6 В? ведь к усилителю подходит 12? Да потому что у нас на выходе переменный сигнал т.е. амплитуда. И ее будем считать равной 6 В. То что мы получили в (1) называется пиковая мощность. Тут следует отметить, что величину переменного напряжения можно мерить по разному, соответственно расчетная выходная мощность будет зависеть от способа этого измерения. Не буду останавливаться на этом подробно скажу лишь, что большинство уважающих себя производителей пользуются шкалой среднеквадратичных значений или по-английски root mean square или RMS. Этим сокращением мы и будем пользоваться в дальнейшем. В чем смысл: для синусоиды значение напряжения RMS меньше амплитудного в 1,41 раза.
(6 / 1,41) квадрат / 4 = 4,5 Вт (2)
Таким образом, мы получили, что усилитель большинства автомагнитол при питании 12В не может выдать больше 4,5 Вт RMS. Что не совсем верно. Так как существует мостовое включение, а при нем на одну нагрузку работают два усилителя, включённые так, что размах синусоиды на выходе удваивается. Здесь уже выходная мощность будет в четыре раза больше, чем 4,5 Вт, потому что напряжение возводится в квадрат, стало быть — 18.
(12 / 1,41) квадрат / 4 = 18 Вт (3)
Это максимальная мощность RMS которую можно выжать из усилителя при питании 12В.
Выяснили, почему на магнитоле написано 4х50 Вт теперь вопрос про акустику. На динамиках в громадном большинстве своем пишут значение мощности которая может вывести из строя динамик. То есть если на коробке написано 180 Вт то это не та мощность на которой он работает, а та мощность при которой он сгорит. Тут следует отметить что КПД динамика 0,5% значит 99% подводимой к нему мощности рассеивается в тепло и становится понятным почему так просто его спалить. Но и здесь все не так ясно, дело в том что вся проблема во времени подведения этой мощности к динамику, иными словами если к динамику подвести на несколько миллисекунд сигнал мощностью превышающей те самые 180 Вт то он спокойно его переварит и будет играть дальше. И в то же время если к динамику подвести сигнал мощностью меньше заявленных 180 Вт но с высоким КНИ то он крикнет в последний раз.
Так как же спросите вы подобрать акустику к магнитоле или усилителю по мощности. Да никак. Грубо говоря, любой типовой усилитель будет работать с любой типовой акустикой. Но определенные ориентиры есть. Например, специалисты журнала “Автозвук”, и исходя из своего опыта я сними согласен, рекомендуют для 6-дюймовой компонентной акустики 40 — 90 Вт, для 5-дюймовой — закономерно ниже, 30 — 70 Вт.
Вывод из всего этого очень простой: мощность — это не все. Самый простой способ подобрать акустику к понравившейся магнитоле — это слушать ушами и путем банального подбора остановится на лучшем варианте. Ну или обратиться к специалистам.
Золотая парочка. Емкость межблочника и выходное сопротивление линейного выхода магнитолы.
Целью этого исследования было понять, а нужно ли подбирать межблочник к магнитоле-усилителю?
Для этого были измерено выходное сопротивление линейного выхода ряда магнитол, входное сопротивление усилителей и также емкость, индуктивность и активное сопротивление межблочных кабелей.
Немного практической теории.
Межблочник рассмотрим как четырехполюсник подключенный к источнику сигнала (магнитола) с конечным выходным сопротивлением с одной стороны, а с другой стороны к потребителю (усилитель) с конечным входным сопротивлением.
В этом случае чтобы максимально передать сигнал от источника к потребителю (от магнитолы к усилителю) надо выполнить несколько требований — конкретно 4.
Во-первых, выходное сопротивление магнитолы должно стремиться к нулю.
Во-вторых, входное сопротивление усилителя должно стремиться к бесконечности.
В-третьих, параллельное сопротивление (реактивное в нашем случае емкостное) должно стремиться к бесконечности.
В-четвертых, последовательное сопротивление (активное и реактивное (индуктивное)) должно стремиться к нулю.
Понимая, что последовательное сопротивление с учетом индуктивности кабеля L
10мкГн на F=20000Гц даже для самого убитого китайского шнурка составляет единицы Ом, что является ничтожным для учета и анализа в сравнении с входным сопротивлением усилителей от 5000 до 200000 Ом.
Поэтому 2 и 4 пункты для исследования неактуальны!
Итак, пока есть смысл в анализе золотой парочки (обе часто позолоченные) емкости кабеля (С каб.) и выходного сопротивления магнитолы (R вых.).
