Динамики с двойной звуковой катушкой
Это все те же головки электродинамического типа, да и внешне они мало чем отличаются от аналогов с одной звуковой катушкой. Их можно "вычислить" разве что по дополнительной паре клемм для подключения усилителя мощности. Впрочем, эта пара клемм - уже следстви е технологии, а причина состоит в наличии независимого дополнительного провода, который наматывается на каркас звуковой катушки поверх стандартной обмотки. Обычно оба этих проводника изготавливаются из одного материала и имеют идентичное число витков с близкими электрическими характеристиками.
Ясно, что введение дополнительной обмотки приводит к удорожанию конструкции сабвуфера. Но, как ни парадоксально, к явному выигрышу это не ведет, а по таким критериям, как характеристическая чувствительность, КПД и пр. такие сабвуферы вполне могут проиграть традиционным.
Так почему же конструкции с двойной звуковой катушкой, точнее говоря - с двойной обмоткой, настолько популярны?
Способы подключения
Двух катушечный сабвуфер, равно как и два, три и более сабвуферов, можно подключить четырьмя вариантами:
Каждую катушку по отдельности
Параллельное соединение катушек
Последовательное
Комбинированное.
Что дает каждое из этих вариантов коммутации сабвуферов, прежде всего универсальность, разные возможности.
Рассмотрим каждый вариант в отдельности. Но прежде всего, нужно понять, что происходит при параллельном или последовательном соединении катушек. При параллельном соединении катушек, общее сопротивление, грубо говоря, становиться в два раза меньше. Например: соединив параллельно две 4 Ом катушки, у нас получится общее сопротивление в 2 Ом, если соединить две 2 Ом катушки, получится сопротивление в 1Ом. Противоположный эффект получается при последовательном соединении. При последовательном подключении двух 4 Ом катушек, получаем сопротивление равное 8 Ом, при подключении двух 2 Ом катушек, получаем 4 Ом. и т.д.
Данный вариант позволяет подключить мощный двух катушечный сабвуфер к менее мощному четырехканальному усилителю, если нет или не имеется возможности приобрести мощный моноблок. Естественно сопротивление катушек должно соответствовать рабочей нагрузке усилителя в мостовом соединении и регуляторы GAIN должны быть на одном уровне.
Параллельное соединение катушек
Как описано выше, при параллельном соединении, сопротивление уменьшается вдвое, что дает возможность усилителю, работающему с более низкой нагрузкой, выдать больше мощности. Но как говорится «если где-то убудет, то обязательно где-то прибудет». В данном случае так и есть, только наоборот, мощность увеличилась, а контроль усилителя над сабвуфером уменьшился, вследствие чего, бас становится размазаней.
1/R=1/R1+1/R2+...1/Rn
Последовательное соединение катушек.
Если усилитель мощный, почему бы и нет, увеличиваем импеданс (сопротивление) и получаем более проработанный бас. Хочу еще добавить, если сопротивление скоммутированых катушек превышает допустимую нагрузку усилителя, это совсем не страшно, просто отдаваемая мощность усилителя будет меньше. Допустим усилитель с заявленной работой на нагрузку в 4 Ома, выдает 500 Ватт, при нагрузке в 8 Ом, к примеру - выдаст 350 Ватт.
R=R1+R2+....+Rn
Комбинированное соединение.
Сабвуферы - катушки, одновременно подключаются последовательным и параллельным соединением, для коммутации на определенную нагрузку. Вариантов соединения, великое множество, все зависит от количества сабвуферных динамиком, сопротивления звуковых катушек сабвуферов и от возможностей усилителя.
Хорошо, если у установщика есть возможность применить схему поканального усиления. Однако в большинстве случаев это считается непозволительной роскошью, и в процессе инсталляции аудиосистемы в девяти случаях из десяти возникает потребность нагрузить, к примеру, двухканальный аппарат четырьмя динамиками или четырехканальный - восемью. Собственно, страшного в этом ничего нет. Важно только держать в памяти несколько основных способов соединения громкоговорителей. Даже не несколько, а всего-то два: последовательный и параллельный. Третий - последовательно-параллельный - производная из двух перечисленных. Другими словами, если у вас имеется больше одного динамика на канал усиления и вы знаете с какими нагрузками может справиться аппарат, то выбрать одну, наиболее приемлемую схему из трех возможных не так уж и сложно.
Последовательное соединение динамиков
Понятно, что когда драйверы соединены в последовательную цепочку, возрастает сопротивление нагрузки. Также понятно, что с увеличением количества звеньев оно растет. Обычно потребность увеличения сопротивления возникает для снижения выходных показателей акустики. В частности, при установке тыловой подзвучки или динамика центрального канала, которые в основном выполняют вспомогательную роль, и значительных мощностей от усилителя им не требуется. В принципе последовательно можно соединить сколько угодно динамиков, однако их общее сопротивление не должно превышать 16 Ом: усилителей, работающих с более высокими нагрузками, немного.
На рисунке 1 показано, каким образом две динамические головки включаются в последовательную цепочку. Положительный выходной разъем канала усилителя соединяется с плюсовой клеммой динамика А, а «минус» того же драйвера - с «плюсом» динамика В. После чего минусовая клемма динамика В подключается к отрицательному выходу того же канала усиления. По той же схеме строится и второй канал.
Это два динамика. Если требуется последовательно соединить, скажем, четыре громкоговорителя, то метод аналогичный. «Минус» динамика В вместо того, чтобы подключаться к выходу усилителя, соединяется с «плюсом» С. Дальше от минусовой клеммы C бросается провод на «плюс» D, а уже от «минуса» D происходит соединение с отрицательным выходным разъемом усилителя.
Вычисление эквивалентного сопротивления нагрузке канала усиления, на который нагружена цепочка последовательно соединенных динамиков, производится простым сложением по следующей формуле: Zt = Za + Zb, где Zt - эквивалентное сопротивление нагрузке, а Za и Zb соответственносопротивление динамиков А и В. К примеру, имеется у вас четыре 12-дюймовых сабвуферных головки сопротивлением в 4 ома и один-единственный стереоусилитель 2 х 100 Вт, не терпящий низкоомных (2 Ом и меньше) нагрузок. В этом случае последовательное соединение НЧ-динамиков - единственно возможный вариант. Каждый канал усиления при этом обслуживает пару головок с общим сопротивлением 8 Ом, что легко вписывается в указанные выше 16-омные рамки. Тогда как параллельное включение динамиков (о нем позже) приведет к недопустимому (меньше 2 Ом) снижению сопротивления нагрузки обоих каналов и в результате выходу из строя усилителя.
Когда к одному каналу усиления последовательно подключается более одного динамика, это неизбежно отражается на выходной мощности. Вернемся к примеру с двумя соединенными последовательно 12-дюймовыми головками и одним 200-ваттным стереоусилителем, минимальное сопротивление нагрузки которого 4 Ом. Чтобы выяснить, сколько ватт при таких условиях сможет отдать динамикам усилитель, нужно решить еще одно несложное уравнение: Po = Pr x (Zr/Zt), где Po - подводимая мощность, Pr - измеренная мощность усилителя, Zr - сопротивление нагрузке, при котором проводились измерения реальной мощности усилителя, Zt - суммарное сопротивление динамиков, нагруженных на данный канал. В нашем случае получается: Po = 100 x (4/8). То есть 50 ватт. Динамиков у нас два, поэтому «полтинник» делится на два. В итоге каждая головка получит по 25 ватт.
