Dúvida em ligação: Falante + Tweetwer

[fpohren]

Bom Dia!

Após alguma pesquisa e nenhuma resposta satisfatória, venho aqui postar uma dúvida:

Possuo uma caixa com um falante de 4 ohms e um tweeter de 8 ohms ligados em paralelo. No Tweeter está ligado um capacitor de 225k 200v em série, antes dele, a fim de cortar as frequências baixas.

Falante: http://www.jblselenium.com.br/marcas/upload/obsoletos_efed71cc0b9a5e995c09eef80fa11a83.pdf

Tweeter: http://www.jblselenium.com.br/marcas/upload/c779284bcfdc2e167ad1f28161108d84.pdf

Agora pergunto qual é a impedância final do conjunto, pois em minha pesquisa vi algumas pessoas afirmando que o capacitor faria o tweeter "invisivel" para o amp. Claro que essa é uma explicação simplória e tem muita coisa envolvida, pois ele contaria no cálculo da impedância acima de uma certa frequência. Outros locais já consideravam o Tweeter no cálculo, enfim, não cheguei a nenhuma conclusão.

Obrigado

[gilbertgawan]

Pelo que eu sei o calculo para ligação em paraleo é:

Z = 1 / [ (1/z1) + (1/z2) + ... (1/zn)]
onde:
Z = impedância final
z1 = z2 = zn = impedância nominal de cada alto-falante envolvido na ligação

pelas minhas contas seria =~ 2,66 ohms

Despresando o capacitor

Acho que isso pode te ajudar
http://www.carinfo.com.br/materias/mat_s10.htm
http://www.envenenado.com.br/acessorios/som/som_03.html

[Albuquerque]

Um multímetro digital vai te ajudar nisso fpohren.
Junte todo o conjunto com falante, tweeter e capacitor (da forma que vai montar) e com o multimetro na escala de resistência meça as extremidades.

[Alex Frias]

O capacitor fará o tweeter invisível para o ohmímetro. Obviamente, se o ohmímetro usa DC para fazer essa medida, o capacitor é um circuito aberto para DC, tirando o tweeter da jogada!

[xformer]

O capacitor de 2,2uF serve para proteger o tweeter contra os sinais de baixa frequência (que devem ir para o woofer), senão ele torraria.  Por exemplo, para um sinal de 100Hz, a impedância do capacitor seria de 723 ohms, e esse valor aumenta com frequências menores, dessa forma criando uma barreira contra graves.

Não dá pra medir a impedância total do conjunto com um multímetro comum. Precisaria ter um voltímetro AC, um gerador de sinais e um osciloscópio, pra medir a tensão AC e a corrente AC sobre a caixa acústica, verificar a defasagem e ai calcular a impedância pra determinada frequência (pra piorar ela se altera a cada valor de frequência  do sinal de teste).

Como o conjunto tem várias reatâncias capacitivas, indutivas e componentes resistivos, é muito difícil calcular com fórmula.  Observe que no link do woofer que você informou, tem um gráfico da impedância x frequência, e ele varia bastante, com pico e vales. A impedância nominal do woofer é a menor do gráfico (o valor no vale, que é de 4ohms a uns 150 Hz) e é um pouco maior do que a resistência do fio da bobina (não informada). Observe que a indutância da bobina é informada e é de 380uH. Já do tweeter, a impedância nominal é de 8ohms (mas sem informação de frequência) e 7,4 ohms @ 5kHz (como a impedância do woofer é dada para 150Hz, então não há compatibilidade em cálculos pois a frequência não é a mesma)  e resistência de 6 ohms na bobina.  Teria que levar em conta as capacitâncias parasitas dos enrolamentos.  Tendo todos esses valores e sabendo como ficam no circuito resultante, teria que fazer a conta com as indutâncias e capacitâncias (incluindo o capacitor de crossover de 2,2uF) convertendo para as impedâncias complexas e achar o valor da impedância equivalente.  

[Albuquerque]

Rapaz...
E eu sempre medi meus falantes (e associações) assim, com o multimetro mesmo. Nunca tive surpresas desagradáveis, ainda bem!!
Mas de toda forma é bom saber que não é lá tão simples assim... Eu acho.

[Espanhol]

Eu também meço com o multímetro comum.

Mesmo não sendo o método correto e preciso, sempre mostra algo bem próximo do que está especificado no falante. Mas, nunca medi com algum capacitor junto com o falante, e é aí onde a coisa começa a ficar complicada, onde como Xformer explicou.

[xformer]

Rapaz...
E eu sempre medi meus falantes (e associações) assim, com o multimetro mesmo. Nunca tive surpresas desagradáveis, ainda bem!!
Mas de toda forma é bom saber que não é lá tão simples assim... Eu acho.

O que você consegue medir assim é apenas a resistência das bobinas e se houver dentro da caixa acústica, redes de crossover com resistores , o efeito deles é somado, isso se não houver capacitores no caminho (que como o Alex citou viram circuito abertos, assim como as bobinas viram curto-circuito).   Impedâncias são grandezas representadas por números complexos (parte real + parte imaginária) e são portanto dependentes e variáveis com a frequência.  O cálculo é vetorial (com valores absolutos e  valores de fase/ângulo), não simples cálculo de números reais (só válidas para resistências).

[fpohren]

Pois então, as respostas daqui foram um resumo de tudo que se acha na internet sobre o assunto, hehehe.

A questão é que o amplificador que eu ligo essa caixa, a saída é para 4 ohms ou mais, então era essa a minha dúvida, sobre a possibilidade de danificar o amplificador.

Até pensei em ligar em série o falante e o tweeter para garantir que não haveria dano, mas não encontrei material nenhum sobre como se comportaria o conjunto e como seria a maneira correta de filtrar os agudos para não "irem" para o tweeter.

[xformer]

Eu também meço com o multímetro comum.

Mesmo não sendo o método correto e preciso, sempre mostra algo bem próximo do que está especificado no falante. Mas, nunca medi com algum capacitor junto com o falante, e é aí onde a coisa começa a ficar complicada, onde como Xformer explicou.

Pois é, se colocar um capacitor em série com um resistor e for medir a "resistência" com o multímetro comum, a medição vai começar com o valor do resistor e começar a subir até ficar infinita (ou seja sem corrente DC passando). Porque o capacitor é como se fosse um circuito aberto para sinal de corrente contínua. Mas se aplicar um sinal AC, a impedância não vai ser infinita, mas composta pelo valor do resistor e da reatância do capacitor, e vai depender da frequência.

Até pensei em ligar em série o falante e o tweeter para garantir que não haveria dano, mas não encontrei material nenhum sobre como se comportaria o conjunto e como seria a maneira correta de filtrar os agudos para não "irem" para o tweeter.

Se fizer isso (sem o capacitor de 2,2uF), o seu tweeter vai torrar, pois muita potência em baixa frequência vai recair sobre ele. Se puser o capacitor de 2,2uF em série, praticamente só o tweeter vai funcionar, pois os sinais graves serão atenuados. 

Pode ligar o woofer em paralelo com o tweeter+capacitor em série pois para o amplificador vai parecer sempre ter mais de 4 ohms de impedância equivalente do conjunto. Para baixas frequências, praticamente ele só enxerga o woofer (pois o capacitor de proteção do tweeter aumenta a impedância para a parte do tweeter) e a partir dos 200Hz a impedância do woofer começa a aumentar (ao mesmo tempo em que a da parte de agudos começa a cair).

[fpohren]

Ok Xformer, bela explicação. Obrigado.

[Finck]

Não levem a mal, mas vocês estão complicando demais...

Para o cálculo da impedância do conjunto, o tweeter (e até mesmo o mid range, se houver um) simplesmente não é levado em conta! A influência dele é desprezível para efeitos práticos.

Porquê? As impedâncias dos diferentes drivers são "complementares". Imaginem um sistema que tenha dois falantes, um para graves/médios (digamos, até 5kHz), e outro para agudos (acima de 5kHz). O falante de graves/médios tem impedância baixa na sua faixa de resposta, e impedância sensivelmente alta a partir do seu limite superior. O falante de agudos é o contrário, tem impedância alta até o início de sua faixa resposta e baixa a partir daí.

Então, no exemplo acima, para uma faixa de frequência qualquer, a gente vai ter sempre uma associação em paralelo em que um dos dois falantes tem impedância "normal" (4 ohms, 8 ohms ou seja lá o que for) e o outro tem uma impedância tão alta que não faz diferença no cálculo.

Normalmente se calcula a impedância da associação de falantes usando apenas aqueles que são capazes de reproduzir frequências graves (subwoofers, woofers, full ranges...) e desconsiderando o resto.

Faz-se dessa forma porque estes drivers são os que irão receber cerca de 80% da potência elétrica enviada pelo amp, e portanto são os que representam potencial para provocar ou sofrer danos.

Para que tudo funcione como o explicado, é imprescindível a utilização dos filtros de frequência (os capacitores do tweeter, por exemplo), para evitar que os drivers (principalmente os destinados a frequências altas) se queimem por estar recebendo potência elétrica numa frequência que eles não são capazes de reproduzir (esta potência não vai gerar som, mas vai gerar calor...).

