Teoria Elettrica Audio Auto — Cablaggio Carichi in Serie e Parallelo
Continueremo la nostra introduzione alle basi della teoria elettrica audio auto parlando di cablaggio carichi in serie e parallelo. Comprendere le caratteristiche di ogni opzione di cablaggio e come si relaziona alla consegna di potenza e consumo di corrente è cruciale nella scelta degli altoparlanti giusti per il tuo sistema audio. Tutti i rivenditori di miglioramento mobile rispettabili conoscono le basi del cablaggio serie e parallelo a memoria e possono aiutarti a ottenere la giusta combinazione di altoparlanti o subwoofer per assicurare prestazioni ottimali dal tuo sistema audio.
Ripasso Circuito Elettrico
A questo punto, dovresti avere familiarità con il concetto base di cablaggio un carico a una sorgente di alimentazione. Nelle nostre auto, questo potrebbe essere qualcosa di semplice come collegare un caricabatterie USB per telefono nella console centrale o far integrare un amplificatore nel sistema elettrico del tuo veicolo.
Il più basilare dei circuiti elettrici ha una singola sorgente di alimentazione e un singolo carico. I due dispositivi sono collegati insieme con il terminale positivo della sorgente connesso al terminale positivo del carico e lo stesso per i terminali negativi. La corrente fluisce dalla sorgente di alimentazione, attraverso il carico e ritorno al terminale opposto della sorgente.
Cablaggio Carichi in Parallelo
Qualsiasi dispositivo cabliamo al sistema elettrico nelle nostre auto e camion è considerato cablato in parallelo con altri carichi. Le connessioni positive vanno tutte alla stessa sorgente di elettricità, e le connessioni di massa sono tutte effettivamente connesse allo stesso terminale della batteria.
La prima e più importante caratteristica dei carichi cablati in parallelo è che la tensione attraverso tutti quei carichi è uguale.
Sapere questo rende facile calcolare la corrente attraverso ogni carico usando l'equazione I = V ÷ R. Possiamo anche calcolare la potenza dissipata da ogni carico usando l'equazione P = V² ÷ R.
Nel diagramma sopra, vediamo due carichi connessi a una comune sorgente di alimentazione 12 volt. Il Carico 1 ha una resistenza di 20 ohm e il Carico 2 ha una resistenza di 15 ohm. Usando le equazioni sopra, possiamo calcolare che 0,6 amp di corrente fluisce attraverso il carico 20-ohm e 0,8 amp fluisce attraverso il ramo 15-ohm. Allo stesso modo, il ramo 20-ohm dissipa 7,2 watt di energia e il ramo 15-ohm dissipa 9,6 watt.
La sorgente di alimentazione deve fornire un totale di 1,4 amp di corrente al circuito.
Calcolo della Resistenza di Carichi in Parallelo
Una parte importante della comprensione dei carichi paralleli e di come influenzano la potenza assorbita dall'alimentazione è una comprensione richiesta di come calcolare la resistenza netta di più carichi in parallelo.
La formula per calcolare la resistenza totale di più carichi cablati in parallelo è 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 e così via, fino a quando non hai incluso tutti i carichi.
Per i nostri carichi 15- e 20-ohm nell'esempio, la matematica sarebbe: 1/Rt = 1/20 + 1/15, o 1/Rt = 0,05 + 0,06667. Questo risulta in 1/Rt = 0,11667 che risulta in 8,571 ohm.
Ci sono alcune scorciatoie che puoi prendere per calcolare la resistenza quando vengono usati più carichi dello stesso valore. Guarda il seguente circuito:
In questo circuito, tutti e quattro i carichi sono 8 ohm. Possiamo fare la matematica e vedere che la resistenza netta è 2 ohm. Dove tutti i carichi nel circuito sono gli stessi, possiamo semplicemente dividere la resistenza di ciascuno per il numero di carichi.
Quindi, 1/8 + 1/8 + 1/8 + 1/8 = 8 ÷ 4 = 2
Ricorda per favore, questo funziona solo quando tutte le resistenze dei carichi sono identiche.
