محاكاة مكبر الصوت مع دائرة rlc مكافئة

إذا كنت تعمل مع أي مشروع متعلق بالصوت ، فإن المكون الأقل قلقًا هو مكبر الصوت ولكن السماعة جزء أساسي من أي دائرة مرتبطة بالصوت. يمكن للمتحدث الجيد تجاوز الضوضاء ويمكن أن يوفر إخراجًا سلسًا بينما يمكن للمتحدث السيئ أن يدمر كل جهودك حتى أن بقية الدائرة جيدة بشكل استثنائي.

لذلك ، من المهم اختيار المتحدث المناسب لأنه هو الذي ينتج الإخراج النهائي للجمهور النهائي. ولكن ، كما نعلم جميعًا ، أثناء إنشاء الدائرة ، لا تكون جميع المكونات متاحة دائمًا بسهولة وأحيانًا لا يمكننا تحديد ما سيكون الناتج إذا اخترنا مكبر صوت معين أو في بعض الأحيان لدينا مكبر صوت ولكن ليس لدينا الضميمة. لذلك يعد هذا مصدر قلق كبير حيث يمكن أن يكون خرج السماعة مختلفًا تمامًا في أنواع مختلفة من البيئات الصوتية.

إذن ، كيف تحدد ما سيكون رد المتحدث في موقف مختلف؟ أو ماذا سيكون بناء الدائرة؟ حسنًا ، ستغطي هذه المقالة هذا الموضوع. سوف نفهم كيف يعمل مكبر الصوت وسوف نبني نموذج RLC مكافئ للسماعة. ستعمل هذه الدائرة أيضًا كأداة جيدة لمحاكاة السماعات في بعض التطبيقات المحددة.

بناء مكبر الصوت

يعمل مكبر الصوت كمحول للطاقة ، والذي يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يحتوي مكبر الصوت على مستويين من الإنشاءات ، أحدهما ميكانيكي والآخر كهربائي.

في الصورة أدناه يمكننا أن نرى المقطع العرضي لمكبر الصوت.

يمكننا أن نرى إطار مكبر الصوت أو الحامل الذي يحمل المكونات من الداخل والخارج. المكونات هي غطاء الغبار ، الملف الصوتي ، مخروط الحجاب الحاجز ، مكبر الصوت العنكبوت ، القطب ، والمغناطيس.

و الحجاب الحاجز هو الشيء الذي يهتز نهاية ويدفع إلى اهتزاز الهواء، وبالتالي تغيير الضغط الجوي. بسبب شكله المخروطي ، فإن الحجاب الحاجز يشار إليه باسم مخروط الحجاب الحاجز.

يعد العنكبوت مكونًا مهمًا مسؤولاً عن الحركة المناسبة لحجاب السماعة. إنه يضمن أنه عندما يهتز المخروط ، فلن يلمس إطار السماعة.

كما أن المحيط ، وهو عبارة عن مادة مطاطية أو مادة تشبه الرغوة ، يوفر دعماً إضافياً للمخروط. مخروط الحجاب الحاجز متصل بملف كهرومغناطيسي. يمكن أن يتحرك هذا الملف بحرية في وضع أعلى لأسفل داخل القطب والمغناطيس الدائم.

هذا الملف هو الجزء الكهربائي من السماعة. عندما نوفر موجة جيبية للمتكلم ، يغير الملف الصوتي القطبية المغناطيسية ويتحرك لأعلى ولأسفل مما يؤدي إلى حدوث اهتزازات في المخروط. ينتقل الاهتزاز إلى الهواء إما عن طريق سحب أو دفع الهواء وإجراء تغييرات في ضغط الهواء ، وبالتالي خلق الصوت.

نمذجة مكبر الصوت في الدائرة الكهربائية

مكبر الصوت هو المكون الرئيسي لجميع دوائر مكبر الصوت ، ميكانيكيًا ، يعمل مكبر الصوت مع الكثير من المكونات المادية. إذا قمنا بعمل قائمة ، فستكون نقاط الاعتبار -

امتثال التعليق - هذه هي خاصية المادة التي تتعرض فيها المادة للتشوه المرن أو تتعرض للتغيير في الحجم عندما تتعرض لقوة مطبقة.
مقاومة التعليق - إنها الحمل ، حيث يواجه المخروط أثناء التحرك من التعليق. يُعرف أيضًا باسم التخميد الميكانيكي.
الكتلة المتحركة - هي الكتلة الكلية للملف والمخروط وما إلى ذلك.
حمولة الهواء التي تدفع من خلال السائق.