Емкость кабеля померить может любой желающий с помощью обычного тестера. На моей практике емкость готового кабеля укладывается в пределы 30-2500 пФ.
А вот померить выходное сопротивление линейного выхода можно только измерителем иммитанса. Чем я и воспользовался на частоте 1000 Гц.
Как подобрать колонки к магнитоле: теория, маркетинговый обман и практика
Отвлекаться за рулем авто крайне нежелательно. Однако как побороть усталость и монотонность долгой дороги? Большинство водителей отвечают на этот вопрос однозначно: включить музыку или трансляцию радиостанции. И каждому при этом хочется иметь качественный звук, без которого прослушивание превращается в настоящую пытку.
Если в машину покупается новый комплект, важно знать, как сделать подбор колонок к магнитоле. При неверном выборе комплектующих может возникнуть ситуация, когда один компонент системы не сможет полностью раскрыть свои способности. Или возрастает вероятность поломки с последующей необходимостью ремонта.
Как определить мощность магнитолы
Сначала немного теории. Мощность любого устройства для воспроизведения, к которому подключаются колонки для автомагнитолы, не может превышать параметрику бортовой электросети. В случае звуковой системы – это граница напряжения в 12 В. С позиции чистой физики, головное устройство или магнитола не могут иметь мощность на канал выше 4.5 Вт.
Правильность такого утверждения подтверждают крайне дешевые варианты электроники. Если купить, например, магнитофон за 400-500 рублей – он будет выдавать именно такую маленькую мощность и колонки к автомагнитоле должны выбираться соответственно.
Современная электроника среднего класса работает с мостовой схемой включения. Ее усилитель может выдавать до 18-20 Вт чистой мощности. Если в магазине найдется модель с такой параметрикой – ее можно смело покупать, потому что именно она не подкинет никаких неожиданностей. Изделие данного типа работает физически правильно, по классической схеме, подобранные колонки к автомагнитоле гарантированно не смогут испытать неожиданной перегрузки и выйти из строя.
Но что же означают магические цифры в 45, 50, 80 Вт на выходе усилителя авто магнитолы, гордо продублированные надписями, наклейками на передней панели? Это одновременно маркетинговая ложь и технический прием. В контуре усиления подобных моделей установлен промежуточный накопитель мощности. Это конденсатор, который заряжается в тот промежуток времени, когда звуковая картина позволяет работать на мощности сигнала ниже 20 Вт.
В период возрастания амплитуды, например, при резком ударе барабана или мощном нарастании громкости трека – конденсатор отдает энергию, усилитель превышает физически правильный уровень сигнала. Такой подход использует особенности человеческого слуха. Когда заряд конденсатора иссякнет, общая громкость падает, однако человек этого не замечает из-за эффекта инерции восприятия.
На основании понимания базовой физики – проще осознать, что именно означают указанные в паспорте на магнитолу данные.
Все данные можно найти в документации к звуковоспроизводящему устройству или посмотреть на бирке, помещенной на корпус. Полученная информация будет использоваться, когда придется время выбирать динамики к автомагнитоле по мощности.
Определяем место под колонки и их размер
В большинстве случаев, производители автомобиля уже все решили за среднестатистического владельца. В конструкции корпуса уже предусмотрены места для установки акустик. Если это сделано, рекомендуется воспользоваться предложениями авто производителя.
В штатных местах под акустику предусмотрены все меры нейтрализации вибраций и создана конструкционная прочность. Установленный динамик не будет излишне дребезжать, ему будет достаточно объема для выдачи качественного звука и работы на номинальной мощности.
Все, что остается владельцу современного автомобиля – заглянуть в документацию или визуально определить, какие динамики могут быть установлены в штатные отделения. Машина достаточно просто позволяет к ним добраться, в том числе – во время прокладки проводки.
Если в авто не предусмотрены места под акустику – рекомендуется не сразу браться за электроинструмент для разборки салона и прорезания отверстий, а воспользоваться опытом других мастеров. В интернете, на специализированных форумах достаточно данных, включая видео, о том, как правильно установить колонки в машину. При решении данной задачи нужно не только получить хороший звук и удобную прокладку проводки, но и не нарушить конструкционную прочность элементов кузова.
Сегодня существуют следующие штатные места для установки динамиков:
Отдельно рассматривается размещение саба. Он может иметь конструкционное решение, прямо указывающее его позицию внутри кузова автомобиля. Например, это может быть акустический блок для монтажа в багажнике, на полу с плоской формой, в виде изделия для размещения под задними сидениями.