Cablaggio Carichi in Serie
La seconda opzione in termini di cablaggio carichi insieme è cablare loro in serie. Lo schema sotto mostra due carichi cablati in serie con una sorgente di tensione.
In un circuito in serie, la corrente attraverso tutti i carichi è la stessa. La caduta di tensione attraverso i carichi dipende dalla corrente totale che fluisce nel circuito al valore della resistenza del carico individuale.
Un altro tratto dei circuiti in serie che li rende molto facili da lavorare è che la resistenza totale del circuito è uguale alla somma di tutti i carichi. L'equazione è Rt = R1 + R2 + R3 e così via fino a quando tutti i carichi sono considerati. Per il nostro esempio con i resistori 15- e 20-ohm, la resistenza totale in un circuito in serie sarebbe 35 ohm. La corrente attraverso il circuito è calcolata usando l'equazione I = V ÷ R, che sarebbe 12 ÷ 35, o 0,343 amp per questo circuito.
Per calcolare la tensione attraverso ogni carico, possiamo moltiplicare la corrente per la resistenza per ogni valore dall'equazione V = I x R. La tensione attraverso R1 è 6,857 volt e la tensione attraverso R2 è 5,143 volt. Non per coincidenza, la somma di queste due tensioni è uguale alla nostra tensione di alimentazione di 12 V.
Nelle applicazioni automobilistiche, il problema con il cablaggio carichi in serie è che la potenza totale fornita al circuito dipende dalla resistenza di ogni componente nel circuito. Questo rende difficile prevedere i risultati per carichi dinamici. Dove occasionalmente cabliamo carichi in serie è quando connettiamo subwoofer a un amplificatore o nell'occasione rara in cui stiamo usando componenti crossover passivi con un altoparlante.
Cablaggio Serie-Parallelo per Subwoofer
Usiamo l'esempio di un amplificatore progettato per produrre la sua potenza nominale in un carico 4-ohm. Se vogliamo connettere un singolo subwoofer all'amplificatore, dovrebbe avere un'impedenza nominale di 4 ohm. A seconda del marchio di subwoofer che stai guardando, potresti avere un sub a singola bobina 4-ohm disponibile, una configurazione dual 2-ohm o una dual 8-ohm.
Se scegli un woofer dual 2-ohm, le bobine vocali dovranno essere cablate in serie prima che le connessioni positive e negative siano attaccate all'amplificatore. Se usi il sub dual 8-ohm, le bobine devono essere cablate in parallelo.
Cosa succede se vogliamo cablare più subwoofer a un singolo canale amplificatore? In questo caso, l'impedenza netta deve ancora essere 4 ohm. Puoi usare un paio di sub a singola bobina 2-ohm o un paio di sub dual 4-ohm. Il paio di sub 2-ohm sarebbe cablato in serie e poi all'amplificatore. I sub dual 4-ohm avrebbero le loro bobine vocali individuali cablate in serie, poi i due subwoofer sarebbero cablati in parallelo all'amplificatore.
Noterai che abbiamo cambiato la sorgente di alimentazione in questo diagramma a una sorgente AC. Puoi pensare a quello come al tuo amplificatore. Non volevamo che qualcuno ci chiamasse per suggerire di connettere i tuoi subwoofer alla tua batteria.
Puoi continuare a cablare più subwoofer in carichi serie e parallelo simultanei finché non finisci lo spazio nel bagagliaio, purché il risultato netto mantenga l'amplificatore contento con un carico 4-ohm.
Scegli i Giusti Subwoofer per il Tuo Amplificatore
Comprendere le basi del cablaggio serie e parallelo è strumentale per assicurare di ottenere la giusta combinazione di subwoofer per il tuo amplificatore, o il giusto amplificatore per la tua scelta di subwoofer. Il tuo rivenditore locale specializzato in elettronica mobile può aiutare a garantire che tu ottenga la soluzione giusta per la tua applicazione e la installi così che suoni benissimo. Nel prossimo articolo di teoria elettrica audio auto, introdurremo il concetto di corrente alternata.