Come capire l'impedenza di un altoparlante e capire gli Ohm degli altoparlanti

Diamo per scontato come alcuni stereo e amplificatori necessitino di altoparlanti da 2, 4 o 8 ohm per funzionare correttamente. Ma cos'è l'impedenza degli altoparlanti?

E come puoi sapere l'impedenza di un altoparlante se non è sull'altoparlante o non riesci a trovarlo?

Grandi notizie:non è così difficile! In questo utile articolo spiegherò come funziona l'impedenza degli altoparlanti, come misurare l'impedenza degli altoparlanti (Ohm) e molto altro.

C'è anche un pratico diagramma di Ohm degli altoparlanti per aiutarti a identificare quale impedenza deve sapere con certezza il tuo altoparlante.

Come riconoscere l'impedenza di un altoparlante

Esaminiamo le idee principali prima di entrare più nel dettaglio poiché tratterò di più ogni argomento.

Come trovare l'impedenza di un altoparlante

• Se la classificazione in Ohm (impedenza) non è disponibile sull'altoparlante, è necessario misurare l'impedenza di un altoparlante utilizzando un misuratore di prova impostato sulla funzione Ohm (resistenza). Questo darà la resistenza della bobina mobile che ti consentirà di determinare la categoria di impedenza dell'altoparlante. (vedi sotto per maggiori dettagli)
• L'impedenza di un altoparlante è solitamente indicata sul magnete dell'altoparlante, sulla confezione e/o sulla scatola e sulle specifiche. Tuttavia, non è sempre così, poiché dipende dal produttore e dal modello.
• L'impedenza totale cambia con la frequenza poiché gli altoparlanti non si comportano come resistori ma hanno invece un'induttanza che si oppone al flusso di corrente all'aumentare della frequenza del segnale audio. È possibile calcolare l'impedenza in base alle formule incluse qui. Nota: non ti servirà solo per determinare la gamma di impedenza generale dei tuoi altoparlanti.

Per farla breve,se il tuo diffusore non ha l'impedenza indicata da nessuna parte o non riesci a trovare le specifiche del produttore, la cosa migliore da fare è misurarla. In questo modo puoi essere sicuro al 100% ed evitare problemi con il tuo stereo, amplificatore e crossover.

Tu sicuramente non voglio usare un altoparlante con un'impedenza inferiore al previsto in quanto è possibile danneggiare il tuo stereo o amplificatore in modo permanente!

Cos'è l'impedenza degli altoparlanti? (Spiegazione delle valutazioni in Ohm degli altoparlanti)

L'impedenza dell'altoparlante, misurata in Ohm, è la resistenza totale della bobina mobile al flusso di corrente elettrica mentre funziona con un segnale musicale.

A differenza dei conduttori elettrici standard, l'avvolgimento del filo della bobina mobile forma un anello che ha una proprietà elettrica chiamata induttanza. L'induttanza è diversa dalla resistenza in quanto cambia al variare della frequenza. Questa è chiamata reattanza induttiva.

Come funziona l'impedenza degli altoparlanti?

I campi magnetici vengono creati quando la corrente scorre attraverso la bobina del filo avvolta strettamente. Questi campi hanno un'opposizione (resistenza, chiamata anche reattanza ) alla corrente che scorre attraverso il filo della bobina. (Allo stesso modo, anche molti altri componenti elettrici come i motori hanno questo).

A causa di come funziona l'induttanza e della fisica coinvolta, l'"impedenza" (resistenza totale) dell'altoparlante non è una semplice aggiunta della resistenza e della reattanza induttiva insieme.

Invece, l'impedenza dell'altoparlante si trova dalla somma algebrica (la radice quadrata della somma dei quadrati) della resistenza del filo della bobina e della reattanza induttiva.

La reattanza induttiva è comunemente scritta come "Xl", pronunciata "X sub L" e viene misurata in unità di Ohm proprio come la resistenza. L'induttanza viene misurata utilizzando un'unità chiamata "Henrie" e comunemente indicata con una "H":"uH" per microHenry, "mH" per milliHendries e così via.

Come calcolare l'impedenza degli altoparlanti

Se sei una persona di matematica, puoi vedere qui come viene calcolata l'impedenza degli altoparlanti. Come ho detto, è la somma geometrica della resistenza nell'avvolgimento del filo di rame della voce e della reattanza induttiva a una data frequenza.

La cosa più importante da capire sull'impedenza degli altoparlanti è:

• L'impedenza dell'altoparlante è sempre uguale o maggiore della resistenza del filo della bobina mobile. Puoi misurarlo con un ohmmetro.
• Il numero di impedenza su un altoparlante è una linea guida generale per la compatibilità, non esattamente ciò che misura l'altoparlante.
• L'impedenza cambia leggermente (aumenta) all'aumentare della frequenza riprodotta.

Infatti, se dovessi utilizzare un tester per misurare gli Ohm (impedenza) della bobina mobile su un altoparlante, troveresti una lettura di circa 3,2-3,6 ohm circa per un altoparlante da 4 ohm e 6 ohm o superiore per un altoparlante da 8 ohm.

Esempio di calcolo dell'impedenza degli altoparlanti

Facciamo un esempio. Useremo un esempio di altoparlante e specifiche del mondo reale, quindi faremo i conti.

Esempio di parametri da utilizzare da un vero altoparlante per la resistenza della bobina mobile (Re) e l'induttanza dell'avvolgimento (Le).

Esempio di calcolo dell'impedenza dell'altoparlante utilizzando 1kHz come frequenza:

1. Calcola la reattanza induttiva:
   Xl =2*Pi*Le*frequenza:2*3,14159*.000280*1.000 =1,759 Ohm (Ω)
2. Trova l'impedenza totale (rappresentata da "Z"): Trova la radice quadrata della somma dei quadrati di Re e Xl :
   Z =√[ ( (3.0)^2 + (1.759)^2 ] =3.142 Ohm (Ω)

Quindi, per il nostro altoparlante di esempio, l'impedenza totale a 1 kHz è 3,142 Ω, solo leggermente superiore alla resistenza della bobina mobile.

Questo perché (1) la maggior parte degli altoparlanti ha una quantità molto piccola di induttanza e (2) gli altoparlanti funzionano nella gamma audio e non superiore a 20 kHz, il che significa che la reattanza induttiva sarà limitata.

Impedenza dell'altoparlante dovuta alla frequenza di risonanza

Questo non vuol dire che gli altoparlanti mai avere un'impedenza elevata. Infatti, alla loro frequenza di risonanza in cui si comportano diversamente, l'impedenza può essere ENORME! Infatti, fino a 50 ohm. Tuttavia, questo è un argomento separato.

(Nota:come puoi vedere dalle specifiche dell'altoparlante di esempio, il parametro "Fs" ci dice che la frequenza di risonanza di 84,8 Hz è dove ciò accade per questo particolare altoparlante)

Come misurare l'impedenza degli altoparlanti

In questa immagine, puoi vedere un esempio di come misurare l'impedenza degli altoparlanti utilizzando un misuratore di Ohm o qualsiasi misuratore di test standard impostato per misurare la resistenza in Ohm. Per fare ciò, impostalo sull'intervallo più basso che misuri unità di 1, 0-10, 0-20 o auto-ranging e lo strumento lo misurerà di conseguenza. Tenere i puntali della sonda di test saldamente contro il metallo pulito sui terminali dell'altoparlante con il cavo dell'altoparlante rimosso.

Per misurare l'impedenza di un altoparlante è necessario un multimetro (misuratore di prova con più funzioni) o un misuratore di Ohm (resistenza) dedicato.

Utilizzare i seguenti passaggi:

1. Accendi lo strumento e impostalo per misurare gli Ohm sulla gamma più bassa. Questa è spesso l'impostazione dell'intervallo x1, 0-10, 0-20 o dell'intervallo automatico.
2. Scollega uno o entrambi i cavi dell'altoparlante dall'altoparlante per evitare una falsa lettura a causa di altre resistenze che potrebbero essere collegate ad esso.
3. Tenere le sonde saldamente contro i terminali degli altoparlanti su un punto pulito e nudo di metallo. Il misuratore dovrebbe stabilizzarsi rapidamente su una lettura. Lo strumento mostrerà la resistenza della bobina mobile all'interno dell'altoparlante.
4. Utilizza il valore misurato per determinare l'impedenza approssimativa dei diffusori più vicina (consulta la mia tabella qui sotto per assistenza).
5. Per gli altoparlanti all'interno di un cabinet o di una custodia, come gli altoparlanti a 2 vie, potrebbero essere in uso dei crossover che possono interferire con questa lettura con alcune eccezioni. Tuttavia, in molti casi, si misura ancora abbastanza bene la resistenza di un woofer.

La cosa importante da tenere a mente è che non misurerai esattamente 4 ohm, 8 ohm e così via. Agli altoparlanti viene assegnata una valutazione di impedenza per scopi stereo che è approssimativa o vicina a quella che misurerai con un tester.

Nota: Altoparlanti come i tweeter con un condensatore collegato in linea agiranno come un circuito aperto e interferiranno con la tua misurazione.

Vedi le mie note qui sotto per come misurarle correttamente.

Selezione dell'intervallo di resistenza (Ohm) corretto per gli altoparlanti

Sono mostrati alcuni esempi di impostazioni dell'intervallo di resistenza del misuratore di prova da utilizzare per i misuratori di prova tipici.

Come accennato in precedenza, è importante utilizzare la gamma di resistenza corretta sul misuratore quando si misura l'impedenza degli altoparlanti. Questo perché l'impostazione sbagliata potrebbe non visualizzare nulla o darti l'idea sbagliata che forse l'altoparlante è saltato quando non lo è.

Se non sei sicuro, controlla il manuale del tester. Molti misuratori digitali moderni hanno spesso un'impostazione automatica che si regolerà automaticamente per la misura di Ohm che rileva e visualizzerà la lettura e le cifre decimali di conseguenza. Altri misuratori richiedono la selezione manuale dell'intervallo corretto.

Come regola generale, utilizza l'intervallo più basso che includa 0-10 ohm (o simile), quindi aumenta se necessario.

Questo dovrebbe quasi mai succede, ma nel caso di una connessione scadente, un altoparlante saltato (o quasi), possono succedere cose strane e potresti ottenere una lettura che è molto al di fuori della normale impedenza dell'altoparlante.

Nella mia esperienza, tuttavia, è molto raro.

Una volta ottenuta la misurazione, utilizza il grafico dell'impedenza degli altoparlanti per trovare il valore di impedenza degli altoparlanti più vicino elencato.

Come misurare l'impedenza degli altoparlanti in presenza di un crossover

I tweeter sono uno dei tipi più comuni di altoparlanti con crossover. Per misurare l'impedenza degli altoparlanti su di essi, dovrai posizionare le sonde del tester attorno al crossover del condensatore. In caso contrario, la lettura sarà un circuito aperto o troppo alta.

La misurazione dell'impedenza degli altoparlanti in cui vengono utilizzati i crossover è un po' un problema. Questo perché i condensatori , che sono comunemente sui tweeter come filtro passa-alto, agiscono come un circuito aperto durante la misurazione della resistenza.

Ovviamente, questo è un problema poiché non otterrai mai una lettura corretta se utilizzi i puntali sul cablaggio degli altoparlanti.

Per evitare ciò, ti consigliamo di misurare intorno il condensatore, se utilizzato, che normalmente si trova sul terminale positivo dell'altoparlante. Dovresti quindi essere in grado di ottenere una lettura corretta.

Per gli altoparlanti a 2 vie, in molti casi, non viene utilizzato alcun crossover sul woofer. In alcuni casi, c'è un induttore in serie con esso. La buona notizia è che leggere direttamente la resistenza attraverso un altoparlante e un induttore non fa molta differenza:gli induttori hanno un minuscolo valore di resistenza. In effetti, di solito sono in milliOhm (millesimi di Ohm), che non è quasi nulla.

