Вимірник імпедансу гучномовця. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Цей пристрій вимірює модуль і фазу електричного імпедансу гучномовця в смузі звукових частот і дуже корисно для любителів звукотехніки, що самостійно конструюють або модернізують гучномовці. Знання цих параметрів дозволяє правильно налаштувати фазоінвертор, вибрати та розрахувати розділові фільтри гучномовця, покращити його фазову характеристику.

Частотна залежність модуля опору, а також фазового зсуву між струмом та напругою на котушці типової низькочастотної головки гучномовця наведена на рис. 1. Імпеданс нижче частоти власного резонансу має індуктивний характер, при резонансі - активний, а вище за нього - спочатку ємнісний і далі з підвищенням частоти сигналу знову стає індуктивним. Фазово-частотна характеристика імпедансу дозволяє отримати додаткові відомості, необхідні розрахунку і аналізу роботи гучномовця.

Користуючись пристроєм, що пропонується тут, можна визначати зазначені характеристики в діапазоні частот 17,4 Гц ... 29,4 кГц. Межі вимірів модуля імпедансу та фазового кута становлять відповідно | Z | = 0 ... 200 Ом і f = +90 °. Результати вимірювання відображаються у вигляді напруги постійного струму 0...200 мВ і 0...+900 мВ, що чисельно збігаються з відповідними значеннями параметрів. Для прискорення вимірювань до пристрою можна підключити два цифрові вольтметри або мультиметри загального призначення. Можливе використання самописців.

Принцип роботи вимірювача, схему якого наведено на рис. 2, полягає в наступному. У двох частотних діапазонах, що перекривають всю смугу звукових частот, генератор виробляє дві напруги синусоїдальної форми, які розрізняються по фазі на 90 ° (квадратурні сигнали). Один з них у вигляді стабільного струму подається на досліджуване навантаження - гучномовець або головку, а інший, що випереджає фазою на 90°, перетворюється на сигнал прямокутної форми - меандр. Фаза меандра є опорною для вимірювання зсуву фаз між синусоїдальним струмом та напругою на головці. За умови стабільності струму через котушку напруга на ній пропорційна модулю імпедансу.

(Натисніть для збільшення)

Генератор у вимірнику побудований із застосуванням ОУ та підсилювача струму, керованого напругою (ІТУН). Для забезпечення необхідної точності встановлення частоти діапазон звукових частот генератора поділено на два. Здвоєнні змінні резистори налаштування (R6 та R8) включені послідовно з обмежувальними резисторами. Для них потрібна експоненційна характеристика зміни опору (група В). За допомогою перемикача SA1 вибирають діапазон частот генератора: в одному положенні – 17,4…1000 Гц, в іншому – 530 Гц…29,4 кГц.

У генераторі ОУ DA2.4 частотоздатними елементами є фазовий фільтр, що перебудовується, і інвертуючий інтегратор на ІТУН DA1 і ОУ DA2.3, охоплених зворотним зв'язком. В інтеграторі фазовий зсув становить 90 °, тому умова балансу фаз генератора виконується, коли фазовий фільтр створює фазовий зсув -90 °. У сумі поворот фази становить 0°.

Робоча частота fG генератора визначається елементами R8, R9, C10 (або C9):

Для збереження на виході інтегратора амплітуди коливань у діапазоні робочих частот його вхідний струм повинен змінюватися пропорційно до частоти. Відповідна зміна вихідного струму DA1 досягається регулюванням керуючого струму ІТУН (за висновком 5) змінним резистором R6, об'єднаним з іншим резистором R8.

Неідеальне узгодження опорів резисторів R6 і R8 у смузі частот призводить до зміни амплітуди напруги, що генерується, але ланцюг авторегулювання відновлює її необхідну величину. Випрямлений діодом VD1 струм, пропорційний амплітуді коливань, алгебраїчно підсумовується через резистор R12 на вході інтегратора DA2.2 зі струмом через резистори R13, R14. Зі збільшенням сигналу вихідна напруга інтегратора DA2.2 знижується, зменшується і струм ІТУН DA1. В результаті встановлюється стабільна амплітуда коливань, що дорівнює 2,14 Ст.

Коригуючий інтегратор на DA2.1 виконує функцію стабілізації режиму по постійному струму, утворюючи ланцюг зворотного зв'язку, що стежить, і підтримує напругу на виході DA2.4 з точністю декількох мілівольт.

Напруга, що виробляється генератором перетворюється резистором R15 у відповідний струм навантаження. Зважаючи на відносно низький опір цього резистора порівняно з навантаженням (Zн макс= 200 Ом), точність у діапазоні вимірювань параметра забезпечує спеціальний перетворювач напруги в струм: випрямляч змінного струму на DA3 спільно з R15 діє по відношенню до голки, що перевіряється, як генератор струму.

Для пояснення на рис. 3 наведено схему джерела струму Хауленда, який утворений з конвертера негативного опору (докладніше про нього можна прочитати в книзі В. Л. Шило "Лінійні інтегральні схеми". - М: Радіо і зв'язок, 1979. - Прим. ред.).

Якщо

внутрішній опір Ri джерела і струм IL, що протікає через навантаження, від джерела напруги Ue визначаються із співвідношень:

Якщо

внутрішній опір Ri досягає дуже великої величини.

Зазначимо, що описані властивості генератора струму зберігаються і при введенні в нього елементів двонапівперіодного випрямляча. Так, діючий внутрішній опір зростає приблизно 36 кОм. Резистори R16-R20 необхідно використовувати точні (відхилення не більше 1%). При самостійному розрахунку опору резисторів треба брати до уваги і R22, орієнтуючись на значення коефіцієнтів

Для DA3 використаний ОУ з високою граничною частотою посилення, при цьому частотно-залежною помилкою випрямлення можна знехтувати. Цей широкосмуговий ОУ без зворотного зв'язку має посилення постійному струмі близько 1500, тому діоди VD2 і VD3 обрані з малою прямою напругою. Конденсатори С11 та С13 відокремлюють DA3 від діодів у ланцюзі ООС, і напруга зміщення ОУ не впливає на результат вимірювання. Його вхідний каскад на pnp транзисторах має типове значення струму бази IB= 2,8 мкА, що забезпечує падіння напруги на резисторі R22 щодо виходу ОУ DA3 близько 0,9, достатнє для поляризації танталового конденсатора С13.

Випрямлене вимірювання |ZН| напруга знімається з катода діода VD2. Воно складається з двох складових: негативна напівхвиля відповідає напрузі на навантаженні ZН, позитивна напівхвиля напруги посилюється в раз. Інтегруючий ланцюг R21C14 формує з цієї несиметричної по амплітуді змінної напруги середнє значення UC14, яке є вихідною випрямленою напругою (у мілівольтах), чисельно дорівнює модулю імпедансу (в омах):

Величину фазового зсуву між вимірюваним струмом і напругою, що діє на навантаженні визначають за допомогою двох компараторів DA4 і DA5 і мікросхеми DD1. Незалежно від опору навантаження на резисторі R23 діє змінна напруга, подвійна амплітуда якої більша за суму діючих на діодах VD2, VD3 напруг, тому компаратор DA4 чітко перемикається і при низькоомному навантаженні. Діюча на виході DA2.3 синусоїдальна напруга перетворюється компаратором DA5 на напругу прямокутної форми.

Після компараторів обидва сигнали обробляються чотирма паралельно включеними елементами "Виключає АБО" мікросхеми DD1, напруги живлення якої рівні за величиною щодо загального дроту. В результаті після інтегрування імпульсів напруги з виходів DD1 елементами R28-R33, С19 і С20 усереднене його значення відповідає фазовому зсуву (число в градусах) між вимірюваним струмом і падаючим на опорі ZН змінною напругою.

Живлення пристрою забезпечує окремий блок із інтегральними стабілізаторами напруги. Він забезпечує двополярну щодо загального дроту живильну напругу +6,7 В із загальним регулюванням величини в межах +15%.

Для калібрування вимірювача імпедансу придатний точний резистор опором 200 Ом. Тоді при частоті сигналу, наприклад, 100 Гц резистором R14 встановлюють на навантаженні напруга UZ = 200 мВ. Напругу Uf потрібно встановлювати лише підстроюванням напруги в блоці живлення. Ланцюг R24C16 компенсує деякий фазовий зсув, що викликається активним випрямлячем на DA3. Внаслідок цього установку підстроювального резистора R24 на високих частотах виробляють так, щоб безіндуктивного резистора еквівалента навантаження фазовий зсув був відсутній (f=0°).

Для калібрування фазометра тимчасово пов'язують виходи обох компараторів з шиною живлення -6,7 і двигун підстроювального резистора R33 встановлюють в положення, при якому виходить Uf =-900 мВ.

Про можливість заміни елементів приладу.

Мікросхему ОУ TL084 можна замінити TL074, TL082 або вітчизняної К574УД2 (дві останні мікросхеми містять по дві ОУ в корпусі). Як підсилювачі і компаратори DA3-DA5 можна використовувати мікросхему К1401УД6, що містить по одному ОУ і компаратору. Втім, компаратори LM311 замінюються іншими, що мають вихід з відкритим колектором - LM306, LM393, К554СА3, КР521СА3. ОУ ЕL2044CN можна замінити іншим широкосмуговим; вхідний каскад більшості таких ОУ виконаний на транзисторах структури npn і тому потрібно змінити полярність увімкнення конденсатора С13.

Діоди VD1-VD3 (з бар'єром Шоттки) мають знижену напругу у прямому включенні; їх замінюють КД922(А-В), КД523А. Втім, якщо широкосмуговий ОУ DA3 має посилення понад 5000, можна застосувати діоди серій КД503, КД518, КД520.

CD4030 має вітчизняний аналог К561ЛП2. У випрямлячі БП можна використовувати діоди КД521, КД522 з будь-яким індексом і мікросхему регульованого двополярного стабілізатора напруги КР142ЕН6 (NE5554).

Зазначимо також, що як генератор квадратурних сигналів придатний майже будь-який функціональний генератор, що містить у своїй структурі інтегратор і перетворювач трикутного сигналу синусоїдальний з вихідним опором не більше 50 Ом.

Автор: Kuhle H. Messchaltung fur Lautsprecher. - Radio Fernsehen

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Визначено новий білок, що контролює червоний колір полуниці 12.05.2023 Дослідницька група з Університету Кордови описала новий транскрипційний фактор, що регулює при дозріванні полуниці вироблення антоціанів, відповідальних за надання їм червоного відтінку. Полуниця – це фрукт, який виділяється своїм кольором, ароматом, смаком та текстурою. Ці аспекти, відомі як органолептичні властивості, що визначають їх якість та переваги потенційних споживачів, а також комах, що розсіюють насіння, сприяючи подальшому зростанню майбутніх рослин, проявляються в процесі дозрівання полуниці. Дослідницька група з біотехнології та фармакогнозії рослин в Університеті Кордови під керівництвом Хуана Муньоса Бланка протягом кількох років вивчала генетичне регулювання дозрівання полуниці і тепер зробила ще один крок у своєму розумінні цього ключового процесу, виявивши новий білок, який бере участь у контролі утворення червоного кольору плоду. Він відомий як білок фактора транскрипції (FaMYB123), який відповідає за активацію або пригнічення експресії інших генів. Цей фактор транскрипції в основному відповідає за виробництво антоціанів, пігментів, які у разі полуниці надають їм характерного червоного кольору. Щоб перевірити це, вони створили трансгенну рослину полуниці, в якій вони пригнічували експресію фактора транскрипції FaMYB123, і вони побачили, що кількість антоціанів була придушена в цих трансгенних рослинах більше, ніж у порівнянні з нормальними фруктами. Тобто без описаного фактора транскрипції полуниці не виявляє весь свій червоний колір. Однак це не робиться одним білком, оскільки фактори транскрипції працюють не ізольовано, а скоріше у комбінації. У цьому випадку дослідницька група виявила, що FaMYB123 пов'язаний з іншим раніше відомим фактором (FabHLH3), також пов'язаним із пігментацією полуниці. Взаємодія між ними сприяє збільшенню виробництва антоціанів під час їхнього дозрівання. Коротше кажучи, дослідження дає нові знання про контроль дозрівання полуниці. Знання того, яка частина головоломки контролює кожну частину процесу дозрівання - у цьому випадку червоний колір - дозволяє нам генетично маніпулювати ним або використовувати його як інструмент у процесі дозрівання. Селекційні програми, у яких різні сорти поєднуються до створення нових.

Інші цікаві новини:

▪ Гренландія спливає

▪ Екологічні ліки з відходів паперової промисловості

▪ Цифровий гаманець замість паперових та пластикових документів

▪ Motorola навчить смартфони заліковувати тріщини на екрані

▪ Ліхтарний стовп XXI століття

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Охорона та безпека. Добірка статей

▪ стаття Надпровідність. Історія та суть наукового відкриття

▪ стаття Хто є володарем світового рекорду тривалості перебування при владі? Детальна відповідь

▪ стаття Щериця. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Регулятори тембру, гучності. Довідник

▪ стаття Саморозв'язувана хустка. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024