Kako odrediti frekvenciju skretnice zvučnika

Crossoveri definitivno mogu biti pomalo zbunjujući kada pokušavate dobiti najbolji zvuk koji možete. Sigurno ne pomaže to što neki proizvođači zvučnika ne daju jasne ili korisne informacije!

U ovom lako razumljivom članku objasnit ću:

• Važne osnove skretnica zvučnika
• Kako odrediti frekvenciju skretnice zvučnika koja vam je potrebna
• Kako odrediti frekvenciju za mnoge vrste skretnica zvučnika koje želite koristiti
• Zgodne tablice frekvencija križanja koje možete odmah koristiti

Čitajte dalje kako biste saznali što trebate znati za bolji zvuk.

Što radi skretnica zvučnika? Zašto su korisni?

Skretnice zvučnika imaju nekoliko funkcija s glavnim ciljem poboljšanja kvalitete zvuka:

• Blokirajte neželjene zvučne frekvencije koje zvučnici ne mogu dobro proizvesti (i koje uzrokuju izobličenje ili ih mogu oštetiti).
• Razdijelite glazbeni signal kako biste poslali određene dijelove zvuka na zvučnik koji mu najviše odgovara.

Na primjer, visokotonci su osjetljivi na bas i ne mogu proizvesti srednje frekvencije, pa ih ne želimo pokretati basom subwoofera osobito s velikom snagom. Skretnica zvučnika omogućuje blokiranje ovog štetnog (i izobličenog) basa.

Isto tako, druge vrste zvučnika poput woofera ili subwoofera zvuče apsolutno užasno kad ih tjeraš s višim frekvencijama koje najbolje odgovaraju visokotoncu. Slično tome, možemo koristiti niskopropusnu skretnicu za filtriranje (efektivno blokiranje) tog neželjenog raspona zvuka za čist, ugodan zvuk.

Ovo je posebno važno za subwoofere jer su dizajnirani i najbolje rade samo s čistim basom. U tom slučaju koristi se niskopropusna skretnica i postavlja se na nižu graničnu frekvenciju kako bi se dobio izvrstan zvuk koji volite.

Skretnice zvučnika su vrlo, vrlo česte u mnogim kućnim ili automobilskim sustavima zvučnika, posebno u dvostaznim zvučničkim kabinetima ili komponentnim setovima zvučnika.

Kako funkcioniraju skretnice zvučnika?

Skretnice zvučnika rade koristeći zanimljivo ponašanje kondenzatora i induktora:

• Kondenzatori lakše prolaze više frekvencije (kako se frekvencija smanjuje, povećava se njihov otpor protoku električne energije). To je zbog principa koji se zove kapacitivna reaktancija.
• Induktori lakše prolaze niže frekvencije (kako se frekvencija povećava, njihovo se protivljenje protoku električne energije povećava). To je zbog induktivne reaktancije.

Kondenzatori i induktori mogu se koristiti zajedno za stvaranje učinkovitijih filtara, kao i za podjelu zvuka u rasponu zvuka koji proizvodi zvučnik. Ovo je vrlo uobičajeno u dvosmjernim kućnim ili automobilskim audio sustavima zvučnika.

Pomoću matematičkih formula dizajneri skretnica mogu odabrati prave vrijednosti dijelova potrebne za određenu skretnicu zvučnika koja je najprikladnija za zvučnike koji će se koristiti.

Na primjer, kada niže glazbene frekvencije (basovi) prolaze kroz visokopropusni filtar, ukupni otpor je vrlo visok što znači da ima vrlo malo izlaza za zvučnik. Kada su prisutne više frekvencije, otpor je mnogo manji i ti signali prolaze do zvučnika bez problema.

Zvučnici imaju različite raspone zvuka za koje su najprikladniji, poznati i kao frekvencijski odziv . Ovo se ograničenje koristi kada se projektiraju skretnice.

Što je točka skretanja zvučnika?

Točka skretnice zvučnika obično se naziva frekvencija skretnice , često napisano kao “Fc .” Točka skretanja zvučnika je granična frekvencija iznad koje je audio frekvencijama blokiran pristup zvučnicima.

U tehničkom smislu, frekvencija skretnice nalazi se korištenjem točke od -3 decibela (dB) iz izlaza sklopa skretnice. U smislu električne energije, točka smanjenja glasnoće od 3 dB je frekvencija na kojoj se snaga zvučnika smanjuje za 1/2.