Lo stesso vale anche per i crossover a 2 vie. Seguendo il diagramma sopra, la tua preoccupazione principale è evitare di misurare attraverso i condensatori.

Tabella di esempio dell'impedenza degli altoparlanti (da utilizzare con le misurazioni degli altoparlanti)

Un altoparlante da 8 ohm, nel mondo reale, avrà una misura di resistenza inferiore a la sua valutazione di 8 ohm. È normale ed è dovuto a come è fatto l'altoparlante. Gli altoparlanti non hanno valori di impedenza esatti, ma rientreranno in un intervallo generale vicino alla loro valutazione. Puoi utilizzare quell'intervallo per identificare la loro impedenza se non lo conosci.

Per utilizzare questo grafico, prendi la misurazione della resistenza dell'altoparlante che hai ottenuto dalle istruzioni precedenti e usala per confrontarla con le misurazioni qui. Vedrai che il tuo altoparlante dovrebbe rientrare negli standard di impedenza degli altoparlanti comunemente venduti.

Grafico di misurazione dell'impedenza degli altoparlanti

Gamma di misurazione dell'altoparlante*	Valutazione dell'impedenza degli altoparlanti
3,1-4,0 ohm	4 ohm
6,0-8 ohm	8 ohm
1,2-2 ohm	2 ohm
4,0-6 ohm	6 ohm
0,5-1,0 ohm	1 ohm**
12-16 ohm	16 ohm**

*(Questa è una gamma approssimativa e dovrebbe coprire quasi tutti gli altoparlanti, ma può variare leggermente)
**(1 ohm è raro ma può essere trovato in alcuni prodotti per autoradio come i sistemi amplificati premium Bose. A volte gli altoparlanti da 16 ohm possono essere utilizzato per sistemi di altoparlanti domestici o di altro tipo, ma non sono molto comuni)

Cosa succede se l'impedenza del mio altoparlante è troppo bassa o troppo alta?

Questo grafico mostra cosa succede quando un altoparlante con impedenza superiore viene utilizzato con un amplificatore o uno stereo classificato per un altoparlante con impedenza inferiore. Come mostra questo esempio, l'utilizzo di un altoparlante da 8 ohm al posto di quelli da 4 ohm significa che svilupperà metà della potenza e, di conseguenza, un volume inferiore rispetto a un altoparlante da 4 ohm.

L'uso di un altoparlante che non è abbinato allo stereo o all'amplificatore per cui è classificato può avere un effetto relativamente minore o addirittura orribile – risultati a seconda del caso di cui stiamo parlando:

• L'uso di un altoparlante con impedenza più alta non danneggerà le apparecchiature. Il risultato sarà una minore potenza sviluppata e quindi un minor volume possibile. Tuttavia, potresti anche introdurre problemi con i crossover degli altoparlanti.
• L'utilizzo di un altoparlante con impedenza inferiore a quella specificata causerà il calore estremo e persino danni permanenti alle radio o agli amplificatori perché l'output attuale sarà molto più di quello per cui è stato progettato.

Ad esempio, se dovessi utilizzare altoparlanti da 8 ohm al posto degli altoparlanti dell'autoradio da 4 ohm non danneggerai nulla, poiché all'altoparlante scorrerà meno corrente. Il problema sarà (sebbene funzionerà bene, altrimenti) è che la potenza totale disponibile sarà 1/2 di quella di un altoparlante da 4 ohm.

Legge di Ohm e potenza degli altoparlanti

Una radio o un amplificatore è progettato per emettere un certo livello di tensione per un determinato volume e quindi gli altoparlanti a impedenza più elevata non avranno la stessa potenza disponibile allo stesso livello di volume. Questo perché la potenza di un altoparlante dipende dalla tensione disponibile.

Per le formule elettriche denominate legge di Ohm, P (potenza, in Watt) =Tensione^2/R (altoparlante Ohm)

Per un volume basso (uscita 2V da un amplificatore) un altoparlante da 4 ohm avrebbe 1W di potenza disponibile. Un altoparlante da 8 ohm, invece, avrebbe solo 1/2W. Ciò significa che a parità di volume dell'amplificatore o della radio, gli altoparlanti a impedenza più elevata non possono produrre lo stesso volume.

In che modo l'impedenza degli altoparlanti influisce sul suono?

L'utilizzo di un'impedenza degli altoparlanti errata può influire sul suono in alcuni modi:

• Se mescoli e abbini tweeter da 4 ohm con woofer da 8 ohm, ad esempio, non saranno corrispondenti e ad un certo punto non suoneranno correttamente all'aumentare della potenza perché i loro livelli di volume non saranno gli stessi.
• L'uso dell'impedenza degli altoparlanti sbagliata con i crossover degli altoparlanti può avere un impatto molto grande sulla frequenza di crossover (sarà spostata molto) e influenzerà notevolmente l'uscita del suono. I tuoi altoparlanti non suoneranno bene, possono avere molta più distorsione e generalmente sarà molto meno piacevole da ascoltare.

Cosa succede a un'autoradio se un altoparlante ha un'impedenza inferiore a quella per cui è classificato lo stereo?

L'uso di un altoparlante a impedenza inferiore rispetto a quello per cui è classificato il tuo stereo o amplificatore è un'idea terribile e non dovrebbe mai essere fatto! Questo perché non è progettato per gestire la quantità eccessiva di corrente che dovrà fornire grazie alla ridotta resistenza dell'impedenza inferiore dell'altoparlante.

Se sei fortunato, l'unità entrerà in "modalità di protezione" in cui si spegne fino a quando la condizione non viene rimossa ed è sicuro da usare. Tuttavia,dalla mia esperienza, molti dispositivi elettronici diventano estremamente caldi e possono bruciare i loro transistor di uscita, il che significa che sono permanentemente danneggiati.

Non rischiare! Controlla sempre il rating Ohm minimo della tua attrezzatura e assicurati di seguirlo. Mai presumere che l'amplificatore, la radio o il ricevitore, ecc., saranno in grado di proteggersi da eventuali danni.

Impedenza dei diffusori e crossover:sì, è importante!

I crossover sono progettati per un'impedenza di altoparlanti specifica. Cambiare l'impedenza degli altoparlanti significa cambiare il modo in cui funzionano e la frequenza di crossover, dando un suono peggiore e aggiungendo potenzialmente una distorsione che prima non c'era.

Quando si utilizzano i crossover degli altoparlanti, è molto importante capire che non è possibile modificare il carico degli altoparlanti (impedenza degli altoparlanti che vedono collegati) poiché i risultati non saranno buoni.

Cambiare un altoparlante da 4 ohm con uno da 8 ohm, o viceversa, avrà un enorme impatto sul suono perché la frequenza di taglio del crossover cambierà notevolmente poiché dipende in modo critico dal carico degli altoparlanti utilizzato.

Come regola generale:

• Il raddoppio dell'impedenza degli altoparlanti dimezza (diminuisce) la frequenza di crossover.
• Dimezzare l'impedenza degli altoparlanti raddoppierà (aumenterà) il taglio di frequenza.

Per i tweeter, aumentare l'impedenza del tweeter significa consentire più bassi e medi, portando a un suono scadente poiché i tweeter non possono produrre quelle gamme. Per i woofer, ciò significa introdurre medi o acuti dal suono scadente per i quali non sono adatti.

In entrambi i casi, ricorda solo che la frequenza di crossover cambia in modo inversamente proporzionale al carico degli altoparlanti che hai aumentato o diminuito.

Nota: Quando si riduce il volume del tweeter, l'utilizzo di un pad L o di una rete di resistori con pad L adeguatamente progettata manterrà correttamente il carico degli altoparlanti che il crossover vede in modo da non influire sul suono.

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