Simulează difuzorul cu un circuit rlc echivalent

Dacă lucrați cu orice proiect legat de audio, componenta cel mai puțin preocupată este difuzorul, dar difuzorul este o parte esențială a oricărui circuit audio. Un difuzor bun poate suprascrie zgomotele și poate oferi o ieșire lină, în timp ce un difuzor prost vă poate distruge toate eforturile, chiar și restul circuitului este excepțional de bun.

Deci, este important să selectați difuzorul adecvat, deoarece acesta este cel care produce rezultatul final pentru publicul final. Dar, după cum știm cu toții, în timp ce realizăm un circuit, toate componentele nu sunt întotdeauna disponibile și uneori nu am putea determina care va fi ieșirea dacă selectăm un difuzor specific sau uneori avem un difuzor, dar nu avem carcasa. Deci, aceasta este o preocupare majoră, deoarece ieșirea difuzoarelor poate fi complet diferită în diferite tipuri de medii acustice.

Deci, Cum să determinăm care va fi răspunsul vorbitorului într-o situație diferită? Sau, care va fi construcția circuitului? Ei bine, acest articol va acoperi acest subiect. Vom înțelege modul în care funcționează difuzorul și vom construi un model echivalent de difuzor RLC. Acest circuit va servi și ca instrument bun pentru a simula difuzorul în anumite aplicații specifice.

Construirea unui difuzor

Difuzorul acționează ca un convertor de energie, care transformă energia electrică în energie mecanică. Un difuzor are două niveluri de construcții, unul este mecanic și altul este cel electric.

În imaginea de mai jos putem vedea secțiunea transversală a unui difuzor.

Putem vedea un cadru de difuzor sau un suport care ține componentele în interior și în exterior. Componentele sunt capac de praf, bobină vocală, con de diafragmă, difuzor păianjen, stâlp și magnet.

Diafragma este final lucru care vibrează și împinge vibrația la aer și schimbând astfel presiunea aerului. Datorită formei sale de con, Diafragma se referă la Conul Diafragmei.

Păianjenul este o componentă importantă, care este responsabil pentru mișcarea corespunzătoare a diafragmei Vorbitor. Se asigură că atunci când conul va vibra, nu va atinge cadrul difuzorului.

De asemenea, învelișul, care este din cauciuc sau material asemănător spumei, oferă suport suplimentar conului. Conul diafragmei este atașat cu o bobină electromagnetică. Această bobină se poate deplasa liber în poziția sus-jos în interiorul polului și al magnetului permanent.

Această bobină este partea electrică a difuzorului. Când oferim unda sinusoidală difuzorului, bobina vocală schimbă polaritatea magnetică și se deplasează în sus și în jos, ceea ce creează vibrații în con. Vibrația a fost transferată în aer prin tragerea sau împingerea aerului și prin modificarea presiunii aerului, creând astfel sunet.

Modelarea unui difuzor în circuitul electric

Difuzorul este componenta principală pentru toate circuitele amplificatorului audio, mecanic, un difuzor funcționând cu o mulțime de componente fizice. Dacă facem o listă, atunci punctele de considerație vor fi-

Respectarea suspensiei - Aceasta este proprietatea unui material în care materialul suferă o deformare elastică sau suferă modificări de volum atunci când este supus unei forțe aplicate.
Rezistența la suspensie - Este sarcina, conul este orientat în timp ce se deplasează din suspensie. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de amortizare mecanică.
Masa în mișcare - Este masa totală a bobinei, conului etc.
Sarcina aerului care împinge prin șofer.

Aceste patru puncte de mai sus provin din factorii mecanici ai difuzorului. Există încă doi factori prezenți electric,

Inductanța bobinei.
Rezistența bobinei.

Deci, luând în considerare toate punctele, am putea realiza un model fizic al difuzorului utilizând puține componente electronice sau electrice. Cele de peste 6 puncte pot fi modelate folosind trei componente pasive de bază: rezistoare, inductoare și condensatoare care sunt denumite circuite RLC.

Un circuit echivalent de bază al difuzorului poate fi realizat folosind doar două componente: rezistor și inductor. Circuitul va arăta așa-

În imaginea de mai sus, doar o singură rezistență R1 și un singur inductor L1 sunt conectate la o sursă de semnal de curent alternativ. Acest rezistor R1 reprezintă rezistența bobinei vocale, iar inductorul L1 asigură inductanța bobinei vocale. Acesta este cel mai simplu model utilizat în simularea difuzoarelor, dar cu siguranță are o limitare, deoarece este doar un model electric și nu există niciun scop pentru a determina capacitatea difuzorului și cum va reacționa în scenariul fizic real în care sunt implicate părțile mecanice.

Circuit RLC echivalent difuzor

Așadar, am văzut un model de bază al difuzoarelor, dar pentru ca acesta să funcționeze corect, trebuie să adăugăm piese mecanice cu componente fizice reale în acel model echivalent al difuzoarelor. Să vedem cum o putem face. Dar, înainte de a înțelege acest lucru, să analizăm ce componente sunt necesare și care este scopul acestora.

Pentru respectarea suspensiei, se poate utiliza un inductor, deoarece respectarea suspensiei are o legătură directă cu anumite modificări ale fluxului de curent prin bobina vocală.

Următorul parametru este Rezistența la suspendare. Deoarece este un tip de sarcină creat de suspensie, un rezistor poate fi selectat în acest scop.

Putem selecta un condensator pentru masa în mișcare, care include bobine, masa conului. Și mai departe putem selecta din nou un condensator pentru sarcina de aer care crește și masa conului; este, de asemenea, un parametru important pentru crearea modelului echivalent al difuzorului.

Deci, am selectat un inductor pentru respectarea suspensiei, un rezistor pentru rezistența suspensiei și doi condensatori pentru încărcarea noastră de aer și masa în mișcare.

Acum, următorul lucru important este cum să conectați toate acestea pentru a face un model electric echivalent de difuzor. Rezistența (R1) și inductorul (L1) sunt în conexiune în serie, care este primară și care este variabilă utilizând factorii mecanici paraleli. Deci, vom conecta aceste componente în paralel cu R1 și L1.

Circuitul final va fi așa-

Am adăugat componente în paralel cu R1 și L1. C1 și C2 vor indica masa în mișcare și respectiv sarcina de aer, L2 asigură respectarea suspensiei și R2 va fi rezistența suspensiei.

Deci, Circuitul echivalent final al difuzorului folosind RLC este prezentat mai jos. Această imagine arată un model echivalent exact al difuzorului folosind rezistor, inductor și condensator.

Unde, Rc - Rezistența bobinei, Lc - Inductanța bobinei, Cmems - Capacitatea de masă în mișcare, Lsc - Inductanța conformității suspensiei, Rsr - Rezistența suspensiei și Cal - Capacitatea sarcinii aerului.

Thiele / Parametrii mici în proiectarea difuzoarelor

Acum avem modelul echivalent, dar cum să calculăm valoarea componentelor. Pentru aceasta, avem nevoie de Thiele Parametrii mici ai difuzorului tare.

Parametrii mici sunt derivați din impedanța de intrare a difuzorului atunci când impedanța de intrare este aceeași cu frecvența de rezonanță și comportamentul mecanic al difuzorului este efectiv Liniar.

Parametrii Thiele vor furniza următoarele lucruri:

Parametrii	Descriere	Unitate
	Factorul Q total	Fără unitate
	Factorul Q mecanic	Fără unitate
	Factorul Q electric	Fără unitate
	Frecvența de rezonanță	Hz
	Rezistența suspensiei	N. s / m
	Masa totală în mișcare	Kg
	Zona eficientă a șoferului	Mp
	Volum acustic echivalent	Cu.m
	Călătorie liniară a bobinei vocale	M
	Răspuns în frecvență	Hz sau kHz
	Deplasarea volumului unității șofer	Cu.m
	Rezistența bobinei vocale	Ohms
	Inductanța bobinei	Henry sau Mili Henry
	Factorul de forță	Tesla / metri
	Respectarea suspendării șoferului	Metri per Newton

Din acești parametri, putem crea un model echivalent folosind formule simple.

Valoarea Rc și Lc poate fi selectată direct din rezistența și inductanța bobinei. Pentru alți parametri, putem folosi următoarele formule -

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

Dacă RMN-ul nu este dat, îl putem determina din următoarea ecuație:

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

Construirea unui circuit de difuzoare echivalent RLC cu date reale

Pe măsură ce am învățat cum să determinăm valorile echivalente pentru componente, să lucrăm cu câteva date reale și să simulăm difuzorul.

Am selectat difuzorul 12S330 din difuzoarele BMS. Iată linkul pentru același lucru.

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

Parametrii Thiele sunt pentru difuzor

Din acesti parametri Thiele, vom calcula valorile echivalente,

Deci, am calculat valorile fiecărei componente care urmează să fie utilizate pentru modelul echivalent 12S330 . Să facem modelul în Pspice.

Am furnizat valorile fiecărei componente și, de asemenea, am redenumit sursa de semnal în V1. Am creat un profil de simulare-

Am configurat baleiajul DC pentru a obține analiza de frecvență mare de la 5 Hz la 20000 Hz la 100 de puncte pe deceniu în scară logaritmică.

Apoi, am conectat sonda la intrarea echivalentă a modelului nostru de difuzoare-

Am adăugat urme de tensiune și curent peste Rc, rezistența bobinei vocale. Vom verifica impedanța de pe acest rezistor. Pentru a face acest lucru, după cum știm, V = IR și dacă împărțim sursa de curent alternativ V + cu curentul care curge prin rezistorul Rc, vom obține impedanța.

Deci, am adăugat o urmă cu formula V (V1: +) / I (Rc) .

Și, în cele din urmă, obținem graficul de impedanță al modelului nostru echivalent de difuzoare 12S330.

Putem vedea graficul de impedanță și cum se schimbă impedanța difuzorului în funcție de frecvență-

Putem schimba valorile în funcție de nevoile noastre și putem folosi acum acest model pentru a reproduce difuzorul real 12S330 .