Simulē skaļruni ar līdzvērtīgu rlc ķēdi

Ja strādājat ar jebkuru ar audio saistītu projektu, vismazāk skartais komponents ir skaļrunis, bet skaļrunis ir būtiska jebkuras ar audio saistītas shēmas sastāvdaļa. Labs skaļrunis var ignorēt trokšņus un nodrošināt vienmērīgu izvadi, turpretī slikts runātājs var iznīcināt visus jūsu centienus, pat pārējā ķēde ir ārkārtīgi laba.

Tātad, ir svarīgi izvēlēties pareizo skaļruni, jo tas ir tas, kurš rada gala rezultātu gala auditorijai. Bet, kā mēs visi zinām, veidojot ķēdi, visi komponenti ne vienmēr ir viegli pieejami, un dažreiz mēs nevarējām noteikt, kāda būs izeja, ja izvēlēsimies konkrētu skaļruni vai dažreiz mums ir skaļrunis, bet mums nav korpusa. Tāpēc tas rada lielas bažas, jo skaļruņu izeja dažāda veida akustiskajā vidē var būt pilnīgi atšķirīga.

Tātad, kā noteikt, kāda būs runātāja reakcija citā situācijā? Vai arī kāda būs ķēdes konstrukcija? Nu, šajā rakstā tiks aplūkota šī tēma. Mēs sapratīsim, kā darbojas skaļrunis, un izveidosim RLC ekvivalentu skaļruņa modeli. Šī shēma kalpos arī kā labs līdzeklis skaļruņu simulēšanai dažās īpašās lietojumprogrammās.

Skaļruņa uzbūve

Skaļrunis darbojas kā enerģijas pārveidotājs, kas pārveido elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Skaļrunim ir divu līmeņu konstrukcijas, viena ir mehāniskā, otra - elektriskā.

Zemāk redzamajā attēlā mēs varam redzēt skaļruņa šķērsgriezumu.

Mēs varam redzēt skaļruņu rāmi vai stiprinājumu, kas satur komponentus iekšpusē un ārpusē. Komponenti ir putekļu vāciņš, balss spole, diafragmas konuss, skaļruņu zirneklis, stabs un magnēts.

Membrānas ir beigas lieta, kas vibrē un nospiež vibrācijas gaisā, tādējādi mainot gaisa spiedienu. Konusa formas dēļ diafragma tiek saukta par diafragmas konusu.

Zirneklis ir svarīgs komponents, kas ir atbildīgs par pareizu kustības Speaker diafragmas. Tas nodrošina, ka tad, kad konuss vibrēs, tas nepieskartos skaļruņa rāmim.

Arī apvalks, kas ir gumijai vai putām līdzīgs materiāls, nodrošina papildu atbalstu konusam. Diafragmas konuss ir piestiprināts ar elektromagnētisko spoli. Šī spole var brīvi pārvietoties augšup-lejup pozīcijā pola un pastāvīgā magnēta iekšpusē.

Šī spole ir skaļruņa elektriskā daļa. Kad skaļrunim nodrošinām sinusoidālu viļņu, balss spole maina magnētisko polaritāti un pārvietojas uz augšu un uz leju, kā rezultātā konusā rodas vibrācijas. Vibrācija tālāk pārgāja gaisā, velkot vai virzot gaisu un mainot gaisa spiedienu, tādējādi radot skaņu.

Skaļruņa modelēšana elektriskajā ķēdē

Skaļrunis ir galvenā sastāvdaļa visām audio pastiprinātāja shēmām, mehāniski - skaļrunis darbojas ar daudzām fiziskām sastāvdaļām. Ja sastādīsim sarakstu, tiks ņemti vērā apsvērumi

Atbilstība balstiekārtai - tā ir materiāla īpašība, kurā materiāls tiek pakļauts elastīgai deformācijai vai izjūt tilpuma izmaiņas, kad uz to iedarbojas pielikts spēks.
Izturība pret balstiekārtu - tā ir slodze, kurai konuss ir vērsts, pārvietojoties no balstiekārtas. To sauc arī par mehānisko amortizāciju.
Kustīgā masa - tā ir spirāles, konusa uc kopējā masa
Gaisa slodze, kas izspiež caur vadītāju.

