Uwaga, mam zaszczyt zaprezentować pierwsze pomiary nieliniowych parametrów przetworników na naszym forum:
WaveCore Bl;Cms;Le vs displacement oraz Le(i)
ScanSpeak Bl;Cms;Le vs displacement oraz Le(i)
Siła Bl
O co chodzi - w liniowych parametrach T&S podawane są pojedyncze wartości pewnych parametrów, podczas gdy te wartości zmieniają się dynamicznie podczas pracy przetwornika (ruchu cewki). Opiszmy
krótko Bl. Strumień indukcji magnetycznej jest najsilniejszy w szczelinie motoru. Gdy cewka wychyla się z położenia równowagi, ilość zwoi cewki (
l ) znajdujących się w szczelinie maleje, jednocześnie siła F=B*l*i maleje i to widać w lewych górnych wykresach
Force factor, jak siła opada dla negatywnego i pozytywnego wychylenia cewki.
Sztywnosć/podatnosć zawieszeń:
Łatwo sobie wyobrazić sprężynkę, którą początkowo rozciaga się łatwo, chcąc jeszcze bardziej ja rozciągnąc trzeba się jeszcze bardziej wysilić aż dochodzimy do momentu, w którym albo dalej się nie da ( nie mamy siły ) albo przeciągneliśmy i zmieniliśmy kształt sprężyny (uszkodziliśmy ją) To samo dzieje się z zawieszeniami. Siła jaka działa na zawieszenie to
F=Bli (oraz
Fback=Blv, ale pomijam). Na wykresach również widać, że dla coraz większego wychylenia cewki wartość
Kms [N/mm] rośnie. Potrzeba co raz więcej
Newton'ów - siły aby wychylić o kolejny 1
mm. Zdaża się, że użytkownik uszkodził zawieszenie przetwornika, tak jakby "przeciągnął" naszą sprężynkę, mając za dużo siły w rączkach. W głośniku naszymi "rączkami" jest kombinacja
nieliniowości siły Bl oraz Kms i to inżynier ma za zadanie zaprojektować tak zawieszenie oraz dobrać wielkość magnesu/ szerokość szczeliny/wysokość cewki aby względna liniowość (obszar w którym wartości bezwzględne w funkcji wychylenia nie różnią się więcej niż ze 5% od wartości MAX lub MIN, zależnie od parametru) siły Bl nie była większa od względnej liniowości Kms. Inaczej oznacza to, że mamy ciągle zapas siły
Bl do wychylenia układu drgającego podczas gdy jesteśmy na granicy wytrzymałości zawieszenia. Jeżeli ktoś uszkodził zawieszenie podając na głośnik znamionowe wartości mocy lub i nawet ciut wyższe ( ze 20% ) to znaczy, że firma wyprodukowała bubla, a nie, że wina użytkownika.
Induktancja własna cewki w funkcji wychylenia Le(x,I=0)
To jest inna, bardziej zaawansowana prezentacja wykresu, który pokazałem wcześniej w powyższym poscie, gdy to zmierzyłem impedancję przetwornika dla membrany wciśniętej w kosz i wypchniętej z kosza. Jak to działa? Wyobraźcie sobie cewkę rdzeniową, w przybliżeniu taka cewka siedzi w głośniku, rdzeniem jest T-yoke, pole piece, czy rdzeń motoru jak kto woli, cewka wychylając się pozytywne (membrana wychodzi z kosza) wychodzi z tegoż rdzenia, mniej materiału o pewnej przenikalności w środku cewki (stal) mniejsza induktancja. Na odwrót, cewka dla negatywnego wychylenia nachodzi na rdzeń a induktancja rośnie.
Induktancja własna cewki w funkcji natężenia prądu Le(i, X=0)
Tutaj wykres został wykreślony, dla cewki nieruchomej, znajdujacej się w punkcie spoczynku. Ta charakterystyka jest przydatna do analizy nasycenia rdzenia motoru i airgapu oraz rozkładu "eggy currents" czyli prądów indukowanych na powierzchniowych elementów metalowych znajdujących się w pobliżu cewki, czyli większość motoru. Też zaawansowana sprawa, zostawiam na ten czas.
Zawsze ludzie dziwili się, pytali, zastanawiali jak można "wygrzać" głośnik. O to o co chodzi:
Charakterystyki Kms przed i po wygrzaniu/postarzeniu:
WaveCore
ScanSpeak
Lepiej było by widać ten efekt dla wooferów, gdzie liniowe wychylenie jest powyżej np. 4mm. Wygrzewajac głośnik po prostu "niszczymy" zawieszenie ( i to TYLKO dolne) zmieniając jego ugięcie. Staje się bardziej podatny, bardziej giętki, mniej sztywny. Parametr Kms jest jedną z kluczowych wartości decydujących o częstotliwosci rezonansowej ( do tego Mms i mamy fs ). Mówić krótko w miare czasu nasz przetwornik potrafi zejśc niżej
ALE i obudowa staje się mniej optymalna niż założono to na początku, bo liniowe parametry ulegają zmianie. Ja poznałem 3 szkoły projektowania obudowy dla wooferów. Dwie wam są znane, przetwornik sztywny i wygrzany, trzecia to metoda wykorzystująca nieliniowe parametry uzyskane dynamicznie podczas pracy przetwornika na większych amplitudach sygnału (ale jednocześnie pomijająca zmianę rezystancji DC cewki, która rośnie ze wzrostem temp podczas przepływu prądu). Wiecie, że Qts waszych przetworników wariuje z każdą sekundą pracy/wychylenia membrany?
Po prostu, też może zostać rozpatrzony jako nieliniowy parametr.
Obszar symetrii / offset cewki
WaveCore
ScanSpeak
O co chodzi - jest to inna prezentacja wykresów Bl oraz Kms. Mamy oś X
bezwzględna amplituda wychylenia cewki oraz Y spoczynkowe położenie cewki. Hmm jak to opisać prosto... Zajmijmy się tylko Bl. Widzicie szary obszar opisany jako "asymmetry 5%", pokazuje obszar w którym jednocześnie:
-można ustawić cewkę (pozycja spoczynkowa)
-i obszar w którym ta cewka może się poruszać (neg i pozytywne wychylenie) tak aby wartość siły Bl dla neg i poz. wychylenia nie różniły się więcej jak o 5%. Przykład dla WaveCora:
Jeżeli umieścilibyśmy cewkę -3mm głębiej w szczelinie i kazali pracować przetwornikowi, dla wychyleń TYLKO 0,1mm wartość siły Bl w obu kierunkach wychyleń nie przekraczałaby 5% różnicy, czyli pracowała w względnie liniowym rejonie. Gdybyśmy ustawili cewkę +1mm powyżej szczeliny, ten liniowy region wartości siły Bl powiekszyłby się do 0,5mm wychylenia. My mamy bardzo, wręcz idelanie symetryczną ch-ke siły Bl oraz offset cewki jest zerowy (znajduje się ona w maksymalym punkcie siły Bl) co gwarantuje nam symetryczne zachowanie siły Bl dla szerokiego wychylenia membrany, powyżej 3,5mm.
Krótko opisując wykres dla Kms, cewkę należałoby ją wyciągnąc ze szczeliny i przykleić do zawieszenia o jakiejś 0,3mm wyżej, lecz wtedy zepsujemy Bl symetry
Ostatni ciekawy pomiar, na który mają wpływ wszyzstkie wyżej wymienione elementy, przez co jego analiza jest najbardziej złożona.
WaveCore DC component przed i po wygrzaniu
ScanSpeak DC component przed i po wygrzaniu
krótki opis - charakterystyki DC component ukazują dynamiczną zmianę spoczynkowego położenia cewki w czasie dla połowy okresu sygnału ciągłego.
Podczas ruchu cewki w każdej sekundzie oddziałują na nią siły pochodzące z indukcji magnetycznej oraz podatności zawieszeń (i innych nie istotnych tutaj). Jeżeli teraz podczas projektowania przetwornika nie zadba się o dobrą symetrię zachowania się układu drgajacego dla pozytywnego i negatywnego wychylenia membrany z położenia równowagi, siły nie będą się rownoważyć i któraś "przejmując kontrolę" zacznie "przytrzymywać" membranę.
Należy rozróżnić dwie kwestie,
offset cewki oraz
symetria charakterystyk nieliniowosci. Jeżeli dla spoczynkowego punktu cewki (bez sygnału na wejsciu), nie znajduje się ona w maksymalnym punkcie
siły Bl, oraz w minimalnym punkcie siły ugięcia (
Kms czy
Cms), otrzymamy
offset cewki i
jednocześnie niesymetryczne charakterystyki nieliniowości w funkcji wychylenia membrany.
Teraz o jakiej symetrii sił mówię:
głównie o nieliniowej sile
Bl oraz odkształcalność zawieszeń
Cms czy kto woli odwrotność
Kms . Na cewkę
mogą działać różne siły dla negatywnego i pozytywnego wychylenia o
x wartości bezwzględnej. Przykład: dla wychylenia +3mm siła Bl=
5Tm a dla -3mm Bl=
5,5Tm, (wartość bezwzględna wychylenia x=3mm) to samo dotyczy odkształcalności zawieszeń. Ta niesymetryczność sił powoduje powstawanie składowej stałej DC. Należy zwrócić uwagę, że nawet gdy w spoczynku cewka znajduje się w
MAX Bl oraz
MIN Cms nie gwarantuje to braku DC component, potrzebne są jeszcze
symetryczne zbocza ch-ek.
Jak to działa, co się dzieje? Mówiąc krótko, membrana zamiast drgać normalnie będzie wypchnięta z kosza, lub wciągnięta w kosz i tam "se drgała". Wiecie co się stanie jak podłączycie bateryjkę pod woofer. To czy membrana zostanie "wciągnięta", "wypchnięta" decyduje oczywiscie znak/wartość DC, ujemne lub dodatnie. Skąd i kiedy jakie się weźmie, na razie pomine by nie motać. Ciekawscy pisać.
Nie wiem na ile zrozumiale to opisałem... musiałbym wklejać ze 40 obrazków z przykładami, a to nie tutorial tylko "W trakcie budowy"
- - - - - aktualizacja - - - - -
Na koniec szybka konkluzja, z nieliniowych parametrów. WaveCore wypadł lepiej od SS
Off set cewki dla Bl oraz niesymetria strumienia indukcji magnetycznej w szczelinie
DC component poniżej Fs (powód Le(x)) oraz powyżej Fs (powód Bl(x))
