Jak zjistit výkon zesilovače

1. Potřebujete najít nebo vyrobit výkonný rezistor. K testování mých domácích zesilovačů potřebuji 4 ohmový rezistor s výkonem více než 500 wattů, to je těžké najít v obchodech, ale lze to udělat doma. Vezmeme nichromový drát dostatečného průřezu

Vzal jsem si nichrom z práce.

Přesný odpor drátu nelze změřit běžným multimetrem, proto používáme metodu průchodu proudu nichromem. Jeho podstata je následující: sestavíme takový jednoduchý obvod, a změříme 2 veličiny: protékající proud a napětí, pak pomocí vzorce R = U/I vypočítáme odpor. Dostal jsem následující čísla:

Schéma a přesný výpočet aktivního odporu nichromového drátu. Měděný drát připevníme na nichrom z obou stran pomocí svorkovnic.

Ale holý nichrom se rychle zahřeje, když je na něj aplikován vysoký výkon, problém lze vyřešit ochlazením cívky.

Bednění vyrábíme z linolea, zespodu jsem to utěsnil páskou.

Spirálu jsem naplnil betonovým roztokem, její součinitel tepelné vodivosti (1,75) je větší než součinitel. teplo vody (0,6) a ještě více teplo vzduchu (0,022). Pro zajímavost uvedu koeficient. tepelná vodivost některých materiálů: grafen – 5000, diamant – 2000, měď – 401, železo – 92, vakuum – 0.

Naplníme a po pár dnech vybalíme. Toto je shrnutí, které vyšlo.

2. Nyní potřebujeme tester schopný měřit střídavé napětí, většina testerů je navržena pro měření napětí s frekvencí 50 Hz při jiných hodnotách frekvence, údaje budou nesprávné. Odtud usuzujeme, že pro čistotu experimentu naměříme výkon přesně na 50 Hz, čistý tón lze najít na internetu nebo si můžete do telefonu nebo počítače stáhnout program generátoru (stáhl jsem si zdarma); Program Generátor funkcí z herního trhu).

3. Dále se musíme naučit, jak určit, kdy výstupní signál začíná zkreslovat. Nejjistějším způsobem je najít osciloskop, ale pokud jej nemáte, nevadí, můžete si vyrobit osciloskop z běžného počítače nebo notebooku. Pro lineární nebo mikrofonní vstup počítače stačí sestavit jednoduchou šňůru a stáhnout program osciloskopu.

Obvod pro přeměnu počítače na osciloskop, rezistory redukují signál a diody chrání audio vstup před přepětím. Samotná šňůra k tabletu + zvuková karta. Zkontrolujte, posíláme sinusoidu z telefonu a nahráváme ji tabletem na Windows.

Například program Soundcard Scope dokáže nejen vykreslit amplitudu příchozího signálu, ale také změřit jeho zkreslení.

4. Měření. Rozhodl jsem se otestovat svůj podomácku vyrobený zesilovač, o kterém jsem již mluvil dříve ve skupině. Na výstup zesilovače připojíme výkonný rezistor, zaznamenáme na něj napětí a zkreslení pomocí multimetru a osciloskopu a přivedeme na něj signál 50Hz. vstup.

Multimetrem zaznamenáme maximální efektivní napětí, poté pomocí vzorce P=U²/R vypočítáme výkon, který může zesilovač dodat do zátěže.

Díváme se na signál, že rezistor krátkodobě snadno stráví 500 wattů, ale když ho hodíte do kýble s vodou, může sežrat asi kilo.

První měření tedy proběhlo za jízdy: výkon 351 W, napájecí napětí kleslo až na 10,1 V, šel jsem zjistit důvod tak divokých úbytků. Vlezl jsem pod kapotu a změřil jsem testerem, že se na svorce z generátoru ztratily asi 2 volty

Jedna sonda na kladný pól baterie, druhá na kladný pól generátoru, měříme úbytek napětí. To jsou spálené svorky na generátoru.

Dočasně jsem vyměnil hroty za nové, ale potřebuji vyměnit celý drát od generátoru až po baterii.

Pokus č. 2: jedoucí auto, výkon 484 wattů do zátěže 4 ohmy s poklesem 12,1 voltu, na podomácku vyrobený zesilovač vůbec špatný. Teoreticky je i 500 wattů hodně a více než dost pro každodenní poslech.

Měření výkonu zesilovače

Pokud to nefunguje a multimetr je mizerný, ale přesto chcete měřit na 1 kHz nebo jiné víceméně vysoké frekvenci, pak si budete muset vyrobit měřící hlavu – diodu (nejlépe diodový můstek) a kondenzátor posunutý rezistorem (abychom dostali RC řádově zlomky sekund). Je lepší použít germaniové diody, mají menší chybu. Mějte na paměti, že taková hlava udává AMPLITUDU napětí, zatímco samotný multimetr udává EFEKTIVNÍ hodnotu napětí (rozdíl je odmocnina ze 2).

