Effekt på motstånd?

[Leo]

Hej
Jag har ett par högtalare med bredbandselement i (W3-871SC). Nu ska jag bygga ett litet bandspärrfilter till dem för att dämpa lite mellan 1-2.5 kHz. Det består av en spole på 0,47mH, en kondensator på 10 µF och ett motstånd på 6,8 ohm (parallellkopplade). Frågan är hur mycket effektålighet motståndet måste ha?

De är specade för en maxeffekt på 12,5W RMS, men jag tvivlar på att jag är i närheten av de effekterna. Dessutom går ju en hel del av effekten genom kondensatorn och spolen. Kan man räkna på detta på ett enkelt sätt? Jag vill ju helst inte använda motstånd med för hög effekttålighet, de kostar pengar och är stora (i mina jättesmå lådor). Detta är ju ett budgetprojekt som mest används för att lyssna på poddar/radio genom.

Med vänliga hälsningar
Leo

[Chris71]

MOX motstånd av den grå färgen brukar ju vara på 10W och de borde ju klara alla dina behov utan större problem och gräver väl inte ett större hål i plånboken än dryga 20-lappen styck, vill du vara på den supersäkra och kanske belastningsbalanserade sidan så kan man ju parallellkoppla 2 st för att uppå samma värde men öka effekttåligheten.

[RogerGustavsson]

Behövs verkligen 10 W motstånd? Det är inte sinus på 12.5 W som går där hela tiden.

[jansch]

Mellan "tummen och pekfingret" och huvudräkning - 1 watt räcker.

[rikkitikkitavi]

Jag slängde ihop en modell i LTSpice där jag ersatte elemenetet med en 8ohms resistor.

Med en inamplitud på 28V peak (20V rms = 100W i 8 ohm) blev effektförlusterna i motståndet följande

Frekvens in Effektförlust
100 Hz <100mW
500Hz ,8W
1kHz 4W
2kHz 42W
5kHz 5W

Observera att detta är med en inamplitud som är konstant 20V rms eller 100W i 8ohm.

Med normal fördelning av energin i programmaterial är det betydligt lägre insignal vid de övre frekvenserna.

Vi kan kanske anta att energin i de högre frekvenserna är max 1/10 av den vid 100Hz (basdunk) så då blir effektförlusterna motsvarande lägre.

Och det med 100W in vid 100Hz

Så ja, 1-2W borde räcka om du inte spelar konstig musik

[Neuhausen]

rikkitikkitavi, jag tror att du har fel filter. Du ser ut att ha ritat motståndet parallellt med elementet.

Jag förutsätter att det är motstånd, kondensator och spole kopplade parallellt med varandra och i serie med elementet med tanke på vad vi vill uppnå.

Det är bara i frekvensområdet där spolen och kondensatorn arbetar som motståndet kommer släppa genom någon nämnvärd ström. Över och under de frekvenserna så kortsluts den av spolen eller kondensatorn.

Då 6.8 ohm motstånd är ungefär samma som högtalarelementet så dubblar du systemets impedans när du kopplar den i serie med högtalarelementet. Dvs halverar effekten i det området, hälften av den kvarvarande effekten kommer till motståndet och hälften till elementet. Så om du testar det värsta fallet med en tongenerator så behöver du ungefär 12.5W/4=3,125W motstånd i det mycket smala området där kondensatorn och spolen blockerar som mest.

Så 1W borde räcka med god marginal så länge du inte ger järnet med tongeneratorn.

[rikkitikkitavi]

Japp, det är rätt.

Så vi gör om det
100 Hz 0,08W
500Hz 1,5W
1000 Hz 6 W
2000Hz 11W
5000Hz 7W

Se bifogad bild som visar frekvenssvep över W3-871

[RogerGustavsson]

Jag har ett par MP Miniring som har ett motstånd parallellt med en spole. De verkar vara mera effekttåliga än bredbandaren som tråden handlar om. I Miniring sitter inget fett motstånd kanske 3 W eller så.

[jansch]

Japp, det är rätt.

Så vi gör om det
100 Hz 0,08W
500Hz 1,5W
1000 Hz 6 W
2000Hz 11W
5000Hz 7W

Se bifogad bild som visar frekvenssvep över W3-871

Du har ersatt högtalarelementet med 8ohm. När filtret sätter in fullt är högtalarimpedansen ca 20ohm.

Om man antar att Leo kör musik eller tal med åtminstone 10dB dynamik och tar hänsyn till att elementet har Xmax=0,5mm samt att han tycker nog att det låter illa vid åtminstone 10-20% distorsion blir det inte mycket förlusteffekt att ventilera bort

[Neuhausen]

Jag installerade LT Spice 24 sist jag behövde en SPICE, jag kan inte få den att visa en effektgraf för en komponent på det vanliga sättet, dvs hålla ner ALT när man klickar på komponenten. Minns jag fel eller har någon tips på hur jag löser det? Förutom att installera en gammal LTSpice?

Edit: Jag börjar misstänka att jag minns fel. Men det går att arbeta runt genom att högerklicka på namnet för något man plottat och sedan skriva ett uttryck, som tex I(R1)*V(N001,N002). Där N001 och N002 är spänningen på var sida om motståndet.

Det här kan också vara användbart. Det ger en modell av en låda och element i spice. Jag har inte provat.
https://www.micka.de/en/download/spice-tsp_en.pdf

[Neuhausen]

Jag har lekt lite Det här med att kunna dimensionera motstånden rätt är något jag retat mig på tidigare, även om "det här borde fungera" ofta gör det, så brukar så är det roligare att veta.

Jag valde att spela lite rock, AC/DC Shoot to thrill. Spektrumgrafen i Audacity visade ungefär var det skulle bli som mest effekt för motståndet så jag klippte ut några sekunder där och mixade till mono. Det går också att välja vilket spår man vill använda i LTSpice.

Komponenterna för att simulera högtalarelementet fulmatchade jag mot impedanskurvan på databladet. Det finns ett rätt sätt att göra det på också.

Efter att ha förstärkt signalen till 10V peak, vilket borde bli 12.5W så konfigurerade jag graferna manuellt för att få fram de jag ville. Det ser vid första anblick ganska tjockt ut, men när man integrerar signalen genom att CTRL klicka på dess namn i grafen så blev det 179mW över motståndet.

3W-871S.png (63.55 KiB) Visad 3874 gånger

Här är den LTSpice asc filen och det korta ljudspåret. Det kan vara användbart för andra typer av filter också där motståndet ser en mer konstant belastning.

LTSpiceFilter.zip

(1.52 MiB) Nerladdad 20 gånger

[jansch]

Jag har lekt lite Det här med att kunna dimensionera motstånden rätt är något jag retat mig på tidigare, även om "det här borde fungera" ofta gör det, så brukar så är det roligare att veta.

Jag valde att spela lite rock, AC/DC Shoot to thrill. Spektrumgrafen i Audacity visade ungefär var det skulle bli som mest effekt för motståndet så jag klippte ut några sekunder där och mixade till mono. Det går också att välja vilket spår man vill använda i LTSpice.

Komponenterna för att simulera högtalarelementet fulmatchade jag mot impedanskurvan på databladet. Det finns ett rätt sätt att göra det på också.

Efter att ha förstärkt signalen till 10V peak, vilket borde bli 12.5W så konfigurerade jag graferna manuellt för att få fram de jag ville. Det ser vid första anblick ganska tjockt ut, men när man integrerar signalen genom att CTRL klicka på dess namn i grafen så blev det 179mW över motståndet.

3W-871S.png

Här är den LTSpice asc filen och det korta ljudspåret. Det kan vara användbart för andra typer av filter också där motståndet ser en mer konstant belastning.

LTSpiceFilter.zip

Du är lite "snäll" då du bara tar 12,5 watt\peak som max signal, högtalares effekttålighet är är inte specad för "peak" (finns olika standards, dock som mer utgår från kontinuerlig effekt då det normalt handlar om talspoleuppvärmning)
Dock, du kommer till samma slutsats som jag - 1 watts motstånd räcker.

[Neuhausen]

Det är sant! För att kunna relatera till en högtalare där man kanske kan nyttja effekten så borde jag dragit på lite mer.

Men det blev en tankevurpa då jag har använt likadana tills nyligen och jag tyckte att jag redan tog i onödigt mycket.

