Теория. Типы соединений
В электрике есть два типа соединений — последовательное и параллельное. При последовательном соединении сопротивление суммируется, при параллельном становится ниже, чем самое малое из соединённых. Это то, что стоит помнить и что пригодится для того, чтобы правильно подключить динамики.
Основные формулы для параллельного и последовательного подключения
Есть ещё смешанное соединение. Это когда последовательные цепочки и параллельное подключение «намешаны». В таком случае применяют формулы расчёта, постепенно приходя к одной из «чистых» схем — параллельному или последовательному.
Смешанное соединение и его преобразование в «простое»
На рисунке показано последовательное преобразование сложного смешанного соединения в простое.
Последовательное, параллельное и смешанное соединение динамиков
Самое главное при соединении динамиков – выполнить соединение так, чтобы ни один из динамиков не был перегружен. Перегрузка грозит выходом из строя динамика.
Важно понимать, что на динамик можно подавать мощность либо меньше, либо равную номинальной, на которую он, собственно, и рассчитан. В противном случае, рано или поздно даже самый качественный динамик выйдет из строя из-за перегрузки
Понятно, что перед соединением динамиков нужно определить их:
Номинальную мощность (Вт, W);
Активное сопротивление звуковой катушки (Ом, Ω).
Всё это, как правило, указывается на магнитной системе динамика, либо на корзине.
Бывает и не указывают, но можно узнать по маркировке.
Соединение динамиков. Пример.
Давайте начнём так сказать с азов – наглядных примеров. Представим, что у нас есть 6-ти ваттный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) и 3 динамика. Два динамика мощностью 1 Вт (сопротивление катушки 8 Ω каждый) и один динамик на 4 Вт (8 Ω). Задача состоит в том, чтобы подключить все 3 динамика к усилителю.
Сначала рассмотрим пример неверного соединения этих динамиков. Вот наглядный рисунок.
Как видим, сопротивления всех трёх динамиков одинаково и равно 8 Ω. Так как это параллельное соединение динамиков, то ток разделится поровну между 3-мя динамиками. При максимальной мощности усилителя (6 Вт) на каждый из динамиков будет приходиться по 2 Вт мощности. Ясно, что 2 из 3 динамиков будут работать с перегрузкой – те, чья номинальная мощность равна 1 Вт. Понятно, что такая схема соединения не годится.
Теперь возьмём пример верного соединения всё тех же динамиков. Применим, так называемое, смешанное соединение (и последовательное и параллельное).
Соединим последовательно два 1-ваттных динамика. В результате общее их сопротивление будет равно 16 Ω. Теперь параллельно им подключаем 4-ёх ваттный динамик сопротивлением 8 Ω.
При работе усилителя на максимальной мощности ток в цепи разделится исходя из сопротивления. Так как сопротивление последовательной цепи из двух динамиков в 2 раза больше (т.е. 16 Ω), то динамики получат от усилителя всего 2 ватта звуковой мощности (по 1 ватту на каждый). А вот на 4-ёх ваттный динамик пойдёт мощность в 4 ватта. Но он будет работать согласно своей номинальной мощности. Перегрузки при таком соединении не будет. Каждый из динамиков будет работать в нормальном режиме.
У нас есть 4-ёх ваттный усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ, он же «усилок»). 4 динамика, мощность каждого – 1 ватт, а сопротивление каждого равно 8 Ω. К выходу усилителя можно подключать нагрузку сопротивлением 8 Ω. Нужно соединить динамики между собой так, чтобы общее сопротивление их было равно 8 Ω.
Как правильно соединить динамики между собой в таком случае?
Последовательное соединение динамиков.
Для начала соединим все динамики последовательно. Что получим в результате?
Так как при последовательном соединении сопротивление динамиков складывается, то в результате мы получим составной динамик с сопротивлением 32 ома! Понятно, что такая схема соединения не подойдёт. К слову сказать, такое же сопротивление (32 Ω) имеет капсюль наушников – в народе обзываемых «затычками».