Iza frekvencije skretnice (točka -3dB) izlaz će se sve više smanjivati ​​što je frekvencija zvuka dalje od granične vrijednosti. Na primjer, za visokopropusnu skretnicu od -6 dB po oktavi, ako je granična frekvencija 1 kHz:

• Zvučnik će imati -3dB izlaz na 1kHz.
• Na udaljenosti od jedne oktave (500Hz), izlaz će biti -6dB.
• Na još udaljenijim frekvencijama izlaz će biti gotovo 0 decibela.

Crossoveri nisu savršeni u načinu na koji funkcioniraju

U savršenom svijetu, skretnice bi blokirale 100% zvuka za koji ne želite da dopre do zvučnika nakon te točke. Međutim, križanja nisu savršena. Oni slabe ili smanjite izlaz zvuka izvan frekvencije skretnice. Zbog toga imaju blago zakrivljenu kosinu koju možete vizualizirati na grafikonu.

Nagibi križanja opisuju se u smislu njihove strmine koja opisuje koliko su učinkoviti u blokiranju zvučnih frekvencija. Navedene su u dB po oktavi i uvijek su višekratnici od 6 dB. To je zato što skretnice koriste stupnjeve ili dijelove, od kojih svaki koristi jedan kondenzator ili induktor sa smanjenjem od 6 dB za svaki odjeljak.

Napomena: Oktava je način opisivanja određene točke ili raspona audio frekvencija. Oktava je pola ili dvostruko frekvencije i obično se označavaju standardnim frekvencijama.

Primjer:60Hz, 120Hz…1KHz, 2KHz, itd.

Što su križanja 1., 2. i 3. reda?

Skretnice višeg reda koriste dodatne kondenzatorske i induktorske dijelove zajedno koji su "naslagani" radi učinkovitijeg prekida. Križanje višeg reda koristi malo drugačiju matematiku, ali osnovna operacija je potpuno ista.

• -12dB/oktava skretnice neke su od najčešćih i dobar su kompromis između blokiranja audio frekvencija i cijene dijelova. Mnoga automobilska ili kućna pojačala s ugrađenom elektroničkom skretnicom nude nagib od 12 dB.
• Skretnice od -6dB/oktave minimum su za korištenje i nisu tako učinkovite kao druge.
• Skretnice od -18dB i višeg reda mnogo su strmije u graničnoj vrijednosti, ali u mnogim slučajevima nisu potrebne.

Kada je u pitanju točka križanja za same zvučnike, ona ovisi o nekoliko različitih stvari kao što ćete vidjeti u nastavku.

Kako odrediti frekvenciju skretnice za zvučnike

Postoji nekoliko načina da odredite koje frekvencije skretnice trebate koristiti sa zvučnicima:

• Frekvencijski odziv zvučnika nalazi se u specifikacijama ako je priložen.
• Vrsta i veličina zvučnika koje imate (visokotonci u odnosu na niskotonce, zvučnici s malom membranom u odnosu na velike zvučnike itd.).
• Preporuke proizvođača.

U mnogim ćete slučajevima na kraju upotrijebiti 2 ili više gore navedenih stvari da biste dobili najbolje rezultate. Kako bih lakše organizirao stvari, podatke u nastavku podijelit ću u 2 vrste ovisno o vrsti korištene skretnice zvučnika.

1. Pronalaženje frekvencije skretnice za (inline) skretnice prvog reda

Blokatori basa, kako se nazivaju, vrsta su ugrađene skretnice prvog reda (jednostupanjske) koja se koristi s visokotoncima ili manjim zvučnicima za blokiranje basa. Ako ne znate frekvenciju skretnice, možete je sami izračunati koristeći samo malo matematike.

Skretnice prvog reda koriste jedan inline kondenzator ili induktor. Neke od najčešćih upotreba su:

• Korištenje ugrađenog kondenzatora za visokotonce ili velikog kondenzatora za blokiranje basa za male zvučnike.
• Korištenje ugrađenog induktora za filtriranje visokih tonova do srednjetonskog zvučnika.

Kako biste odredili koja vam je frekvencija potrebna (pod pretpostavkom da već ne znate koja je to), možete započeti provjerom frekvencijskog odziva zvučnika u specifikacijama. Problem je u tome što proizvođači zvučnika ponekad navode frekvencije koje zvučnik tehnički može proizvode, a ne stvarni raspon zvuka koji mogu proizvesti dobro.

