Damos como certo como certos aparelhos de som e amplificadores precisam de alto-falantes de 2, 4 ou 8 ohms para funcionar corretamente.
Mas o que é impedância do alto-falante? E como você pode dizer a impedância de um alto-falante se não está no alto-falante ou você não consegue encontrá-lo?
Ótimas notícias - não é tão difícil! Neste artigo útil, explicarei como funciona a impedância do alto-falante, como você pode medir a impedância do alto-falante (Ohms) e muito mais.
Há também um gráfico de Ohms de alto-falante útil para ajudá-lo a identificar qual impedância seu alto-falante deve saber com certeza.
Como saber a impedância de um alto-falante
Vamos cobrir as ideias principais antes de entrar em mais detalhes, pois abordo cada tópico mais.
Como encontrar a impedância de um alto-falante
- Se a classificação Ohm (impedância) não estiver disponível no alto-falante, você deve medir a impedância de um alto-falante usando um medidor de teste configurado para a função Ohms (resistência). Isso dará a resistência da bobina de voz que permitirá determinar a categoria de impedância do alto-falante. (veja abaixo para mais detalhes)
- A impedância de um alto-falante geralmente é listada no ímã do alto-falante, na embalagem e/ou na caixa e nas especificações. No entanto, nem sempre é esse o caso, pois depende do fabricante e do modelo.
- A impedância total muda com a frequência, pois os alto-falantes não agem como resistores, mas têm indutância que se opõe ao fluxo de corrente à medida que a frequência do sinal de áudio aumenta. Você pode calcular a impedância com base nas fórmulas incluídas aqui. Observação: você não precisará disso apenas para determinar a faixa geral de impedância dos alto-falantes.
Para encurtar a história,
se o alto-falante não tiver a impedância listada em nenhum lugar ou você não conseguir encontrar as especificações do fabricante, o melhor a fazer é medi-lo. Dessa forma, você pode ter 100% de certeza e evitar problemas com seu estéreo, amplificador e crossovers.
Você
definitivamente não queira usar um alto-falante com impedância menor do que o esperado, pois é possível danificar seu estéreo ou amplificador permanentemente!
O que é impedância do alto-falante? (Explicação das classificações de ohm do alto-falante)
A impedância do alto-falante, medida em Ohms, é a resistência total da bobina de voz ao fluxo de corrente elétrica enquanto opera com um sinal musical. Ao contrário dos condutores elétricos padrão, o enrolamento do fio da bobina de voz forma um loop que possui uma propriedade elétrica chamada
indutância. A indutância é diferente da resistência, pois muda à medida que a frequência muda. Isso é chamado de
reatância indutiva. Como funciona a impedância do alto-falante?
Os campos magnéticos são criados à medida que a corrente flui através da bobina de fio firmemente enrolada. Esses campos têm uma oposição (resistência, também chamada de
reatância ) à corrente que flui através do fio da bobina. (Da mesma forma, muitos outros componentes elétricos, como motores, também têm isso).
Por causa de como a indutância funciona e a física envolvida, a “impedância” do alto-falante (resistência total) não é uma simples adição da resistência e da reatância indutiva juntas.
Em vez disso, a impedância do alto-falante é encontrada a partir da soma algébrica (a raiz quadrada da soma dos quadrados) da resistência do fio da bobina e da reatância indutiva. A reatância indutiva é comumente escrita como “Xl”, pronunciada “X sub L” e é medida em unidades de Ohms, assim como a resistência. A indutância é medida usando uma unidade chamada “Henrie” e comumente anotada com um “H”:“uH” para microHenries, “mH” para milliHendries e assim por diante.
Como calcular a impedância do alto-falante
Se você gosta de matemática, pode ver aqui como a impedância do alto-falante é calculada. Como mencionei, é a soma geométrica da resistência no enrolamento do fio de cobre de voz e a reatância indutiva em uma determinada frequência.
A coisa mais importante a entender sobre a impedância do alto-falante é:
- A impedância do alto-falante é sempre igual ou maior que a resistência do fio da bobina de voz. Você pode medir isso com um ohmímetro.
- O número de impedância em um alto-falante é uma diretriz geral para compatibilidade, não exatamente o que o alto-falante mede.
- A impedância muda ligeiramente (aumenta) à medida que a frequência que está sendo reproduzida aumenta.
Na verdade, se você usar um medidor de teste para medir os Ohms (impedância) da bobina de voz em um alto-falante, você encontrará uma leitura de cerca de 3,2-3,6 ohms ou mais para um alto-falante de 4 ohms e 6 ohms ou superior para um alto-falante de 8 ohms.
