Mô phỏng loa với mạch rlc tương đương

Nếu bạn đang làm việc với bất kỳ dự án nào liên quan đến Âm thanh, thành phần ít được quan tâm nhất là Loa nhưng loa là một phần thiết yếu của bất kỳ mạch liên quan đến âm thanh nào. Một chiếc loa tốt có thể ghi đè những tiếng ồn và có thể cung cấp đầu ra mượt mà trong khi một chiếc loa tồi có thể phá hủy mọi nỗ lực của bạn ngay cả phần còn lại của mạch đặc biệt tốt.

Vì vậy, điều quan trọng là phải chọn Loa phù hợp vì nó là loa tạo ra đầu ra cuối cùng cho khán giả cuối. Tuy nhiên, như chúng ta đều biết, trong khi tạo mạch, không phải lúc nào cũng có sẵn tất cả các thành phần và đôi khi chúng ta không thể xác định đâu sẽ là đầu ra nếu chúng ta chọn một loa cụ thể hoặc đôi khi chúng ta có một loa nhưng không có Vỏ. Vì vậy, đây là một mối quan tâm lớn vì đầu ra loa có thể hoàn toàn khác nhau trong các loại môi trường âm thanh khác nhau.

Vì vậy, Làm thế nào để xác định đâu sẽ là phản ứng của người nói trong một tình huống khác? Hoặc, những gì sẽ được xây dựng mạch? Vâng, bài viết này sẽ đề cập đến chủ đề này. Chúng tôi sẽ hiểu cách hoạt động của loa và sẽ xây dựng mô hình Loa tương đương RLC. Mạch này cũng sẽ là công cụ tốt để mô phỏng loa trong một số ứng dụng cụ thể.

Cấu tạo loa

Loa hoạt động như một bộ chuyển đổi Năng lượng, chuyển đổi năng lượng Điện thành Năng lượng cơ học. Một loa có hai cấp độ cấu tạo, một là Cơ khí và một cấp khác là Điện.

Trong hình ảnh dưới đây, chúng ta có thể thấy mặt cắt của một Loa.

Chúng ta có thể thấy Khung hoặc Giá đỡ Loa đang giữ các thành phần ở bên trong và bên ngoài. Các thành phần bao gồm Nắp bụi, Cuộn dây thoại, Nón màng, Nhện loa, Cực và Nam châm.

Các màng là điều cuối cùng mà rung và đẩy những rung động với không khí và do đó làm thay đổi áp suất không khí. Bởi vì hình dạng hình nón của nó, Màng chắn được gọi là Hình nón Màng chắn.

Con nhện là một thành phần quan trọng chịu trách nhiệm cho chuyển động thích hợp của màng loa. Nó đảm bảo rằng khi hình nón rung sẽ không chạm vào Khung loa.

Ngoài ra, phần bao quanh, bằng cao su hoặc vật liệu giống như bọt, cung cấp sự hỗ trợ bổ sung cho Hình nón. Hình nón Màng được gắn với một cuộn dây Điện từ. Cuộn dây này có thể tự do di chuyển ở vị trí lên xuống bên trong cực và Nam châm vĩnh cửu.

Cuộn dây này là phần Điện của loa. Khi chúng ta cung cấp sóng hình sin cho loa, cuộn dây giọng nói sẽ thay đổi cực từ và di chuyển lên xuống, kết quả là tạo ra dao động trong hình nón. Sự rung động tiếp tục truyền sang không khí bằng cách kéo hoặc đẩy không khí và làm thay đổi áp suất không khí, do đó tạo ra âm thanh.

Mô hình hóa một loa vào mạch điện

Loa là thành phần chính của tất cả các mạch Khuếch đại âm thanh, về mặt cơ học, một loa hoạt động với rất nhiều thành phần vật lý. Nếu chúng tôi lập một danh sách thì các điểm cân nhắc sẽ-

Tuân thủ hệ thống treo - Đây là đặc tính của vật liệu trong đó vật liệu bị biến dạng đàn hồi hoặc chịu sự thay đổi về thể tích khi chịu một lực tác dụng.
Lực cản của hệ thống treo - Đó là tải trọng, hình nón phải đối mặt trong khi di chuyển từ hệ thống treo. Nó còn được gọi là Giảm xóc cơ học.
Khối lượng di chuyển - Là tổng khối lượng của cuộn dây, hình nón, v.v.
Tải của không khí đang đẩy qua người lái xe.

Bốn điểm trên là từ yếu tố Cơ học của loa. Có hai yếu tố nữa xuất hiện trong điện,

Cuộn cảm.
Điện trở cuộn dây.

Vì vậy, bằng cách xem xét tất cả các điểm, chúng tôi có thể tạo ra một mô hình vật lý của loa bằng cách sử dụng ít điện tử hoặc linh kiện điện. 6 điểm trên có thể được mô hình hóa bằng cách sử dụng ba thành phần thụ động cơ bản: Điện trở, Cuộn cảm và Tụ điện được ký hiệu là mạch RLC.

Một mạch tương đương cơ bản của loa có thể được tạo ra bằng cách chỉ sử dụng hai thành phần: Điện trở và Cuộn cảm. Mạch sẽ như thế này-

Trong hình trên, chỉ có một điện trở R1 và cuộn cảm đơn L1 được kết nối với nguồn tín hiệu xoay chiều. Điện trở R1 này đại diện cho điện trở của cuộn dây thoại và Cuộn cảm L1 cung cấp Điện cảm của cuộn dây Thoại. Đây là mô hình đơn giản nhất được sử dụng trong mô phỏng Loa nhưng chắc chắn, nó có hạn chế, vì nó chỉ là một mô hình điện và không có phạm vi xác định khả năng của loa và cách nó sẽ phản ứng trong kịch bản vật lý thực tế có các bộ phận cơ khí tham gia.

Mạch RLC tương đương loa

Vì vậy, chúng ta đã thấy một mô hình cơ bản của loa nhưng để làm cho nó hoạt động bình thường, chúng ta cần thêm các bộ phận cơ khí với các thành phần vật lý thực tế trong mô hình tương đương loa đó. Hãy xem làm thế nào chúng tôi có thể làm điều đó. Nhưng trước khi hiểu điều này, chúng ta hãy phân tích những thành phần nào là cần thiết và mục đích của chúng là gì.

Đối với Tuân thủ hệ thống treo, có thể sử dụng cuộn cảm, vì Tuân thủ hệ thống treo có mối liên hệ trực tiếp với sự thay đổi nhất định của dòng điện chạy qua cuộn dây Thoại.

Tham số tiếp theo là Kháng cự treo. Vì nó là một loại tải được tạo ra bởi hệ thống treo, một điện trở có thể được chọn cho mục đích này.

Chúng ta có thể chọn một tụ điện cho khối lượng chuyển động, bao gồm các cuộn dây, khối lượng của hình nón. Và xa hơn nữa, chúng ta có thể chọn lại một tụ điện cho tải không khí, điều này cũng làm tăng khối lượng của hình nón; nó cũng là một tham số quan trọng để tạo ra mô hình tương đương loa.

Vì vậy, chúng tôi đã chọn một cuộn cảm cho Tuân thủ hệ thống treo, một điện trở cho điện trở hệ thống treo và hai tụ điện cho tải không khí và khối lượng di chuyển của chúng tôi.

Bây giờ, điều quan trọng tiếp theo là làm thế nào để kết nối tất cả những thứ này để tạo ra một mô hình loa tương đương điện. Điện trở (R1) và cuộn cảm (L1) mắc nối tiếp là điện trở chính và có thể thay đổi bằng cách sử dụng các yếu tố cơ học song song. Vì vậy, chúng tôi sẽ kết nối các thành phần đó song song với R1 và L1.

Mạch cuối cùng sẽ như thế này-

Chúng tôi đã thêm các thành phần kết nối song song với R1 và L1. C1 và C2 sẽ biểu thị khối lượng chuyển động và tải trọng không khí tương ứng, L2 cung cấp Tuân thủ hệ thống treo và R2 sẽ là lực cản hệ thống treo.

Vì vậy, mạch tương đương cuối cùng của loa sử dụng RLC được hiển thị bên dưới. Hình ảnh này hiển thị mô hình tương đương chính xác của loa sử dụng Điện trở, Cuộn cảm và tụ điện.

