Não há tópico de áudio automotivo mais confuso e inconsistente do que classificações de potência de alto-falantes. O fato é que os métodos desenvolvidos para testar alto-falantes são bastante simples e confiáveis. Se o alto-falante passa no teste, imprima o número.
Há muito tempo, algum fabricante desconhecido achou importante dizer aos consumidores que seu alto-falante suportaria mais potência que o de um concorrente. Estamos falando dos dias de Lear Jet, Jensen e Muntz, não cinco ou 10 anos atrás. Seja qual for essa empresa, imprimiu um número maior na embalagem e disse aos clientes que seu alto-falante era melhor por causa disso. Claro, concorrentes seguiram o exemplo e contra-atacaram essa reivindicação ligeiramente falsa com uma classificação ainda mais ridícula. E assim por diante. Atualmente temos alto-falantes 6x9 que alegam suportar 600 watts mas têm uma bobina de voz minúscula de 1 polegada. A matemática simplesmente não fecha.
Neste artigo, vamos falar sobre classificações de potência de alto-falantes. Explicaremos o que as classificações significam e como são testadas. Quando terminar de ler, você nunca mais olhará para uma especificação de POTÊNCIA MÁXIMA duvidosa da mesma forma.
Potência é uma unidade de energia que descreve quanto trabalho é feito em um período específico. Nós, caras de carro, conhecemos cavalo-vapor e torque, e como você está lendo isso, claramente tem interesse em sistemas de áudio e já ouviu falar da unidade elétrica de potência conhecida como watt. Por definição, 1 watt de potência equivale a 1 joule de energia entregue em um período de um segundo. Em termos mais familiares, isso equivale ao trabalho feito em um circuito alimentado por 1 volt onde 1 amp de corrente flui através da carga. Empolgante, não?
Em nossos alto-falantes, a potência do nosso amplificador flui através da bobina de voz. O fluxo de elétrons através da bobina cria um campo magnético ao redor dela. Dependendo da polaridade (direção) do fluxo de corrente, o campo magnético pode fazer a bobina e o cone anexo moverem-se para frente ou para trás na cesta. Como o sinal saindo do nosso amplificador é corrente alternada, o alto-falante responde movendo-se para frente e para trás com as mudanças de polaridade.
A potência elétrica do nosso amplificador não é diferente da eletricidade que flui através de um elemento de aquecimento elétrico em um fogão. O elemento de aquecimento tem uma resistência, geralmente entre 27 e 40 ohms. À medida que aplicamos o sinal elétrico de 120v da parede a essa bobina de fio, trabalho é feito. Para uma bobina de 27 ohms, alimentada com 120 volts de eletricidade, 533 watts de trabalho são produzidos. Esse "trabalho" é a geração de calor.
Quando enviamos 100 watts de potência para um alto-falante, quase toda essa energia é convertida em calor. Talvez 2 ou 3 por cento dessa energia do amplificador seja convertida em energia sonora. Espero que você possa ver para onde isso vai. Quando a corrente flui através da bobina de voz, ela esquenta. Mais corrente produz mais calor. Eventualmente, a cola que mantém o enrolamento da bobina de voz no suporte começa a superaquecer e falhar. Neste ponto, o enrolamento da bobina de voz provavelmente se desenrolará e geralmente ficará preso no vão do ímã, fazendo o alto-falante parar de tocar.
Como observação à parte, poderíamos entrar em uma discussão inteira sobre problemas de manejo de potência causados por excursão excessiva do cone. Para os propósitos deste artigo, vamos assumir que estamos operando o alto-falante dentro de uma faixa de frequência onde a excursão do cone não é um problema. Falaremos sobre excursão de alto-falante outra hora.
A referência atual para testar alto-falantes automotivos é o padrão CEA-2031. Este conjunto de critérios de teste inclui como e onde o alto-falante sob teste é montado e o conteúdo do sinal usado para testar o alto-falante. É esse sinal de áudio, e como é usado, que é de interesse para este artigo.
A faixa de teste de manejo de potência é um sinal de ruído rosa modificado que é limitado em largura de banda entre 40Hz e 10 kHz. O conteúdo de alta frequência do sinal simula o conteúdo espectral de um sinal de grave ou médio distorcido. Isso mesmo: se você distorcer um sinal de baixa frequência, ele cria harmônicos. Como tal, você enviará muita informação extra de médios e altas frequências para seu alto-falante se o amplificador estiver saturando.
O sinal CEA-2031 é gravado com especificações de amplitude muito específicas. A faixa de teste é precedida por uma gravação de som de nível de referência. Para quantificar o nível de potência do teste, o sinal de referência é reproduzido e a amplitude é medida. No lado da engenharia, testes de potência são feitos em níveis de tensão RMS. Essa tensão é convertida em watts, baseada na impedância mínima do driver sob teste. Por exemplo, medições de eficiência são feitas usando tensões de 2 ou 2,83 volts, que se traduzem em 1 ou 2 watts respectivamente em um alto-falante de 4 ohms.
Uma vez que o nível de referência é definido, o tom de teste é reproduzido sem fazer ajustes na amplitude de reprodução. A faixa de teste é projetada para fornecer dois testes simultâneos. O nível de tensão RMS da faixa testa a capacidade de manejo de potência contínua do alto-falante. A amplitude de pico do sinal testa simultaneamente o manejo de potência de pico do alto-falante com 3dB adicionais de potência de entrada.
O dispositivo sob teste (alto-falante) é colocado em uma montagem em uma sala com condições ambientais controladas. "O alto-falante é classificado para a potência que pode suportar por 2 horas sem uma mudança permanente nas características acústicas, mecânicas ou elétricas maior que 10%", de acordo com a especificação. Para alcançar uma classificação mais alta, o teste deve ser repetido em um nível de potência mais alto pelo mesmo tempo após um período de resfriamento de duas horas.
Muitas empresas testam seus produtos por mais tempo. Muitas empresas japonesas testam seus alto-falantes por oito a 10 horas. Algumas empresas premium testam seus alto-falantes por impressionantes 100 horas. Isso mesmo – mais de quatro dias tocando esta faixa de ruído rosa modificado.
Existem variações deste teste. Para subwoofers, montar os drivers em uma caixa selada aumentará a dificuldade do teste dramaticamente. O ar dentro da caixa esquentará e reduzirá a capacidade do subwoofer de se resfriar.
Então, como os caras do marketing dormem à noite com suas reivindicações de classificação de potência insanas? Mencionamos que o manejo de potência físico poderia ser uma preocupação. Claro, tocar grave em um tweeter resultará em desastre, rapidamente. Tocar um único tom por um período determinaria uma classificação de manejo de potência? E se um alto-falante suportar um tom de 500 Hz por algumas horas? Isso é uma classificação de potência? Certamente. Descreve com precisão as capacidades do alto-falante? Não realmente.
Agora que você sabe como as classificações de potência de alto-falantes são criadas, basicamente pode ignorá-las. O processo de escolher um alto-falante deve ser baseado em desempenho, não especificações. Resposta de frequência, eficiência e desempenho de distorção separam o bom do medíocre. Um alto-falante classificado para 150 watts não é necessariamente melhor que um classificado em 125 watts.
Se você está comprando subwoofers, especificações de manejo de potência tornam-se um pouco mais importantes. Você não vai querer combinar um subwoofer classificado para 200 watts com um amplificador de 1.000 watts. Se quer manter as coisas seguras, combine a classificação de potência do subwoofer com a do amplificador. Se quer garantir que nunca vai queimar o sub, compre um alto-falante classificado para o dobro da potência do seu amplificador.
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