Quantos volts um alto-falante de 1 Watt 8 ohm pode suportar?

10

Estou trabalhando em um projeto do Arduino e o som é muito baixo porque os pinos de saída no meu Arduino UNO são de apenas 40 mA. Posso conectar um transistor NPN para amplificar o som, mas não quero tocar no alto-falante. Quanta voltagem pode suportar um alto-falante de 1 watt e 8 ohm?

arduino voltage

— jardane
fonte

6

Tente uma resposta para si mesmo. Suponha que o alto-falante seja um resistor de 1 Watt e 8 ohm.

— precisa

Como você ligaria o transistor?

— EM Fields

Arduino saída para a base, colector e emissor de potência de chumbo positivo da caixa

— Jardane

@jardane O uso desse circuito pode causar uma corrente de polarização DC permanente no alto-falante, o que também pode danificá-lo. Se sobreviver, é provável que os recursos de 1 watt do alto-falante precisem ser reduzidos de acordo. Então, em poucas palavras, é difícil responder à sua pergunta com alguma medida de confiança.

— Andy aka

1

Tem que haver uma resposta melhor do que "é complicado"

— Jardane

17

Pode levar 1W de potência. Tensão não é o problema.

Mais de 1W e a bobina superaquecerá e derreterá.

É 8Ω. Olhe para ele do ponto de vista de DC. Isso significa que podemos usar a Lei de Ohm simples para examiná-la.

Você tem 1W e 8Ω. Existem duas fórmulas que incorporam esses dois valores:

$P=I²R$

e

$P=\frac{V²}{R}$

Estamos interessados em tensão, então reorganize o segundo para fornecer:

$V=\sqrt{P×R}$

Portanto, 1W a uma carga de 8Ω deve ser 2,83V. Reorganize o atual, por isso é:

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

e obtemos um empate atual de .354A ou 353.55mA.

O fato de suas portas de E / S serem limitadas a 40mA (esse é o máximo absoluto , a propósito - a Atmel não recomenda mais de 20mA) significa:

$P=VI = 0.2W$ , é por isso que o alto-falante não derrete e não é muito alto.

Então o que você quer?

Bem, você quer 2,83V em seu alto-falante com corrente ilimitada disponível ou tensão ilimitada disponível com corrente de 353,55mA. O primeiro é mais viável, então faremos isso.

Um divisor de tensão simples pode limitar a tensão a 2,83V. A fórmula

$V_{OUT}=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_{IN}$ pode ser reorganizado para fornecer:

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

Conhecemos R2, isso é 8Ω, Vin é 5V e Vout é 2,83V. Então substitua os valores e temos:

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

o que nos dá 6.134Ω. O E24 mais próximo seria 6,8Ω, o que seria ideal. Obviamente, você precisa de um bom resistor robusto, pelo menos 1W, de preferência um pouco mais.

Seu esquema pode ser semelhante a:

esquemático

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Ou, para o arranjo de amplificador classe A mais tradicional:

esquemático

^{simule este circuito}

Obviamente, seu resistor de 6,8Ω precisaria lidar com os 5V completos, portanto, seria necessário um mínimo de 3,6W.

— Majenko
fonte

Talvez eu esteja errado, mas achei que o alto-falante precisa estar conectado ao pino emissor do PNP e não do coletor.

— jardane 15/09/14

Esse é um NPN, não um PNP. Se fosse PNP, o circuito estaria basicamente de cabeça para baixo.

— Majenko 15/09/14

Oh não vi isso.

— jardane 15/09/14

1

Um alto-falante de 8 ohms classificado em 1 watt pode ter uma amplitude de onda senoidal de 8 Vp-p antes que ele ocupe mais de 1 watt. Você tem uma fonte de 5V e está sugerindo que um resistor de 6,8 ohm seja usado para restringir a tensão a ~ 2,83 volts (que é o equivalente RMS de uma onda senoidal de 8Vp-p). Eu acho que estou confuso com sua lógica. Em um trilho de energia de 5 volts, a tensão máxima que poderia fornecer o alto-falante é 5Vp-p, que é um RMS de 1,77V e, portanto, uma potência de cerca de 390mW em uma carga de 8 ohm.

— Andy aka

Vocês estão falando dez níveis acima do meu entendimento. Ainda estou aprendendo e vocês estão falando tão longe da minha cabeça.

— jardane 15/09/14

2

Potência = tensão x corrente
atual = tensão / resistência
potência = tensão x (tensão / resistência)
tensão ^ 2 = potência x resistência
tensão = sqrt (potência x resistência) = sqrt (1 * 8) = sqrt (8) = 2,83 V

— MrPhooky
fonte

Fico feliz em ver que você tem a mesma tensão como me - faz-me feliz a minha matemática é certo;)

— Majenko

1

Não é uma pergunta fácil, porque as classificações dos alto-falantes às vezes são especificadas como potência de pico e outras como potência (média) RMS: http://www.bcae1.com/speakrat.htm

De qualquer forma, para calcular a corrente ou tensão máxima, você pode assumir que o alto-falante age como um resistor, então P = U ^ 2 * R. Para U, você precisará conectar o valor de amplitude ou RMS, dependendo da classificação do alto-falante.

Além disso, a amplificação com um único transistor pode causar muita distorção, exceto se você estiver usando um sinal de onda quadrada. Leia alguns circuitos básicos do amplificador, como o "amplificador emissor comum" ou circuitos operacionais do amplificador.

— tdlrali
fonte

0

Se você estiver conectando dc ao alto-falante ao emissor de um transistor NPN e alimentando a base a partir de um arduino (presumivelmente lógica de 5v), é provável que você possa ver um pico de tensão CC de cerca de 4,3 volts no alto-falante, para que ele seja polarizado corretamente e então ele ficará em torno de 2,2 volts em condições de repouso (para maximizar o sinal AC sem distorção aplicado ao alto-falante).

Este 2,2 volts força uma corrente dc através do alto-falante de cerca de 370mA - isso se baseia na provável resistência dc do alto-falante de 8 ohms, sendo cerca de 6 ohms. Isso está gerando uma potência (calor) de 0,806 watts, portanto, a "potência de reposição" restante para o áudio é um pouco menor que 200mW. Isso é equivalente a uma amplitude de onda senoidal de 1,265 volts RMS ou cerca de 3,6 volts pp.

Se você usou um circuito push-pull e um desacoplador de capacitor, um alto-falante de 1 watt com impedância de 8 ohms pode suportar cerca de 2,828V RMS ou 8 volts pico a pico. O melhor circuito seria cerca de 7dB mais alto e teria menos distorção.

— Andy aka
fonte