ممانعة السماعة Speaker Impedance
تحدثنا في مقالة سابقة عن ضرورة استخدام كلمة ممانعة السماعة (impedance) وليس مقاومة السماعة (Resistance) لأن الممانعة لها علاقة بالتردد اما المقاومة لا تتغير مع تغير التردد. والعنصر الكهربائي في السماعة هو الملف والذي يمر فيه تيار متردد متغير و الذي تحسب ممانعته بالعلاقة:
ZL = 2πFL
القيم L و 2π هي قيم ثابته بينما التردد F في الاشارة الصوتية هو قيمة متغيرة, لذا نجد أن ممانعة السماعة متغيرة لذا عند تردد معين سوف تجد أن تردد السماعة هو (10 ohms) بينما عند تردد أخر ستجد أنه (3 ohms).
اضافة الى ذلك فإن أغلب السماعات لا تحوي فقط عنصرواحد (أي سماعة واحدة) بل يمكن أن تحوي على سماعتين تسمى كل واحدة منها Driver الاولى تستجيب للترددات المنخفضة وتسمى (ووفر woofer) والثانية تستجيب للترددات العالية وتسمى (تويتر tweeter).
ولاجراء عملية الفصل بحيث تذهب الترددات العالية الى التويتر والترددات المنخفضة الى الووفر يتم اضافة عناصر الكترونية تعمل كمرشحات (فلاتر) وهي تتكون غالبا من مكثفات وملفات (تسمى Crossover) لهذا نجد أن حساب الممانعة للسماعة سوف تتعقد أكثر.
حتى يتم حساب ممانعة السماعة يتم توصيل مقياس أمبير ومقياس فولت ويتم تغذية السماعة بإشارة صوتية. ويتم تغيير تردد هذه الاشارة وتسجيل النتائج ومن ثم يتم العلاقة المعروفة:
z=v/i ohms
وبذلك تحصل على جدول يبين لدينا مجموعة من قيم الممانعة للسماعة واذا رسمنا مخطط علاقة التردد مع الممانعة, ونحصل على شكل مشابه للمخطط التالي
لاحظ وجود (قمة) عند التردد (40) هرتز حيث ترتفع ممانعة السماعة ثم تعود لتهبط.
هذه القمة تسمى الرنين (reasonance).
ان أخفض قيمة تصل اليها ممانعة السماعة بعد الرنين هي
(الممانعة الاسمية للسماعة) (nominal_impedance) وهي القيمة المعتمدة في مواصفات السماعات.
وغالبا معظم السماعات تعمل على ترددات أعلى من تردد الرنين. مع ملاحظة أن ممانعة السماعة لبعض الترددات المنخفضة قد تكون أقل من الممانعة الاسمية.
معظم السماعات المنتجة تكون ذات ممانعة اسمية (8) أوم وبعضها يكون ذو(4) أوم وبعضها (16) أوم وهو المتعارف عليه لدى معظم منتجي السماعات.
رغم أنك قد تجد قيم غيرهذه لبعض السماعات التجارية ولكنها قليلة جدا.
من المبادىء المعروفة في الالكترونيات أنه عند توصيل جهازين أو عنصرين مع بعضهما البعض (مثل سماعة ومكبرصوت في حالتنا) فان أفضل نقل للاستطاعة هو عندما تتوافق ممانعة الخرج للاول مع ممانعة الدخل للثاني.
لهذا وحتى تحصل على أفضل من ما يمكن من القدرة للسماعة والمكبر الصوتي عليك أن تحرص على أن يكون ممانعة مخرج المكبرالصوتي يساوي ممانعة السماعة.
هل السماعة ذات (4) أوم أفضل من (8) أوم؟
ان ممانعة السماعة لا علاقة لها بتاتا بنوعية الصوت الذي تنتجه.
لن تستطيع القول أن سماعة ذات ممانعة (4) صوتها أو قوتها أفضل من سماعة ذات (16) أوم أو (8)أوم. انها قيمة تعطى في المواصفات بحيث تعطيك فكرة عما يجب أن يكون عليه ممانعة الخروج للمكبر الصوتي الذي ستوصلها عليه.
طبعا عند توصيل أكثر من سماعة على مخرج المكبر عليك أن تحرص على أن تعمل على توافق الممانعة بأن تقوم بتوصيل السماعات على التوالي وعلى التوازي حتى تحصل على نفس ممانعة الخرج للمكبر الصوتي.