Jak zjistit skutečný výkon zesilovače?

Většina výrobců zesilovačů přeceňuje skutečný jmenovitý výkon. Jedná se o běžný reklamní trik, který umožňuje kupujícím zobrazovat na obalech krásná a působivá čísla. Je také možná opačná situace: na soutěžním vybavení mohou být ukazatele sníženy, aby se obešla zavedená omezení. Pokud ale znáte vzorec pro výpočet výkonu, nenaletíte na návnadu obchodníků a vždy budete moci zjistit skutečné parametry zařízení.

Jak vypočítat výkon zesilovače

Zjistit skutečný výkon zesilovače není těžké. K tomu stačí spolehnout se na jmenovitou hodnotu pojistek instalovaných v zesilovači. Tuto metodu lze nazvat docela přesnou: výrobce může na obal napsat libovolnou hodnotu, ale nebude instalovat pojistky s velmi vysokým hodnocením, protože nebudou schopny zvládnout své funkce. Nikdo nepoužije ani velmi nízké hodnocení – může to zesilovač jednoduše udusit.

Tento způsob výpočtu je samozřejmě přibližný, ale jeho přesnost je pro běžné uživatele více než dostatečná. Získaná hodnota vám umožní objektivně vyhodnotit výkon aparatury – tento ukazatel můžete bez obav použít jako vodítko při výběru subwooferu a akustiky.

Před zjištěním účinnosti zesilovače do auta musíte zjistit jeho třídu (potřebné informace lze získat z dokumentace zařízení):

· AB – je schopen produkovat dobrý signál s faktorem účinnosti asi 50 procent. Takové zesilovače se nejčastěji instalují do autorádií.

· D – novější třída, která se nejčastěji používá pro subwoofery. Takové zesilovače zpracovávají audio signál digitálně a mají faktor účinnosti 70-80 procent.

Vzorec pro výpočet výkonu

Chcete-li zjistit skutečnou sílu designu zařízení, které se vám líbí, jednoduše použijte vzorec níže:

V tomto případě:

· U – napětí v elektrické síti při běžícím motoru (14,4 V);

· I – jmenovitá charakteristika pojistky (nebo jejich součet, je-li v systému instalováno více kusů);

· Účinnost – 0,5 pro zařízení typu AB a 0,75 pro zařízení D;

· n — počet kanálů zařízení.

Stručně řečeno, pokud chcete znát počet Wattů na kanál, musíte vypočítat skutečnou hodnotu výkonu s ohledem na faktor účinnosti a vydělit výslednou hodnotu celkovým počtem kanálů.

Skutečný výkon zesilovače

Stává se, že uvedená čísla na obalech zesilovačů a reklamách se nemusí vždy shodovat se skutečnými. Zpravidla jsou mnohem vyšší, než může zesilovač skutečně vydat. To vše jsou marketingové triky ve snaze o jasné a chytlavé znamení. Uvedené parametry se získávají ne zcela v dobré víře pomocí skvělých triků a někdy prostě lžou. Abyste nepropadli trikům inzerentů, můžete si sami vypočítat výkon zesilovače.

Ve světě autoaudia nastává jiná situace, kdy je výkon zesilovače větší, než je uvedeno v dokumentech. Ale to jsou vzácné případy, kdy je zesilovač určen pro použití v soutěžích, ve kterých existují omezení nebo gradace výkonu systémů.

Ve skutečnosti je výpočet výkonu zesilovače docela jednoduchý. To lze provést na základě jmenovité hodnoty instalovaných pojistek. Vzhledem k tomu, že si na krabici můžete napsat, co chcete, nikdo vám nebude instalovat pojistku větší, než je maximální hodnota, protože nebude chránit zesilovač. Nedoporučuje se však nastavovat příliš nízkou hodnotu, protože to zesilovač „uškrtí“. Výpočet má určitou míru chyby, ale pro běžného uživatele objektivně odhadne jmenovitý výkon a může sloužit jako vodítko při výběru zesilovače, stejně jako při výběru subwooferu a akustických reproduktorů k němu.

Nejprve musíte určit třídu vašeho zesilovače, abyste zjistili jeho účinnost. V autorádiu se obvykle používají třídy AB a D.

Třída AB. Vytváří vysoce kvalitní signál s účinností asi 50 %. Zesilovače třídy AB se používají také v hlavových jednotkách (hlavních jednotkách) – radiomagnetofonech.

Třída D. Moderní třída zesilovačů s digitálním zpracováním signálu. Používá se hlavně pro subwoofery (monobloky). Třída D má účinnost 70-80 %.