Параллельное соединение динамиков
Здесь все в точности до наоборот: при параллельном соединении сопротивление нагрузке падает пропорционально количеству динамиков. Соответственно вырастает выходная мощность. Число громкоговорителей ограничено способностью усилителя работать на низких нагрузках и мощностными пределами самих динамиков, включенных параллельно. В большинстве случаев усилители вполне справляются с нагрузками в 2 ома, реже в 1 ом. Существуют аппараты, которым по зубам и 0,5 ома, но это уже действительно большая редкость. Что касается современных громкоговорителей, то здесь разброс мощностных параметров от десятков до сотен ватт.
Рисунок 2 демонстрирует, как подключить пару драйверов в параллель. Провод от плюсового выходного разъема соединяется с положительными клеммами динамиков А и В (проще всего соединить сначала выход усилителя с «плюсом» динамика А, а затем уже от него тянуть провод к динамику В). По той же схеме соединяются минусовой вывод усилителя с «минусами» обоих динамиков.
Вычисление эквивалентного сопротивления нагрузке канала усиления при параллельном соединении динамиков несколько сложнее. Формула такая: Zt = (Za x Zb) / (Za + Zb), где Zt - эквивалентное сопротивление нагрузке, a Za и Zb - сопротивление динамиков.
Теперь представим, что на низкочастотное звено в системе отводится опять-таки 2-канальный аппарат (2 х 100 Вт на нагрузку 4 Ом), но стабильно работающий при 2 омах. Включение двух 4-омных сабвуферных головок в параллель позволит значительно увеличить выходную мощность, поскольку сопротивление нагрузке канала усиления сократиться вдвое. По нашей формуле получаем: Zt = (4 * 4) / (4 + 4). В результате имеем 2 Ом, что при условии хорошего запаса по току у усилителя даст 4-кратный прирост мощности на канал: Po = 100 x (4/2). Или 200 ватт на канал вместо 50, полученных при последовательном соединении динамиков.
Последовательно-параллельное соединение динамиков
Обычно эта схема применяется для увеличения количества динамиков на борту транспортного средства с тем, чтобы добиться повышения суммарной мощности аудиосистемы при сохранении адекватного сопротивления нагрузке. То есть на один канал усиления можно задействовать сколько угодно динамиков, если их суммарное сопротивление находится в уже обозначенных нами пределах от 2 до 16 Ом.
Подключение, к примеру, 4 динамиков по этому способу производится следующим образом. Кабель от положительного выходного разъема усилителя соединяется с плюсовыми клеммами динамиков А и С. Затем «минуса» A и C подключаются к «плюсам» громкоговорителей B и D соответственно. Наконец, кабель от отрицательного выхода усилителя соединяется с минусовыми клеммами динамиков B и D.
Для вычисления суммарного сопротивления нагрузке канала усиления, который работает с четырьмя головками, соединенными по комбинаторному способу, применяется следующая формула: Zt = (Zab x Zcd) / (Zab x Zcd), где Zab - суммарное сопротивление динамиков А и В, а Zcd - суммарное сопротивление динамиков C и D (между собой они соединены последовательно, поэтому сопротивление суммируется).
Возьмем все тот же пример с 2-канальным усилителем, стабильно функционирующим при 2 омах. Только на этот раз два 4-омных сабвуфера, включенных параллельно, нас уже не устраивают, и мы хотим подключить к одному каналу усиления 4 НЧ-головки (тоже 4-омные). Для этого нам нужно знать, выдержит ли аппарат такую нагрузку. При последовательном соединении суммарное сопротивление будет равно 16 Ом, что никого не устраивает. При параллельном - 1 Ом, что уже не вписывается в параметры усилителя. Остается последовательно-параллельная схема. Простые подсчеты показывают, что в нашем случае один канал усиления будет нагружен стандартными 4 омами, раскачивая при этом сразу четыре саба. Поскольку 4 Ом - нагрузка стандартная для любого автомобильного усилителя мощности, то никаких потерь и приростов мощностных показателей в данном случае не произойдет. В нашем случае - это 100 ватт на канал, поровну поделенные на четыре 4-омных динамика.
