Messen Sie die von einem Lautsprecher verbrauchte Wechselstromleistung

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Abbildung 1. Testaufbau zur Vermeidung von Erdschlüssen.

Abbildung 1 zeigt eine Möglichkeit, die Messung durchzuführen und Erdungsprobleme zu vermeiden. Es leidet unter den Nachteilen der Modifikation der zu testenden Schaltung, wie Sie in Ihrer Frage betont haben.

Beachten Sie, dass selbst bei diesem Aufbau Probleme auftreten können, wenn hohe Ströme im Rückleiter fließen, da dies die Spannung erhöht und ein Teil des Stroms durch die Erdung des Oszilloskops und die Netzerdung zurückfließen kann.

Die Bezugsmasse für das Oszilloskop muss am Sternpunkt des Verstärkers liegen, damit das Oszilloskop nicht den Spannungsabfall auf der Lautsprecher-Rückleitung misst. ( Wie von Soosai Steven kommentiert. )

Neben Shunt-Widerständen gibt es andere Möglichkeiten, Strom zu messen, wie z. B. Hall-Effekt-Stromwandler, die das Magnetfeld erfassen, das durch den durch den Draht fließenden Strom erzeugt wird. Wenn Sie dies und die angelegte Spannung mit einer ausreichend hohen Frequenz abtasten können, sollten Sie in der Lage sein, den durchschnittlichen Stromverbrauch zu berechnen.

Verursacht die Reihenschaltung eines Widerstands zur Strommessung mit einem Oszilloskop, das den Widerstand abtastet, nicht sowohl Erdungsprobleme als auch die Gesamtimpedanz und den Stromverbrauch?

Es wird kein Erdungsproblem verursachen, wenn Sie die Verstärkermasse von der Oszilloskopmasse isolieren.

Die Impedanz wird nicht wesentlich geändert, wenn Sie einen ausreichend niedrigen Messwiderstand (z. B. 0,1 Ω) verwenden. Sie können seinen Effekt vollständig eliminieren, indem Sie die (isolierte) Masse des Oszilloskops mit der Verbindungsstelle von Messwiderstand und Lautsprecher verbinden und dann einen der Kanäle invertieren.

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Das Hauptproblem besteht darin, Strom aus den Spannungs- und Stromwellenformen zu gewinnen. Wenn Sie ein digitales Oszilloskop haben, verfügt es möglicherweise über eine „Multiplizieren“-Funktion, die auf einem dritten Kanal die momentanen Volt x Ampere anzeigt. Sie können den Durchschnitt dieser Wellenform nehmen, um Leistung zu erhalten.

Das muss in der Industrie ständig gemacht werden...

Wahrscheinlich nicht, denn die absolute Lautsprechereffizienz ist nicht so wichtig. Der Verstärker hat eine (hoffentlich) flache Ausgangsspannung über den Audiofrequenzbereich, sodass die Lautsprecherempfindlichkeit und der Frequenzgang normalerweise auf der berechneten Leistung bei der Nennimpedanz basieren - nicht auf der tatsächlichen Impedanz des Lautsprechers bei verschiedenen Frequenzen.

So messen Sie die Induktivität:

Wenn Sie die Schwingspule des Lautsprechers mit einer bekannten Kapazität in Resonanz bringen, heben sich die Reaktanzen des Kondensators und der Stimme bei Resonanz auf und alles, was übrig bleibt, ist der Widerstand der Schwingspule bei dieser Frequenz.

Wenn man die Kapazität und die Resonanzfrequenz des Kondensators und die Induktivität der Schwingspule kennt, kann die kapazitive Reaktanz berechnet werden aus:

Dann seit$X_L = X_C$Bei Resonanz können wir den Wert der Induktivität der Schwingspule berechnen, indem wir den Wert von ersetzen$X_C$für$X_L$, so was:

Ich habe es mit diesem Rig versucht, bei dem die Ausgangsimpedanz des Generators 50 Ohm beträgt, resistiv, R1 10 Ohm beträgt (nur um die Ausgangsimpedanz des Generators ein wenig zu erhöhen), C1 eine Kondensatordekade ist, Ls die Induktivität des Lautsprechers ist, Rs ist die Lautsprecherwiderstand und "V" und "f" sind ein analoges Oszilloskop bzw. ein Frequenzzähler.

Um es zu verwenden, habe ich C1 auf 500 nF eingestellt und den Generator auf einen Einbruch in der Reaktion des Oszilloskops eingestellt, die Frequenz und Kapazität von C1 aufgezeichnet und dann das Verfahren für 100 nF und 1 wiederholt$\mu F$. Nach der Rechnung hier mein Ergebnis:

  C1     f      Xc      L    
  nF    kHz    ohms    uH
 100   50.4     31     100
 500   20.6     15.5   120
1000   14.6     11     120

Nun zur Macht...

Um zu bestimmen, wie viel Leistung von der Schwingspule bei einer gegebenen Spannung darüber verbraucht wird, können wir schreiben:

Wobei P die Leistung in Watt ist, E die RMS-Spannung über der Spule ist und Z die Impedanz der Reihe RL ist, die die Spule umfasst.

Um die Impedanz der Spule zu bestimmen, können wir schreiben:

Der gemessene Widerstand der Spule bei DC betrug 8,1 Ohm, und wenn wir diesen zusammen mit der berechneten Reaktanz der Spule bei 14,6 kHz in die Formel einsetzen, erhalten wir:

Der Lautsprecher, den ich verwendet habe, um die Daten zu erhalten, ist ein Panasonic EAS6P22S, der für 500 Milliwatt ausgelegt ist. Um also herauszufinden, welche Spannung wir benötigen, um ihn mit voller Leistung (bei 14,6 kHz) zu betreiben, können wir neu arrangieren:

Zu

und lösen: