Teorija elektrike zvuka u automobilu — Opterećenje ožičenja u seriji i paralelno

Nastavit ćemo s uvodom u osnove električne teorije zvuka automobila govoreći o serijskim i paralelnim opterećenjima ožičenja. Razumijevanje karakteristika svake opcije ožičenja i načina na koji se ona odnosi na isporuku energije i trenutnu potrošnju ključno je za odabir pravih zvučnika za vaš zvučni sustav. Svi renomirani prodavači mobilnih dodataka znaju napamet osnove serijskog i paralelnog ožičenja i mogu vam pomoći da pronađete pravu kombinaciju zvučnika ili subwoofera kako biste osigurali optimalnu izvedbu vašeg zvučnog sustava.

Pregled električnog kruga

U ovom trenutku trebali biste biti upoznati s osnovnim konceptom ožičenja opterećenja na izvor napajanja. U našim automobilima to može biti nešto jednostavno poput priključivanja USB punjača za telefon u središnju konzolu ili zamolba vašeg instalatera da integrira pojačalo u električni sustav u vašem vozilu.

Najosnovniji električni krugovi imaju jedan izvor napajanja i jedno opterećenje. Dva uređaja su spojena zajedno s pozitivnim priključkom izvora spojenim na pozitivni priključak opterećenja, a isto tako i za negativne priključke. Struja teče od izvora napajanja, kroz opterećenje i natrag do suprotnog terminala izvora.

Paralelno opterećenje ožičenja

Svaki uređaj koji spojimo na električni sustav u našim automobilima i kamionima smatra se ožičenim paralelno s ostalim opterećenjima. Svi pozitivni priključci idu na isti izvor električne energije, a svi priključci za uzemljenje učinkovito su spojeni na isti terminal baterije.

Prva i najvažnija karakteristika paralelno ožičenih trošila jest da je napon na svim tim trošilima jednak.

Znajući to olakšava izračunavanje struje kroz svako opterećenje pomoću jednadžbe I =V ÷ R. Također možemo izračunati snagu koju rasipa svako opterećenje pomoću jednadžbe P =V^2 ÷ R.

Na gornjem dijagramu vidimo dva opterećenja spojena na zajednički 12-voltni izvor napajanja. Opterećenje 1 ima otpor od 20 ohma, a opterećenje 2 ima otpor od 15 ohma. Koristeći gornje jednadžbe, možemo izračunati da 0,6 ampera struje teče kroz opterećenje od 20 ohma i 0,8 ampera teče kroz granu od 15 ohma. Isto tako, grana od 20 ohma rasipa 7,2 vata energije, a grana od 15 ohma 9,6 vata.

Izvor napajanja treba dati ukupno 1,4 A struje u krug.

Izračunavanje otpora paralelnih opterećenja

Važan dio razumijevanja paralelnih opterećenja i načina na koji oni utječu na snagu izvučenu iz napajanja je potrebno razumijevanje kako izračunati neto otpor višestrukih paralelnih opterećenja.

Formula za izračun ukupnog otpora višestrukih paralelno spojenih opterećenja je 1/Rt =1/R1 + 1/R2 + 1R3 i tako dalje, dok ne uključite sva opterećenja.

Za naša opterećenja od 15 i 20 ohma u primjeru, matematika bi bila:1/Rt =1/20 + 1/15 ili 1/Rt =0,05 + 0,06667. Ovo je 1/Rt =0,11667 što je 8,571 ohma.

Postoji nekoliko prečaca kojima možete izračunati otpor kada se koristi više opterećenja iste vrijednosti. Pogledajte sljedeći krug:

U ovom krugu, sva četiri opterećenja su 8 ohma. Možemo izračunati i vidjeti da je ukupni otpor 2 ohma. Tamo gdje su sva opterećenja u krugu ista, možemo jednostavno podijeliti otpor svakog s brojem opterećenja.

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

Upamtite, ovo radi samo kada su svi otpori opterećenja identični.

Opterećenja ožičenja u seriji

Druga mogućnost u smislu povezivanja opterećenja zajedno je njihovo spajanje u seriju. Donja shema prikazuje dva opterećenja spojena u seriju s izvorom napona.

