Динамик 8 Ом, какие значения резисторов использовать?

Question

Динамик 8 Ом, какие значения резисторов использовать?

arduino-uno electronics resistor speaker

Я хочу подключить 2 динамика по 8 Ом к 2 (разным) контактам Arduino. Однако для этого примера достаточно одного динамика.

Я наткнулся на множество схем без или с одним резистором, что на других форумах не рекомендовалось, где один штырь напрямую управляет динамиком. Таким образом (предполагая, что 0,02 А — это максимальный рекомендуемый выход для штыря), результирующая мощность составляет около 0,02 А * 5 В = 0,1 Вт.

У меня динамик мощностью 0,5 Вт (8 Ом), и я хочу услышать, насколько это сложно :-)

Но, похоже, мне придется использовать что-то с транзистором, чтобы изолировать путь. Я наткнулся на эту схему:

Однако, когда я сам рассчитал бы значения R1 и R2, я бы получил:

R2: Насколько мне известно, рекомендуемый выходной ток для контакта составляет 0,02 А. Это означает: V = I * R <=> 5 = 0,02 * R <=> R = 5 / 0,02 = 250 Ом -> 270 Ом (ближайшее большее значение)
R1: мой динамик 0,5 Вт, 8 Ом. P = В * I <=> 0,5 = 5 * I <=> I = 0,1A V = I * R <=> 5 = 0,1 * R => R = 50 Ом, что равно Rtotal ниже: Rtotal = Rspeaker + R1 <=> R1 = Rtotal - Rspeaker = 50 - 8 = 42Ω => 47Ω (ближайшее большее значение)

Это приводит к V = I * R <=> 5 = I * (R1 + Rдинамика) <=> I = 5 / (47 + 8) = 5 / 55 = 0,0909 А P = V * I = 5 * 0,0909 = 0,4545 Вт (то есть я теряю «всего» 10%)

Верны ли мои расчеты, и предполагаю ли я, что контакт +5 В Arduino без проблем выдаст 90,9 мА?

Обновление:

У меня есть еще несколько вопросов относительно принятого ответа:

Будет ли это означать, что если я использую 7 транзисторов, все мои напряжения будут использоваться для транзисторов и ничего не останется (7 раз по 0,7 В, что составляет примерно 5 В?) **** Ответ = Нет, транзистор добавит напряжение, поэтому 7*0,7= 4,9 Вольт добавлено ***
Я предполагаю, что мне лучше использовать как можно меньше, чтобы «переключать» транзистор? * Ответ = Нет, требуется 0,7 В, 5 В будет достаточно в зависимости от номинала преобразователя (но достаточно, чтобы иметь возможность переключать его) ? Вы говорите, что R2 может быть меньше, но я могу лучше сделать его больше, чтобы не терять напряжение? Ответ = Изменение резистора изменит громкость, посмотрите на номинальную мощность динамика *
Я уже собрал схему ниже (но с транзистором BC547) ... используя резистор R1 0,25 Вт. Думаю, мне повезло (?) * Ответ = Нет, удача тут ни при чем, этот транзистор будет работать нормально в пределах используемых параметров, посмотрите в техническом описании *
Что касается вывода базы транзистора... увеличив сопротивление резистора (см. пункт 2 выше)... это также поможет не сжечь вывод транзистора? * Ответ = Нет... пожалуйста, посмотрите техническое описание и номиналы для аппаратной части *
Снова о транзисторе, значит, мне следует сделать резистор R2 таким образом, чтобы усиление, умноженное на мА, управляло динамиком? (нужно рассчитать это снова) * Ответ: Нет, и я думаю, что вы неправильно понимаете «усиление». «Усиление» — это мера «ДБ» и показывает, насколько хорошо переменный ток передается между антеннами. *
Вы говорите, что нужно полностью удалить R1... но тогда я ожидаю, что V = I * R <=> 5 = I * 8 => I = 0,625 А... P = V * I = 5 * 0,625 = 3,1 Вт, что выводит динамик из строя? * Ответ = Неправильный взгляд на номинал импеданса 8 Ом, импеданс - это переменный ток *

@Michel Keijzers, 👍1

2 ответа

Лучший ответ:

▲ 2

Рейтинг динамика 8 Ω - это сопротивление переменного тока, импеданс динамика. Импеданс (сопротивление переменного тока) изменяется в зависимости от частоты подаваемого на него сигнала.

Если вы беспокоитесь о повреждении динамика и вам необходимо рассчитать мощность, необходимую для этой конкретной «нагрузки», посмотрите на номинальную мощность динамика. Допустим, например, что мощность составляет 1 Вт, а напряжение постоянного тока составляет 5 В, тогда требуемая сила тока составит: 0,2 А.

V * A = W 
0.2 * 5 = 1

Итак, сопротивление постоянному току на самом деле равно:

V = I * R (0.2 / 5 = 0.04 Ω).

Увеличьте амплитуду... скажем, 5,7 В, чтобы учесть транзистор без резистора, и вы получите около 0,175 А и изменение сопротивления постоянному току снова до 0,0301 Ом.

Если источником питания является переменный ток, сопротивление должно быть согласовано с сопротивлением динамика, чтобы обеспечить максимальную энергоэффективность, в противном случае усилитель может быть поврежден.