Trong đó, Rc - Điện trở cuộn dây, Lc - Điện cảm cuộn dây, Cmems - Điện dung khối lượng di chuyển, Lsc - Điện cảm của sự phù hợp với hệ thống treo, Rsr - Điện trở hệ thống treo và Cal - Điện dung của tải trọng không khí.

Thiele / Thông số nhỏ trong thiết kế loa

Bây giờ chúng ta đã có mô hình tương đương, nhưng làm thế nào để tính giá trị của các thành phần. Đối với điều này, chúng tôi cần Thiele Thông số nhỏ của Loa lớn.

Các thông số nhỏ được tính từ trở kháng đầu vào của loa khi trở kháng đầu vào giống với tần số cộng hưởng và hành vi cơ học của loa là tuyến tính.

Thiele Parameters sẽ cung cấp những điều sau:

Thông số	Sự miêu tả	Đơn vị
	Tổng hệ số Q	Đơn nhất
	Hệ số Q cơ học	Đơn nhất
	Hệ số điện Q	Đơn nhất
	Tần số cộng hưởng	Hz
	Sự kháng cự của hệ thống treo	N. s / m
	Tổng khối lượng di chuyển	Kilôgam
	Khu vực lái xe hiệu quả	Sq.m
	Âm lượng tương đương	Cu.m
	Hành trình tuyến tính của cuộn dây giọng nói	M
	Phản hồi thường xuyên	Hz hoặc kHz
	Dịch chuyển âm lượng đơn vị trình điều khiển	Cu.m
	Điện trở của cuộn dây giọng nói	Ohms
	Cuộn dây điện cảm	Henry hoặc Mili Henry
	Yếu tố lực lượng	Tesla / mét
	Tuân thủ việc tạm dừng tài xế	Mét trên Newton

Từ các tham số này, chúng ta có thể tạo một mô hình tương đương bằng cách sử dụng các công thức đơn giản.

Giá trị của Rc và Lc có thể được chọn trực tiếp từ điện trở và độ tự cảm của cuộn dây. Đối với các tham số khác, chúng ta có thể sử dụng các công thức sau:

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

Nếu Rms không cho trước, thì chúng ta có thể xác định nó từ phương trình sau:

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

Xây dựng mạch loa tương đương RLC với dữ liệu thực

Khi chúng ta đã học cách xác định các giá trị tương đương cho các thành phần, hãy làm việc với một số dữ liệu thực và mô phỏng loa.

Chúng tôi đã chọn loa 12S330 từ BMS Speakers. Đây là liên kết cho cùng một.

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

Đối với diễn giả, các Tham số Thiele là

Từ Tham số Thiele này, chúng tôi sẽ tính toán các giá trị tương đương,

Vì vậy, chúng tôi đã tính toán các giá trị của từng thành phần sẽ được sử dụng cho mô hình tương đương 12S330 . Hãy làm mô hình trong Pspice.

Chúng tôi đã cung cấp các giá trị cho từng thành phần và cũng đổi tên nguồn tín hiệu thành V1. Chúng tôi đã tạo một hồ sơ mô phỏng-

Chúng tôi đã định cấu hình quét DC để phân tích tần số lớn từ 5 Hz đến 20000 Hz ở 100 điểm mỗi thập kỷ theo thang đo Logarit.

Tiếp theo, chúng tôi kết nối đầu dò qua đầu vào mẫu loa tương đương của chúng tôi-

Chúng tôi đã thêm dấu vết Điện áp và Dòng điện qua Rc, điện trở của cuộn dây thoại. Chúng tôi sẽ kiểm tra trở kháng trên điện trở này. Để làm điều này, như chúng ta đã biết, V = IR và nếu chúng ta chia V + của nguồn xoay chiều với dòng điện chạy qua điện trở Rc, chúng ta sẽ nhận được trở kháng.

Vì vậy, chúng tôi đã thêm một dấu vết với công thức V (V1: +) / I (Rc) .

Và cuối cùng, chúng tôi nhận được biểu đồ Trở kháng của mẫu loa tương đương 12S330.

Chúng ta có thể thấy biểu đồ Trở kháng và trở kháng của Loa thay đổi như thế nào tùy thuộc vào tần số-

Chúng tôi có thể thay đổi các giá trị theo nhu cầu của mình và bây giờ chúng tôi có thể sử dụng mô hình này để tái tạo Loa 12S330 thực tế .