В случае, если один или несколько элементов акустической системы требуют для своей работы собственный усилитель – нужно тщательно продумать его размещение. При этом стоит опитаться на рекомендации производителя и здравый смысл. Устройству потребуется отдавать много тепла, поэтому устанавливать его в замкнутом, ограниченном пространстве нельзя.
Определяем необходимое сопротивление, чувствительность и другие параметры
Электротехнические характеристики акустики играют большую роль в формировании качественного звука и общей функциональной пригодности отдельного громкоговорителя. Каждый динамик или колонка выбираются по следующим критериям:
Последнее и самое главное – выбор мощности акустики. На основании физики работы усилителя и механики подачи сигнала в разные отрезки времени, стоит опираться на следующие постулаты.
Некоторые принципы выбора стоит пояснить. Указанная номинальная мощность динамика – это полученные данные в результате тестирования. На акустику подают сигнал в широком спектре частот. Испытание проводится по схеме минута работы – две минуты простоя.
Поэтому номинальная мощность означает некий технический максимум, который достигается при воспроизведении среднестатистического аудиосигнала с непостоянным уровнем громкости.
Совсем не гарантируется, что колонка не сгорит, если усилитель будет часами подавать на нее номинальную мощность с близкими к пику показателями. Поэтому рекомендуется принимать полуторный или двойной запас при выборе динамиков. Этим достигается гарантия работоспособности акустики при воспроизведении музыки на протяжении часов и даже суток.
Максимальная мощность показывает параметрику входного сигнала, который колонка может выдержать в течение минуты (у некоторых производителей до 5 минут). Данный параметр не измеряется тестированием. Он вычисляется по характеристикам обмотки и другим инженерным параметрам.
В реальных условиях магнитола может сжечь динамик при резком броске мощности, близкой к его максимуму. Поэтому для этого параметра также рекомендуется иметь трехкратный запас, главным образом, для недопущения перегрева обмотки.
Пиковая мощность характеризует шансы динамика выжить при кратковременном интенсивном импульсе сигнала. Эти данные получаются производителем в результате тестирования партии изделий. Поэтому, если в паспорте акустики указан именно допустимый пик мощности – выбор с трехкратным запасом делается обязательно.
Коаксиальные или компонентные колонки
Покупка коаксиальных колонок или многоточечной акустической системы зависит не только от пожеланий владельца авто. Играет роль магнитола.
Часто для управления компонентной системой используются отдельные усилители, дополняющие возможности штатного воспроизводящего устройства.
Среднестатистическому автовладельцу, не страдающему аудиофилией – рекомендуется купить коаксиальные динамики. Это устройства, в которых два звукоизлучателя. Сегодня на рынке можно подобрать модели, обеспечивающие высокое качество звука в широком частотном диапазоне.
Людям, для которых без полностью аутентичного звукового окружения и натурального звучания музыкальных инструментов не мила жизнь – не обойтись без покупки компонентной системы. Для ее балансировки и настройки, возможно, придется потратить уйму времени. Однако конечный результат этого стоит.
Популярные торговые марки
Чтобы сразу предсказывать характеристики звуковой картинки в салоне автомобиля, не имея специальных знаний – можно купить акустику того или иного производителя. Каждая торговая марка отличается четко различимыми особенностями звучания и конструкционного исполнения своих колонок или отдельных громкоговорителей.
KENWOOD
Продукция KENWOOD предлагает весь спектр акустических систем. Можно купить коаксиальные широкополосники или компонентный комплект. Но особенно интересны предложения динамиков для штатных мест. Такие наборы позволяют с минимальными усилиями оснастить салон качественной акустикой.
Звучание KENWOOD – это сбалансированная звуковая картинка без подчеркивания басов. Они хорошо воспринимаются, различимы, однако ситуации, когда музыка превращается в сплошной низкий гул – невозможны при любых регулировках и настройках. При работе с магнитолами бренда акустика KENWOOD показывает очень чистый, качественный звук.
Pioneer
Консорциум Pioneer работает на рынке авто акустики давно. Цены на колонки и динамики не отличаются демократичностью. Однако это легко объясняется тем, что компания даже в самых дешевых системах своего производства использует свои самые продвинутые инженерные решения.
Акустика Pioneer интересна автомобилистам тем, что в позициях ассортимента можно найти готовый набор динамиков для установки в штатные места машины конкретной модели. Звук динамиков отличается малым уровнем искажений. Диффузоры и катушки динамиков показывают быстрый отклик, отлично переносят перегрузки. Большинство моделей хорошо работает в области низких частот.