Informace o třídě naleznete v datovém listu (dokumentaci) zesilovače.

Výpočet výkonu

Výkon se vypočítá takto:

kde U – napětí v síti vozidla při běžícím motoru – 14.4 V,

I – jmenovitý výkon pojistky nebo součet jmenovitých hodnot, pokud je několik A,

Účinnost — faktor účinnosti — třída AB — 0.5 (50 %); třída D – 0,75 (75 %),

n — počet kanálů zesilovače.

Jinými slovy, zjistíme celkový výkon s ohledem na účinnost a vydělíme jej počtem kanálů, čímž získáme počet wattů na kanál.

Příklad výpočtu výkonu zesilovače

Vezměte si například zesilovač JBL GX-A604 s udávanou RMS 85 W x 4 kanály, s minimálním odporem 2 ohmy.

Dostáváme za jeden kanál:

Z hlediska hlubinné teorie jde o poměrně hrubý výpočet, ale zkušenost ukazuje, že tato čísla jsou prakticky vždy potvrzena praxí.

Příklad výpočtu výkonu rádia

Výkon rádia se počítá stejným způsobem, protože má vestavěný zesilovač.

Proveďme výpočet pro průměrnou hlavní jednotku (GU), na jejímž rámečku je uveden 50W x 4a vzadu je zpravidla pojistka 10 A.

Vypočítáme počet wattů pro jeden kanál:

Zde jsou údaje o skutečném jmenovitém výkonu. A tito 50W x 4 To je neznámé maximum, při kterém rádio nikdy nebude fungovat. PG s 15 ampérovými pojistkami jsou méně obvyklé, ale stále je to 27 vypočtených wattů.

Doufám, že pro vás byl článek užitečný a nyní budete při výběru objektivněji hodnotit sílu komponentů.

Přečtěte si více:

<b>1. Co znamenají pojmy „špičkový výkon“, „okamžitý výkon“, „hudební výkon“ a „výkon programu“?</b>

Tyto termíny tak či onak popisují časově proměnlivou povahu hudby a sílu potřebnou k její reprodukci. Rozsvícená 150wattová žárovka zatěžuje zdroj konstantním výkonem 150 wattů. Ale 150wattový zesilovač dodá reproduktorovému systému veškerý jeho výkon pouze ve vzácných špičkových okamžicích. Na Obr. 1 ukazuje časově proměnný hudební signál a výkon potřebný k jeho reprodukci.

Pojem “špičkový výkon” na tomto obrázku je definován jako maximální výkon požadovaný systémem ve stanoveném časovém intervalu. „Průměrný výkon“ představuje jeho průměrnou hodnotu za stejné období.

Je třeba poznamenat dvě věci: špičkový i průměrný výkon do značné míry závisí na povaze hudebního signálu a jejich poměr pro různé hudební programy se může značně lišit.

V přísném smyslu se termín “okamžitý výkon” vztahuje na jakýkoli krátkodobý požadavek na výkon a je obvykle spojen s maximálním množstvím výkonu, který může být vyžadován pro reprodukci hudebního signálu. „Hudební síla“ a „síla programu“ nejsou přesně definovány; lze je považovat za možnosti středního výkonu.

Obrázek ukazuje výkonovou obálku hudebního signálu v čase pro typický reproduktorový systém poháněný 300wattovým zesilovačem. Všimněte si, že po většinu času zůstávají požadavky na napájení poměrně nízké; pouze chaotické okamžité špičky vyžadují, aby je systém vydal v plné výši. Poměr decibelů vypočítaný ze dvou tečkovaných čar se nazývá faktor výkyvu signálu. V tomto případě je to přibližně 25 dB, což je typické pro klasickou hudbu. U rockových skladeb se faktor výkyvu pohybuje od 8 do 10 dB.

Všechny reproduktorové soustavy jsou schopny zvládnout mnohem více výkonu v krátkodobé špičce než v konstantním režimu a správný výběr zesilovače je do značné míry dán právě touto schopností reproduktoru.

<b>2. Jak povaha hudebního materiálu ovlivňuje maximální přípustný výkon reproduktorů?</b>

Reproduktory mohou utrpět dva druhy poškození – tepelné a mechanické. Předpokládejme, že 100wattový zesilovač selže a začne produkovat vysokofrekvenční vibrace mimo slyšitelný rozsah. Lehká kmitací cívka výškového reproduktoru může téměř okamžitě selhat kvůli přehřátí. Na druhou stranu předpokládejme, že woofer je neustále přebuzen duněním gramofonu, přílišnými basy, nízkofrekvenční zpětnou vazbou nebo kombinací těchto faktorů. Po nějaké době budou pohyblivé části basového reproduktoru v namáhaném stavu, což může vést k posunutí osy kmitací cívky a jejímu opotřebení vlivem tření. Ve zvláště závažných případech může cívka vyletět z mezery a viset nad magnetickým systémem, jak je znázorněno na obr. 2.