[diego.fcs]

Eu sempre não considerei essa impedância, sempre tive como referência a do falante, como sempre usei falantes em 8 ohms, considerei minhas caixas como sendo de 8 ohms, mesmo tendo tweeter e driver. Sempre ligo os 3 em paralelo, e os capacitores em série com o tweeter e o driver, nunca tive problemas. Já usei assim até em cabeçote valvulado, ligado na saída 8 ohms do ampli, nunca tive problemas.

[xformer]

Não levem a mal, mas vocês estão complicando demais...

Sim, não se deve complicar (a ponto de querer calcular a impedância da caixa), mas também o problema não pode ser tão simploriamente analisado. Eu acho louvável a preocupação do Fpohren em saber se a combinação do woofer + tweeter não vai causar problema ao amplificador ou aos alto-falantes.

Para o cálculo da impedância do conjunto, o tweeter (e até mesmo o mid range, se houver um) simplesmente não é levado em conta! A influência dele é desprezível para efeitos práticos.

Porquê? As impedâncias dos diferentes drivers são "complementares". Imaginem um sistema que tenha dois falantes, um para graves/médios (digamos, até 5kHz), e outro para agudos (acima de 5kHz). O falante de graves/médios tem impedância baixa na sua faixa de resposta, e impedância sensivelmente alta a partir do seu limite superior. O falante de agudos é o contrário, tem impedância alta até o início de sua faixa resposta e baixa a partir daí.

Isso seria verdade se o tweeter fosse do tipo piezoelétrico. Mas no tweeter que ele citou e forneceu as especificações, percebe-se que é um tweeter de bobina, que tem impedância baixa mesmo em baixas frequências:



Veja que na faixa de frequências onde houver overlap de resposta do woofer e do tweeter, as impedâncias podem ser baixas em ambos drivers.  Por ex em 2kHz, a impedância do tweerer é de só 6 ohms, e apesar de não ser mostrada para frequências abaixo de 2kHz, ela é baixa também (é só quase a resistência do fio, pois o resto é bobina = indutor = curto pra baixas frequências).

Na do woofer usado:



A impedância do woofer em 2kHz é de 10 ohms.

Então, no exemplo acima, para uma faixa de frequência qualquer, a gente vai ter sempre uma associação em paralelo em que um dos dois falantes tem impedância "normal" (4 ohms, 8 ohms ou seja lá o que for) e o outro tem uma impedância tão alta que não faz diferença no cálculo.

Normalmente se calcula a impedância da associação de falantes usando apenas aqueles que são capazes de reproduzir frequências graves (subwoofers, woofers, full ranges...) e desconsiderando o resto.

Veja que em 2kHz, desconsiderando as fases (não informada para o woofer), a impedância dos dois em paralelo seria menor do que 4 ohms (como não se sabe a fase, vamos ser conservadores e usar então o capacitor para proteger e salvar a lavoura).

Faz-se dessa forma porque estes drivers são os que irão receber cerca de 80% da potência elétrica enviada pelo amp, e portanto são os que representam potencial para provocar ou sofrer danos.

Para que tudo funcione como o explicado, é imprescindível a utilização dos filtros de frequência (os capacitores do tweeter, por exemplo), para evitar que os drivers (principalmente os destinados a frequências altas) se queimem por estar recebendo potência elétrica numa frequência que eles não são capazes de reproduzir (esta potência não vai gerar som, mas vai gerar calor...).

Perfeito, mas esse desprezo da impedância do tweeter para efeitos práticos só ocorre por causa da combinação do capacitor em série, caso contrário a impedância resultante seria baixa sim (não porque são compementares), e queimaria primeiro o tweeter e talvez o amplificador aguentasse (ou não).  Por isso tem que ver caso a caso e não achar que a coisa é tão simples assim.  Alto falantes são componentes muito muito complexos.

Um artigo que ilustra os circuitos equivalentes dos falantes (woofer e tweeter) e curvas de impedância x frequência:

http://sound.westhost.com/lr-passive.htm

[kem]

Mas se woofer tem 4 ohms, não vai ser ligar um tweeter de 8 ohms que vai estragar...
No maximo vai ter um rendimento menor nos agudos.
Eu me preocuparia (mais ou menos) se o falante fosse de 8 ohms e o tweeter de 4ohms...
Agora eu não achei um dado nessas informações todas... fpohren, o seu amplificador é especificado para um falante de que impedancia?