Если мы подключим такой составной динамик на 32 Ω к 8-ми омному выходу нашего усилителя, то из-за высокого сопротивления ток через динамики пойдёт маленький. Динамики будут звучать очень тихо. Эффективного согласования усилителя и нагрузки (динамиков) не получится.
Параллельное соединение динамиков.
Теперь давайте соединим все динамики параллельно – может на этот раз получится?
При параллельном соединении общее сопротивление считается вот по такой мудрёной формуле.
Параллельное и последовательное соединение динамиков (смешанное соединение).
Ну, а если применить смешанное соединение, то получим вот что.
При последовательном соединении динамиков, сопротивление их складывается, получаем 2 плеча по 16 Ω. Далее сопротивление считаем по упрощённой формуле, так как у нас всего 2 плеча, включенных параллельно.
При соединении динамиков не забываем об их синфазном включении.
Источник
Способы подключения акустики к усилителю
Непосредственно перед началом сборки цепи важно тщательно проработать схему подключения, которая будет использоваться. Вид будет зависеть от характеристик усилителя, параметров применяемых колонок, а также источника питания
https://youtube.com/watch?v=cXihH_XHKC8
Отдельно стоит рассматривать количество входов усилителя, поскольку это число формирует главные ограничения для акустической цепи. Распространены модели с двумя, четырьмя и шестью каналами, подходящие для подключения соответствующего количества нагрузок.
Колонки способны подключаться к усилителям параллельно, последовательно или параллельно-последовательно. Каждый способ имеет специфические особенности, которые надо учитывать, когда разрабатывается схема подключения динамиков к усилителю.
Параллельное соединение
схема параллельного соединения колонок с усилителем
Параллельное соединение представляется распространенным способом сборки акустической цепи. Процесс включает в себя следующие этапы:
- Первый канал усилителя, отмеченный маркировкой «-», соединяется с клеммой динамика под знаком «+».
- Далее клеммы «-» и «+» устанавливаются вместе в соответствующие разъемы.
- Оставшиеся элементы размещаются по тому же принципу.
Параллельное соединение обуславливает падение сопротивления нагрузки с увеличением выходной мощности. Причем мощность увеличивается пропорционально к количеству подключаемых динамиков
В процессе работы важно учитывать допустимую нагрузку на усилитель, а также количество поддерживаемых каналов
Последовательное соединение
схема последовательного соединения колонок с усилителем
При последовательном соединении элементы нагрузки соединяются друг за другом, что объясняет некоторые специфические особенности подобных цепей. Сборка этого варианта схемы предусматривает выполнение следующих действий:
- Предварительно стоит подобрать такие динамики, у которых сопротивление будет одинаково. В противном случае качество звука окажется невысоким.
- Далее следует минусовую клемму одного динамика подсоединить к положительному каналу динамика номер два.
- После этого плюсовой кабель фиксируется на минусовой клемме усилителя.
- Минусовой кабель подключается к положительному входу усилителя.
Параллельно-последовательное соединение
схема параллельно-последовательного соединения колонок с усилителем
Параллельно-последовательное соединение представляет собой специальный метод, объединяющий в себе два рассмотренных выше способа подключения колонок. С его помощью соединяются четыре колонки с двумя каналами и обеспечивается необходимое распределение мощности в процессе работы. Отдельного внимания заслуживает поочередное соединение изделий с низкими частотами и широкополосными устройствами
Однако перед использованием подобной схемы важно убедиться в работоспособности при нагрузке в 2 Ом
Инструкция по сборке параллельно-последовательной схемы:
- Минусовой контакт первой колонки соединяется с плюсовым контактом второй колонки.
- Сюда же подключается третий элемент через минусовую клемму.
- Первый плюсовой контакт выводится в основной канал со знаком «+». Сюда же подключается свободная плюсовая клемма третьей нагрузки.
- Минусы второго и четвертого элементов также выводятся в вывод под знаком «-».
- Далее общие выводы моста подключаются к соответствующим клеммам усилителя.