Подводим итоги. Главное при построении подобных схем - не переусердствовать. Прежде всего в том, что касается минимальной нагрузки усилителя. Большинство современных аппаратов вполне справляются с 2-омными нагрузками. Однако это совсем не значит, что они будут работать и при 1 оме. Кроме того, на низких нагрузках снижается способность усилителя контролировать движение диффузора динамика, что чаще всего результируется в «размытом» басе.
Все три приведенных выше примера касались исключительно низкочастотного звена аудиокомплекса. С другой стороны, теоретически на одном двухканальном аппарате можно построить всю акустическую систему в автомобиле с мид-басами, среднечастотниками и твитерами. То есть с динамиками, играющими в разных областях частотного спектра. Следовательно придется задействовать пассивные кроссоверы. Здесь важно помнить, что их элементы - конденсаторы и индуктивности - должны быть согласованы с эквивалентным сопротивлением нагрузке данного канала усиления. Кроме того, фильтры сами привносят сопротивление. При этом чем дальше сигнал от полосы пропускания фильтров, тем больше сопротивление.
Обычно базовая конфигурация акустической системы без всяких причуд способна удовлетворить все потребности рядового пользователя. Ведь система подбирается, как правило, сразу под конкретные нужды – например, так, чтобы мощности хватало для прослушивания музыки в конкретном помещении. Однако в некоторых случаях может случиться так, что характеристик имеющейся акустики стало не хватать для данных условий эксплуатации. Тогда пользователь начинает искать способы модернизировать систему с минимальными затратами.
Конечно, лучшим вариантом становится прогрессивное улучшение – например, замена старой стереопары на современную многоканальную систему. Если же финансовые возможности не позволяют купить новый дорогой набор акустических устройств, становится интересно, как увеличить количество колонок в имеющейся системе. И тут может возникнуть вопрос: «Можно ли подключить еще одну пару колонок к уже использующейся?» Ответ: нет, напрямую колонки друг к другу не подключаются. Но с некоторыми оговорками. В каких же ситуациях подключение колонок к колонкам может стать возможным?
Способы сборки акустической системы
Строго говоря, колонки в любом случае подключаются друг к другу – иначе не обеспечивалась бы цельность системы, необходимая для создания равномерности и единства звукового окружения.
Тонкости подключения зависят от типа акустической системы. Она бывает:
- стерео – имеет две фронтальные колонки, принимающие общий сигнал с двух передних каналов;
- многоканальная – принимающая раздельный сигнал, по одному на каждую колонку.
В первом случае соединение колонок друг с другом либо не требуется, если разные динамики находятся в общем корпусе – например, в случае магнитофона или радиоприемника, хотя такое встречается и в обычных стереопарах для компьютера, либо колонки соединяются простым подключением второстепенного устройства к главному посредством обычного кабеля со штекером 3,5 мм. Помните: главная колонка – это та, на которой расположены основные выходы, органы управления и световая индикация. От второй же отходит только один провод – тот самый, которым она подключается к главной.
Многоканальная же система может предполагать как прямое, так и косвенное соединение колонок. Во втором случае колонки объединяются только посредством ресивера или самой звуковой карты источника звука – устройства, которое разделяет общий сигнал на отдельные каналы. Такая схема используется, как правило, в случае применения колонок активного типа. Если же колонки пассивные, и должен быть использован внешний усилитель звука, схема усложняется. Обычно в таком случае используются специальные акустические кабели с клеммами, которые, в отличие от штекеров, подсоединяются не к разъемам, а к двум отдельным клеммам.
Как и на аккумуляторе, клеммы имеют разные полюса – плюс и минус, которые нельзя путать, чтобы не сломать электрические устройства при первом же включении в сеть. Это любой человек должен помнить еще с уроков физики. Оттуда же нужно помнить, что электронные приборы могут подключаться двумя способами: последовательным или параллельным. Соединяя таким образом колонки друг с другом, важно помнить о необходимости соответствия электротехнических параметров – в основном, показателя сопротивления всех приборов. Колонки должны иметь одинаковое сопротивление, а их сумма не должна превышать сопротивление усилителя звука.