U serijskom krugu struja kroz sva trošila je ista. Pad napona preko opterećenja ovisi o ukupnoj struji koja teče u krugu na vrijednosti otpora pojedinačnog opterećenja.

Još jedna značajka serijskih krugova koja ih čini vrlo lakima za rad je da je ukupni otpor kruga jednak zbroju svih opterećenja. Jednadžba je Rt =R1 + R2 + R3 i tako dalje dok se ne uzmu u obzir sva opterećenja. Za naš primjer s otpornicima od 15 i 20 ohma, ukupni otpor u serijskom krugu bio bi 35 ohma. Struja kroz krug izračunava se pomoću jednadžbe I =V ÷ R, koja bi bila 12 ÷ 35 ili 0,343 ampera za ovaj krug.

Kako bismo izračunali napon na svakom opterećenju, možemo pomnožiti struju puta otpor za svaku vrijednost iz jednadžbe V =I x R. Napon na R1 je 6,857 volta, a napon na R2 je 5,143 volta. Nije slučajno, zbroj ova dva napona jednak je našem opskrbnom naponu od 12 V.

U automobilskim primjenama, problem sa serijskim opterećenjem ožičenja je taj što ukupna snaga dovedena u krug ovisi o otporu svake komponente u krugu. To čini predviđanje rezultata za dinamička opterećenja vrlo teškim. Ono gdje povremeno radimo žičane opterećenja u seriji je kada subwoofere povezujemo s pojačalom ili u rijetkim slučajevima koristimo komponente pasivne skretnice sa zvučnikom.

Serijski-paralelno ožičenje za subwoofere

Upotrijebimo primjer pojačala dizajniranog za proizvodnju svoje nazivne snage u opterećenju od 4 ohma. Ako na pojačalo želimo spojiti jedan subwoofer, on bi trebao imati nazivnu impedanciju od 4 ohma. Ovisno o marki subwoofera koji tražite, možda ćete imati dostupnu jednu zvučnu zavojnicu od 4 ohma, dvostruku konfiguraciju od 2 ohma ili dvostruku od 8 ohma.

Ako odaberete dvostruki woofer od 2 ohma, glasovne zavojnice će morati biti spojene u seriju prije nego što se pozitivni i negativni priključci spoje na pojačalo. Ako koristite dvostruki sabvufer od 8 ohma, zavojnice moraju biti spojene paralelno.

Što ako želimo spojiti više subwoofera na jedan kanal pojačala? U ovom slučaju, neto impedancija i dalje treba biti 4 ohma. Možete koristiti par sabvufera s jednom glasovnom zavojnicom od 2 oma ili par dvostrukih sabvufera od 4 oma. Par sabvufera od 2 oma bio bi spojen u seriju, a zatim na pojačalo. Dvostruki sabvuferi od 4 ohma imali bi svoje pojedinačne glasovne zavojnice spojene u seriju, a zatim bi dva subwoofera bila paralelno povezana s pojačalom.

Primijetit ćete da smo izvor napajanja u ovom dijagramu prebacili na izvor izmjenične struje. Možete to smatrati svojim pojačalom. Nismo željeli da nas itko prozove zbog prijedloga da svoje subwoofere povežete s baterijom.

Možete nastaviti spajati više subwoofera u istodobnim serijskim i paralelnim opterećenjima dok vam ne ponestane prostora u prtljažniku, sve dok neto rezultati održavaju pojačalo zadovoljnim s opterećenjem od 4 ohma.

Odaberite prave subwoofere za svoje pojačalo

Razumijevanje osnova serijskog i paralelnog ožičenja ključno je za dobivanje prave kombinacije subwoofera za vaše pojačalo ili pravog pojačala za subwoofere po vašem izboru. Vaš lokalni specijalizirani prodavač mobilne elektronike može vam pomoći da dobijete pravo rješenje za svoju aplikaciju i instalirate ga tako da zvuči izvrsno. U sljedećem članku o električnoj teoriji zvuka automobila predstavit ćemo koncept izmjenične struje.