Exemplo de cálculo da impedância do alto-falante
Vamos dar um exemplo. Usaremos um alto-falante de exemplo e especificações do mundo real e faremos as contas.
Exemplo de parâmetros para usar em um alto-falante real para a resistência da bobina de voz (Re) e a indutância do enrolamento (Le). Exemplo de cálculo da impedância do alto-falante usando 1kHz como frequência:
- Calcule a reatância indutiva:
Xl =2*Pi*Le*frequência:2*3,14159*.000280*1.000 =1,759 Ohms (Ω)
- Encontre a impedância total (representada por "Z"): Encontre a raiz quadrada da soma dos quadrados de Re e Xl :
Z =√[ ( (3,0)^2 + (1,759)^2] =3,142 Ohms (Ω)
Portanto, para nosso alto-falante de exemplo, a impedância total em 1kHz é 3,142 Ω, apenas um pouco mais alta que a resistência da própria bobina de voz. Isso ocorre porque (1) a maioria dos alto-falantes tem uma quantidade muito pequena de indutância e (2) os alto-falantes funcionam na faixa de áudio e não superior a 20kHz, o que significa que a reatância indutiva será limitada.
Impedância do alto-falante devido à frequência de ressonância
Isso não quer dizer que os falantes
nunca possuem alta impedância. De fato, em sua frequência ressonante, onde eles se comportam de maneira diferente, a impedância pode ser ENORME! Na verdade, tão alto quanto 50 ohms. No entanto, isso é um tópico separado.
(Nota:como você vê nas especificações do alto-falante de exemplo, o parâmetro “Fs” nos diz que a frequência de ressonância de 84,8 Hz é onde isso acontece para este alto-falante em particular)
Como medir a impedância do alto-falante
Nesta imagem, você pode ver um exemplo de como medir a impedância do alto-falante usando um medidor de Ohm ou qualquer medidor de teste padrão definido para medir resistência em Ohms. Para fazer isso, defina-o para a faixa mais baixa que mede unidades de 1, 0-10, 0-20 ou faixa automática e o medidor medirá de acordo. Segure os fios da sonda de teste firmemente contra o metal limpo nos terminais do alto-falante com o fio do alto-falante removido. Para medir a impedância de um alto-falante, você precisará de um multímetro (medidor de teste com várias funções) ou um medidor de Ohm (resistência) dedicado.
Use as seguintes etapas:
- Ligue o medidor e configure-o para medir Ohms na faixa mais baixa. Geralmente, essa é a configuração de intervalo x1, 0-10, 0-20 ou intervalo automático.
- Desconecte um ou ambos os fios do alto-falante para evitar uma leitura falsa devido a outra resistência que possa estar conectada a ele.
- Segure as pontas de prova firmemente contra os terminais do alto-falante em um ponto de metal limpo e nu. O medidor deve estabelecer rapidamente uma leitura. O medidor mostrará a resistência da bobina de voz dentro do alto-falante.
- Use o valor medido para determinar a impedância aproximada mais próxima do alto-falante (consulte meu gráfico abaixo para obter ajuda).
- Para alto-falantes dentro de um gabinete ou gabinete como alto-falantes de 2 vias, crossovers podem estar em uso e podem interferir nessa leitura, com algumas exceções. No entanto, em muitos casos, você ainda mede a resistência de um woofer razoavelmente bem.
O importante a ter em mente é que você não medirá exatamente 4 ohms, 8 ohms etc. Os alto-falantes recebem uma classificação de impedância para fins estéreo que são aproximados ou próximos ao que você medirá com um medidor de teste. Observação: Alto-falantes como tweeters com um capacitor conectado em linha com eles atuarão como um circuito aberto e interferirão na sua medição.
Veja minhas notas abaixo para saber como medi-las corretamente.
Selecionando a faixa de resistência correta (Ohm) para alto-falantes
Existem alguns exemplos de configurações de faixa de resistência do medidor de teste para usar em medidores de teste típicos. Como mencionei anteriormente, é importante usar a faixa de resistência correta em seu medidor ao medir a impedância do alto-falante. Isso ocorre porque a configuração errada pode não exibir nada ou dar a você a ideia errada de que talvez o alto-falante esteja queimado quando não está.
