Zaloguj się
Wszystkie
3 września 2024
236
Większość urządzeń służących do wyznaczania temperatury cewki głośnika ma skomplikowaną budowę i bazuje na nadążnym pomiarze składowej rezystancyjnej uzwojenia cewki głośnika podczas pobudzania go do drgań sygnałem sinusoidalnym z generatora wzmocnionym przez wzmacniacz mocy. Zasada działania tego typu urządzeń opiera się na jednoczesnym podaniu na zaciski głośnika sygnału sinusoidalnego oraz składowej stałej o niewielkiej wartości celem umożliwienia przeprowadzenia pomiaru rezystancji metodą techniczną, tzn. na podstawie pomiaru spadku napięcia przy stałym wymuszeniu prądowym. Tego typu rozwiązanie posiada jednak dwie znaczące wady. Pierwszą z nich stanowi konieczność zastosowania filtra dolnoprzepustowego wysokiego rzędu celem odseparowania napięcia stałego od sygnału sinusoidalnego. Drugą wadę stanowią nienaturalne warunki pracy głośnika przy współpracy z zaprojektowanym w ten sposób urządzeniem. Membrana pod wpływem przepływu prądu stałego przez uzwojenie cewki głośnika jest wychylona z położenia równowagi o pewną stałą odległość, względem której oscyluje w wyniku pobudzenia jej do drgań sygnałem sinusoidalnym. Opis techniczny takiego urządzenia można znaleźć w książce pt. Current-driving of loudspeakers. Eliminating major distortion and interference effects by the physically correct operation method, której autorem jest fiński uczony – mgr inż. Esa Meriläinen.
Opis układu
Zasada działania urządzenia opisanego w treści artykułu różni się w sposób zasadniczy od opisywanych dotychczas układów elektronicznych. Podstawową różnicę stanowi rozdzielenie sygnału sinusoidalnego od sygnału pomiarowego, dzięki czemu głośnik może pracować w naturalnych dla siebie warunkach i drgania jego membrany odbywają się względem położenia swobodnego. Urządzenie bazuje na projekcie miliomomierza wykonanego w oparciu o platformę Arduino Nano.
Oryginalny projekt można znaleźć na stronie internetowej: https://www.hackster.io/mircemk/diy-miliohmmeter-for-measure-low-value-resistances-3082bf.
Projekt ten został jednak zmodyfikowany przez wzgląd na konieczność pracy z cewkami głośnikowymi charakteryzującymi się obecnością składowej reaktancyjnej (induktancji) pochodzącej od indukcyjności ich uzwojeń. Dodatkowo zmieniono sposób zasilania na bardziej energooszczędny i zrezygnowano z podświetlenia wyświetlacza LCD 2×16 w celu umożliwienia zasilania bateryjnego. Celem dalszego zmniejszenia poboru prądu przez urządzenie, z modułu Arduino Nano wylutowano nawet oporniki doprowadzające napięcia zasilające do czterech diod LED. Kolejną modyfikację stanowi odseparowanie obwodu pomiarowego od układu stabilizacji znajdującego się na płytce modułu Arduino Nano, zrealizowane za pośrednictwem dodatkowego stabilizatora napięcia. Układ zasilany jest przy pomocy płaskiej baterii dziewięciowoltowej zamontowanej w koszyczku znajdującym się wewnątrz obudowy. Zwarcie włącznika St1 powoduje uruchomienie urządzenia. Kondensatory elektrolityczne unipolarne C1 oraz C3 filtrują napięcie zasilające, natomiast kondensatory ceramiczne C2 i C4 pełnią rolę przeciwzakłóceniową. Scalony stabilizator napięcia US1 obniża napięcie zasilania do poziomu +5 V względem masy. Napięcie to służy do zasilania źródła prądowego zbudowanego w oparciu o układ scalony US2. Opornik R1 ustala wartość prądu na 104 mA. Napięcie referencyjne układu US2 wynosi 1,25 V. Korzystając z prawa Ohma, dzieląc to napięcie przez wartość rezystancji opornika R1 (12 Ω) uzyskamy taką właśnie wartość prądu. Dokładność pomiaru rezystancji zależna jest od tolerancji wykonania opornika R1. Pomiar rezystancji odbywa się metodą techniczną. Spadek napięcia na obciążeniu mierzony jest przez wejście analogowe A0 modułu Arduino Nano i jest przeliczany programowo na wartość rezystancji. Pomiar odbywa się z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku natomiast najwyższą możliwą do zmierzenia wartością jest rezystancja równa 50 Ω. Dioda D1 służy zabezpieczeniu układu źródła prądowego przed przepięciem, jakie może wystąpić podczas rozłączania cewek o dużych wartościach indukcyjności. Kontrast wyświetlacza LCD 2×16 można regulować potencjometrem montażowym PR1. Przełącznik St2 służy do wyboru rodzaju pracy.
Pierwszym krokiem jest zmierzenie rezystancji uzwojenia cewki głośnika w temperaturze pokojowej (około 20°C). Następnie po przełączeniu przełącznika St2 głośnik jest pobudzany do drgań sygnałem sinusoidalnym o wybranej częstotliwości i mocy określonej przez wzmacniacz. W układzie podłączony jest woltomierz napięcia przemiennego i amperomierz prądu przemiennego służące do wyznaczania wartości mocy zgodnie z prawem Joule’a-Lenza (moc RMS stanowi iloczyn napięcia skutecznego i prądu skutecznego). Po wygrzaniu głośnika przez określony czas (jego wartość można odczytać z norm) możemy szybko przełączyć przełącznik St2 na pozycję służącą do pomiaru rezystancji i sprawdzić o jaką wartość wzrosła rezystancja uzwojenia cewki głośnika. Współczynnik temperaturowy dla miedzi wynosi +0,0039/1°C. Oznacza to, że przykładowo dla głośnika wysokotonowego GDWK 11/100 wzrost temperatury o 40°C powyżej temperatury pokojowej wywoła zmianę rezystancji uzwojenia cewki z 6,43 Ω na 7,43 Ω.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