[rikkitikkitavi]

Snyggt, Neuhausen

Det är såklart en bättre högtalarmodell och sedan en riktig "audiosignal" som är proof of the pudding. Nu kan vi nog anse det som verifierat.
¨

[jansch]

Snyggt, Neuhausen

Det är såklart en bättre högtalarmodell och sedan en riktig "audiosignal" som är proof of the pudding. Nu kan vi nog anse det som verifierat.
¨

Ja, snygg simulering Neuhausen!
Ledsen om jag upplevdes som lite "grinig" i min kommentar om peak-effekt.
Jag själv orkade ju jag bara göra "tumme/pekfinger" och slarvig huvudräkning.....

[rikkitikkitavi]

Nemas problemas. Jag hade tänkt utvidga modellen men hann inte före Neuhausen. min modell var ju bara en överslagsberäkning iom den grova högtalarmodellen.

Men jag tror det visar lite poängen med hur ett kretssimuleringsverktyg fungerar. LTSpice, Basta eller vad man nu använder.

Och jag har lärt mig hur man lägger in en valfri fil som testmaterial i LTSpice (wavefile Spicedirektivet) så det var alltid något

[Neuhausen]

Bygg gärna vidare på det!

Jag såg att man måste spara en separat fil med konfigurationen för plot fönstret, så den är inte med.

LTSpice gjorde sönder wavfilen några gånger. Så börjar den klaga på att filen saknar värden eller något annat så det värt att prova att packa upp filen igen.

[rikkitikkitavi]

Ja, jag håller på att simulerar ett par förstärkarkretsar.

Problemet är att ett par av transistorerna är Unobtanium, men det finns ersättare med jämförbar prestanda fast med lägre effelttålighet (to 92 istf TO 126) så även om Vce och Ic är tillfylles är jag rädd att de överhettas så att testa med programmaterial ger en bättre bild än en max sinus.

[Leo]

Wow!
Kul att så många vill gå till botten med en sån här fråga! Jag är mer än nöjd!

Nu kan jag ta ett ganska klent motstånd på nån Watt (som jag har liggande), det verkar lite småknepigt att hitta icke induktiva MOX-motstånd med mer än 2-3W.

[Calleberg]

Wow!
Kul att så många vill gå till botten med en sån här fråga! Jag är mer än nöjd!

Nu kan jag ta ett ganska klent motstånd på nån Watt (som jag har liggande), det verkar lite småknepigt att hitta icke induktiva MOX-motstånd med mer än 2-3W.

Ingen katastrof om de är lite induktiva (Det rör sig sannolikt om mindre än 1 microHenry) krångla inte till det för dig.
Saknar helt betydelse i den här applikationen.

[rikkitikkitavi]

Ja , precis vilket man ser av följande simulering.
Gula frekvenssvepet är den undre, icke induktiva motståndet på 6.8 ohm. Den gröna är då den andra kretsen där vi drar till med ett motstånd på 6.8 ohm och 10 mikro Henrys induktans.
Det är ingen skillnad i hur frekvenskurvan ser ut

[dewpo]

Hur varma blir motstånden i era simuleringar?

[Neuhausen]

Det verkar inte vara tillgängligt för resistorer i SPICE.

Temperatur på resistorer i förhållande till inmatad effekt och märkeffekt är inte helt självklart då temperaturen vid märkeffekten på motståndet skiljer mycket för olika motståndstyper. Något i bakhuvudet säger att "vanliga" motstånd ger ungefär 75C övertemperatur och att de får bli 155C varma. Vilket förstör allt omkring dem.

De verkar inte ge någon "junction to air" motsvarighet för motstånd men någon kan kanske komma på något lite bättre än min gissning på 75C/0.5W motstånd * 0.2W inmatad effekt + omgivande temperatur = 30C + 25C omgivande temperatur = 55C. Med ett 0.5W motstånd. Av praktiska skäl tycker jag 1W motstånd är det minsta som man bör använda utan att ha ett kretskort då de mindre motstånden ofta har för tunna anslutningstrådar.

Men effektmotstånd kan ge helt andra temperaturer, det finns tex 4W effektmotstånd som är små som ett 1W motstånd och som får användas upp till 350C, det blir opraktiskt att använda dem till märkeffekten i ett passivt filter.