Если при первом запуске цепи будет слышно неприятное звучание, требуется оперативно выключить аппаратуру и обесточить схему. После этого потребуется внимательно изучить переходы проводов с отрицательных в положительные. Неприятный звук при работе свидетельствует о работе цепи в противофазе.
Иногда после сборки схемы один канал не работает. Тут стоит убедиться в том, что соединение кабелей с колонками надежно и контакту между клеммами ничего не мешает.
Как подключить колонки параллельно или последовательно — Портал по безопасности
Если вы строите громкий фронт с большим количеством динамиков, то вам придется их коммутировать между собой, для того чтобы подключить по два и более динамиков на один канал усилителя. По одному дину на канал, конечно, никто не ставит, это просто дорого.
Если, например ставить по 4 пары динов, конечно их лучше попарно скоммутировать, так будет разумнее, и мощность будет выше, и усилитель понадобится один 4-канальный. Пока суммарное сопротивление динов, подключенных в параллель на один канал, не меньше допуска (например 2 Ома или 1 Ом) все нормально. Но когда хочется больше динамиков, люди начинают комбинировать методы коммутации. Например, четыре 4-омных динамиков коммутируют последовательно попарно и пары включают параллельно.
Суммарное сопротивление 4 Ома, подключено 4 динамика на канал. Вроде все хорошо. И чтобы совсем было хорошо, параллельно еще один 4-омный дин коммутируют, тогда суммарное сопротивление 2 Ома получается и на каждый канал подключено 5 динамиков.Встречаются и более остроумные комбинации. Например, на канал сажают три динамика. Один 8-омный, и два 4-омных. Четырехомные соединены последовательно и параллельно к ним подключают восьмиомный.
Сумма опять же 4 Ома, с точки зрения математики все нормально.
Но есть ньюансы. Беда в том, что мощность между динамиками распределяется не равномерно. Одни перегружены, другие отдыхают.Чтобы разобраться что здесь к чему, нужно немного математики.
Допустим, что у нас есть два динамика с сопротивление R1 и R2 и они оба подключены к одному каналу усилителя последовательно или параллельно. Мощность усилителя P будет распределена между динами:
P=P1+P2
где P1 и P2, мощности, которые «прилетают» на дины.Какое соотношение этих мощностей? Насколько они могут быть разными?
Последовательное соединение
Если динамики соединены последовательно, то через них протекает общий ток. Мощность, рассеиваемая на них будет соответсвенно I2R1 и I2R2
P=I2R1+I2R2
где I — общий ток, протекающий через оба динамика.
Из последнего уравнения явно видно, что мощность будет рассеиваться больше на том дине, у которого сопротивление больше. То есть, если мы соединим 8-омный и 4-омный динамики последовательно, больше нагружен будет 8-омный. Для многих это звучит странно, но это действительно так. Поэтому включать последовательно колонки с разным сопротивлением я бы категорически не рекомендовал. По сути работать будет только один.
https://youtube.com/watch?v=cylzFt5xeAM
Что будет, если динамики имеют одинаковое сопротивление? По идее, мощность должна распределятся равномерно. Но есть одна штука, про которую практически нигде не пишут — реактивная составляющая полного сопротивления. Полное сопротивление не постоянно, зависит от частоты сигнала подаваемого на катушку динамика. С ростом частоты растет импеданс, виновата индуктивность звуковой катушки. Это все знают.
Но есть еще одна составляющая импеданса, очень важная про которую никогда не упоминают. Дело в том, что динамик это не просто катушка, имеющая индуктивность, она еще и движется магнитном поле. По сути любой динамик популярной конструкции — это электрическая машина возвратно-поступательного действия. Электродвигатель. Как почти все электрические машины, она обратимая.
Это означает, что во время работы динамик генерирует некоторое ЭДС которое выражается в росте импеданса — полного сопротивления. Чем больше амплитуда колебаний, тем больше будет полное сопротивление. Величина прироста импеданса не большая почти по всему звуковому диапазону и заметного влияния не оказывает. Видимо поэтому ее и не вспоминают.