ماذا لو كان هناك عدم توافق؟
ان عدم حصول توافق بين ممانعة السماعة وممانعة الخرج للمكبر الصوتي يؤدي كما ذكرنا اعلاه الى عدم انتقال القدرة بالشكل الأمثل من المكبر الى السماعة. وهنا لدينا حالتين:
- ممانعة السماعة أعلى من ممانعة خرج المكبر.
وهنا نحصل على قيمة استطاعة أقل من السماعة.
- ممانعة السماعة (أو مجموعة السماعات) أقل من ممانعة مخرج المكبر.
وهنا يمكن أن يتم تحميل المكبر فوق طاقته ويمكن ان يخرب.
ان عملية تحقيق توافق الممانعة لاتحصل فقط بين السماعة والمكبر الصوتي بل يمكن أن نتعرض لها في المكسر.
ملاحظة:
ألة الغيتار الكهربائي له ممانعة خرج عالية لذلك تجد في بعض المكسرات مكتوب عليها( hi Z) وهي مداخل ذات ممانعة دخل عالية حتى تتوافق مع ممانعة الخرج للغيتار الكهربائي لذلك لا تستطيع استخدام هذا المدخل مثل لأي مكرفون أو جهاز(line).
ومن أجل هذا توجد في الأسواق علبة صغيرة تباع منفردة وتسمى (Di) اختصار ب (direct injection) وتعمل هذه العلبة على تحقيق توافق في الممانعة بين المكسر.
المهندس سعيد سليمان
السلام عليكم ورحمة الله
تحياتي لسعادة المهندس سعيد سليمان والجميع
تساؤلي يا بش مهندس
ما هو الأفضل في السماعات هل هي السماعة اللتي تكون ثلاثية الخرج يعني ثري وي اي تحتوي على تويتر وميد رينج ولو رينج ام الثنائية او الاحادية والتي تسمى فل رينج ؟
وتساؤلي الاخر
كما هو معلوم لديكم ان سماعات الهورن تصدر صوت في الغالب يكون ميد يخلوا تقريبا من الترددات المنخفضة ، هل لو قمنا بتركيب ووفر لو رينج وجعلناه بوقي أو هورني الشكل اذا صح التعبير هل سنحصل على صوت جميل ويغطي مسافات كبيرة ؟
سؤال إضافي
في الحرم المكي الشريف نسمع الصوت في الساحات الخارجية يصدر من سماعات فوق السطح موجهه للأسفل ماهذه السماعات ؟ وهل هي سماعات عادية مقاومه للماء ام هورنات على شكل سماعة ؟
حقيقة لا أعلم في الحرم المكي الشريف نوع هذه السماعات. و لكن هي سماعات هورن, لكن في المسجد النبوي السماعات المركبة على السطح و المتجهة الى الساحات هي من نوع Altec Lansing و لكن بسبب حدة الصوت الناتج منها طلبت الرئاسة العامة لشؤون الحرمين تعديل هذه السماعات, خاصة بعد تركيب المظلات و قمنا يومها بتركيب سماعات JBL موديل CBT واعطت صوت في الساحات جميل جدا و رائع. طبعا هي سماعات لا تحوي هورن و لكنها مصممة لتعمل خارجيا.
تحياتي اخي أحمد
برأيي ان السماعات التي تحوي ثلاث Drive اي ثلاث سماعات أفضل, لأن السماعة الواحدة مهما ادعت الشركة المصنعة انها Full Range من المؤكد انها لن تكون كذلك. لأن انتاج الترددات المنخفضة يتطلب ان يكون قطر السماعة كبير فإذا تم تكبير قطر السماعة فإنها لن تستجيب للترددات العالية بسبب ان عزم العطالة يصبح كبير (يمكن ان اشبه الامر مثل سيارة صغيرة تستطيع ان تنطلق فيها بسرعة وتناور و باص يمكنك ان تحمل عليه حمل كبير و لكن لا تستطيع ان تسرع فيه). اي انك لن تستطيع تحقيق امرين متعاكسين, يمكن التقريب بينهما و لكن ليس مثل ان تكون كل سماعة مخصصة لجزء من الترددات.
بالنسبة لتركيب الهورن على الوفر . فإنه كما تعلم ان الترددات المنخفضة لها طول موجة كبير و ان مساحة (فم الهورن) Mouth او الجزء الامامي من الهورن له علاقة بطول الموجة. كلمل اردت الوصول الى تردد منخفض أقل عليك زيادة الفتحة الامامية للهورن. لذلك يمكن ان تصل الى سماعة كبيرة جدا. سماعات الهورن في ساحات المسجد النبوي ذات ابعاد فتحة امامية 70 طول و 70 عرض ومع ذلك كانت لا تستجيب لأقل من 500 هرتز. و اذا تم تزويدها بترددات اقل من ذلك فإن الديافرام كان يضرب.
السلام عليكم …. تحياتنا لكم مهندس سعيد
على سبيل المثال اذا كان لدينا مجموعة من السماعات 100vفولط ( سماعتين 50 وات و 3 سماعات 30 وات ) اذا كان ربطهم على التوازي فيكون مجموع الاستطاعة الكلي = 190 وات
وسؤالي هو :ما هي الطريقة الحسابية لحساب الاستطاعة الاجمالية اذا كان الربط على التسلسل (التوالي)…؟؟
وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته
أخي الكريم,
اولا: السماعات التي تحوي محول داخلها تربط دائما على التوازي و لا تربط مطلقا على التوالي او التسلسل, اصلا اهم ميزات المحولات داخل السماعات هو عدم الحاجة الى تغببر نظام الربط الى توالي او توازي كما في نظام الاوم. فسماغات المحولات تربط دائما توالي.
ثانيا: الاستطاعة لا علاقة لها بطريقة التوصيل. كما ذكرت انت تجمع استطاعة السماعات كلها الموجودة في الدارة لتحصل على الاستطاعة الكلية. بغض النظر عن طريقة التوصيل.
مع تحياتي
شكرا اخي
لو سمحت كنت عاوز اصمم مبني قاعه محاضرات ..علي اي اساس يتم التصميم …شكرا
اظنك تقصد اصمم نظام صوت لقاعة محاضرات.
وليس تصميم قاعة محاضرات ، بالحالتين لن تفرق كثيرا، لان طلبك من مهندس معماري، كيف اصمم قاعة محاضرات . لن يستطيع ان يجيبك عنه ببضعة اسطر. وانا يا اخي الكريم لا استطيع ان اجيبك ببضعة اسطر عن سؤال كبير. و دون تفاصيل، انا احاول في هذا الموقع ان اعطي شروحات و تفاصيل عن انظمة الصوت ، محتوياتها ومكوناتها و كيف تعمل و طرق ربطها . وكيف يتم توزيعها ، لا استطيع ان اعطيك جواب ينطبق على كل الحالات ، هناك خطوط عامة تبدا بها وذلك بناء . على بعض المعلومات الاساسية ومنها يبدا التصميم، طبعا ان احدثك هنا بشكل احترافي و هندسي، اما غير ذلك لا أعلم ،
الرجاء ان يكون السؤال محدد بنقطة معينة،لا ان يكون سؤال عام وشامل مواضيع كثيرة. و شكرا لك
السلام عليكم ورحمه الله
اولا جزاك الله خيرا على هذا المجهود الطيب وجعلة الله في ميزان حسناتك ان شاء الله
ولكن عندي سؤال ارجو من حضرتك الرد علية
اذا قمنا بتوصيل مجموعة من السماعات لتتوافق مقاومتها في النهاية بمقاومة المكبر كيف احسب الوات المستخدم لكل سماعة
وهل هذا القانون صحيح
الوات علي كل سماعة = مقاومة المكبر/ مقاومة السماعات × قدرة المكبر بالوات / عدد السماعات
و عليكم السلام و رحمة الله وبركاته
عند توصيل مجموعة من السماعات على مكبر صوتي, تبقى استطاعة كل سماعة كما هي في مواصفاتها و لن تتغير و تحسب قدرتها اذا علمنا ممانعتها و التيار الذي تستهلكه . اذا قصدك انك لا تعرف استطاعة او قدرة كل سماعة و تريد حسابها من ممانعتها و قدرة المكبر الصوتي. فلا تستطيع ذلك
لا علاقة بقدرة المكبر بالوات بقدرة السماعات,
لديك القانونين الأساسيين في الكهرباء:
القدرة (الوات) = الجهد (فولت) x التيار (امبير)
الجهد = التيار(امبير) X الممانعة (اوم)
و هنا الممانعة هي المقاومة
من هذين القانونين فإن علاقة القدرة بالممانعة هي:
القدرة = (الجهد)^2 \ (الممانعة)
القدرة = (التيار)^2 X (الممانعة)
من حهة المكبر الصوتي لا تستطيع ان تحدد استطاعة (قدرة) السماعات المتصلة معه كل واحدة لوحدها , و لكن تستطيع حساب القدرة الكلية للسماعات المتصلة معه, وذلك فقط اذا عرفت قيمة الممانعة الكلية للسماعات و التيار على مخرج المكبر.
علما ان هذا التيار متغبر (لبس له قيمة ثابتة) اذا كانت إشارة صوتية, اما اذا كانت الإشارة هي عبارة عن إشارة جيبيه أي(تون) ذات تردد معين, فإن التيار سيعطيك عندها قيمة ثابتة, و عند تغير التردد سيتغير هذا التيار (قليلا) بسبب تغير قيمة الممانعة (التي تتغير قيمتها مع التردد).
بالنتيجة لا تستطيع حساب وات كل سماعة لوحدها من معرفة قدرة المكبر و ممانعته. (الا اذا كانت السماعات متماثلة أي اننا نعرف ان قدرتها متساوية و لكن لا نعرف كم هي قيمة هذه القدرة) عندها نستطيع حساب القدرة الكلية و نقسمها على عدد السماعات.
مع تمنياتي لك بالتوفيق.
جزاكم الله خيرا ولكن إذا كانت ممانعة السماعات كلها متساوية وقدرتها بالوات ايضا متساوية وقمت بتوصيلهما توالي وتوازي لتحصل علي ممانعة توافق ممانعة المكبر هل نستطيع حساب الوات الذي تأخذة كل سماعة لان في بعض الأوقات توصيل عدة سماعات يكون من الصعب الحصول على ممانعة تماثل ممانعة المكبر فنحاول أن نجعلها متماثلة تقريبا ( اكبر ) مثلا لو المكبر ٤ اوم ٨٠ وات وكان عندي ٣ هورن ممانعة كل واحد تقريبا ١٥ اوم ٦٠ وات لو قمت بتوصيل هم توالي اكيد الممانعة هتتجمع والصوت هيضعف يعني الوات اللي مدخلة لكل هورن قل بينما لو وصلتهم توازي الممانعة هتقل ل٥ اوم والوات اللي داخل لكل هورن هيزيد هل هذا صحيح وكيفية حساب الوات بالنسبة لتوصيل التوالي والتوازي معا اذا كانت ممانعة السماعات وقدرة متماثلة
ومتأسف علي الإطالة وجزاكم الله خيرا
الأخ محمود
نظرا لصعوبة التفصيل في التعليقات, فقد كتبت مقالة جديد حول هذا الموضوع
توصيل السماعات توازي توالي مختلط , فيها شرح لكافة الحالات التي ذكرتها حضرتك, الرجاء مراجعتها و ابداء رأيك
و ان شاء الله تكون وافية
و شكرا لك
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أنا أدرس بتخصص العلوم الفيزيائية، ولدي بحث لمقرر الإلكترونيات، وموضوع بحثي هو الدوائر الكهربائية في الأجهزة الصوتية
أحببت مقالتكم كثيرًا وما بها من معلومات، لكن أرغب في الاستزادة من هذا الموضوع أكثر، هل هنالك مراجع تنصحون بها؟ ويُفضّل أن تكون المراجع عربية
وبارك الله في جهوذكم وجزاكم خيرًا كبيرًا.
وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته
للاسف لا اعرف مراجع باللغة العربية، وخاصة بالانترنيت.ولذلك قمت بعمل هذا الموقع.على كل حال اذا احتجت الى التوسع في موضوع معين يمكنني مساعدتك اذا اقدر.
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
افيدونا افادكم الله وزادكم من علمه
عندى 4 سماعات هورن يابانى ممانعة كل سماعة 16 اوم واريد توصيلها على التوازى فكيف اربطها بالمضخم خاصة وان به ثلاثة ممانعات
16 اوم
8 اوم
4 اوم
ولكم جزيل الشكر