Последовательное соединение колонок
Как известно, при последовательном подключении электрических устройств их сопротивления суммируются. Такое свойство может использоваться для снижения выходных характеристик – например, при подключении вспомогательных колонок (задних или боковых), которым не нужна высокая мощность. Что же касается максимального количества подключаемых последовательно колонок, то этот параметр должен рассчитываться исходя из их собственного сопротивления. При суммировании показатель не должен превысить максимально допустимое сопротивление усилителя – чаще всего это 16 Ом, большее число встретить практически нельзя.
Как и следует из названия способа, устройства должны подключаться друг за другом, образуя замкнутую цепь. Провод от плюсовой клеммы усилителя идет к плюсу первой колонки, провод от минуса первой колонки – ко плюсу второй, а минус второй соединяется с минусом усилителя. Все предельно просто.
Если соединяется больше двух колонок, схема точно такая же, только имеет больше шагов. Главное – прийти от плюса усилителя к его же минусу, совмещая только разнозначные полюса, за исключением начала и конца цепи.
В некоторых случаях последовательное соединение – единственно возможный вариант. Есть у вас, к примеру, два пассивных сабвуфера с сопротивлением по 4 Ом и усилитель с двумя каналами по 100 Вт. Такой усилитель, как правило, не может функционировать, если подаваемый на него сигнал имеет сопротивление меньше 2 Ом – именно таков он будет, если подключить колонки параллельно. Однако при последовательном подключении сопротивления обоих сабвуферов сложатся, и в результате на каждый канал усилителя звука будет подан сигнал с сопротивлением 8 Ом. Это практически идеальный показатель – до предела в 16 Ом еще далеко, а выхода устройства из строя из-за недостатка сопротивления можно и вовсе не опасаться.
Стоит учитывать, что при подключении нескольких колонок к одному каналу усилителя, максимальная мощность оного делится на все устройства поровну с учетом сопротивления. Так, усилитель мощностью 100 Вт и минимальным сопротивлением, равным 2 Ом, отдаст каждой из двух колонок по 100:2:2=25 Вт.
При параллельном же подключении колонок все манипуляции с физическими параметрами происходят в зеркальном порядке: сопротивление падает, а мощность возрастает. Но колонки в таком случае не соединяются непосредственно друг с другом, поэтому этот момент будет рассмотрен в другой статье.
Зная тонкости всех способов подключения колонок друг к другу и другим участникам акустической системы, легко с точностью рассчитать все реальные параметры используемых устройств.
Последовательное соединение динамиков
При последовательном соединении (рис. 1) динамики подключаются последовательно, один за другим. Очень важно правильно фазировать динамики, подключая плюс одного динамика к минусу другого. При последовательном подключении общее сопротивление возрастает, а выходная мощность уменьшается. Этот метод можно использовать для уменьшения выходной мощности канала, который поддерживает звучание других — например, тыловой или центральный каналы. Последовательно лучше соединять не более двух динамиков, поскольку большее их количество сильно уменьшит выходную мощность. Нельзя соединять динамики с разным сопротивлением, например, четырех- и восьмиомный, так как в этом случае каждый из них будет иметь разную громкость. Последовательным способом можно подключать только совершенно одинаковые динамики, ведь у разных динамиков может также различаться сопротивление в диапазоне 0.5 Ом.
При последовательном соединении сопротивление динамиков рассчитывается по формуле:
R = R1 + R2 ,
где R — сопротивление, которое мы получим в результате такого соединения, а R1 и R2 — сопротивление динамиков 1 и 2. Сопротивление большего количества динамиков рассчитывается аналогично: R = R1 + R2 + R3 + … + Rn , т.е. сопротивления суммируются.
Уменьшение мощности из-за увеличенной нагрузки рассчитывается по формуле:
P = Preal (Rreal/Rcurrent),
где P — мощность при измененной нагрузке, Preal — паспортная мощность усилителя при стандартном сопротивлении, Rreal — сопротивление нагрузки, при котором проводились измерения реальной мощности усилителя (паспортное сопротивление нагрузки), Rcurrent — суммарное сопротивление динамиков, которое мы получили. Эту формулу можно использовать при любом из трех описанных видов подключения, и с ее помощью легко рассчитывается увеличение или уменьшение мощности усилителя из-за нестандартной нагрузки.
Параллельное соединение динамиков 
При параллельном подключении динамиков (рис. 2) растет выходная мощность, а сопротивление уменьшается. При подключении двух четырехомных динамиков таким способом их совместное сопротивление станет равным 2 Ом, и необходимо узнать, сможет ли усилитель работать на такой низкой нагрузке. Значительно чаще попадаются усилители, которые могут нормально работать при сопротивлении в 2 Ом, чем на 1 или 0.5 Ом — последние уже большая редкость.
При подключении к усилителю более низкого сопротивления нагрузки, чем его паспортное значение, может привести к повреждению устройства. Но если усилитель раньше работал с сопротивлением в четыре Ом, и может работать на два Ом, то теперь на такую нагрузку он будет давать намного больше мощности и, возможно, ему потребуется более мощный блок питания! Например, если раньше усилителю вполне хватало четырех ампер для питания, то теперь для повышения мощности в два раза ему потребуется около восьми ампер (т.е. в два раза больше).
Вычислить сопротивление, которое будет после параллельного соединения динамиков, можно по формуле:
R = (R1 R2) / (R1 + R2),
где R — сопротивление нагрузки при параллельном соединении, которое мы ищем, а R1 и R2 — сопротивления динамиков, которые соединены данным способом. Например, сопротивление при параллельном соединении двух восьмиомных динамиков составит 4 Ом [(88)/(8+8) = 4 Ом]. При параллельном подключении двух динамиков выходная мощность усилителя на такую нагрузку будет в два раза больше.
Комбинированное соединение динамиков 
Эту схему подключения (рис. 3) используют для того, чтобы получить нужное сопротивление для усилителя. Например, для того, чтобы подключить четыре динамика с общим сопротивлением 4 Ом. Для вычисления сопротивления нагрузки по этому способу подключения используется формула:
R = (R1+2 R3+4) / (R1+2 + R3+4),
где R12 — общее сопротивление динамиков 1 и 2, которые подключены последовательно, а R34 — аналогично для динамиков 3 и 4. Если у вас есть четыре 30-ваттных 4-Омных динамика, то по такой схеме подключения общая мощность составит 120 Вт и сопротивление будет все тех же 4 Ом. А мощность, подводимая от усилителя, будет поровну делиться на четыре динамика.
Для большего количества динамиков используем формулу
1/Rпар=1/ R1+1/R2+1/R3+1/R4+1/R5 ....... для параллельного соединения динамиков с одинаковым сопротивлением можно посчитать по ф.
Rпар= Rном./ n , где n- количество динамиков
Пример расчета: Надо подключить 2 динамика имеющие по две катушки в 2 Ом
1 вариант, (самый хороший) подключаем обе катушки одного динамика параллельно получаем 2/2= 1Ом, соединяем последовательно со вторым динамиком у которого также подключены параллельно катушки и получаем 2Ом. 2/2+2/2= 2Ом
2вариант: подключаем все катушки и динамики последовательно 2+2+2+2=8 Ом,
3 вариант: катушки подключаем последовательно а сами динамики параллельно, (2+2)/2= 2Ом.
4 вариант: все катушки обоих динамиков параллельно,2/4= 0,5Ом, тут уже сами думайте, чтобы так подключить, необходимо очень хорошее питание усилителя.
не используйте разные динамики в таких подключениях, тем более с разным сопротивлением!
Загрузка...