Medir la potencia de CA consumida por un altavoz

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 1. Configuración de prueba evitando cortocircuitos a tierra.

La figura 1 muestra una forma de realizar la medición y evitar los problemas de puesta a tierra. Tiene las desventajas de modificar el circuito bajo prueba como señaló en su pregunta.

Tenga en cuenta que incluso esta configuración podría tener problemas si hay corrientes altas en el cable de retorno, ya que esto aumentará el voltaje y parte de la corriente puede regresar a través de la tierra del osciloscopio y el cableado de tierra principal.

La referencia a tierra para el osciloscopio debe estar en el punto de tierra estrella del amplificador para evitar que el osciloscopio lea la caída de voltaje en el cable de retorno del altavoz. ( Según lo comentado por soosai steven. )

Hay otras formas de medir la corriente además de las resistencias de derivación, como los transductores de corriente de efecto Hall, que detectan el campo magnético creado por la corriente que pasa a través del cable. Si puede muestrear eso y el voltaje aplicado a una frecuencia lo suficientemente alta, debería poder calcular el consumo de energía promedio.

¿Poner una resistencia en serie para medir la corriente con un osciloscopio probando la resistencia no causará problemas de conexión a tierra y cambiará la impedancia general y el consumo de energía?

No causará un problema de puesta a tierra si aísla la tierra del amplificador de la tierra del osciloscopio.

La impedancia no cambiará significativamente si usa una resistencia de detección de valor lo suficientemente bajo (por ejemplo, 0.1Ω). Puede eliminar su efecto por completo conectando la tierra del osciloscopio (aislado) a la unión de la resistencia de detección y el altavoz, y luego invirtiendo uno de los canales.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

El principal problema es cómo obtener energía de las formas de onda de voltaje y corriente. Si tiene un osciloscopio digital, es posible que tenga una función de "multiplicación" que muestre voltios x amperios instantáneos en un tercer canal. Puede tomar el promedio de esta forma de onda para obtener potencia.

Esto debe hacerse en la industria todo el tiempo...

Probablemente no, porque la eficiencia absoluta de los altavoces no es tan importante. El amplificador tiene un voltaje de salida (con suerte) plano sobre el rango de frecuencia de audio, por lo que la sensibilidad del altavoz y la respuesta de frecuencia generalmente se basan en la potencia calculada a la impedancia nominal , no en la impedancia real del altavoz a diferentes frecuencias.

He aquí cómo medir la inductancia:

Si haces resonar la bobina de voz del altavoz con una capacitancia conocida, entonces las reactancias del capacitor y la voz se cancelarán en la resonancia y todo lo que te quedará será la resistencia de la bobina de voz a esa frecuencia.

Conociendo la capacitancia y la frecuencia de resonancia del capacitor y la inductancia de la bobina móvil, la reactancia capacitiva se puede calcular a partir de:

Entonces, desde$X_L = X_C$en resonancia, podemos calcular el valor de la inductancia de la bobina de voz sustituyendo el valor de$X_C$para$X_L$, como esto:

Lo probé usando este equipo, donde la impedancia de salida del generador es de 50 ohmios, resistiva, R1 es de 10 ohmios (solo para aumentar un poco la impedancia de salida del generador), C1 es una caja de década de condensadores, Ls es la inductancia del altavoz, Rs es la la resistencia del altavoz y "V" y "f" son un osciloscopio analógico y un contador de frecuencia, respectivamente.

Para usarlo, configuré C1 en 500 nF y ajusté el generador para una caída en la respuesta del osciloscopio, registré la frecuencia y la capacitancia de C1, luego repetí el procedimiento para 100 nF y 1$\mu F$. Después de la aritmética, aquí están mis resultados:

  C1     f      Xc      L    
  nF    kHz    ohms    uH
 100   50.4     31     100
 500   20.6     15.5   120
1000   14.6     11     120

Ahora para el poder...

Para determinar cuánta energía está disipando la bobina móvil, con un voltaje dado a través de ella, podemos escribir:

Donde P es la potencia en vatios, E es el voltaje RMS a través de la bobina y Z es la impedancia de la serie RL que comprende la bobina.

Para determinar la impedancia de la bobina podemos escribir:

La resistencia medida de la bobina en CC fue de 8,1 ohmios, y si la conectamos a la fórmula junto con la reactancia calculada de la bobina a 14,6 kHz, obtenemos:

El altavoz que utilicé para obtener los datos es un Panasonic EAS6P22S que tiene una potencia nominal de 500 milivatios, por lo que para averiguar qué voltaje necesitamos para llevarlo a la máxima potencia (a 14,6 kHz), podemos reorganizar:

a

y resuelve: