آشنایی با کراس اوور (Crossover) و وظیفه آن در سیستم صوتی خودرو

مقدمه

آمپلی فایرها پس از تقویت فرکانسها و ولتاژهای خروجی ،آنها را به اسپیکر منتقل میکنند . هراسپیکر یک گستره فرکانسی خاصی را پوشش میدهد و اجرا میکند؛ ساب ووفرها دارای پاسخ فرکانسی بین ۲۰ الی ۴۰۰ هرتزهستند و یک تیوتر توانایی پخش فرکانسهایی بین ۵ الی ۲۰ کیلو هرتز را دارد .برخی اسپیکرها که اصطلاحان فول رنج نامیده میشوند دامنه فرکانسی گسترده تری دارند و میتوانند فرکانسهایی بین ۲۸ الی ۲۶ کیلو هرتز را اجرا نمایند.

پس به هیچ عنوان نباید انتظار داشت که هرکدام از این درایورها دامنه فرکانسی متفاوتی از فرکانس تخصصی خود را به نحو احسن پخش کند؛ یعنی نمیتوان از یک تیوتر انتظار داشت که فرکانسی معادل 50 هرتز را پخش کند زیرا این فرکانس در محدوده توانایی ساب ووفر است .عکس این موضوع هم صادق است و ساب ووفر هم توانایی پخش کستره فرکانسی 26کیلو هرتزی را ندارد . درصورت پخش هم صدایی بی کیفیت و نا مفهوم است. پس نباید اجازه داد که این فرکانسها در محل نامربوط روانه شوند و برای این کار نیاز است که از تفکیک کننده (Crossover) استفاده شود.

در مورد کراس اوور(Crossover)

کاربری اولیه یک تفکیک کننده صدا ، گرفتن سیگنال خام اولیه از منبع صدا (مثل رادیوپخش خودرو) و تفکیک آن به سه دسته است ، که این سه دسته عبارتند از :

– فرکانس های پایین (low range frequency) شامل صدای بم (بیس)که توسط ساب ووفر قابل پخش است.

– فرکانس های میانی (mid range frequency) شامل صدای خواننده و بخشی از صدای آهنگ که به وسیله میدرنج و بلندگوهای گرد و خربزه ای قابل پخش است.

– فرکانس های بالا (high range frequency) شامل صداهای ریز که قابلیت پخش به وسیله تیوتر و سوپرتیوترها را دارد.


استفاده از یک کراس اوور و انتخاب یک فرکانس کات آف(Cutoff frequency) مناسب میتواند راه حل مناسبی برای تفکیک  و کیفیت بخشیدن به صدای خروجی و وضوح بخشیدن به آن باشد.

همانطور که قبلا گفته شد ، بدون کراس اوور، اجزای مختلف سیستم صوتی برای اجرای فرکانس هایی که در آن تخصص ندارند و به آنها مربوط نیست انرژی زیادی را هدر می‌دهند و این در صورتی است که بازده بسیار کم و بدون کیفیتی به همراه درهمریختگی صدا به کاربر ارائه میکند.

موضوع مهمتری که در نبود کراس اوور مطرح است ، آسیب زدن به اجزای سیستم صوتی به واسطه دریافت فرکانسهای نامرتبط توسط این اجزا می باشد و این درحالی است که با نصب یک کراس اوور مناسب دقیقا برعکس این موضوعات مطرح شده اتفاق می افتد ؛ یعنی برای هر یک از اجزا و درایورها فرکانس متناسب با توانایی آن ارسال میشود و درنتیجه صدا با بالاترین کیفیت و وضح و به صورت تفکیک شده اجرا شده و درضمن احتمال خطر آسیب دیدن قطعات نیز نزدیک به صفر می شود.

انواع کراس اوور

کراس اوور ها به دو نوع  Active و Passive تقسیم میشوند.
– کراس اوورهایActive : که به کراس اوورهای الکترونیک نیز معروف هستند،از قطعات الکترونیکی در ساختشان استفاده میشود و برای انجام کار نیاز به منبع تامین برق مستقیم دارند. این دسته از تفکیک کننده ها در مدار سیم کشی سیستم صوتی بین رادیو پخش و آمپلی فایر قرار می‌گیرند و در نتیجه عمل تفکیک فرکانسی را قبل از رسیدن سیگنال به آمپلی فایر انجام می‌دهند ؛ پس یعنی دیگر افت توان ناشی از عمل فیلترینگ بعد از آمپلی فایر اتفاق نخواهد افتاد. کراس اوور آمپلیفایرها و پخشها از نوع اکتیو هستند.

معمولا کراس اوور های Active دارای قابلیت تنظیم هم هستند و تنظیماتی همچون گین (gain) ، فیلتر های بالاگذر و پایین گذرHPF / LPF ) ) و حتی برخی مدل ها دارای تنظیمات اکولایزر و تنظیمات صدایی دیگر هم هستند که بیشترین انعطاف پذیری و کنترل روی سیگنال را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. نکته ای که در مورد این کراس اوور باید مد نظر داشت این است که شیوه نصب ، راه اندازی ، سیم کشی و تنظیم آن یک کار تخصصی می باشد.