Но вблизи собственной резонансной частоты динамика, величина противо-ЭДС настолько большая, что связанное с ней увеличение импеданса может в 10-20 раз превышать все остальные составляющие полного сопротивления.
Посмотрите на рисунок. На нем реальная импедансная характеристика динамика Oris GR-654. На резонансной частоте его полное сопротивление равно 48 Ом. Это просто колоссальная величина. Она более чем 10 раз превышает полное сопротивление по рабочему диапазону.
Почему про это явление вообще пошла речь. Дело в том, что когда вы покупаете пару динамиков, они одинаковые только формально. На самом деле динамики вынутые даже из одной коробки, немного разные. Где-то катушки на пару витков больше, где-то подвижка немного жестче или мягче и т.д. По любому динамики будут колебаться с разной амплитудой. Тогда и сопротивление у одного будет больше чем у другого. Мощность будет распределятся не равномерно. А если динамики работают вблизи резонанса, а это почти всегда, будет вообще не приятная ситуация. Тот динамик, у которого больше сопротивление, будет нагружен больше.
Коаксиальные или компонентные
Правильно подобрать динамики не так уж просто. В настоящий момент используются автомобильные колонки двух видов: коаксиальные и компонентные. Коаксиальные колонки включают в себя несколько динамиков сразу, так называемых полос. Бывают двух-, трех- и даже четырехполосные колонки. Компонентные колонки предназначены для воспроизведения лишь определенного сегмента частот: низкого, высокого или среднего.
Сразу оговоримся, ценник между коаксиальными и компонентными колонками различается очень и очень сильно, компонентные колонки относятся к HI-FI и HI-END аппаратуре и стоят дорого, а также требуют наличия профессионального усилителя (возможно не одного) и грамотной установки
Мало того, место установки таких колонок в автомобиле имеет немаловажное значение для общего качества звука
Хорошее питание залог успеха
Процедура подключения усилителя начинается c силовых проводов. Проводка – это важнейший элемент автомобильной аудиосистемы, от неё зависит громкость и качество звука. Для усилителей нужно стабильное питание, т. к. в противном случае мощности будет недостаточно, из-за этого звучание станет искаженным
Чтобы разобраться в том, зачем нужно обращать внимание на качество проводки и как она влияет на воспроизводимый громкоговорителем звук, необходимо узнать, что из себя представляет музыкальный сигнал
Некоторые предполагают, что он представляет собой синус, однако, музыкальный сингал характеризуется большой разницей между обычным и пиковым значением. Если для динамиков автомобильной акустики резкие всплески сигнала не принципиальны, то в случае с усилителем ситуация совершенно иная. Если сигнал хотя бы на секунду (или даже миллисекунду) превысит допустимую мощность, то эти «аномалии» будут слышны даже для тех, кто не может похвастаться хорошим музыкальным слухом.
Если подключение автомобильного усилителя было выполнено должным образом, то сигнал будет идти по проводам в неискаженном виде. Небрежно сделанная работа или неправильно подобранное сечение проводов приведет к тому, что звук будет более зажатым, грубым и вялым. В некоторых случаях также могут отчетливо быть слышны хрипы.
Как выбрать сечение провода?
Провод – это самый обычный метал, обладающим определенным уровнем сопротивления. Чем толще провод, тем ниже сопротивление провода. Чтобы избежать искажения звука во время сильных перепадов напряжения (например, во время воспроизведения мощного баса), необходимо установить провод нужного калибра.
Усилитель принято считать довольно электроемким устройством. Для его эффективной работы необходимо качественное заземление, чтобы была возможность получать нужную энергию от АКБ. Чтобы правильно выбрать сечение проводов необходимо сделать некоторые расчеты. Для начала посмотреть в инструкцию к усилителю (или прямо на коробку от производителя, если документации нет воспользуйтесь интернетом) и найти там значение номинальной мощности (RMS). Номинальная мощность – это мощность сигнала усилителя, которую он может выдавать на протяжении продолжительного периода времени на один канал в 4 Ома. Если рассматривать четырехканальные усилители, то они обычно имеют мощность от 40 до 150 Вт на канал. Допустим, что усилитель, который вы приобрели, выдает мощность 80 Вт. В результате несложных математических операций выясняем, что суммарная мощность усилителя составляет 320 Вт. Т.е. как мы это посчитали? всё очень просто умножим номинальную мощность на число каналов. Если у нас двухканальный усилитель имеющий номинальную мощность (RMS) 60 Вт., то суммарная составит 120 Вт.
После того как вы посчитаете мощность желательно ещё определить длину провода от АКБ до вашего усилителя и можете смело воспользоваться таблицей для подбора нужного сечения провода. Как пользоваться таблицей? С левой стороны указана мощность вашего усилителя, справа выбираете длину провода, поднимаетесь наверх и узнаете какое сечение вам необходимо.
В таблице указаны сечения медных проводов, помните что большое количество продаваемых проводов сделаны из алюминия покрытым медью, данные провода не долговечны и имеют больше сопротивление, рекомендуем использовать тока медные провода.
Выбор предохранителя
Для того чтобы обезопасить подключение автомобильного усилителя, необходимо обеспечить защиту силовой подводки от АКБ до усилителя с помощью предохранителя. Предохранители должны быть размещены как можно ближе к аккумулятору
Важно различать предохранитель, который защищает само устройство (будет ли это усилитель или магнитола), и предохранитель, установленный на силовой провод
Где и как установить
Перед тем как приступить к работе, следует выбрать подходящее место для монтажа. В некоторых моделях авто предусмотрены ниши для размещения динамиков. Этот факт облегчает задачу. Если место для колонок не подготовлено производителем, то его нужно выбрать самостоятельно.
Переднюю пару динамиков советуют установить в машину на крайних участках торпеды. Еще один подходящий вариант — корпус передних дверей. В этом случае достигается не только высокое качество звучания, но и максимально надежная фиксация прибора. Чтобы встраивать динамики в двери, замеряют диаметр колонки и вырезают для нее отверстие в обшивке двери.
Заднюю пару динамиков чаще всего размещают размещают на поле в багажном отделении. Однако для достижения хорошего звучания потребуется доработка. Штатную полку багажника убирают, а на ее место устанавливают акустический подиум с динамиками.
Схема подключения усилителя
Подключение двухканального и четырёхканального усилителя
Данный раздел мы объединили, т. к. эти усилители имеют очень похожую схему подключения, даже можно сказать проще, четырёх канальный усилитель — это два двухканальных. Подключение двухканального усилителя мы рассматривать не будем, но если вы разберётесь как подключить четырёхканальный, то с подключением двухканального у вас не возникнет проблем. Большинство автолюбителей для своих инсталляций выбирают именно этот вариант, т. к. к данному усилителю можно подключить 4 колонки, или 2 колонки и сабвуфер. Давайте рассмотрим, подключение четырёх канального усилителя используя первый и второй варианты.
Подключение 4 канального усилителя к аккумулятору рекомендуется при помощи толстого кабеля. Как выбрать правильные силовые провода и подключить межблочные это всё мы разобрали выше. Подключения усилителя , как правило, указывается в инструкции от производителя. Когда производится подключение усилителя к акустике, то он работает в режиме стерео, в данном режиме такой тип усилителя может работать под нагрузкой от 4 до 2 ом. Ниже представлена схема подключения четырёхканального усилителя к колонкам.
Теперь разберём второй вариант, когда к четырёхканальному усилителю подключаются колонки и сабвуфер. В данном случае усилитель работает в режиме моно, он берёт напряжение сразу с двух каналов, поэтому старайтесь подбирать сабвуфер имеющий сопротивление 4 ома, это сбережёт усилитель от перегрева и ухода в защиту. Подключить сабвуфер не составит проблем, как правило производитель указывает на усилителе откуда брать плюс для подключения сабвуфера, а откуда минус. Взгляните на схему как осуществляется мостовое подключение 4 канального усилителя.
Подключение моноблока (Одноканального усилителя)
Одноканальные усилители используются лишь для одной цели – подключению к сабвуферу. Примечательной характеристикой усилителей такого плана является повышенная мощность. Моноблоки также способны работать с сопротивлением ниже 4 Ом, что называется низкоомной нагрузкой. Моноблоки относят к усилителям класса D,при этом в них есть специальный фильтр для обрезки частот.
Установка одноканального усилителя не потребует много сил, так как схемы его подключения весьма простые. Всего имеется два выхода – «плюс» и «минус», и если у динамика только одна катушка, то достаточно лишь подключить его к ней. Если речь идет о подключении двух динамиков, то они могут подключаться либо параллельным, либо последовательным способом. Конечно, необязательно ограничиваться только двумя динамиками, но перед тем как подключить усилитель и сабвуфер к магнитоле, справится ли последний с большим уровнем сопротивления.
https://youtube.com/watch?v=m-Bo06ivsBM
https://youtube.com/watch?v=6UKcbJs_4ZU
https://youtube.com/watch?v=CFjz8jZ9iak
Как пользоваться знаниями про особенности параллельного и последовательного подключений
Наверное, самый главный вопрос, который встаёт перед учеником – это зачем вообще всё это знать?
Тут всё довольно просто. Зная эти параметры, можно легко собрать нужную цепь. Например, представим, что мы хотим соединить два аккумулятора, напряжение каждого из которых 6 В для подключения автомобильного светодиода, рассчитанного на 12 В. Как соединить аккумуляторы? Если параллельно, то получим повышенную емкость и напряжение 6 В. Диод не «раскурится». Если же использовать последовательное подключение, то на выходе будем иметь сумму 6 В + 6 В = 12 В. Задача решена. Таких примеров можно привести очень и очень много.
Ещё один вопрос, как рассчитывать другие параметры (емкость, мощность, индуктивность) при последовательном и параллельном соединении проводников.
Например, если мы подключим последовательно 5 конденсаторов, как узнать общую емкость этой цепи? Конечно же, можно, опять-таки, заучить формулы. На практике вы их забудете сразу, как перестанете решать подобные задачи. Поэтому, гораздо важнее держать в уме физическое определение ёмкости, а уже из него выводить конкретный частный случай, помня, что при последовательном подключении сила тока всегда одинакова, а напряжение суммируется.
Советы
Дадим несколько советов.
Помимо расчета нагрузки на аппаратуру в конкретно выбранном соединении важно правильно выбрать провода, соответствующие сопротивлению в цепи. Предпочтение можно отдать акустическим проводам, которые на выходе дают наиболее чистый звук или обычным с R не ниже 4 Ом.
Чтобы избежать поломку и короткое замыкание, следует строго соблюдать полярность контактов + на -.
При первом включении магнитолы для проверки, громкость должна быть минимальной
В случае, если звук подается в искаженном виде аппаратуру следует сразу выключить. Такой эффект происходит при несоблюдении полярности соединений, которые придется исправить.
Теория. Типы соединений
В электрике есть два типа соединений — последовательное и параллельное. При последовательном соединении сопротивление суммируется, при параллельном становится ниже, чем самое малое из соединённых. Это то, что стоит помнить и что пригодится для того, чтобы правильно подключить динамики.
Основные формулы для параллельного и последовательного подключения
Есть ещё смешанное соединение. Это когда последовательные цепочки и параллельное подключение «намешаны». В таком случае применяют формулы расчёта, постепенно приходя к одной из «чистых» схем — параллельному или последовательному.
Смешанное соединение и его преобразование в «простое»
На рисунке показано последовательное преобразование сложного смешанного соединения в простое.
Похожие записи:
Автоматическая частотная разгрузка (ачр): назначение, применение, принцип действия, классификация
Принципиальные схемы atx
Последовательное и параллельное соединение аккумуляторов: схема подключения, для увеличения ёмкости, чтобы увеличить напряжение
Расчет параметров частотного преобразователя для асинхронных двигателей
Усилитель тв сигнала
Переделка электронного трансформатора