Reproduktor je v dobrém stavu

Reproduktor je přetížený

Takové poškození může způsobit i nepříliš vysoký výkon; v případě ultranízkofrekvenčního signálu stačí pouze 20-30W. Běžné inženýrské postupy vyžadují, aby profesionální systémy používaly horní propusti k zeslabení signálů mimo šířku pásma systému.

<b>3. Jak se vypočítá jmenovitý výkon reproduktorových systémů JBL Professional?</b>

Jak bylo uvedeno, reproduktor může být poškozen v důsledku přehřátí kmitací cívky nebo nadměrného buzení v oblasti nízkých frekvencí. V ideálním případě potřebujeme standardní testovací signál, který zohledňuje oba tyto typy poškození a zároveň je v praxi použitelný. Je popsána normou Mezinárodní elektrotechnické komise (IEC) č. 268-5. Jedná se o signál růžového šumu s činitelem výkyvu zátěže 6 dB, filtrovaný o 12 dB na oktávu pod 40 Hz a nad 5 kHz.

Pro stanovení jmenovitého výkonu je na testované reproduktory přiveden zkušební signál s postupným zvyšováním výkonu a je stanovena úroveň, kterou jsou schopny odolat po dobu osmi hodin. Detaily testovacího procesu jsou na obr. 3.

Již jsme uvedli výše, že činitel výkyvu zatížení je 6 dB. Pojďme si to podrobně vysvětlit. Faktor výkyvu souvisí s faktorem výkyvu signálu a je přesným měřítkem špičkové hodnoty šumu spojeného s průměrnou “kapacitou ohřevu” signálu do kmitací cívky. Hodnota 6 dB znamená, že konkrétní reproduktor nebo měnič přijímá signál, který je čtyřnásobkem průměrného výkonu. Pokud by byl například touto metodou testován reproduktor s výkonem 150 W, byl by vystaven okamžitému signálu 600 W po dobu osmi hodin. Tato metoda odpovídá skutečným podmínkám výkonu reproduktorů tak dobře, že ji JBL nyní aplikuje na všechny reproduktory, čímž eliminuje všechny dříve používané jmenovité výkony.

<b>4. Co lze říci o nesprávném provozu reproduktorů v normálním režimu? Existují nějaké korekční faktory pro systémy v takových podmínkách?</b>

Ano. JBL identifikuje tři kategorie reproduktorových aplikací, které vyžadují úpravy podle specifikovaného hodnocení IEC systému:

A. Pro pečlivě kontrolované použití tam, kde musí být přenášeny špičkové signály, systém vyžaduje zesilovač s dvojnásobným výkonem reproduktorů IEC. Například sada studiových monitorů s výkonem 300 wattů bude dobře fungovat se zesilovačem s výkonem 600 wattů.

Vysvětlení: V tomto případě je nutné pečlivé sledování. Proces nahrávání vysoce kvalitní hudby dnes zahrnuje přítomnost vysokoamplitudových impulzů v signálu. Obvykle mají velmi krátké trvání, a proto nezatěžují systémové komponenty. Dodatečná výkonová rezerva 3 dB (dvakrát) tedy zajistí stabilnější chod systému a menší únavu posluchače.

B. Pro rutinní aplikace, kde musí výpočet zahrnovat trvale vysokou, ale nezkreslující úroveň signálu, systém vyžaduje zesilovač, jehož výkon odpovídá jmenovitému výkonu reproduktoru IEC.

Vysvětlení: Toto platí pro většinu situací, kdy je vyžadováno zesílení zvuku. Takové systémy jsou často neúmyslně přetíženy nebo se mohou dostat do zpětné vazby. Při použití zesilovače se stejným výkonem IEC může majitel očekávat bezpečný provoz systému.

C. Při použití v systému s hudebními nástroji, které umožňují možnost zkreslení (přetížení zvukem), je vyžadován zesilovač, jehož výkon odpovídá polovičnímu výkonu reproduktoru podle IEC.

Vysvětlení: Většina rockových písní je nahrána téměř na maximální úrovni, blízko ořezu, protože právě tento zvuk se rockovým fanouškům líbí. Pokud se zesilovač schopný dodat 300 wattů na sinusovém signálu bez zkreslení přepne do ořezového režimu, jeho výstupní výkon může dosáhnout 600 wattů! V tomto případě snížení výkonu zesilovač až poloviční hodnocení IEC zajistí bezpečný provoz reproduktorů.

Tento článek byl přečten 32 543 krát.
Článek je zařazen do sekcí: Jak si vybrat. Průvodce kupujícího Zajímavosti o zvuku

Sdílet materiál: