Ile woltów może wytrzymać głośnik o mocy 1 W o impedancji 8 omów?

Pracuję nad projektem Arduino, a dźwięk jest zbyt niski, ponieważ piny wyjściowe w moim Arduino UNO to tylko 40 mA. Mogę podłączyć tranzystor NPN, aby wzmocnić dźwięk, ale nie chcę wysadzić głośnika. Ile napięcia może wytrzymać 1 wat 8-omowy głośnik?

Może zająć 1 W mocy. Napięcie nie stanowi problemu.

Więcej niż 1 W, a cewka się przegrzeje i stopi.

To jest 8Ω. Spójrz na to z punktu widzenia DC. Oznacza to, że możemy użyć prostego Prawa Ohma do zbadania go.

Masz 1 W i 8 Ω. Istnieją dwie formuły zawierające te dwie wartości:

$P=I²R$

i

$P=\frac{V²}{R}$

Jesteśmy zainteresowani napięciem, więc zmień kolejność, aby dać:

$V=\sqrt{P×R}$

Zatem 1 W przy obciążeniu 8 Ω musi wynosić 2,83 V. Zmień kolejność bieżącego, tak aby:

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

i otrzymujemy aktualny pobór prądu .354A lub 353,55mA.

Fakt, że twoje porty IO są ograniczone do 40mA ( nawiasem mówiąc , to absolutne maksimum - Atmel nie zaleca więcej niż 20mA), oznacza:

$P=VI = 0.2W$ , dlatego głośnik nie topi się i nie jest bardzo głośny.

Więc czego ty chcesz?

Cóż, chcesz 2,83 V na głośnik z dostępnym nieograniczonym prądem lub nieograniczonym napięciem dostępnym z prądem 353,55 mA. Ten pierwszy jest bardziej osiągalny, więc zrobimy to.

Prosty dzielnik napięcia może ograniczyć napięcie do 2,83 V. Formuła

$V_{OUT}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{IN}$ można zmienić w celu uzyskania:

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

Wiemy R2, to jest 8 Ω, Vin wynosi 5 V, a Vout wynosi 2,83 V. Zastąp więc wartości, a my mamy:

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

co daje nam 6,134 Ω. Najbliższy E24 wynosiłby 6,8 Ω, co byłoby idealne. Oczywiście potrzebujesz ładnego, masywnego rezystora, co najmniej 1 W, najlepiej trochę więcej.

Twój schemat może wyglądać następująco:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Lub, dla bardziej tradycyjnego układu wzmacniacza klasy A:

^{zasymuluj ten obwód}

Oczywiście, twój rezystor 6,8 Ω musiałby wtedy poradzić sobie z pełnym napięciem 5 V, więc musiałby wynosić co najmniej 3,6 W.

Moc = napięcie x prąd
prąd = napięcie / rezystancja
moc = napięcie x (napięcie / rezystancja)
napięcie ^ 2 = moc x rezystancja
napięcie = sqrt (moc x rezystancja) = sqrt (1 * 8) = sqrt (8) = 2,83 V

To nie jest łatwe pytanie, ponieważ oceny głośników są czasami określane jako moc szczytowa, a czasami jako moc RMS (średnia): http://www.bcae1.com/speakrat.htm

Tak czy inaczej, do obliczenia maksymalnego prądu lub napięcia można założyć, że głośnik działa jak rezystor, więc P = U ^ 2 * R. W przypadku U konieczne będzie podłączenie wartości amplitudy lub wartości skutecznej, w zależności od oceny głośników.

Wzmacnianie za pomocą pojedynczego tranzystora może prowadzić do dużych zniekształceń, z wyjątkiem sytuacji, gdy używasz sygnału fali prostokątnej. Przeczytaj o niektórych podstawowych obwodach wzmacniacza, takich jak „wspólny wzmacniacz emitera” lub obwody wzmacniacza operacyjnego.

Jeśli dc podłączasz głośnik do emitera tranzystora NPN i zasilasz bazę z arduino (przypuszczalnie logika 5V), prawdopodobnie zobaczysz szczytowe napięcie DC około 4,3 wolta na głośniku, więc musi być odpowiednio przesunięty i wtedy będzie siedział około 2,2 wolta w spoczynku (w celu maksymalizacji niezakłóconego sygnału prądu przemiennego przyłożonego do głośnika).

To 2,2 wolta wymusza przepływ prądu stałego przez głośnik o wartości około 370 mA - jest to oparte na prawdopodobnej rezystancji prądu stałego głośnika 8 omów wynoszącej około 6 omów. Generuje to moc (ciepło) 0,806 watów, dlatego pozostała „moc zapasowa” dla audio jest nieco mniejsza niż 200 mW. Jest to równoważne amplitudzie fali sinusoidalnej wynoszącej 1,265 wolt RMS lub około 3,6 wolt na sekundę.

Jeśli użyjesz obwodu push-pull i odsprzęgacza kondensatora, można oczekiwać, że 1-watowy głośnik o impedancji 8 omów będzie w stanie obsłużyć około 2,828 V RMS lub 8 woltów od szczytu do szczytu. Lepszy obwód byłby o 7 dB głośniejszy i miałby mniej zniekształceń.