Combien de volts un haut-parleur 1 Watt 8 ohms peut-il prendre?

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Je travaille sur un projet Arduino et le son est trop faible car les broches de sortie de mon Arduino UNO ne sont que de 40 mA. Je peux brancher un transistor NPN pour amplifier le son, mais je ne veux pas faire exploser le haut-parleur. Quelle tension peut gérer un haut-parleur 1 watt 8 ohms?

jardane
la source
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Essayez une réponse par vous-même. Supposons que le haut-parleur est une résistance de 1 Watt 8 ohms.
George Herold
Comment raccorderiez-vous le transistor?
EM Fields du
Sortie Arduino à la base, collecteur à l'alimentation et émetteur de câble de haut-parleur positif
jardane
@jardane L'utilisation de ce circuit pourrait mettre un courant de polarisation CC permanent à travers votre haut-parleur, ce qui pourrait également l'endommager. S'il survit, il est probable que les capacités de 1 watt de l'enceinte devront peut-être être réduites en conséquence. Donc, en un mot, il est difficile de répondre à votre question avec une certaine confiance.
Andy aka
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Il doit y avoir une meilleure réponse que "c'est compliqué"
jardane

Réponses:

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Il peut prendre 1W de puissance. La tension n'est pas le problème.

Plus de 1 W et la bobine surchauffera et fondra.

C'est 8Ω. Regardez-le du point de vue de DC. Cela signifie que nous pouvons utiliser la loi d'Ohm simple pour l'examiner.

Vous avez 1W et 8Ω. Il existe deux formules qui incorporent ces deux valeurs:

P=I²R

et

P=V²R

Nous sommes intéressés par la tension, alors réorganisez le second pour donner:

V=P×R

Donc, 1 W à travers une charge de 8 Ω doit être de 2,83 V. Réorganisez l'actuel, il est donc:

I=PR

et nous obtenons un tirage actuel de .354A, ou 353.55mA.

Le fait que vos ports d'E / S soient limités à 40 mA (c'est le maximum absolu d'ailleurs - Atmel ne recommande pas plus de 20 mA), signifie:

P=VI=0.2W , c'est pourquoi votre haut-parleur ne fond pas et n'est pas très fort.

Alors, qu'est-ce que vous voulez?

Eh bien, vous voulez que 2,83 V traversent votre haut-parleur avec un courant illimité disponible ou une tension illimitée disponible avec un courant de 353,55 mA. Le premier est plus réalisable, nous allons donc le faire.

Un simple diviseur de tension peut limiter la tension à 2,83 V. La formule

VOUT=R2R1+R2VIN peut être réorganisé pour donner:

R1=R2(VINVOUT1)

Nous savons que R2, c'est 8Ω, Vin est 5V et Vout est 2,83V. Remplacez donc les valeurs et nous avons:

R1=8(52.831)

ce qui nous donne 6.134Ω. Le E24 le plus proche serait de 6,8 Ω, ce qui serait idéal. Bien sûr, vous avez besoin d'une belle résistance volumineuse, au moins 1W, de préférence un peu plus.

Votre schéma pourrait ressembler à:

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Ou, pour la configuration d'amplificateur de classe A plus traditionnelle:

schématique

simuler ce circuit

Bien sûr, votre résistance de 6,8 Ω devrait alors faire face à la pleine tension de 5 V à travers elle, elle devrait donc être au minimum de 3,6 W.

Majenko
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Peut-être que je me trompe, mais je pensais que le haut-parleur doit être connecté à la broche d'émetteur du PNP et non au collecteur.
jardane
C'est là un NPN, pas un PNP. S'il s'agissait de PNP, le circuit serait essentiellement à l'envers.
Majenko
Oh, je n'ai pas vu ça.
jardane
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Un haut-parleur de 8 ohms évalué à 1 watt peut avoir une amplitude sinusoïdale de 8 Vp-p avant de prendre plus de 1 watt. Vous avez une alimentation de 5 V et vous suggérez qu'une résistance de 6,8 ohms soit utilisée pour limiter la tension à ~ 2,83 volts (ce qui est l'équivalent RMS d'une onde sinusoïdale de 8 Vp-p). Je pense que je suis confus par votre logique. À partir d'un rail d'alimentation de 5 volts, la tension maximale qui pourrait alimenter le haut-parleur est de 5 Vp-p, ce qui est un RMS de 1,77 V et donc une puissance d'environ 390 mW dans une charge de 8 ohms.
Andy aka
Vous parlez tous dix niveaux au-dessus de ma compréhension, j'apprends toujours et vous parlez si loin au-dessus de ma tête.
jardane
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Puissance = tension x courant
actuel = tension / résistance
puissance = tension x (tension / résistance)
tension ^ 2 = puissance x
tension résistance = sqrt (puissance x résistance) = sqrt (1 * 8) = sqrt (8) = 2,83 V

MrPhooky
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Heureux de voir que vous avez obtenu la même tension que moi - me rend heureux que mes calculs soient
exacts
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Ce n'est pas une question facile, car les cotes des enceintes sont parfois spécifiées comme puissance de crête et parfois comme puissance RMS (moyenne): http://www.bcae1.com/speakrat.htm

Dans les deux cas, pour calculer le courant ou la tension maximum, vous pouvez supposer que le haut-parleur agit comme une résistance, donc P = U ^ 2 * R. Pour U, vous devrez brancher l'amplitude ou la valeur RMS, en fonction de la puissance du haut-parleur.

De plus, l'amplification avec un seul transistor peut entraîner beaucoup de distorsion, sauf si vous utilisez un signal carré. Renseignez-vous sur certains circuits d'amplification de base tels que "l'amplificateur à émetteur commun" ou les circuits d'amplification opérationnels.

tdlrali
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Si vous connectez en courant continu le haut-parleur à l'émetteur d'un transistor NPN et alimentez la base à partir d'un Arduino (vraisemblablement une logique 5 V), il est probable que vous puissiez voir une tension CC de crête d'environ 4,3 volts à travers le haut-parleur, il doit donc être polarisé correctement et il restera alors autour de 2,2 volts dans des conditions de repos (afin de maximiser le signal AC non déformé appliqué au haut-parleur).

Ce 2,2 volts force un courant continu à travers le haut-parleur d'environ 370mA - ceci est basé sur la résistance continue probable du haut-parleur de 8 ohms étant d'environ 6 ohms. Cela génère une puissance (chaleur) de 0,806 watts, donc la «puissance de rechange» restante pour l'audio est légèrement inférieure à 200 mW. Cela équivaut à une amplitude sinusoïdale de 1,265 volts RMS ou environ 3,6 volts pp.

Si vous avez utilisé un circuit push-pull et un découpleur de condensateur, un haut-parleur de 1 watt à une impédance de 8 ohms pourrait gérer environ 2,828 V RMS ou 8 volts crête à crête. Le meilleur circuit serait environ 7 dB plus fort et aurait moins de distorsion.

Andy aka
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