Pealeht
Minu BMW
Minu Mazda
Võimendid
Mõõdetud
Mõõtmisest
Koormustakisti
Heligeneraator
Kalkulaator

Teooria

 
  Võimendi võimsuse mõõtmine

27 okt 2004


Võimendi võimsuse mõõtmine


Võimendite tegeliku võimsuse mõõtmise vajadus on tekkinud seepärast, et kuna võimendi võimsuse mõõtmise meetodeid ja tegureid, mis võimsust mõjutavad, on palju, siis firmad mõtlevad välja järjest uusi ning absurdsemaid mõõtmisviise või lihtsalt valetavad oma võimendite võimsuse kohta lootes nii võita kliente. Ka ei ole erinevate firmade võimsused omavahel võrreldavad, kuna mõõtmised ei ole reeglina tehtud samadel tingumistel. Lihtne viis võimendi tegelikku võimsust hinnata on kaitsmete järgi arvutamine, kuid selle meetodi õigsus hakkab järjest vähenema, kuna võimenditele pannakse ka tehases julmalt suuremad kaitsmed, kui neile tegelikult vaja. Järelikult tuleb astuda samm edasi - hakata ise võimendite võimsust mõõtma. Võimendi võimsuse mõõtmises ei olegi midagi keerulist - vaja on vaid nelja põhilist vahendit:

  • Toiteallikas võimendile. Toavõimenditega pole probleemi, autovõimendite jaoks läheb vaja kogukat toiteplokki. Tegelikult kõige lihtsam ja ka ausam on autovõimendeid mõõta hoopis nende loomulikus keskkonnas - autos.
  • Heligeneraator. Võimendi võimsust mõõdetakse tavaliselt 1kHz siinustooni peal. Heligeneraatorit võib asendada ka CD siinustooniga või arvuti. Mina kasutan sellist seadet.
  • Seade väljundi jälgimiseks ja mõõtmiseks. Väljundsignaali kuju jälgimiseks sobib ideaalselt elektronostsilloskoop ning mõõtmiseks osutiga tester.
  • Koormustakisti. Et miks ei või võimendi võimsust kõlari taga mõõta? Põhiline probleem on selles, et kõlari takistus ei ole igal sagedusel sama (4-oomise kõlari takistus võib 1kHz peal olla ka üle 10 oomi) ning tulemused ei tuleks täpsed. Lisaks võib tekkida probleeme mõõdetavat võimsust taluva kõlari leidmisega. Pealegi, kes ikka tahab kõlarit piinata ning seda müra kuulata. Minu koormustakisti on selline.
  • Ampertangid või šunt, et mõõta võimendi voolutarve ning selle järgi arvutada võimendi kasutegur. Peale võimendi effektiivuse näitamise saab selle abil veenduda mõõtmise õiguses ning võimendi korrasolekus.

Mõõtmisprotsess ise on lihtne: koormustakisti tuleb ühendada võimendi järgi, võimendi sisendisse lasta siinussignaali, sisendsignaali amplituudi suurendada nii kaua, kuni võimendi väljund moonutama hakkab ning vahetult enne moonutama hakkamist väljundi amplituud ning voolutarve ära mõõta tagades võimendile piisava toitepinge. Viimane võib aga raskeks minna, kuna täisvõimsusel töötavad võimendid tarbivad palju voolu. Paljud tootjad annavad oma võimendite võimsuse üle 14V pingete korral. Töötava mootoriga auto pardapinge võib tõesti nii kõrge olla, kuid süsteemi, mis >100A koormuse korral nii kõrget pinget suudaks hoida, pole mina veel näinud. Seepärast ei ole 14V juures saadud võimsusnumbrist ka eriti kasu. Kõige ausam on võimendite võimsus mõõta ikka 12V peal.

Mõõtmisprotsess ise kestab paar sekundit. Saadud pinge järgi saame võimsuse arvutada järgmise valemi põhjal:

Kus P on võimendi võimsus, U on mõõdetud pinge effektiiv(RMS)väärtus ning R võimendit koormava takistus.

Mõõteviga

Võimsuse mõõtevea ΔP saame aga järgmise valemi põhjal:

Kus ΔU on pinge mõõteviga ning ΔR on takistuse eksimus. Kuna koormustakisti takistus on suures sõltuvuses temperatuurist, siis on ka tema takistusel eksimus. Koormustakistil on aga andurid, mis annavad märku, kui takistus on muutunud üle 10%. Seega loen koormustakisti veaks ±5%. Minu kasutatava testri TL-4M2 mõõteviga on vahelduvpinge mõõtepiirkonnas ±4%. Järelikult saame avaldised:

Asendades muutujad ning lihtsustades valemit saame võimsuse mõõteveaks:

Viga - ±9% tundub esmapilgul suur, kuid kui arvestada see vahe desibellidesse, saame ±0.4dB, mis on inimkõrvale kuulamtu. Seega on viga täiesti aktsepteeritav. Tegelikkuses on see viga ka kindlasti väiksem, kuna arvutatud mõõteviga on arvestatud juhul, kui koormustakisti on tugevalt kuumenenud, mida nõrgemate võimendite puhul ei juhtu.

Ülaltoodud meetodiga mõõdetud võimendid sisestan siia andmebaasi.

Küsimused - Probleemid: black.salupa@mail.ee