Šie iepriekš minētie četri punkti ir no runātāja mehāniskajiem faktoriem. Elektriski ir vēl divi faktori,

Spoles induktivitāte.
Spoles pretestība.

Tātad, ņemot vērā visus punktus, mēs varētu izveidot skaļruņa fizisko modeli, izmantojot maz elektronikas vai elektrisko komponentu. Tos, kas pārsniedz 6 punktus, var modelēt, izmantojot trīs pamata pasīvos komponentus: rezistorus, induktorus un kondensatorus, kas apzīmēti kā RLC ķēde.

Pamata ekvivalents ķēde runātājs var veikt, izmantojot tikai divas sastāvdaļas: rezistors un Inductor. Ķēde izskatīsies šādi-

Iepriekš redzamajā attēlā tikai viens rezistors R1 un viens induktors L1 ir savienots ar maiņstrāvas signāla avotu. Šis rezistors R1 attēlo balss spoles pretestību, un induktors L1 nodrošina balss spoles induktivitāti. Šis ir vienkāršākais modelis, ko izmanto skaļruņu simulācijā, taču noteikti tam ir ierobežojumi, jo tas ir tikai elektrisks modelis, un nav iespējas noteikt skaļruņa spēju un to, kā tas reaģēs faktiskajā fiziskajā scenārijā, kad ir iesaistītas mehāniskās daļas.

Skaļruņa ekvivalenta RLC shēma

Tāpēc mēs esam redzējuši skaļruņu pamatmodeli, bet, lai tas darbotos pareizi, mums ir jāpievieno mehāniskās detaļas ar faktiskajiem fiziskajiem komponentiem šajā skaļruņa ekvivalentā modelī. Apskatīsim, kā mēs to varam izdarīt. Bet pirms to saprotam, analizēsim, kādi komponenti ir nepieciešami un kāds ir to mērķis.

Par Suspension atbilstības A induktors var izmantot, jo apturēšana ievērošana ir tieša saikne ar noteiktu izmaiņas pašreizējā plūsmu caur tinumiem.

Nākamais parametrs ir balstiekārtas pretestība. Tā kā tas ir slodzes veids, ko rada balstiekārta, šim nolūkam var izvēlēties rezistoru.

Mēs varam izvēlēties kondensatoru kustīgajai masai, kas ietver spoles, konusa masu. Un tālāk mēs varam atkal izvēlēties kondensatoru gaisa slodzei, kas arī palielina konusa masu; tas ir arī svarīgs parametrs skaļruņu ekvivalenta modeļa izveidošanai.

Tātad, mēs esam izvēlējušies vienu induktoru balstiekārtas atbilstībai, vienu rezistoru piekares pretestībai un divus kondensatorus mūsu gaisa slodzei un kustīgajai masai.

Nākamā svarīgā lieta ir tas, kā visus šos savienot, lai izveidotu elektriski ekvivalentu skaļruņu modeli. Pretestība (R1) un induktors (L1) ir virknē savienojumu, kas ir primārais un kuru var mainīt, izmantojot paralēlos mehāniskos faktorus. Tātad, mēs savienosim šos komponentus paralēli R1 un L1.

Pēdējā ķēde būs šāda -

Mēs esam pievienojuši komponentus paralēli savienojumam R1 un L1. C1 un C2 apzīmē attiecīgi kustīgo masu un gaisa slodzi, L2 nodrošina atbilstību balstiekārtai un R2 būs balstiekārtas pretestība.

Tātad zemāk ir parādīta skaļruņa pēdējā ekvivalenta shēma, izmantojot RLC. Šis attēls parāda precīzu skaļruņa ekvivalentu modeli, izmantojot rezistoru, induktoru un kondensatoru.

Kur, Rc - spoles pretestība, Lc - spoles induktivitāte, Cmems - kustīgās masas kapacitāte, Lsc - balstiekārtas atbilstības induktivitāte, Rsr - balstiekārtas pretestība un Cal - gaisa slodzes kapacitāte.

Thiele / Mazie parametri skaļruņu dizainā

Tagad mēs saņēmām līdzvērtīgu modeli, bet kā aprēķināt komponentu vērtību. Lai to izdarītu, mums ir nepieciešami Thiele mazie skaļruņa parametri .

Mazie parametri tiek iegūti no skaļruņa ieejas pretestības, ja ieejas pretestība ir tāda pati kā rezonanses frekvence un skaļruņa mehāniskā izturēšanās ir faktiski lineāra.

Thiele parametri sniegs šādas lietas-

Parametri	Apraksts	Vienība
	Kopējais Q koeficients	Bezvienība
	Mehāniskais Q koeficients	Bezvienība
	Elektriskais Q koeficients	Bezvienība
	Rezonanses frekvence	Hz
	Piekares pretestība	N. s / m
	Kopējā kustīgā masa	Kilograms
	Efektīva vadītāja zona	Kv.m.
	Ekvivalents akustiskais tilpums	Cu.m
	Balss spoles lineārais ceļojums	M
	Reakcija uz frekvenci	Hz vai kHz
	Vadītāja bloka tilpums	Cu.m
	Balss spoles pretestība	Omi
	Spoles induktivitāte	Henrijs vai Mili Henrijs
	Spēka faktors	Tesla / metri
	Vadītāja piekares atbilstība	Metri uz Ņūtonu

No šiem parametriem mēs varam izveidot līdzvērtīgu modeli, izmantojot vienkāršas formulas.

Vērtība Rc un Lc var tikt izvēlēta tieši no spoles pretestību un indukcijas. Citiem parametriem mēs varam izmantot šādas formulas:

Cmens = Mmd / Bl ² Lsc = Cms * Bl ² Rsr = Bl ² / Rms

Ja Rms nav dots, tad to varam noteikt pēc šāda vienādojuma-

Rms = (2 * π * fs * Mmd) / Qms Cal = (8 * p * Ad ³) / (3 * Bl ²)

RLC ekvivalenta skaļruņu shēmas izveide ar reāliem datiem

Kad mēs uzzinājām, kā noteikt komponentu ekvivalentās vērtības, strādāsim ar reāliem datiem un imitēsim skaļruni.

Mēs izvēlējāmies 12S330 skaļruni no BMS Speakers. Šeit ir saite uz to pašu.

www.bmsspeakers.com/index.php?id=12s330_thiele-small

Runātājam Thiele parametri ir

No šiem Thiele parametriem mēs aprēķināsim ekvivalentās vērtības,

Tātad, mēs aprēķinājām katra komponenta vērtības, kas izmantojamas 12S330 ekvivalentam modelim. Pagatavosim modeli Pspice.

Katram komponentam mēs sniedzām vērtības un arī pārdēvējām signāla avotu uz V1. Mēs izveidojām simulācijas profilu

Mēs konfigurējām līdzstrāvas attīrīšanu, lai iegūtu lielfrekvences analīzi no 5 Hz līdz 20000 Hz ar 100 punktiem vienā desmitgadē logaritmiskajā skalā.

Pēc tam mēs savienojām zondi ar līdzvērtīgu skaļruņu modeļa ieeju -

Mēs pievienojām sprieguma un strāvas izsekošanu pāri Rc, balss spoles pretestību. Mēs pārbaudīsim šī rezistora pretestību. Lai to izdarītu, kā mēs zinām, V = IR un, ja mēs sadalīsim maiņstrāvas avota V + ar strāvu, kas plūst caur rezistoru Rc, mēs saņemsim pretestību.

Tātad, mēs pievienojām izsekošanu ar formulu V (V1: +) / I (Rc) .

Un visbeidzot, mēs iegūstam mūsu līdzvērtīgā skaļruņa modeļa 12S330 pretestības diagrammu.

Mēs varam redzēt pretestības diagrammu un to, kā mainās skaļruņa pretestība atkarībā no

Mēs varam mainīt vērtības atbilstoši savām vajadzībām, un tagad mēs varam izmantot šo modeli, lai atkārtotu faktisko 12S330 skaļruni.