Simulasikan speaker dengan sirkuit rlc yang setara

Jika Anda bekerja dengan proyek terkait Audio, komponen yang paling tidak diperhatikan adalah Speaker tetapi speaker merupakan bagian penting dari sirkuit terkait audio. Speaker yang baik dapat mengesampingkan kebisingan dan dapat memberikan output yang halus sedangkan speaker yang buruk dapat menghancurkan semua upaya Anda bahkan bagian rangkaian lainnya sangat bagus.

Jadi, penting untuk memilih Pembicara yang tepat karena ini adalah salah satu yang menghasilkan keluaran akhir untuk audiens akhir. Namun, seperti yang kita ketahui bersama, saat membuat rangkaian, semua komponen tidak selalu tersedia dan terkadang kita tidak dapat menentukan output apa yang akan dihasilkan jika kita memilih speaker tertentu atau terkadang kita memiliki speaker tetapi tidak memiliki Enclosure. Jadi ini menjadi perhatian besar karena keluaran speaker bisa sangat berbeda di berbagai jenis lingkungan akustik.

Jadi, Bagaimana menentukan apa yang akan menjadi tanggapan pembicara dalam situasi yang berbeda? Atau, apa yang akan menjadi konstruksi sirkuit? Nah, artikel ini akan membahas topik ini. Kami akan memahami cara kerja speaker dan akan membangun model Speaker setara RLC. Sirkuit ini juga akan berfungsi sebagai alat yang baik untuk mensimulasikan speaker dalam beberapa aplikasi tertentu.

Konstruksi Speaker

Speaker bertindak sebagai konverter Energi, yang mengubah energi listrik menjadi Energi Mekanik. Speaker memiliki dua tingkat konstruksi, satu Mekanik dan yang lainnya adalah Listrik.

Pada gambar di bawah ini kita bisa melihat penampang Loudspeaker.

Kita bisa melihat Speaker Frame atau Mount yang menahan komponen di dalam dan di luar. Komponen tersebut adalah Dust cap, Voice coil, Diafragma Cone, Speaker Spider, Pole, dan Magnet.

The Diafragma adalah hal akhir yang bergetar dan mendorong getaran ke udara dan dengan demikian mengubah tekanan udara. Karena bentuknya yang kerucut, Diafragma disebut sebagai Kerucut Diafragma.

Laba - laba adalah komponen penting yang bertanggung jawab atas pergerakan diafragma Speaker yang tepat. Ini memastikan bahwa ketika kerucut akan bergetar, itu tidak akan menyentuh Bingkai Speaker.

Juga, surround, yang terbuat dari karet atau bahan seperti busa, memberikan dukungan tambahan pada Cone. Kerucut diafragma dipasang dengan kumparan elektromagnetik. Koil ini dapat dengan bebas bergerak dalam posisi naik-turun di dalam kutub dan Magnet Permanen.

Koil ini adalah bagian Listrik dari speaker. Ketika kami memberikan gelombang sinusoidal ke speaker, kumparan suara mengubah polaritas magnet dan bergerak ke atas dan ke bawah yang menghasilkan getaran di kerucut. Getaran selanjutnya ditransfer ke udara dengan cara menarik atau mendorong udara dan membuat perubahan tekanan udara, sehingga menghasilkan suara.

Memodelkan Speaker ke dalam sirkuit Listrik

Speaker merupakan komponen utama untuk semua rangkaian Audio Amplifier, secara mekanis sebuah speaker bekerja dengan banyak sekali komponen fisik. Jika kita membuat daftar maka poin pertimbangannya adalah-

Kepatuhan Suspensi - Ini adalah properti material di mana material mengalami deformasi elastis atau mengalami perubahan volume saat dikenakan gaya yang diterapkan.
Resistensi Suspensi - Ini adalah beban, kerucut menghadap saat bergerak dari suspensi. Ia juga dikenal sebagai Mechanical Damping.
Moving Mass - Ini adalah total massa Coil, Cone, dll.
Beban udara yang mendorong pengemudi.

Keempat poin di atas berasal dari faktor Mekanik pembicara. Ada dua faktor lagi yang hadir secara elektrik,

Induktansi Coil.
Resistensi Coil.

Jadi dengan mempertimbangkan semua poin, kita bisa membuat model fisik speaker menggunakan beberapa komponen elektronik atau listrik. 6 poin di atas dapat dimodelkan menggunakan tiga komponen pasif dasar: Resistor, Induktor, dan Kapasitor yang dilambangkan sebagai rangkaian RLC.

Sebuah rangkaian ekivalen dasar pembicara dapat dibuat dengan hanya menggunakan dua komponen: Resistor dan Induktor. Sirkuit akan terlihat seperti ini-

Pada gambar di atas, hanya satu Resistor R1 dan satu Induktor L1 yang terhubung dengan sumber sinyal AC. Resistor R1 ini mewakili resistansi kumparan suara dan Induktor L1 menyediakan Induktansi kumparan suara. Ini adalah model yang paling sederhana yang digunakan dalam simulasi Speaker tetapi yang pasti, memiliki keterbatasan, karena hanya model listrik dan tidak ada ruang lingkup untuk menentukan kemampuan speaker dan bagaimana reaksinya dalam skenario fisik aktual yang melibatkan komponen mekanis.

Sirkuit RLC Setara Speaker

Jadi kita telah melihat model dasar dari speaker tetapi untuk membuatnya bekerja dengan baik, kita perlu menambahkan bagian mekanis dengan komponen fisik yang sebenarnya pada model speaker yang setara. Mari kita lihat bagaimana kita bisa melakukannya. Tetapi sebelum memahami ini, mari kita analisis komponen apa yang dibutuhkan dan apa tujuannya.