هذه النقاط الأربع المذكورة أعلاه هي من العوامل الميكانيكية للسماعة. هناك عاملان آخران موجودان كهربائيًا ،

الحث لفائف.
مقاومة اللفائف.

لذلك من خلال النظر في جميع النقاط ، يمكننا عمل نموذج مادي للسماعة باستخدام القليل من الإلكترونيات أو المكونات الكهربائية. يمكن نمذجة النقاط التي تزيد عن 6 نقاط باستخدام ثلاثة مكونات أساسية سلبية: المقاومات ، والمحثات ، والمكثفات التي يشار إليها باسم دائرة RLC.

يمكن إنشاء دائرة أساسية مكافئة للسماعة باستخدام مكونين فقط: المقاوم والمحث. ستبدو الدائرة هكذا-

في الصورة أعلاه ، يتم توصيل المقاوم R1 والمحث الفردي L1 بمصدر إشارة التيار المتردد. يمثل هذا المقاوم R1 مقاومة الملف الصوتي ويوفر المحث L1 محاثة الملف الصوتي. هذا هو أبسط نموذج مستخدم في محاكاة السماعات ولكنه بالتأكيد له حدود ، لأنه نموذج كهربائي فقط ولا يوجد مجال لتحديد قدرة السماعة وكيف ستتفاعل في السيناريو المادي الفعلي حيث يتم تضمين الأجزاء الميكانيكية.

دائرة RLC المكافئة للسماعة

لذلك رأينا نموذجًا أساسيًا لمكبر الصوت ولكن لجعله يعمل بشكل صحيح ، نحتاج إلى إضافة أجزاء ميكانيكية بمكونات مادية فعلية في نموذج مكبر الصوت المكافئ هذا. دعونا نرى كيف يمكننا القيام بذلك. ولكن قبل فهم هذا ، دعنا نحلل المكونات المطلوبة والغرض منها.

ل الامتثال تعليق ، مغو يمكن استخدامها، لأن الامتثال تعليق لديه اتصال مباشر مع تغيير معين في التدفق الحالي من خلال لفائف صوت.

المعلمة التالية هي مقاومة التعليق. نظرًا لأنه نوع من الحمل يتم إنشاؤه بواسطة التعليق ، يمكن اختيار المقاوم لهذا الغرض.

يمكننا اختيار مكثف للكتلة المتحركة ، والتي تشمل الملفات ، وهي كتلة المخروط. علاوة على ذلك ، يمكننا اختيار مكثف مرة أخرى لحمل الهواء الذي يزيد أيضًا من كتلة المخروط ؛ إنها أيضًا معلمة مهمة لإنشاء نموذج مكافئ للسماعة.

لذلك ، اخترنا محثًا واحدًا لامتثال التعليق ، ومقاومًا واحدًا لمقاومة التعليق ، واثنين من المكثفات لحمولة الهواء ، والكتلة المتحركة.

الآن ، الشيء المهم التالي هو كيفية توصيل كل هؤلاء لعمل نموذج مكافئ كهربائي للسماعة. المقاومة (R1) والمحث (L1) متصلان بالسلسلة وهي أساسية ومتغيرة باستخدام العوامل الميكانيكية المتوازية. لذلك ، سنقوم بتوصيل هذه المكونات بالتوازي مع R1 و L1.

ستكون الدائرة النهائية هكذا-

لقد أضفنا مكونات بالتوازي مع R1 و L1. سيشير C1 و C2 إلى الكتلة المتحركة وحمل الهواء على التوالي ، وسيوفر L2 امتثالًا للتعليق وستكون R2 مقاومة التعليق.

لذلك ، يتم عرض الدائرة المكافئة النهائية للسماعة التي تستخدم RLC أدناه. تُظهر هذه الصورة نموذجًا مكافئًا دقيقًا للسماعة باستخدام المقاوم والمحث والمكثف.

حيث ، Rc - مقاومة الملف ، Lc - محاثة الملف ، Cmems - سعة الكتلة المتحركة ، Lsc - حث الامتثال للتعليق ، Rsr - مقاومة التعليق و Cal - سعة الحمل الجوي.

ثيل / المعلمات الصغيرة في تصميم السماعات

الآن حصلنا على النموذج المكافئ ، ولكن كيف نحسب قيمة المكونات. لهذا ، نحتاج إلى معلمات Thiele الصغيرة لمكبر الصوت .

يتم اشتقاق المعلمات الصغيرة من معاوقة دخل السماعة عندما تكون مقاومة الإدخال هي نفسها تردد الرنين ويكون السلوك الميكانيكي للسماعة خطيًا بشكل فعال.

ستوفر معلمات Thiele الأشياء التالية:

المعلمات	وصف	وحدة
	عامل Q الإجمالي	بلا حدود
	عامل س الميكانيكية	بلا حدود
	عامل س الكهربائية	بلا حدود
	تردد الرنين	هرتز
	مقاومة التعليق	N. ق / م
	إجمالي الكتلة المتحركة	كلغ
	منطقة قيادة فعالة	متر مربع
	الحجم الصوتي المكافئ	النُطَف المَنَويّة
	السفر الخطي للملف الصوتي	م
	استجابة التردد	هرتز أو كيلوهرتز
	إزاحة حجم وحدة السائق	النُطَف المَنَويّة
	مقاومة الملف الصوتي	أوم
	الحث لفائف	هنري أو ميلي هنري
	عامل القوة	تسلا / متر
	الامتثال لتعليق السائق	متر لكل نيوتن

من هذه المعلمات ، يمكننا إنشاء نموذج مكافئ باستخدام صيغ بسيطة.

يمكن اختيار قيمة Rc و Lc مباشرة من مقاومة الملف والحث. بالنسبة إلى المعلمات الأخرى ، يمكننا استخدام الصيغ التالية -

سم = Mmd / Bl ² Lsc = سم * Bl ² Rsr = Bl ² / Rms

إذا لم يتم إعطاء Rms ، فيمكننا تحديدها من المعادلة التالية-

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

بناء دائرة مكبرات الصوت المكافئة لـ RLC ببيانات حقيقية

نظرًا لأننا تعلمنا كيفية تحديد القيم المكافئة للمكونات ، فلنعمل مع بعض البيانات الحقيقية ونحاكي المتحدث.

اخترنا 12S330 المتحدثين من مكبرات الصوت BMS. هنا هو الرابط لنفسه.

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

للمتكلم و المعلمات ثييل ل

من معلمات Thiele هذه ، سنحسب القيم المكافئة ،

لذلك ، قمنا بحساب قيم كل مكون لاستخدامه في نموذج مكافئ 12S330 . لنصنع النموذج في Pspice.

قدمنا القيم لكل مكون وقمنا أيضًا بإعادة تسمية مصدر الإشارة إلى V1. أنشأنا ملف محاكاة-

قمنا بتكوين مسح التيار المستمر للحصول على تحليل التردد الكبير من 5 هرتز إلى 20000 هرتز عند 100 نقطة لكل عقد في المقياس اللوغاريتمي.

بعد ذلك ، قمنا بتوصيل المجس عبر إدخال نموذج مكبر الصوت المكافئ لدينا-

أضفنا تتبع الجهد والتيار عبر Rc ، مقاومة الملف الصوتي. سوف نتحقق من الممانعة عبر هذا المقاوم. للقيام بذلك ، كما نعلم ، V = IR وإذا قسمنا V + لمصدر التيار المتردد مع التيار المتدفق عبر المقاوم Rc ، فسنحصل على الممانعة.

لذلك ، أضفنا تتبعًا باستخدام صيغة V (V1: +) / I (Rc) .

وأخيرًا ، حصلنا على مخطط المعاوقة لطراز السماعات المكافئ 12S330.

يمكننا أن نرى مخطط المعاوقة وكيف تتغير مقاومة السماعة اعتمادًا على التردد-

يمكننا تغيير القيم حسب حاجتنا ويمكننا الآن استخدام هذا النموذج لتكرار مكبر الصوت 12S330 الفعلي .