Для этой схемы я предлагаю вам разместить переменный резистор там, где резистор в вашей схеме, чтобы обеспечить изменение громкости. Также может быть хорошей идеей диод обратного хода, который защитит динамик, но снизит напряжение 0,7 В постоянного тока; имейте в виду, что у вас там есть транзистор, добавляющий 0,7 В постоянного тока! так что он также выравнивает ситуацию с помощью этого диода.

Этот диод расположен на высокой (+) стороне цепи, перед динамиком и после переменного резистора.

23 июн 18, @Robc

@*gilhad* · Accepted Answer · 2017-05-20 21:39-00:00

В принципе вы правы, и это должно работать.

Но если вы хотите узнать подробности, лучше обратиться к документации AVR328, поскольку все не так просто, как кажется в руководствах по Arduino.

максимальный (действительно максимальный) ток на выводе составляет 40 мА для одного вывода постоянного тока и 200 мА для всех выводов вместе (в противном случае возможно разрушение процессора — никогда не пытайтесь достичь этого), также в техническом описании указано:

Хотя каждый порт ввода/вывода может выдавать больше, чем предусмотрено условиями теста (20 мА при V CC = 5 В, 10 мА при V CC = 3 В) в условиях установившегося состояния (непереходный), необходимо соблюдать следующее: ATmega48A/PA/88A/PA/168A/PA/328/P: 1] Сумма всех I OH для портов C0 - C5, D0- D4, ADC7, RESET не должен превышать 150 мА. 2] Сумма все I OH, для портов B0 - B5, D5 - D7, ADC6, XTAL1, XTAL2 не должны превышать 150 мА. Если II OH превышает условия испытания, V OH может превышать Соответствующая спецификация. Штыри не гарантируют источник тока больше, чем указано в условиях теста.

поэтому 20 мА не рекомендуется, но максимально гарантированно обеспечивается при соблюдении некоторых дополнительных условий - если можете, вам следует использовать меньшее значение (кроме того, даже если это работает для одного модуля на одном выводе, это может по непонятной причине выйти из строя для большего количества модулей на большем количестве выводов).

Даже если для одного контакта гарантировано 20 мА, напряжение на нем упадет более чем на 0,5 В, если вы разрядите так много
Вы не сможете нарисовать так много на слишком большом количестве пинов одновременно
Кроме того, максимальный уровень, который вы можете получить, меньше, если вам нужна более высокая частота (я думаю, что звук обычно не относится к той категории, где это имеет слишком большое значение)

В вашем уравнении 1 вы использовали 5 В/20 мА, вам следует использовать 4,4 В/20 мА, также имейте в виду, что на базе открытого транзистора обычно около 0,7 В (в зависимости от типа) - поэтому R2 может быть еще меньше, если вы используете только несколько контактов.

О R1 - если вы откроете транзистор, на коллекторе может быть около 0,2 В, поэтому ток будет около 4,8 В/6,8 Ом = 0,7 А - на плате UNO v3.0 в качестве стабилизатора используется NCP1117, который может поддерживать даже 1 А (если питание подается не от USB, а от источника 7 В и выше (если такой источник может дать столько же), так что он тоже может работать, но будьте осторожны, так как это около 4,8 В*0,7 А=3,4 Вт, поэтому R1 должен выдерживать по крайней мере столько же, если вывод находится в состоянии HIGH в течение более длительного времени. Если вывод колеблется, SPKR добавляет к этому ток, поэтому значение может быть еще выше (я бы не использовал ничего ниже 5 Вт для R1).

С другой стороны, Q1 2N3904 может поддерживать Ic max 200 мА, поэтому вы можете сжечь его, установив вывод на HIGH (или на PWM с более чем 20% HIGH или более — переключение выделяет еще больше тепла), поэтому здесь вам следует использовать другой транзистор.

И этот Q1 имеет коэффициент усиления по току более 30 даже для таких токов, как 100 мА, так что вам нужно всего 1/30 Ic, проходящего через базу от вывода (так что вам нужно подать только 3,3 мА, чтобы получить 100 мА через Q1, 6,6 мА способны вызвать 200 мА и сжечь транзистор, если не обеспечить надлежащее охлаждение. 20 мА в любом случае явно намного больше, чем нужно.)

Я бы предложил использовать здесь транзистор Дарлингтона или что-то в этом роде, если вы хотите управлять такими токами.

Если ваш динамик всего 0,5 Вт, вы будете сжигать больше энергии на R1, чем на динамике — не очень хороший результат. Лучше было бы просто манипулировать динамиком напрямую (поставить его вместо R1 и оставить R1 и C1).

(но в обычной конфигурации Arduino источник питания и все остальное обычно настолько недооценены, что есть большая вероятность, что он не сможет обеспечить достаточно мощности, чтобы сжечь ваше оборудование, просто упадет напряжение и, возможно, произойдет случайный сбой. Кто знает. Кроме того, макетные платы и длинные тонкие провода с плохим соединением добавляют большое сопротивление и падение напряжения, и производители публикуют в качестве максимального номинала то, что продукт должен выдержать, что обычно намного меньше, чем необходимо для его гарантированного выхода из строя, поэтому многие эксперименты могут выжить, даже если они должны сгореть на простых бумажных расчетах - что является одной из причин, по которой Arduino так популярен - он дешев и обычно не сгорает, даже если управляется не по спецификации.)