Меню

Как рассчитать ток динамика

Мощность усилителя и мощность динамика. В чём ОТЛИЧИЕ?

Не так давно решил сделать в своей машине хорошую акустику. Закупился комплектом эстрадных динамиков (6 штук, разной направленности) «Урал» (не реклама) , в среднем выходной номинал каждого динамика 150w, а максимальный 300w+, на мой взгляд (да и на взгляд большинства профессионалов) — в данный момент это лучшая акустика из предложенных. Но столкнулся я с одной проблемой — при нагрузке громкости 70%+ через 30-50 секунд начинается сильное искажение звука, т.к. сильно перегревается магнитола. Ну и решил подобрать под это дело усилитель. А как его подобрать? В блужданнии по просторам интернетов, наткнулся на такую статью. По моему мнению, это ЛУЧШЕЕ описание из всех что я встречал.

Давайте для начала разберёмся с простым понятием мощности, которое нам давали в школе в виде формулы P=U*I, где U — напряжение, а I — ток, проходящий через участок цепи. I по закону Ома для участка цепи можно выразить через U и R, где R — сопротивление участка цепи. Тогда получится P=U*U/R

Вот эта формула — есть определение мощности, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ участком цепи. С точки зрения изучения мощности любую цепь можно разделить на два основных участка — источник и потребитель (нагрузка). Так вот, если развивать определение, то вышеуказанная формула — есть определение мощности, потребляемой нагрузкой у источника.

Теперь давайте посчитаем, что получается. Напряжение вторичного питания усилителя, приходящегося на один канал усиления (из этого напряжения усилитель делает аудиосигнал; возьмём для пример 100-ваттный четырёхканальник) — примерно 40 Вольт. Сопротивление динамика (забьём на импедансную характеристику и посчитаем по номиналу, этого уже достаточно для понимания) — 4 Ома. Подставим цифры в формулу и ужаснёмся:

P=40*40/4=400 Ватт. Это — потребляемая мощость динамика, если его подключить напрямую к напряжению 40 Вольт. Типа как лампочку в розетку вставить. Если это будет постоянный ток, то вся эта мощность динамиков преобразуется в тепло. Если переменный -то Большая часть в тепло, меньшая часть — в перемещение воздуха, находящегося возле диффузора. Если подать на динамик не 40 вольт, а 80 вольт (сабвуферный усилитель), то он будет потреблять уже 1600 Ватт, правда недолго. А если 20 вольт (хиленький усилочек, что на пищалки можно поставить) — 100 Ватт. Так что, потребляемая мощность динамика зависит ТОЛЬКО от его сопротивления и от поданного на него напряжения.

Но представьте, что такое 400 Ватт? Хотя бы на примере лампочки. В подъезде если 200 Ватт повесить — уже офигеть, как светло будет. А если она погорит буквально две минуты, то нагреется до такого состояния, что её в руку взять невозможно будет. То же самое произойдёт и с катушкой динамика. Только вот лампочка сделана из стекла и относительно массивного металла. А динамик — из тонкой проволочки катушки и бумажного/пластикового/ещё какого-нибудь ТОНКОГО диффузора. Если его нагреть до такой степени — он тут же расплавится или в буквальном смысле сгорит. Причём, если применять/не применять(экономя) разные ухищрения, то предел ПОДАВАЕМОГО напряжения можно увеличить/уменьшить. Но, например, у мидбаса никогда не будет возможность приблизиться к постоянно поданным 40 Вольтам. И что же делать производителям? А вот что — чтобы динамики не горели, они придумали писать в инструкициях максимальную мощность, при достижении которой динамик ещё не сгорит. Другими словами, показатель максимальной мощности из инструкции к динамику — косвенное указание на то, какое максимальное напряжение можно ПОДВЕСТИ к динамику, чтобы он не сгорел. Вот и всё. ГРОМКОСТЬ динамика этот параметр НЕ характеризует! Этот параметр характеризует ТОЛЬКО живучесть катушки динамика. ВСЁ!