Se você não tiver certeza, verifique o manual do medidor de teste. Muitos medidores digitais modernos geralmente têm uma configuração automática que se ajusta automaticamente à medição ohm detectada e exibe a leitura e as casas decimais de acordo. Outros medidores exigem que você selecione a faixa correta manualmente.
Como regra geral, use o intervalo mais baixo que inclui 0-10 ohms (ou similar) e depois aumente, se necessário. Isso deve
quase nunca acontecer - mas no caso de uma conexão ruim, alto-falante estourado (ou quase estourado), coisas estranhas podem acontecer e você pode obter uma leitura que está muito fora da impedância normal do alto-falante.
Na minha experiência, no entanto, isso é muito raro.
Depois de obter sua medição, use meu gráfico de impedância do alto-falante para encontrar o próximo valor de impedância do alto-falante mais próximo listado.
Como medir a impedância do alto-falante quando há um crossover
Os tweeters são um dos tipos mais comuns de alto-falantes com crossover. Para medir a impedância do alto-falante neles, você precisará colocar as pontas de prova do medidor de teste ao redor do crossover do capacitor. Caso contrário, a leitura será um circuito aberto ou muito alto. Medir a impedância do alto-falante onde os crossovers são usados é um pouco problemático. Isso ocorre porque os capacitores
, que são comumente usados em tweeters como filtro passa-alta, agem como um circuito aberto ao medir a resistência. Obviamente, isso é um problema, pois você nunca obterá uma leitura correta se usar os cabos de teste na fiação do alto-falante.
Para evitar isso, você deve medir
em torno de o capacitor, se usado, que normalmente está no terminal positivo do alto-falante. Você deve ser capaz de obter uma leitura correta.
Para alto-falantes de 2 vias, em muitos casos, nenhum crossover é usado no woofer. Em alguns casos, há um indutor em série com ele. A boa notícia é que ler diretamente a resistência em um alto-falante e um indutor não faz muita diferença – os indutores têm um
pequeno valor de resistência. Na verdade, eles geralmente estão em miliOhms (milésimos de Ohm), o que é quase nada.
Para cruzamentos de 2 vias, o mesmo se aplica também. Seguindo o diagrama acima, sua principal preocupação é evitar a medição entre capacitores.
Gráfico de exemplo de impedância de alto-falante (use com medições de alto-falante)
Um alto-falante de 8 ohms, no mundo real, terá uma medição de resistência menor que sua classificação de 8 ohms. Isso é normal e se deve à forma como o alto-falante é feito. Os alto-falantes não têm valores de impedância exatos, mas se enquadram em uma faixa geral próxima à sua classificação. Você pode usar esse intervalo para identificar a impedância, se não souber. Para usar este gráfico, faça a medição da resistência do alto-falante que você obteve nas instruções anteriores e use-a para comparar com as medições aqui. Você verá que seu alto-falante deve se enquadrar nos padrões de impedância de alto-falante comumente vendidos.
Gráfico de medição de impedância do alto-falante
| Intervalo de medição do alto-falante* | Classificação de impedância do alto-falante |
|---|
| 3,1-4,0 ohms | 4 ohms |
| 6,0-8 ohms | 8 ohms |
| 1,2-2 ohms | 2 ohms |
| 4,0-6 ohms | 6 ohms |
| 0,5-1,0 ohms | 1 ohm** |
| 12-16 ohms | 16 ohms** |
*(Este é um intervalo aproximado e deve abranger quase todos os alto-falantes, mas pode variar um pouco)
**(1 ohm é raro, mas pode ser encontrado em alguns produtos de som automotivo, como sistemas amplificados premium Bose. Alto-falantes de 16 ohm podem às vezes ser usado para casa ou outros sistemas de alto-falante, mas não são muito comuns)
O que acontece se a impedância do alto-falante for muito baixa ou muito alta?
Este gráfico mostra o que acontece quando um alto-falante de impedância mais alta é usado com um amplificador ou estéreo classificado para um alto-falante de impedância mais baixa. Como este exemplo mostra, usar um alto-falante de 8 ohm no lugar de um de 4 ohm significa que ele desenvolverá 1/2 da potência e, consequentemente, um volume menor do que um alto-falante de 4 ohm. O uso de um alto-falante que não corresponde ao estéreo ou amplificador para o qual está classificado pode ter resultados relativamente pequenos ou até
horríveis – resultados dependendo de qual caso estamos falando:
- Usar um alto-falante de impedância mais alta não danificará o equipamento. O resultado será menor potência desenvolvida e, portanto, menor volume possível. No entanto, você também pode apresentar problemas com cruzamentos de alto-falantes.
- Usar um alto-falante de impedância menor do que o especificado fará com que rádios ou amplificadores sofram calor extremo e até mesmo danos permanentes porque a saída atual será muito maior do que foi projetada.
Por exemplo, se você usar alto-falantes de 8 ohms no lugar de alto-falantes estéreo de carro de 4 ohms, você não danificará nada, pois menos corrente fluirá para o alto-falante. O problema será (embora funcione bem, caso contrário) é que a potência total disponível será 1/2 da de um alto-falante de 4 ohms.
Lei de Ohm e potência do alto-falante
Um rádio ou amplificador é projetado para produzir um determinado nível de tensão para um determinado volume e, portanto, alto-falantes de impedância mais alta não terão a mesma potência disponível no mesmo nível de volume. Isso porque a potência de um alto-falante depende da voltagem disponível.
Pelas fórmulas elétricas chamadas Lei de Ohm, P (potência, em Watts) =Voltage^2/R (Ohms do alto-falante)
Para um volume baixo (saída de 2V de um amplificador), um alto-falante de 4 ohms teria 1W de potência disponível. Um alto-falante de 8 ohms, no entanto, teria apenas 1/2W. Isso significa que para o mesmo amplificador ou volume de rádio, alto-falantes de impedância mais alta não podem produzir o mesmo volume.
Como a impedância do alto-falante afeta o som?
Usar a impedância errada do alto-falante pode afetar o som de algumas maneiras:
- Se você misturar e combinar tweeters de 4 ohms com woofers de 8 ohms, por exemplo, eles serão incompatíveis e, em algum momento, não soarão direito à medida que a potência aumentar porque seus níveis de volume não serão os mesmos.
l> - Usar a impedância de alto-falante errada com crossovers de alto-falante pode ter um impacto muito grande na frequência de cruzamento (será muito deslocada) e afetará drasticamente a saída de som. Seus alto-falantes não soarão bem, podem ter muito mais distorção e geralmente serão muito menos agradáveis de ouvir.
O que acontece com o som do carro se um alto-falante tiver uma impedância menor do que a classificada para o estéreo?
Usar um alto-falante de impedância menor do que o seu estéreo ou amplificador é uma ideia terrível e nunca deve ser feito! Isso porque ele não foi projetado para lidar com a quantidade excessiva de corrente que terá que fornecer graças à resistência diminuída da impedância inferior do alto-falante.
Se você tiver sorte, a unidade entrará no “modo de proteção”, no qual desliga até que a condição seja removida e seja seguro operar. No entanto,
pela minha experiência, muitos eletrônicos ficam extremamente quentes e podem queimar seus transistores de saída, o que significa que eles são danificados permanentemente. Não arrisque! Verifique sempre a classificação de Ohm mínima do seu equipamento e certifique-se de segui-la.
Nunca suponha que o amplificador, rádio ou receptor, etc., será capaz de se proteger contra danos.
Impedância e crossovers dos alto-falantes – sim, é importante!
Crossovers são projetados para uma impedância de alto-falante específica. Alterar a impedância do alto-falante significa que você está alterando a forma como eles funcionam e altera a frequência de cruzamento, produzindo um som pior e potencialmente adicionando distorção que não existia antes. Ao usar crossovers de alto-falante, é muito importante entender que você não pode alterar a carga do alto-falante (impedância do alto-falante que eles veem conectado), pois os resultados não serão bons.
Alterar um alto-falante de 4 ohm para um de 8 ohm, ou vice-versa, terá um
enorme impacto no som porque a frequência de corte do crossover mudará muito, pois depende criticamente da carga do alto-falante usado.
Como regra geral: - Dobrar a impedância do alto-falante reduzirá pela metade (diminuir) a frequência de cruzamento.
- Reduzir pela metade a impedância do alto-falante dobrará (aumentará) o corte de frequência.
Para tweeters, aumentar a impedância do tweeter significa que você permitirá mais graves e médios, levando a um som ruim, pois os tweeters não podem produzir esses intervalos. Para woofers, isso significa introduzir médios ou agudos com som ruim para os quais eles não são adequados.
Em ambos os casos, lembre-se de que a frequência de crossover muda inversamente proporcional à carga do alto-falante que você aumentou ou diminuiu.
Observação: Ao reduzir o volume do tweeter, usar um L-pad ou uma rede de resistores de L-pad adequadamente projetada manterá adequadamente a carga do alto-falante que o crossover vê, para que não afete o som.
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