Данная компания – эталон применения мер защиты динамиков. Здесь можно найти продуманные схемы вентилирования, особые конструктивные решения катушек и многое другое. Динамики звучат очень чисто и сочно, вне зависимости от типа.
Среди предложений компании есть отдельные динамики, коаксиальные системы, активные и пассивные сабвуферы. К особенностям изделий относится четкое соответствие реальных параметров заявленным значениям. Поэтому, чтобы гарантировать долгую стабильную работу акустики – нужно правильно выбирать динамики и колонки Edge.
Акустика данного бренда рекомендована тем, кто хочет получить оптимальное соотношение стоимости и качества. Динамики отличаются продуманной конструкцией и применением классических инженерных решений. Коаксиальная акустика рассчитывается для работы в малом объеме.
Изделия Sony предлагают качественный звук без изысков, смещений звуковой картинки вниз или вверх по частотной полосе. Каждая модель полностью оправдывает ожидания покупателя. Не последним достоинством продуктов бренда является приемлемая цена и широкий ассортимент представленных на рынке моделей.
Hertz
Акустика Hertz для многих выступает синонимом качества. Динамики бренда отличаются высокой скоростью реакции на изменения входного сигнала. Поэтому акустика звучит сочно, мощно, передавая мельчайшие оттенки мелодии.
Динамики Hertz пригодны для воспроизведения музыки любого стиля. При этом даже относительно малые по размеру диффузоры хорошо справляются с воспроизведением басов. В ассортименте предложений компании можно найти не только акустику практически любого типа, но и все для самостоятельного построения качественной системы. Можно купить усилители, кроссоверы, сабы, специальные автомобильные исполнения электроники с фильтрацией помех.
Что такое импеданс колонок и как подобрать усилитель по этому параметру
Содержание
Содержание
Про импеданс обычно узнают при выборе усилителя для набора комнатной акустики или автомобильных колонок. Чем важен этот параметр, что от него зависит? Что лучше — высокий или низкий импеданс, отражается ли это на звуке, и что произойдет, если колонки с низким импедансом подключить к усилителю, рассчитанному на высокий? Обо всем этом ниже.
Что такое импеданс
Строго говоря, импеданс представляет собой полное электрическое сопротивление акустической системы. Она обычно состоит из динамиков и кроссоверов, у которых за счет электромагнитной катушки и небольшого набора радиодеталей есть определенное сопротивление постоянному току. Однако звук в проводах представляет собой ток переменный, соответственно, при разной частоте сигнала сопротивление будет разным. Чтобы избежать путаницы, импеданс акустики обычно измеряется на частоте 1000 Гц. Таким образом, термины «сопротивление» и «импеданс» тождественны.
В общем и целом, импеданс говорит о том, насколько сложно будет усилителю нагрузить динамик и какую нагрузку он предоставляет усилителю. При этом действует правило:
Чем меньше импеданс динамика/колонки, тем сложнее усилителю будет ее нагрузить.
То есть, динамик с сопротивлением 4 Ом усилителю будет сложнее раскачать, чем динамик с импедансом 8 Ом. Это следует из закона Ома: напряжение, деленное на сопротивление, дает силу тока. Т. е. сила тока обратно пропорциональна сопротивлению в цепи. Если последнее снижается, то либо току, либо напряжению нужно увеличиваться, чтобы сохранить тот же уровень громкости.
Импеданс можно измерить и в домашних условиях: понадобится аудиокарта, усилитель, динамик и соответствующий софт. В результате получится график, который, к удивлению экспериментатора, может быть далек от паспортных данных.
Обычно импеданс имеет большой горб в области баса из-за резонансов и плавно растет на высоких — из-за реактивного сопротивления магнитной катушки динамика. На пиках сопротивление может подскакивать намного выше заявленных характеристик, что нужно учитывать при конструировании концертных залов и студий. Однако это не является большой проблемой для домашней акустики, если не эксплуатировать ее на пределе возможностей.
Почему импеданс важен?
Согласованность усилителя и колонок по импедансу обеспечит безопасную и долговечную работу обоих приборов, избавит от проблем и искажений звука. В свою очередь, если подключить колонки с импедансом в пару Ом к усилителю, рассчитанному минимум на 8 Ом, и включить громкую музыку, тогда динамикам можно сказать до свидания.
Помимо этого, мощность усилителя на выходе напрямую зависит от импеданса акустики: чем выше импеданс, тем меньше мощность. Например, усилитель, выдающий по 50 Вт на канал с колонками на 4 Ом, обеспечит лишь по 25 Вт на колонку с импедансом 8 Ом. Грубо говоря, в первом случае будет громче. Часто в спецификациях усилителя указывается, какова будет его мощность в сочетании с акустикой, исходя из базовых значений импеданса.