با تفکیک کننده(Crossover) میتوان نهایت کیفیت صدای خروجی را در سیستم پخش خودرو تجربه کرد.

– کراس اوورهای Passive :تفکیک کننده های پسیو نیازی به منبع تامین برق ندارند و از طریق خازن و سلف (سیم پیج) فرکانس ها را فیلتر می‌کنند. یعنی زمانی که فرکانس ها  به وسیله آمپلی فایر تقویت میشود وعبور میکند و ولتاژ و آمپر خیلی بالاست(تا ۵۰ ولت ) ازآن استفاده میشود.این کراس اوور بعد از آمپلی فایر و قبل از اسپیکر قرار میگیرد  و ایرادی که به این نوع تفکیک کننده وارد می باشد همین است که به علت قرار گرفتن بعد از آمپلی فایر ، باعث می شود که پس از دریافت سیگنالی که به صورت تقویت شده از آمپلی فایر خارج شده آنرا درحین تفکیک ، مقداری تضعیف کند و به اسپیکر ها انتقال دهد که این عمل خود باعث میشود که نتوان از قدرت خروجی نهایی سیستم صوتی بهره برد.


کراس اوور چگونه باعث ضعیف شدن یک فرکانس میشود؟

Attenuation Slope یا شیب کاهش
به طور قطع میشود گفت کراس اووری که کاملا دقیق عمل و بتواند فرکانسهای بعد ازفرکانس کات آف(Cut off Frequency) را کاملا حذف کند وجود ندارد ، بلکه همه توانایی آنها در این است که فرکانسهای بالا یا پائین نقطه کات آف را ضعیف کنند. هر چقدر از این نقطه فاصله بگیریم،کاهش بیشتر میشود.به شیب خطی که کراس اوور این فرکانسها را از نقطه کات آف تضعیف میکند ،Attenuation Slope (شیب تضعیف) گفته میشود . حال هر مقدار این شیب بیشتر باشد ، کراس اوور دارای قدرت فیلترینگ بیشتری میباشد.


کراس اوور با شیب صفر به معنای فیلتر نشدن هیچ فرکانسی و با شیب بی نهایت به معنای فیلتر شدن کامل تمامی فرکانس هایی که بالا یا پایین تر از Cut off Frequency قرار دارند میباشد.

واحد اندازه گیری شیب کاهش،دسیبل بر اکتاو (dB/Octave) میباشد.یعنی به ازای هر یک اکتاو که از فرکانس کات فاصله بگیریم،چند dB از قدرت فرکانس کم میشود.هر اکتاو به معنای نصف شدن فرکانس میباشد.به عنوان مثال فرکانس ۴۰۰ هرتز یک اکتاو از فرکانس ۲۰۰ هرتز بالاتر است و…

 

قدرت فیلترینگ کراس اوور ها درجات مختلفی دارد که همین موضوع باعث شده که از این لحاظ برای آنها دسته بندی قائل شوند:

درجه ۱ یا Order1 : به طور کلی کراس اوورهای ضعیفی هستند و شیب کاهش آنها ۶dB/octave هست.
درجه ۲ یا Order2 :کراس اوورهائی در حد متوسط با شیب کاهش ۱۲dB/octave ، که اغلب در کراس اوور کامپوننتها(نوع پسیو )و همینطور در آمپلیفایرها و پخشها(نوع اکتیو)،با این شیب مورد استفاده قرار میگیرند.

درجه 3 یا Order4 :این نوع کراس اوورها از قدرت بیشتری نسبت به دو نوع قبلی برخوردار هستند.شیب کاهش این نوع کراس اوورها۲۴dB/octave میباشد.

قطعات تشکیل دهنده یک کراس اوور پسیو:

در ساخت این تفکیک کننده به طور کلی از دوقطعه اصلی خازنهای بیپلار (Bipolar pacitor) و سلفها (inductors) استفاده میشود.
خازن وظیفه دارد که در مقابل عبور فرکانسهای پائین از خودش مقاومت نشان داده و باعث شود تا فرکانسهای پائین از آن عبور نکنند و در مقابل در برابر فرکانسهای بالا هیچ واکنشی نشان نمیدهد. یعنی خازن به عنوان یک فیلتر بالا گذر HPF عمل میکند.


اما سلف دقیقا برعکس خازن عمل میکند.یعنی در برابر عبور فرکانسهای پائین هیچ مقاومتی نمیکند و باعث عبور آنها میشود  و برعکس اجازه عبور فرکانسهای بالا را نمیدهد.این یعنی سلف به عنوان یک فیلتر پائین گذر LPF عمل میکند.

 

نوشته قبلی
نوشته بعدی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.