Korištenje grafikona frekvencijskog odziva

Kada vam je dostupan grafikon frekvencijskog odziva, možete vidjeti raspon zvuka koji zvučnik može, a koji ne može proizvesti dobro (kao što je mnogo niža izlazna glasnoća zvuka na dnu grafikona prikazanog ovdje). Odaberite frekvenciju skretnice dalje od ovog slabog raspona odziva.

Ako ste dovoljno sretni da imate grafikon frekvencijskog odziva sa zvučnicima koje želite koristiti, možete vidjeti područja u kojima imaju loš izlaz. Ovo su područja koja želite izbjegavati. Da biste to učinili, odaberite frekvenciju skretnice izvan ovog raspona.

Iz gornjeg primjera možemo vidjeti da prikazani visokotonac ima dobar izlaz negdje ispod 2 kiloHerca (2kHz). Znajući da ćemo htjeti odabrati frekvenciju skretnice koja je najmanje 2kHz ili više.

Korištenje preporučenih frekvencija skretnice

Neki proizvođači uključuju preporučeni raspon frekvencija za uporabu. U tom slučaju, lako je koristiti ovo kao smjernicu. Za primjer na gornjoj slici odabrali biste frekvenciju skretnice od najmanje 3,5 kHz, što je vrlo uobičajeno.

Na što treba paziti

Nažalost, mnogi proizvođači navode frekvencijski odziv (raspon) zvučnika na temelju raspona zvuka koji mogu proizvesti, ali ga ne proizvode dobro. Na primjer:

• Mali zvučnici punog ili srednjeg opsega mogu biti navedeni kao zvučnici koji rade do niskih 35 Hz (niski raspon basova). Međutim, mali zvučnici gotovo nikad ne mogu dobro proizvesti niske basove.
• Srednjetonski zvučnici ili niskotonci za opću upotrebu mogu biti navedeni kao podržavajući frekvencije visoko u visokotonskom (visokotonskom) rasponu. Na primjer, 4kHz ili čak i više. Međutim, niskotonski ili srednji bas zvučnici gotovo nikad ne rade dobro na visokim frekvencijama.

U oba slučaja, zanemarite ove neuobičajene više ocjene frekvencijskog odziva i provjerite grafikon odgovora ako je dostupan.

Budući da su neke frekvencije skretanja tako uobičajene, napravio sam tablicu (navedenu u nastavku, sljedeći odjeljak) koja će vas riješiti posla. Možete ih koristiti kao vodič u većini slučajeva.

2. Pronalaženje frekvencije skretnice za skretnice 2. reda ili više (dvostazni ili veći sustavi zvučnika)

U slučaju 2-staznih ili 3-staznih sustava zvučnika, to je malo kompliciranije, ali ne puno. U ovom slučaju, to je kompromis između prave skretnice za niskotonac i visokotonac.

Za 2-stazni ili 3-stazni sustav zvučnika prava frekvencija skretnice je srednja točka koja im omogućuje da oboje rade zajedno bez praznine u proizvedenom zvuku. Drugim riječima, htjet ćete odabrati frekvenciju skretnice koja im omogućuje da oba rade u svom optimalnom rasponu.

Primjer skretnice 2-staznog zvučnika

Na gornjoj slici primjera možete vidjeti neke tipične zvučnike zajedno s njihovim preporučenim rasponom upotrebe. Kako bismo odredili skretnicu zvučnika koja nam je potrebna, možemo odabrati onu koja je kombinacija:

• Ispod najveće preporučene frekvencije za woofer.
• Iznad minimalne preporučene ili navedene frekvencije za visokotonac.

U ovom slučaju, kao što se često događa, to bi bila srednja točka oko 3000 Herca ili 3500 Herca. Možemo upotrijebiti bilo koji od njih jer su gotovi dijelovi skretnice vjerojatno dostupni za kupnju, što olakšava sastavljanje vlastitog sustava zvučnika.

3-stazni sustavi zvučnika

3-stazni sustavi zvučnika slični su 2-staznim s razlikom što je skretnica srednjeg tona (srednjetonska) bandpass tipa. Slično 2-staznom zvučniku, odabrat ćemo srednju frekvenciju skretnice u radnom rasponu srednjetonskog u odnosu na visokotonac i srednjotonskog u odnosu na niskotonski zvučnik. (Pogledajte moje preporuke u nastavku)

Koja je dobra skretnica za zvučnike? Smjernice i tablica

Dobre vijesti koje većina vremena bit ćete u redu s najčešćim graničnim frekvencijama navedenim u nastavku na temelju veličine ili vrste zvučnika. To je zato što se zvučnici i sustavi zvučnika tako često koriste na isti način da se obično primjenjuju najčešće granične frekvencije.

Pomoću tablica koje sam dao u nastavku možete odrediti frekvencije skretnice za svoje zvučnike, kako za auto tako i za kućni audio.

Tablica skretnica kućnih stereo zvučnika

Vrsta/sustav zvučnika	Frekvencija križanja
Subwoofer	80Hz niske proći. (THX zvučna preporuka također)
Glavni/toranjski prednji zvučnici (mali)	60 do 80Hz visokopropusni. Najbolje radi sa subwooferom koji ih nadopunjuje.
Glavni/toranjski prednji zvučnici (veliki)	40 – 60Hz visokopropusni.
Središnji ili surround zvuk (mali)	100-120Hz visoki prolaz. Ovi tipovi zvučnika vrlo su loši za bas.
Središnji ili surround zvuk (srednji/veliki)	50-60Hz visoki prolaz.
Zidni ili mini satelitski zvučnici	100-120Hz visoki prolaz.
Sustavi 2-staznih zvučnika	3kHz do 3,5KHz. Vrlo česta skretnica
3-stazni sustavi zvučnika	3,5kHz (srednji/visoki) i 500Hz (srednji/niskotonac)

Tablica frekvencija skretnice stereo zvučnika automobila

Vrsta/sustav zvučnika	Frekvencija križanja
Subwooferi	70-80Hz niskopropusni
Prednji/stražnji puni raspon ili komponente	~56-60Hz visoki prolaz za blokiranje niskog basa
Tweeters	3-3,5 kHz visokopropusni
Srednjetonski ili niskotonski zvučnici (glavni)	1kHz-3,5kHz za blokiranje zvukova raspona visokotonaca
Sustavi 2-staznih zvučnika	3kHz do 3,5KHz. Vrlo česta skretnica
3-stazni sustavi zvučnika	3,5kHz (srednji/visoki) i 500Hz (srednji/niskotonac)

Neke opće smjernice su:

• Za male kućne ili automobilske zvučnike (4″, 5 1/4″, 6 1/2″ itd.) koristite visokopropusnu skretnicu oko ~56-60Hz ili tako da blokirate niskotonski bas. To će pomoći u sprječavanju izobličenja i možete pokretati zvučnike s većom snagom i glasnoćom uz izvrsnu jasnoću zvuka.
• Subwooferi trebaju čisti bas signal što možete postići korištenjem niskopropusne skretnice oko 70 do 80 Hz.
• Visokotonci su općenito dobri za oko 3 kHz ili više, tako da su granične frekvencije od 3 kHz ili 3,5 kHz obično odličan izbor.

Kako pronaći frekvenciju skretnice iz skretnice zvučnika

Što ako već imate skretnicu zvučnika, ali ne znate koja je frekvencija skretnice? Dobra vijest je da u mnogim slučajevima možete shvatiti o čemu se radi na temelju vrijednosti dijela i impedancije zvučnika.

Da biste to učinili, morate znati:

• Vrijednost kondenzatora (u Faradima) ili induktorske zavojnice (u Henriesima) za jednu ("1. reda") inline crossover.
• Za 2-stazne ili druge skretnice zvučnika vrlo je slično, ali zahtijeva malo više istraživanja.

Kako odrediti frekvenciju skretnice zvučnika

1. Skretnice kondenzatora ili induktora jednostrukog reda (inline)

Upotrebom gore prikazanih formula možete izračunati frekvenciju skretnice za određeni zvučnik.

Za visokopropusne ili niskopropusne inline skretnice, možemo izračunati frekvenciju ako znamo ome zvučnika i kapacitet ili induktivitet. Postupak je isti u oba slučaja.

Primjer #1

Impedancija zvučnika =8Ω, kondenzator =47 mikrofarada.

Fc =1/(2 x 3,14159 x 8 x ,000047) =423Hz (oko 400Hz).Primjer #2

Impedancija zvučnika =4Ω, induktor =4 milliHenries (.004H).

Fc =4/(2 x 3,14159 x ,004) =159Hz (oko 150Hz).

2. 2-smjerne ili 3-smjerne skretnice

2 i 3-smjerne skretnice se malo razlikuju iz više razloga. Nažalost, budući da postoje različite vrste i budući da ponekad proizvođači imaju različite dizajne ili značajke, one mogu biti vrlo ponekad je teško shvatiti. Drugim riječima, ne postoji sjajno način da odredite graničnu frekvenciju za 2-staznu ili 3-staznu skretnicu.

Međutim, često postoji nekoliko stvari koje možete učiniti kako biste saznali približnu frekvenciju skretnice i dobili je unutar "stanice". Koristit ću 2-smjerne kao primjer jer su tako česti i jer su 3-smjerni vrlo slični, ali s dodatnim križnim dijelom.

Korištenje ispitne opreme za određivanje frekvencije skretnice zvučnika

Ako ste dovoljno sretni da pri ruci imate ispitnu opremu poput osciloskopa i generatora signala, možete primijeniti ulaz signala na ulaznu stranu s priključenim zvučnicima ili otpornicima iste vrijednosti oma. Postupno mijenjajte frekvenciju generatora signala i zabilježite točku u kojoj se izlazni signal počinje smanjivati.

Kada se izlazni napon smanji za 1/2, to je točka od 3 dB i pronašli ste frekvenciju skretnice. Nažalost, većina ljudi nema pristup opremi za testiranje pa im je potreban drugačiji pristup.

Korištenje kalkulatora skretnice zvučnika i "obrazovanih nagađanja"

Potrošio sam puno vremena pokušavajući shvatiti razne skretnice zvučnika koje sam posjedovao, a nažalost, budući da se mogu toliko razlikovati, to može biti ekstremno teško je otkriti njihovu skretnu frekvenciju. Postoji nekoliko razloga zašto:

• Neke skretnice smanjuju glasnoću na visokotoncu dodavanjem ugrađenog otpornika. To utječe na vrijednost korištenih dijelova jer impedancija zvučnika mijenja način rada skretnice.
• Dijelovi ugrađeni u skretnicu nemaju uvijek otisnute vrijednosti.
• Različiti dizajni križanja (Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel itd.) koriste različite vrijednosti.
• Može biti teško dokučiti dizajn crossovera samo gledajući ga.
• Neke 2- ili 3-stazne skretnice kombiniraju visokotonske skretnice 2. reda i niskotonske skretnice 1. reda u istom dizajnu.

Moj savjet je da pokušate odabrati najbolju pretpostavljenu frekvenciju skretnice od onih koje sam ranije dao i unesete vrijednosti oma zvučnika, a zatim krenite odatle.

Dobra (i jednostavna, laka za praćenje) skretnica zvučnika za korištenje je ova:https://www.erseaudio.com/Second-Order-2-Way

Kako koristiti crossover kalkulator

Na primjer, počnite s cijelim brojem poput 3000 Hz za dvosmjernu skretnicu za "najbolju pretpostavku" početne frekvencije. Pritisnite gumb potreban za izračun vrijednosti skretnice zvučnika za različite frekvencije skretnice.

Provjerite jednu od vrijednosti kondenzatora (obično su one na vrhu tiskane ploče za visokotonac) i promijenite frekvenciju skretnice za nekoliko stotina herca ako je početno odgovarajuća isključeno za rezultirajuću vrijednost kondenzatora prikazanu u izračunatim vrijednostima.

Nakon što to učinite, pokušajte promijeniti skretnicu od 3000 Hz na 2500 Hz ili 3500 Hz ako je prikazana vrijednost kondenzatora vrlo različita. Kad nije jako daleko, počnite ga mijenjati bliže (na primjer, mijenjajte ga za 250 Hz odjednom ili čak 100 Hz).

Jednom kad ga približite relativno blizu, trebali biste imati bolju predodžbu o tome koja je približna frekvencija skretnice. Imajte na umu da ako koriste otpornik u seriji s izlazom za visokotonac, trebali biste to dodati u polje za unos impedancije zvučnika (Ohmi) jer to čini razliku dvostruko veću.

(Napomena: zbog različitih dizajna koji postoje, možda ćete morati odabrati Linkwitz-Riley, Butterworth, Bessel ili Chebechev i isprobati i njih ako su dostupni)

Još sjajnih članaka koje ne smijete propustiti

Ne odlazite - ima toliko više čitati i uživati! Ne propustite moje druge sjajne članke:

• Ovdje saznajte kako instalirati i ožičiti skretnice zvučnika automobila na pravi način.
• Želite odličan zvučni sustav? Evo kako postaviti frekvencije skretnice zvuka automobila.
• Nemojte pokvariti svoj zvuk! Evo što se događa ako koristite različite impedancije sa skretnicom.
• Naučite kako spojiti EQ i skretnicu za audio u automobilu – uz SJAJNE dijagrame!