Теперь перейдём к источнику. В нашем случае это будет усилитель. Что такое усилитель для динамика-нагрузки? Усилитель для динамика — есть ни что иное, как источник переменного тока с постоянно меняющимся напряжением. Колебания тока и напряжения заставляют диффузор динамика двигаться вперёд-назад, перемещая воздух и создавая волну.

Задача усилителя — выдавать на выходе сигнал с высоким напряжением, повторяющий по форме сигнал с низким напряжением, поданным на вход. Причём, сигнал на выходе должен повторять форму сигнала на входе ТОЧНО, без искажения.

Усилитель имеет хитрую конструкцию, состоит из большого числа компонентов, каждый из которых рассчитан на определённую нагрузку. Все эти компоненты (в бОльшей степени это — блок питания усилителя)при проведении через них определённой мощности начинают искажать сигнал. То есть, например, если подать на вход синус 100Гц и увеличивать его амплитуду, то можно добиться появления на выходе нашего примерного четырёхканальника тех самых 40 вольт. Но, если проверить этот сигнал осциллографом, то мы увидим, что от синуса остались одни искажения. Причём, в зависимости от величины подключенной нагрузки переход сигнала от синуса к каше будет происходить при разных значениях напряжения. И что делать производителю? А вот что: находить для разных сопротивлений нагрузки разные значения напряжения на выходе, при которых сигнал начинает переходить от почти чистого синуса к какашке, возводить в квадрат и делить на сопротивление подключенной нагрузки. Это будет как раз значением максимальной мощности усилителя (при которой он ещё не сильно искажает сигнал).

Читайте также:  Длительно допустимый ток пугв 1х25

Так вот, этот параметр имеет практичекски прямое отношение к громкости.

НО! Напряжение на выходе усилителя зависит от напряжения на входе усилителя. Зависимость эта выражается коэффициентом усиления. Например, наш четырёхканальник может без искажений усилить синус с размахом 3 вольта на входе до синуса с размахом 20 вольт на выходе при нагрузке 4 Ома (100Ватт неискаженной мощности). Коэффициент усиления получается равен примерно 6,7. Но мы хотим подключить к усилителю пищалку, которая имеет максимальную мощность 40 Ватт. Что нам делать? Правильно! уменьшать коэффициент усиления. Чем? Конечно же регуляторами гейнов!

Так вот, резюмируя вышесказанное, хочу дать определения максимальной мощносности для динамиков и усилителей:

1) Максимальная мощность динамика — это тот максимум, который можно ПОДВЕСТИ к динамику, не спалив его. Обычно указывается RMS (длительная мощность) и максимальная (пиковая мощность). К громкости и искажениям этот параметр отношения НЕ ИМЕЕТ!

2) Максимальная мощность усилителя — это тот максимум, что усилитель может ОТДАТЬ динамику ПРИ МИНИМАЛЬНЫХ искажениях. Этот параметр имеет отношение к громкости и искажениям.

Но это ещё не всё. Давайте продолжим А как подобрать усилитель к динамику, зная мощность динамика? Ответ — НИКАК!

1) у мощного усилителя можно всегда загрубить чувствительность входа, снизив коэффициент усиления

2) У хилого усилителя мощности может хватить за глаза для мощного динамика, если тот имеет высокую чувствительность.

Так как же понять, хватит ли того или иного усилителя под тот или иной динамик? К сожалению, не имея определённого эмпирического опыта — действительно никак Ну, разве что, можно применять такую грубую формулу, что для мидбасов с чувствительностью больше 86дБ хватит 60-70 Ватт на канал, а для мидбасов с меньше чувствительностью — уже не хватит. Ну и внимательно читать отзывы и перенимать чужой опыт

Источник

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Самыми основными параметрами динамической головки, по которым можно рассчитать и изготовить акустическое оформление (проще говоря – ящик) являются:

  1. резонансная частота Fs (Гц)
  2. эквивалентный объем Vas (л)
  3. полная добротность Qts
  4. сопротивление постоянному току Re (Ом)

Для более серьезного подхода понадобится:

  1. механическая добротность Qms
  2. электрическая добротность Qes
  3. площадь диффузора Sd (м 2 ) или его диаметр D (см)
  4. чувствительность SPL (дБ)
  5. индуктивность Le (Гн)
  6. импеданс Z (Ом)
  7. пиковая мощность Pe (Вт)
  8. масса подвижной системы Mms (г)
  9. относительная жесткость Cms (метров/ньютон)
  10. механическое сопротивление Rms (кг/сек)
  11. двигательная мощность BL

Основным измерением является нахождение Z-кривой на частоте резонанса, которую можно измерить, собрав следующее оборудование:

  1. вольтметр;
  2. генератор сигналов звуковой частоты;
  3. мощный (5 Вт) резистор сопротивлением 1 кОм;
  4. точный (±1%) резистор сопротивлением 10 Ом;

Большинство генераторов имеют собственную шкалу частоты, но если такой нет, то понадобится еще и частотомер, включенный параллельно на выходе генератора. Вместо генератора можно использовать звуковую плату компьютера и программу с генератором.

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Для начала необходимо откалибровать вольтметр. Для этого вместо динамика подсоединяется сопротивление 10 Ом и подбором напряжения, выдаваемого генератором, надо добиться напряжения 0,01 В. Если резистор другого номинала, то напряжение должно соответствовать 1/1000 номинала сопротивления в [Ом]. Например для калибровочного сопротивления 4 Ом напряжение должно быть 0,004 В. После калибровки регулировать выходное напряжение генератора НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений. Измеряемый динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве.

Re – сопротивление динамика по постоянному току (Ом)

Подсоединив вместо калибровочного сопротивления динамик и выставив на генераторе частоту, близкую к 0 Гц, мы можем определить его сопротивление постоянному току – Re. Им будет являться показание вольтметра, умноженное на 1000. Впрочем, Re можно замерить и непосредственно омметром.

Fs – частота основного резонанса (Гц)

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно изменяйте частоту генератора и смотрите на показания вольтметра. Та частота, на которой напряжение на вольтметре будет максимальным (дальнейшее изменение частоты будет приводить к падению напряжения) и будет являться частотой основного резонанса для этого динамика. Показания вольтметра, умноженные на 1000, дадут сопротивление динамика на резонансной частоте Rmax. Получив похожую кривую импеданса, можно рассчитать остальные параметры.

Читайте также:  Удельная мощность в цепи постоянного тока

Ro и Rx – промежуточные сопротивления для последующих расчетов (Ом)

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Rx важный параметр, его можно рассчитать по двум формулам. В любом случае, значение Rx должно быть одинаковым:

Измерение и расчет параметров Тиля-СмоллаИзмерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Rmax – максимальное сопротивление (сопротивление на частоте резонанса);
Re – сопротивление динамика (измеряем точным тестером или на частоте 0 Гц).

Qms – механическая добротность

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Fs – частота основного резонанса, найдена ранее;
Ro – промежуточное сопротивление, найдено ранее.
F1 – первая частота на Z-кривой по уровню Rx;
F2 – вторая частота на Z-кривой по уровню Rx.

Частоты F1 и F2 – это частоты, при которых сопротивление динамика равно Rx. Поскольку Rx всегда меньше Rmax, то и частот будет две – одна меньше Fs, а другая больше. Проверить результаты расчетов можно по следующей формуле:

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 Гц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно.

Qes – электрическая добротность

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Qts – полная добротность

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Мы нашли и рассчитали основные параметры, по которым можем сделать некоторые выводы:

  1. Если резонансная частота динамика выше 50 Гц, то он имеет право претендовать на работу в лучшем случае как мидбас. О сабвуфере на таком динамике можно сразу забыть.
  2. Если резонансная частота динамика выше 100 Гц, то это вообще не низкочастотник. Можете использовать его для воспроизведения средних частот в трехполосных системах.
  3. Если соотношение Fs/Qts у динамика составляет менее 50-ти, то этот динамик предназначен для работы исключительно в закрытых ящиках. Если больше 100 – исключительно для работы с фазоинвертором или в бандпассах. Если же значение находится в промежутке между 50 и 100, то тут нужно внимательно смотреть и на другие параметры – к какому типу акустического оформления динамик тяготеет. Лучше всего для этого использовать специальные компьютерные программы, способные смоделировать в графическом виде акустическую отдачу такого динамика в разном акустическом оформлении. Но при этом не обойтись без других, не менее важных параметров – Vas, Sd, Cms и L.

Sd – эффективная излучающая поверхность диффузора (м 2 )

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

П – число “пи” математическая постоянная, равная 3,14;
r – радиус, в данном случае половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание что единица измерения этой площади – квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.

L – индуктивность катушки динамика (Гн)

Для этого нужны результаты одного из отсчетов из самого первого теста. Понадобится импеданс (полное сопротивление) звуковой катушки на частоте около 1000 Гц. Поскольку реактивная составляющая (XL) отстоит от активной Re на угол 90°, то можно воспользоваться теоремой Пифагора:

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Поскольку Z (импеданс катушки на определенной частоте) и Re (сопротивление катушки по постоянному току) известны, то формула преобразуется к:

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Z – сопротивление динамика на частоте 1000 Гц;
Re – сопротивление динамика (измеряем точным тестером или на частоте 0 Гц).

Найдя реактивное сопротивление XL на частоте F можно рассчитать и саму индуктивность по формуле:

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

XL – реактивное сопротивление, найденное оп предыдущей формуле;
П – число “пи” математическая постоянная, равная 3,14;
F – частота, на которой определяем индуктивность, обычно 1000 Гц.

Vas – эквивалентный объем

В домашних условиях проще использовать два метода определения эквивалентного объема динамкиа: метод “добавочной массы” и метод “добавочного объема”. Первый из них требует из материалов несколько грузиков известного веса. Можно использовать набор грузиков от аптечных весов или воспользоваться старыми медными монетками 1,2,3 и 5 копеек, поскольку вес такой монетки в граммах соответствует номиналу. Второй метод требует наличия герметичного ящика заранее известного объема с соответствующим отверстием под динамик.

Vas – метод добавочной массы

Для начала нужно равномерно нагрузить диффузор грузом и вновь измерить его резонансную частоту, записав ее как F’s. Она должна быть ниже, чем Fs. Лучше если новая резонансная частота будет меньше на 30-50%. Масса груза берется приблизительно 10 граммов на каждый дюйм диаметра диффузора. Т.е. для 12″ головки нужен груз массой около 120 граммов.

Cms – относительная жесткость на основе полученных результатов:

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

П – число “пи” математическая постоянная, равная 3,14;
Fs – резонансная частота без оформления, рассчитана выше (Гц);
F’s – резонансная частота без оформления с грузом (Гц);
M – масса в груза (кг).

Читайте также:  Модуль стабилизатор напряжения с ограничением по току

Исходя из полученных результатов Vas рассчитывается по формуле (м 3 ):

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Vas – метод добавочного объема

Для этого понадобится герметичный закрытый ящик с нужным отверстием под измеряемый динамик. Крепим динамик магнитом наружу. Объем ящика обозначен как Vb. Затем нужно произвести измерения (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить Qmc, Qec и Qtc. Методика измерения полностью аналогична описанной выше динамика без оформления, рисуем такую же Z-кривую. Затем находится эквивалентный объем по формуле:

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Vb – объем закрытого ящика;
– резонансная частота динамика в ящике;
Qec
– электрическая добротность динамика в ящике;
Fs – резонансная частота динамика без оформления;
Qes – электрическая добротность динамика без оформления.

Практически с теми же результатами можно использовать и более простую формулу:

Измерение и расчет параметров Тиля-Смолла

Vb – объем закрытого ящика;
– резонансная частота динамика в ящике;
Fs – резонансная частота динамика без оформления;

Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса. Приведенная выше методика действенна только для измерения параметров динамиков с резонансными частотами ниже 100 Гц, на более высоких частотах погрешность возрастает.

Источник



Есть динамик, задача узнать его мощность в домашних условиях.

определить максимальную мощность, без уничтожения пары динамиков, не возможно
маркировка динамика + гугль тебе в помощь
———————————————————————

маркировки на динамиках нет вообще.. . как сопротивление промерять знаю 🙂 уничтожение динамиков не интересует. Нужен более лояльный и точный метод измерения кол-ва ват.

Хочешь по проще: то вот есть программа генератор звуковых частот (легко найти через гугл) , еще нужен усилитель, хороший слух и осциллограф или точный цифровой тестер.
Меняем громкость и частоты, на слух определяем предел чистого звучания и записываем напряжение. Далее зная напряжения и сопротивление можно узнать действующее значение мощности.
Советская мощность — это амплитудное значение т. е. полученное значение нужно умножить на корень из двух
Китайская мощность — это импульсное значение т. е. советская * 5. 50

Катушка динамика не должна перегреваться.

нужен амперметр и вольтметр.
Измеряешь ток, напряжение.
P=UI то есть мощность равна произведению напряжения на ток.

а нет это задачку не решает.

Чтобы вычислить мощность колонки (динамика) тебе нужен мультиметр. Тебе надо измерить сопротивление (Ом) и ампераж (А), после этого по формуле вычислить значение мощности (Вт). Вот несложная формула-

Источник

Расчет силы тока по мощности, напряжению, сопротивлению

Бесплатный калькулятор расчета силы тока по мощности и напряжению/сопротивлению – рассчитайте силу тока в однофазной или трехфазной сети в ОДИН КЛИК!

Если вы хотите узнать как рассчитать силу тока в цепи по мощности, напряжению или сопротивлению, то предлагаем воспользоваться данным онлайн-калькулятором. Программа выполняет расчет для сетей постоянного и переменного тока (однофазные 220 В, трехфазные 380 В) по закону Ома. Рекомендуем без необходимости не изменять значение коэффициента мощности (cos φ) и оставлять равным 0.95. Знание величины силы тока позволяет подобрать оптимальный материал и диаметр кабеля, установить надежные предохранители и автоматические выключатели, которые способны защитить квартиру от возможных перегрузок. Нажмите на кнопку, чтобы получить результат.

Смежные нормативные документы:

  • СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
  • СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
  • СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
  • ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности»
  • ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация»
  • ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий»

Формулы расчета силы тока

Электрический ток — это направленное упорядоченное движение заряженных частиц.
Сила тока (I) — это, количество тока, прошедшего за единицу времени сквозь поперечное сечение проводника. Международная единица измерения — Ампер (А / A).

— Сила тока через мощность и напряжение (постоянный ток): I = P / U
— Сила тока через мощность и напряжение (переменный ток однофазный): I = P / (U × cosφ)
— Сила тока через мощность и напряжение (переменный ток трехфазный): I = P / (U × cosφ × √3)
— Сила тока через мощность и сопротивление: I = √(P / R)
— Сила тока через напряжение и сопротивление: I = U / R

  • P – мощность, Вт;
  • U – напряжение, В;
  • R – сопротивление, Ом;
  • cos φ – коэффициент мощности.

Коэффициент мощности cos φ – относительная скалярная величина, которая характеризует насколько эффективно расходуется электрическая энергия. У бытовых приборов данный коэффициент практически всегда находится в диапазоне от 0.90 до 1.00.

Источник