Что лучше — высокий или низкий импеданс?
Ценители качественного звука обычно предпочитают колонки с более высоким импедансом. Эта традиция отчасти идет от наушников: там студийные и аудиофильские модели имеют импеданс в 300 и более Ом. Считается, что высокоомная нагрузка более благоприятна для усилителя, так он выдает меньше искажений.
В автозвуке и бытовой акустике, где мощность важнее нюансов звучания, чаще выбирают акустику с более низким импедансом. Но здесь стоит помнить, что чем ниже импеданс, тем большую роль в общем сопротивлении играют провода. Отчасти поэтому аудиофилы уделяют им так много внимания и предпочитают высокое сопротивление динамиков.
Тем не менее, в конечном счете, куда важнее оказывается качество изготовления прибора, а не его импеданс, а также правильное согласование усилителя и громкоговорителей.
Как подобрать усилитель по импедансу?
На самом деле с импедансом все просто. В большинстве случаев сопротивление и колонок, и усилителей находится в диапазоне 4-8 Ом, так что долго ломать голову с выбором не придется. Стандарты динамиков для автозвука — 2, 3 и 4 Ом. При выборе усилителя нужно, чтобы колонки подпадали под этот диапазон. При этом:
Нестандартные значения импеданса бывают, в основном, в экзотических аудиофильских системах. Бывают и многоканальные усилители, в которых сопротивление на канал можно переключать самостоятельно в определенном диапазоне. Яркий пример — гитарные усилители, которые имеют отдельные выходы для динамиков с разным сопротивлением.
Как подогнать импеданс под усилитель?
Есть простой хинт, позволяющий точно согласовать почти любые колонки с любым усилителем. Если импеданс колонок слишком высок, нужно подключить их к усилку параллельно, а если слишком низкий — последовательно:
Также можно использовать комбинации последовательного и параллельного подключения, если динамиков много. Есть и специальные приборы, которые упрощают коммутацию и предлагают гибкость в выборе нужного импеданса.
Некоторые также используют обычный резистор, чтобы подогнать импеданс под нужное значение. К примеру, если импеданс колонок всего 2 Ом, а усилитель рассчитан на 4-16 Ом, тогда резистор на пару Ом может решить дело для тех, кто знаком с радиотехникой и понимает, какой провод куда идет. В фирменных приборах с выбором импеданса внутри находится как раз пара резисторов, прикрепленных к радиаторам, чтобы не перегревались при нагрузке.
Мостовое подключение
Мост позволяет подключить мощные колонки или, чаще всего, сабвуфер к усилителю, поддерживающему соответствующую функцию (об этом должно быть написано в мануале). Суть его очень проста: к динамику подключается плюс от одного канала и минус от другого канала усилителя. Таким образом левый и правый каналы объединяются в один моноканал, мощность которого в 4 раза выше каждого по отдельности.
На что еще смотреть при выборе усилителя?
Помимо импеданса, нужно учесть мощность и чувствительность.
Мощность — это квадрат напряжения, поделенный на сопротивление, измеряется в ваттах. Обычно в спецификациях указывают номинальную и пиковую мощность, в этом случае нужно смотреть на номинальную: она показывает, грубо говоря, насколько громким будет усилитель при обычном режиме работы. К примеру, 200 Вт при 4 Ом. При согласовании мощности нужно быть внимательным:
Грубо говоря, если акустика имеет номинальную мощность 50 Вт, то номинальная мощность усилителя должна примерно ей соответствовать. Некий разброс при этом допустим и не критичен, если нет задачи слушать музыку подолгу на максимальной громкости.
Параметр чувствительности относится только к колонкам и определяет, как громко будет звучать колонка на расстоянии в 1 м, если подать на нее 1 Вт. Чувствительность измеряется в децибелах. Чем ниже чувствительность колонок/динамиков, тем тише они звучат, тем более мощный усилитель им нужен. Высокая чувствительность снижает требования к усилителю.
Заключение
Активная акустика со встроенным усилителем лидирует в сегменте бытовых колонок. Она избавляет от необходимости подбирать одно к другому и полностью исключает риск роковой ошибки. Поэтому об импедансе чаще всего задумываются любители автозвука, которым приходится выбирать динамики и усилитель по отдельности, либо аудиофилы, которые строят свою кастомную систему. В обоих случаях достаточно посмотреть, сколько мощности выдаст усилитель на импедансе выбранных колонок, и проверить по их номинальной мощности, не надорвутся ли динамики от такой нагрузки.