Simuloi kaiutinta vastaavalla rc-piirillä

Jos työskentelet minkä tahansa ääniin liittyvän projektin kanssa, vähiten huolestunut komponentti on kaiutin, mutta kaiutin on olennainen osa äänentoistoon liittyvää piiriä. Hyvä puhuja voi ohittaa äänet ja tuottaa sujuvan äänen, kun taas huono kaiutin voi tuhota kaikki ponnistelusi, vaikka muu piiri onkin poikkeuksellisen hyvä.

Joten on tärkeää valita oikea kaiutin, koska se tuottaa lopullisen lopputuloksen loppuyleisölle. Mutta kuten me kaikki tiedämme, piiriä tehtäessä kaikki komponentit eivät aina ole helposti saatavilla, ja joskus emme voineet määrittää, mikä on lähtö, jos valitsemme tietyn kaiuttimen tai joskus meillä on kaiutin, mutta meillä ei ole koteloa. Joten tämä on suuri huolenaihe, koska kaiuttimen lähtö voi olla täysin erilainen erityyppisissä akustisissa ympäristöissä.

Joten, miten määritetään, mikä on puhujan vastaus eri tilanteessa? Tai mikä on piirin rakenne? No, tämä artikkeli käsittelee tätä aihetta. Ymmärrämme kaiuttimen toiminnan ja rakennamme RLC-vastaavan kaiuttimen mallin. Tämä piiri toimii myös hyvänä työkaluna kaiuttimien simulointiin joissakin erityissovelluksissa.

Kaiuttimen rakentaminen

Kaiutin toimii energianmuuntimena, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi. Kaiuttimella on kaksitasoinen rakenne, toinen on mekaaninen ja toinen sähköinen.

Alla olevassa kuvassa näkyy kaiuttimen poikkileikkaus.

Voimme nähdä kaiuttimen rungon tai kiinnikkeen, joka pitää komponentteja sisä- ja ulkopuolella. Komponentit ovat pölysuojus, äänikäämi, kalvokartio, kaiutinhämähäkki, napa ja magneetti.

Kalvo on lopussa asia, joka värähtelee ja työntää tärinän ilmaan ja siten muuttamalla ilmanpainetta. Kartion muodonsa vuoksi kalvo kutsutaan kalvokartiona.

Spider on tärkeä komponentti, joka on vastuussa oikean liikkeen Kaiutin kalvon. Se varmistaa, että kun kartio värisee, se ei kosketa kaiuttimen kehystä.

Lisäksi ympäröivä materiaali, joka on kumi- tai vaahtomuovista materiaalia, tarjoaa kartion lisätukea. Kalvokartio on kiinnitetty sähkömagneettisella kelalla. Tämä kela voi liikkua vapaasti ylös-alas-asennossa tangon ja kestomagneetin sisällä.

Tämä kela on kaiuttimen sähköinen osa. Kun annamme sinimuotoisen aallon kaiuttimelle, äänikäämi muuttaa magneettista napaisuutta ja liikkuu ylös ja alas, mikä johtaa värähtelyihin kartiossa. Tärinä siirtyi edelleen ilmaan joko vetämällä tai työntämällä ilmaa ja muuttamalla ilmanpainetta, mikä luo ääntä.

Kaiuttimen mallinnus sähköpiiriin

Kaiutin on kaikkien äänivahvistinpiirien pääkomponentti, mekaanisesti kaiutin toimii paljon fyysisiä komponentteja. Jos teemme luettelon, harkintapisteet ovat

Jousituksenmukaisuus - Tämä on materiaalin ominaisuus, jossa materiaali menee elastisen muodonmuutoksen alle tai kokee tilavuuden muutoksen, kun siihen kohdistuu kohdistettu voima.
Jousituksen kestävyys - Se on kuormitus, jonka kartio osoittaa ylöspäin, kun se liikkuu jousituksesta. Se tunnetaan myös nimellä mekaaninen vaimennus.
Liikkuva massa - se on kelan, kartion jne. Kokonaismassa
Kuljettajan läpi työntyvän ilman kuorma.

Nämä edellä mainitut neljä kohtaa ovat peräisin kaiuttimen mekaanisista tekijöistä. Sähköisesti esiintyy vielä kaksi tekijää,

Kelan induktanssi.
Kelan vastus.

Joten huomioimalla kaikki seikat, voimme tehdä kaiuttimesta fyysisen mallin käyttämällä vain vähän elektroniikkaa tai sähkökomponentteja. Yli 6 pisteen arvot voidaan mallintaa käyttämällä kolmea passiivista peruskomponenttia: vastukset, induktorit ja kondensaattorit, jotka on merkitty RLC-piirinä.

Perus vastaava piiri kaiuttimen voidaan tehdä vain käyttämällä kaksi komponenttia: Vastus ja Kela. Piiri näyttää tältä -

Yllä olevassa kuvassa vain yksi vastus R1 ja yksi induktori L1 on kytketty AC-signaalilähteeseen. Tämä vastus R1 edustaa puhekelan vastusta ja induktori L1 antaa puhekelan induktanssin. Tämä on yksinkertaisin malli, jota käytetään kaiutinsimulaatiossa, mutta sillä on varmasti rajoituksia, koska se on vain sähköinen malli, eikä ole mahdollisuutta määrittää kaiuttimen kykyä ja miten se reagoi todellisessa fyysisessä tilanteessa, jossa mekaaniset osat ovat mukana.

Kaiuttimen vastaava RLC-piiri

Joten olemme nähneet kaiuttimen perusmallin, mutta jotta se toimisi kunnolla, meidän on lisättävä mekaaniset osat, joissa on todelliset fyysiset komponentit kyseiseen kaiuttimen vastaavaan malliin. Katsotaanpa, miten voimme tehdä sen. Mutta ennen kuin ymmärrämme tämän, analysoidaan mitä komponentteja tarvitaan ja mikä on niiden tarkoitus.

Saat keskeyttäminen noudattaminen, eli kelan voidaan käyttää, koska keskeyttäminen noudattaminen on suora yhteys tiettyihin muutos virtaa läpi Puhekela.

Seuraava parametri on jousitusvastus. Koska se on eräänlainen kuormitus, joka syntyy jousituksen avulla, tähän tarkoitukseen voidaan valita vastus.

Voimme valita kondensaattorin liikkuvalle massalle, joka sisältää kelat, kartion massan. Ja lisäksi voimme valita kondensaattori jälleen ilman kuormaa, joka lisää myös massa kartion; se on myös tärkeä parametri kaiutinta vastaavan mallin luomisessa.

Joten olemme valinneet yhden induktorin jousituksen vaatimustenmukaisuudelle, yhden vastuksen jousitusvastukselle ja kaksi kondensaattoria ilmakuormalle ja liikkuvalle massalle.

Seuraava tärkeä asia on, kuinka kaikki nämä yhdistetään, jotta saadaan vastaava sähköinen kaiutinmalli. Vastus (R1) ja induktori (L1) ovat sarjaliitännässä, joka on ensisijainen ja jota voidaan muuttaa käyttämällä rinnakkaisia mekaanisia tekijöitä. Joten yhdistämme nämä komponentit rinnakkain R1: n ja L1: n kanssa.

Lopullinen piiri on näin -

Olemme lisänneet komponentteja rinnakkain R1: n ja L1: n kanssa. C1 ja C2 tarkoittavat liikkuvaa massaa ja ilmakuormaa vastaavasti, L2 tarjoaa jousituksen vaatimustenmukaisuuden ja R2 on jousituksen vastus.

Joten alla on esitetty kaiuttimen viimeinen ekvivalentti piiri, joka käyttää RLC: tä. Tässä kuvassa on tarkka vastusmalli kaiuttimesta, jossa on vastus, induktori ja kondensaattori.

Missä, Rc - kelan vastus, Lc - kelan induktanssi, Cmems - liikkuva massakapasitanssi, Lsc - jousituksen noudattamisen induktanssi, Rsr - jousituksen vastus ja Cal - ilmakuorman kapasitanssi.

Thiele / pienet parametrit kaiuttimien suunnittelussa

Nyt saimme vastaavan mallin, mutta kuinka lasketaan komponenttien arvo. Tätä varten tarvitsemme Thiele- kaiuttimen pienet parametrit .

Pienet parametrit johdetaan kaiuttimen tuloimpedanssista, kun tuloimpedanssi on sama kuin resonanssitaajuus ja kaiuttimen mekaaninen käyttäytyminen on tehokkaasti lineaarista.

Thiele-parametrit tarjoavat seuraavat asiat:

Parametrit	Kuvaus	Yksikkö
	Q-kerroin yhteensä	Yksikköön
	Mekaaninen Q-kerroin	Yksikköön
	Sähköinen Q-kerroin	Yksikköön
	Resonanssitaajuus	Hz
	Jousituksen vastus	N. s / m
	Liikkuva massa yhteensä	Kg
	Tehokas kuljettajan alue	Neliömetri
	Ekvivalentti akustinen tilavuus	Cu.m
	Äänikelan lineaarinen liike	M
	Taajuusvaste	Hz tai kHz
	Ohjainyksikön tilavuus	Cu.m
	Äänikelan vastus	Ohmia
	Kelan induktanssi	Henry tai Mili Henry
	Voimatekijä	Tesla / metriä
	Kuljettajan jousituksen vaatimustenmukaisuus	Metriä Newtonia kohti

Näistä parametreista voimme luoda vastaavan mallin yksinkertaisilla kaavoilla.

Arvo Rc ja Lc voidaan kytkeä suoraan kelan resistanssi ja induktanssi. Muita parametreja varten voimme käyttää seuraavia kaavoja -

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

Jos Rms: ää ei anneta, voimme määrittää sen seuraavasta yhtälöstä-

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

RLC-vastaavien kaiutinpiirien rakentaminen todellisilla tiedoilla

Kun opimme määrittämään komponenttien ekvivalentit arvot, työskennellään joidenkin todellisten tietojen kanssa ja simuloidaan kaiutinta.

Valitsimme 12S330- kaiuttimen BMS-kaiuttimista. Tässä on linkki samalle.

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

Kaiuttimen Thiele-parametrit ovat

Näistä Thiele-parametreista lasketaan vastaavat arvot,

Joten laskimme kunkin komponentin arvot, joita käytetään 12S330- vastaavaan malliin. Tehdään malli Pspicessä.

Toimitimme arvot kullekin komponentille ja myös nimitimme signaalilähteen V1: ksi. Olemme luoneet simulaatioprofiilin

Konfiguroimme DC-pyyhkäisyn saadaksesi suuren taajuusanalyysin 5 Hz: stä 20000 Hz: iin 100 pisteellä vuosikymmenen aikana logaritmisessa asteikossa.

Seuraavaksi yhdistimme anturin vastaavan kaiutinmallin tuloon -

Lisäsimme jännitteen ja virran jäljityksen Rc: n yli, äänikelan vastuksen. Tarkistamme tämän vastuksen impedanssin. Tätä varten, kuten tiedämme, V = IR ja jos jaamme AC-lähteen V + vastuksen Rc läpi virtaavan virran kanssa, saamme impedanssin.

Joten lisättiin jälki kaavalla V (V1: +) / I (Rc) .

Ja lopuksi saamme vastaavan 12S330-kaiutinmallin impedanssikaavion.

Voimme nähdä impedanssikaavion ja kuinka kaiuttimen impedanssi muuttuu taajuus-

Voimme muuttaa arvoja tarpeen mukaan ja voimme nyt käyttää tätä mallia todellisen 12S330- kaiuttimen jäljentämiseen .