Untuk Kepatuhan Suspensi, induktor dapat digunakan, karena Kepatuhan Suspensi memiliki hubungan langsung dengan perubahan tertentu dalam aliran arus melalui kumparan Suara.

Parameter selanjutnya adalah Suspension Resistance. Karena ini adalah jenis beban yang dibuat oleh suspensi, resistor dapat dipilih untuk tujuan ini.

Kita dapat memilih kapasitor untuk massa yang bergerak, yang meliputi kumparan, massa kerucut. Dan selanjutnya kita dapat memilih kapasitor lagi untuk beban udara yang juga meningkatkan massa kerucut; itu juga merupakan parameter penting untuk membuat model setara speaker.

Jadi, kami telah memilih satu induktor untuk Kepatuhan Suspensi, satu resistor untuk tahanan suspensi, dan dua kapasitor untuk beban Udara kami, dan massa bergerak.

Sekarang, hal penting berikutnya adalah bagaimana menghubungkan semua ini untuk membuat model speaker listrik yang setara. Hambatan (R1) dan induktor (L1) berada dalam koneksi seri yang primer dan variabel menggunakan faktor mekanis paralel. Jadi, kita akan menghubungkan komponen tersebut secara paralel dengan R1 dan L1.

Sirkuit terakhir akan seperti ini-

Kami telah menambahkan komponen dalam koneksi paralel dengan R1 dan L1. C1 dan C2 masing-masing akan menunjukkan massa dan beban udara yang bergerak, L2 memberikan Kepatuhan Suspensi dan R2 akan menjadi tahanan suspensi.

Jadi, Sirkuit ekuivalen terakhir dari speaker yang menggunakan RLC ditunjukkan di bawah ini. Gambar ini menunjukkan model speaker yang sama persis menggunakan Resistor, Induktor, dan kapasitor.

Dimana, Rc - Coil Resistance, Lc - Coil Inductance, Cmems - Moving mass capacitance, Lsc - Inductance of Suspension Compliance, Rsr - Suspension Resistance dan Cal - Capacitance dari beban udara.

Thiele / Parameter Kecil dalam Desain Speaker

Sekarang kami mendapatkan model yang setara, tetapi bagaimana menghitung nilai komponen. Untuk ini, kita membutuhkan Parameter kecil dari Pengeras Suara.

Parameter kecil berasal dari impedansi input speaker ketika impedansi input sama dengan frekuensi resonansi dan perilaku mekanis speaker secara efektif Linear.

Parameter Thiele akan memberikan hal-hal berikut-

Parameter	Deskripsi	Satuan
	Faktor Q total	Tak bersatuan
	Faktor Q mekanis	Tak bersatuan
	Faktor Q listrik	Tak bersatuan
	Frekuensi resonansi	Hz
	Hambatan dari Suspensi	N. s / m
	Massa bergerak total	Kg
	Area pengemudi yang efektif	Sq.m
	Volume akustik yang setara	Air mani
	Perjalanan kumparan suara linier	M
	Respon Frekuensi	Hz atau kHz
	Perpindahan volume unit driver	Air mani
	Hambatan dari kumparan suara	Ohm
	Induktansi Coil	Henry atau Mili Henry
	Faktor Kekuatan	Tesla / meter
	Kepatuhan terhadap Penangguhan Pengemudi	Meter per Newton

Dari parameter tersebut, kita dapat membuat model yang setara dengan menggunakan rumus sederhana.

Nilai Rc dan Lc dapat dipilih langsung dari tahanan kumparan dan induktansi. Untuk parameter lainnya, kita dapat menggunakan rumus berikut -

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

Jika Rms tidak diberikan, maka kita dapat menentukannya dari persamaan berikut-

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

Membangun Sirkuit Speaker Setara RLC dengan Data Nyata

Saat kita mempelajari cara menentukan nilai yang setara untuk komponen, mari bekerja dengan beberapa data nyata dan mensimulasikan speaker.

Kami memilih 12S330 speaker dari BMS Speakers. Berikut ini tautannya.

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

Untuk pembicara, Parameter Thiele adalah

Dari Parameter Thiele ini, kita akan menghitung nilai yang setara,

Jadi, kami menghitung nilai dari setiap komponen yang akan digunakan untuk model ekuivalen 12S330 . Mari buat modelnya di Pspice.

Kami memberikan nilai untuk setiap komponen dan juga mengganti nama sumber sinyal menjadi V1. Kami membuat profil simulasi-

Kami mengonfigurasi sapuan DC untuk mendapatkan analisis frekuensi besar dari 5 Hz hingga 20000 Hz pada 100 poin per Dekade dalam skala Logaritmik.

Selanjutnya, kami menghubungkan probe melalui input model speaker ekuivalen kami-

Kami menambahkan jejak Tegangan dan Arus di Rc, resistansi kumparan suara. Kami akan memeriksa impedansi di resistor ini. Untuk melakukan ini, seperti yang kita ketahui, V = IR dan jika kita membagi V + dari sumber AC dengan arus yang mengalir melalui resistor Rc, kita akan mendapatkan impedansinya.

Jadi, kami menambahkan jejak dengan rumus V (V1: +) / I (Rc) .

Dan akhirnya, kami mendapatkan plot Impedansi dari model speaker setara 12S330 kami.

Kita dapat melihat plot Impedansi dan bagaimana impedansi Speaker berubah tergantung pada frekuensi-

Kita dapat mengubah nilai sesuai kebutuhan kita dan sekarang kita dapat menggunakan model ini untuk mereplikasi Speaker 12S330 yang sebenarnya .