Quante volt può sopportare un altoparlante da 1 Watt 8 ohm?

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Sto lavorando a un progetto Arduino e il suono è troppo basso perché i pin di uscita sul mio Arduino UNO sono solo 40 mA. Posso collegare un transistor NPN per amplificare il suono, ma non voglio far saltare l'altoparlante. Quanta tensione può gestire un altoparlante da 1 watt 8 ohm?

arduino voltage

— jardane
fonte

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Prova una risposta per te stesso. Supponiamo che l'altoparlante sia un resistore da 1 Watt 8 ohm.

— George Herold,

Come collegheresti il transistor?

— EM Fields,

Uscita Arduino su base, collettore per alimentare ed emettitore di cavi per altoparlanti positivi

— jardane,

@jardane L'uso di quel circuito potrebbe far passare una corrente di polarizzazione DC permanente attraverso l'altoparlante che potrebbe anche danneggiarlo. Se sopravvive, è probabile che le capacità di 1 watt dell'altoparlante potrebbero dover essere ridotte di conseguenza. Quindi, in poche parole, è difficile rispondere alla tua domanda con una certa sicurezza.

— Andy alias il

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Deve esserci una risposta migliore di "è complicato"

— jardane,

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Può richiedere 1W di potenza. La tensione non è il problema.

Non più di 1 W e la bobina si surriscalda e si scioglie.

È 8Ω. Guardalo dal punto di vista di DC. Ciò significa che possiamo usare la semplice legge di Ohm per esaminarla.

Hai 1W e 8Ω. Esistono due formule che incorporano questi due valori:

$P=I²R$

e

$P=\frac{V²}{R}$

Siamo interessati alla tensione, quindi riorganizza il secondo per dare:

$V=\sqrt{P×R}$

Quindi 1W attraverso un carico di 8 Ω deve essere 2,83 V. Riorganizza quello attuale, quindi è:

$I=\sqrt{\frac{P}{R}}$

e otteniamo un assorbimento di corrente di .354A, o 353.55mA.

Il fatto che le tue porte IO siano limitate a 40mA (questo è il massimo assoluto tra l'altro - Atmel non consiglia più di 20mA), significa:

$P=VI = 0.2W$ , motivo per cui l'altoparlante non si scioglie e non è molto forte.

Quindi, che cosa vuoi?

Bene, vuoi 2,83 V attraverso l'altoparlante con corrente illimitata disponibile o tensione illimitata disponibile con corrente 353,55 mA. Il primo è più realizzabile, quindi lo faremo.

Un semplice divisore di tensione può limitare la tensione a 2,83 V. La formula

possono essere riorganizzati per dare: $V_{OUT}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{IN}$

$R_1=R_2(\frac{V_{IN}}{V_{OUT}}-1)$

Sappiamo che R2 è 8 Ω, Vin è 5 V e Vout è 2,83 V. Quindi sostituiamo i valori e abbiamo:

$R_1=8(\frac{5}{2.83}-1)$

che ci dà 6.134Ω. L'E24 più vicino sarebbe 6.8Ω, che sarebbe l'ideale. Certo, hai bisogno di un bel resistore grosso, almeno 1W, preferibilmente un po 'di più.

Il tuo schema potrebbe essere simile a:

schematico

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Oppure, per la più tradizionale disposizione di amplificatori di classe A:

schematico

^{simula questo circuito}

Ovviamente, la tua resistenza da 6,8 Ω dovrebbe quindi far fronte a tutti i 5 V, quindi dovrebbe essere un minimo di 3,6 W.

— Majenko
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Forse mi sbaglio, ma pensavo che l'altoparlante dovesse essere collegato al pin dell'emettitore dal PNP e non al collettore.

— jardane,

Questo è un NPN lì, non un PNP. Se fosse PNP, il circuito sarebbe sostanzialmente sottosopra.

— Majenko,

Oh non l'ho visto.

— jardane,

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Un altoparlante da 8 ohm valutato a 1 watt può avere un'ampiezza sinusoidale di 8 Vp-p prima di assumere 1 watt. Hai un'alimentazione a 5 V e stai suggerendo di utilizzare una resistenza da 6,8 ohm per limitare la tensione a ~ 2,83 volt (che risulta essere l'equivalente RMS di un'onda sinusoidale di 8 Vp-p). Penso di essere confuso dalla tua logica. Da una barra di alimentazione da 5 volt, la tensione massima che potrebbe alimentare l'altoparlante è 5Vp-p, che è un RMS di 1,77 V e quindi una potenza di circa 390mW in un carico di 8 ohm.

— Andy aka

State tutti parlando a dieci livelli sopra la mia comprensione che sto ancora imparando e voi ragazzi state parlando così lontano sopra la mia testa.

— jardane,

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Potenza = tensione x corrente
corrente = tensione / resistenza
potenza = tensione x (tensione / resistenza)
tensione ^ 2 = potenza x resistenza
tensione = sqrt (potenza x resistenza) = sqrt (1 * 8) = sqrt (8) = 2.83 V

— MrPhooky
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Sono contento di vedere che hai la stessa tensione fuori di me - mi rende felice che la mia matematica sia giusta;)

— Majenko

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Non è una domanda facile, perché le classificazioni degli altoparlanti sono talvolta specificate come potenza di picco e talvolta come potenza RMS (media): http://www.bcae1.com/speakrat.htm

In entrambi i casi, per calcolare la corrente o la tensione massima, è possibile supporre che l'altoparlante si comporti come un resistore, quindi P = U ^ 2 * R. Per U, dovrai collegare l'ampiezza o il valore RMS, a seconda della valutazione dei diffusori.

Inoltre, l'amplificazione con un singolo transistor può causare molta distorsione, tranne se si utilizza un segnale ad onda quadra. Leggi su alcuni circuiti di amplificazione di base come "amplificatore a emettitore comune" o circuiti di amplificazione operazionali.

— tdlrali
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Se stai collegando il diffusore all'emettitore di un transistor NPN e stai alimentando la base da un arduino (presumibilmente logica 5v), è probabile che tu possa vedere una tensione di picco CC di circa 4,3 volt attraverso l'altoparlante, quindi deve essere polarizzato correttamente e quindi si posizionerà attorno a 2,2 volt in condizioni di riposo (al fine di massimizzare il segnale CA non distorto applicato all'altoparlante).

Questo 2,2 volt forza una corrente continua attraverso l'altoparlante di circa 370mA - questo si basa sulla probabile resistenza cc dell'altoparlante da 8 ohm di circa 6 ohm. Ciò sta generando una potenza (calore) di 0,806 watt, pertanto il "wattaggio di riserva" residuo per l'audio è leggermente inferiore a 200 mW. Ciò equivale a un'ampiezza sinusoidale di 1,265 volt RMS o circa 3,6 volt pp.

Se hai utilizzato un circuito push-pull e un disaccoppiatore di condensatori, ci si potrebbe aspettare che un altoparlante da 1 watt con impedenza di 8 ohm gestisca circa 2,828 V RMS o 8 volt da picco a picco. Il circuito migliore sarebbe più alto di circa 7 dB e avrebbe una minore distorsione.

— Andy aka
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