Logaritmische audio-vermogens/impedantie-meter.

[mtb]

Om een indruk te krijgen van hoeveel vermogen je nu eigenlijk nodig hebt, is de APL natuurlijk een leuke en goedkope oplossing, zie mijn onderschrift.
Die gaat uit van de uitgangsspanning en een vaste impedantie, maar een luidspreker is niet bepaald een constante weerstand:

Gemeten is hier een zeer dure (je kan er een leuke middenklasse auto voor kopen) luidspreker en dan zie de impedantie zwieberen tussen 10Ω en 3Ω van 20Hz tot 20kHz.
Om een nauwkeurigere meting van vooral het piekvermogen te krijgen, want dat bepaalt de capaciteit van je versterker, hebben we een ingewikkeldere schakeling nodig.
We moeten zowel de spanning als de stroom door de luidspreker meten en liefst over een groot bereik, want bij normaal huiskamergebruik heb je nog geen tiende Watt nodig, terwijl je bij heftig disco-gebruik wel over de 100W kan gaan.
Lineair is dit niet te doen, dus roepen we de hulp in van logaritmen, zie https://nl.wikipedia.org/wiki/Logaritme.
Het mooie van logaritmen is dat vermenigvuldigen optellen wordt en delen aftrekken, wat ouderen onder ons nog wel weten van de rekenliniaal.
We zetten dus de spanning en stroom om naar logaritmische waarden, die we vervolgens optellen voor het vermogen: P=U*I wordt log(P)=log(U)+log(I) en aftrekken voor de impedantie: R=U/I wordt log(P)=log(U)-log(I) en we krijgen meteen een logaritmische schaal voor P en R zodat je over een groot bereik nog wat ziet.
Gewone transistoren hebben een exponentiële stroomkarakteristiek en omgekeerd dus een logaritmische basisspanningskarakteristiek.
Daar kunnen we handig gebruik van maken voor een logaritmische versterker:

Hier wordt het super-gematchte NPN-paar LM194/394 gebruikt om een bereik van 100.000x (5 decade's!) te halen, maar dat is voor audio-toepassingen wat overdreven en bovendien zijn de onderdelen niet meer leverbaar.
Het moet dus ook met gewone transistoren lukken als je je eisen wat naar beneden bijstelt:

Geplot is hier -log(Vi/100) of te wel log(100/Vi) met een logaritmische schaal voor Vi, zodat je een lineair verloop ziet.
Er worden gewone transistoren gebruikt en het logaritmische verloop is instelbaar met P1 en het verschil in transistoren met P2.
Ik heb het verschil tussen de BC547A en BC547C gesimuleerd en dat is prima bij te regelen, maar het kan geen kwaad om de T's te matchen met een Hfe-meter, zodat je niet veel bij hoeft te regelen.
Zoals je ziet is ie logaritmisch over 4 decade's, voor audio is 3 eigenlijk wel genoeg, want dan heb je voor het vermogen 6 decade's van 1mW tot 1kW!
Er moet nog zo'n ongeveer dezelfde schakeling bij voor de stroom plus extra IC's voor aansturing van een draaispoelmeter of VAD, dus wordt vervolgd.

[ds23man]

APL 2.0??????

[Ah!buis]

Wat dacht je van wee transistors op een chip ?
Bijv. de MAT01 vermoedelijk niet goedkoop of een BC847 niet duur maar SMD .
Er zullen er nog wel anderen zijn.
Anne

[Pjotr]

Wat dacht je van wee transistors op een chip ?
BC847 niet duur maar SMD .
Er zullen er nog wel anderen zijn.
Anne

En die is dan ook nog te koop met 2 in 1 jasje voor een betere thermische koppeling. Mahja hoe ga je die dan weer thermisch koppelen met de thermistor?

Overigens lust deze schakeling geen AC spanning. Heb je toch weer een nauwkeurige detector nodig met een flink dynamisch bereik over een breed frequentiebereik. Denk dat je met een kant en klaar RMS detector IC'tje sneller, betrouwbaarder en uiteindelijk goedkoper klaar bent. Waar ga je b.v. die thermistor vandaan haklen? En als je ze al kunt krijgen, keer dan je spaarpot maar om.

[mtb]

Die NPN-paren/arrays heb ik gezien: zoals de BCM847, CA3086, CA3046, TCA671 en TDA3310 en ik heb er een paar liggen, zodat ik die ook kan testen.
Maar zo nauwkeurig hoeft het allemaal niet: of je nou 0W9 of 1W1 levert is niet zo boeiend, het gaat er om in welk bereik je zit: is het nou ca. 1W of 10W wat ik lever?
Daarom maak ik me ook geen zorgen om de temperatuur, als je de meter in een gewone omgeving gebruikt.

[MarcelvdG]

Dergelijke schakelingen zijn echt heel gevoelig voor offset tussen de torren. Ik verwacht dat je met de 5 mV max. offset van een CA3046 er al bijna 20 % naast zit en met de 2 mV max. van een BCM847 er al bijna 8 % naast zit. Als je losse torren gebruikt en selecteert op precies gelijke Vbe, zal een graad temperatuurverschil ook al zo'n 8 % fout geven.

Waarschijnlijk gaat het wel goed met losse torren als je exemplaren van hetzelfde merk met dezelfde datumcode gebruikt en goed oplet dat er weinig zelfopwarming optreedt. Gelukkig is de collector-emitterspanning is deze schakeling heel laag.

De koppeling met de PTC is inderdaad minder kritisch: 29 graden temperatuurverschil levert ongeveer 10 % fout op.

[mtb]

Inderdaad, die opmerkingen over de temperatuur zijn nogal academisch en in de praktijk heb je er geen last van in een normale omgeving.
Je hebt dan ook geen PTC nodig en de opwarming van de ene t.o.v. de andere transistor is maximaal 0m7W*250K/W=0,2K! voor een TO-92 behuizing en de offset kan ik wegregelen met P2.

[mtb]

Om een indruk te krijgen, waar het nu eigenlijk om gaat:

LPDa.~PNG.jpg (14.41 KiB) 987 keer bekeken

Zo'n meter zou in elke serieuze versterker moeten zitten om te zien hoeveel piekvermogen je nodig hebt.

[ray5150]

Dat zit er toch ook ?

[Ah!buis]

Om een indruk te krijgen, waar het nu eigenlijk om gaat:

LPDa.~PNG.jpg

Zo'n meter zou in elke serieuze versterker moeten zitten om te zien hoeveel piekvermogen je nodig hebt.

Ja zie je de bui al hangen De nul zit op min oneindig
Moet je al fout beginnen , iets aangeven als er nog niks is
Anne

[mtb]

@Ray: daar meten ze waarschijnlijk alleen de uitgangsspanning en gaan ze uit van een vaste luidspreker-weerstand, bij Onkyo staat het er zelfs bij.
Zoals ik in het begin al schrijf, meet ik ook de stroom, zodat je het echte piekvermogen/impedantie meet!
Mijn schakeling gaat maar een paar euro (op de draaispoelmeter na dan) kosten en zelfbouwen is toch leuker.
@Anne: een zuiver logaritmische schaal heeft inderdaad geen nulpunt, je zou 1mW weg kunnen laten en het eerste kleine streepje is 1m6W, of de meter een beetje negatief aansturen als er niks is, je ziet dan ook dat ie aan staat.
1mW is overigens 60dBspl op een 90dBspl/1W/1m-luidspreker en dat is al een gewoon geluidsniveau, zodat je eigenlijk een extra stand voor bijv. 10μW tot 10W moet hebben, dat moet wel lukken.

[Pjotr]

Zoals ik in het begin al schrijf, meet ik ook de stroom, zodat je het echte piekvermogen/impedantie meet!

En wat is het nut daarvan? Een speaker blijft toch een spanningsgestuurd ding. Dat werkelijke piek vemogen zegt niets over de geluidsdruk.

[ray5150]

Ach, het is maar om een moment indruk te krijgen, of je moet graag naar kale sinussen luisteren.

[Pjotr]

Ja dat begrijp ik Ray Gaat mij meer om dat verhaal over speakerimpedantie en stroom.

[ds23man]

Zelf ben ik er wel voorstander van om de verkiezingen van het jaar uit te breiden met de categorie Meest nutteloze......

[cool]

Zelf ben ik er wel voorstander van om de verkiezingen van het jaar uit te breiden met de categorie Meest nutteloze......

opmerkingen

[ds23man]

Nee, ontwerpen a la Elektuur......

[Ah!buis]

Nee, ontwerpen a la Elektuur......

Ach, dat viel wel mee, soms heel aardig.
En toen werd 't Elektor .
Anne

[MarcelvdG]

Tja, ik heb ook het gevoel dat er vroeger veel interessantere schakelingen in Elektuur stonden, en dat heden ten dage alles uit een microcontroller en vier weerstandjes moet bestaan. Waar ik alleen niet helemaal zeker van ben, is of ik dat gevoel heb omdat Elektuur/Elektor inderdaad achteruit gegaan is, of omdat ik een ouwe lul aan het worden ben...

[ray5150]

en dat heden ten dage alles uit een microcontroller en vier weerstandjes moet bestaan.

En, in SMD hè, through hole is taboe tegenwoordig...

[BertDB]

Ze hebben natuurlijk een soort 'voorbeeldfunctie', ze zouden terecht ouderwetsch genoemd worden als ze consistent voor de discrete schakeling met through hole componenten kozen. Heden ten dage inspireert dat niet meer, maar een gezonde mix zou wel beter zijn. Nu is de drempel soms extreem hoog om iets te beginnen namaken, dat even snel iets opbouwen op een experimenteerprintje is er niet veel meer bij is.
Als lid van de zba anti-smd club blijf ik uiteraard ver uit de buurt van al dat submilimeter gedoe

[Pjotr]

Je hebt zeker ook nog zo'n zwarte telefoon met draaischijf Bert? Kannieanders

Elektor is handel in papier geworden en bedenkt allang niet meer voor een groot deel zelf volgens mij, zoals destijds. Wat er in staat krijgen ze ook aangeleverd van goed willende knutselaars en daar staat nauwelijks tot geen vergoeding tegenover.

Steek de hand in eigen boezem zou ik zeggen....

[BertDB]

Je hebt zeker ook nog zo'n zwarte telefoon met draaischijf Bert? Kannieanders

Dat waren nog eens tijden!
Gelukkig vind je de schakelingen van elektuur nog wel allemaal op cd/dvd.

Terug ontopic:

Ik vond een erg mooi artikel met schema en artwork voor de wijzerplaat voor een powermeter met een erg groot dynamisch bereik.
Momenteel even geen tijd om het hele artikel te lezen
Ziet er wel erg compleet en uitgebreid uit, MCintosh style!

http://www.tronola.com/html/level_meter.html

needless to say dat het printje through hole is

[Pjotr]

Ik vond een erg mooi artikel met schema en artwork voor de wijzerplaat voor een powermeter met een erg groot dynamisch bereik.
Momenteel even geen tijd om het hele artikel te lezen
Ziet er wel erg compleet en uitgebreid uit, MCintosh style!

http://www.tronola.com/html/level_meter.html

needless to say dat het printje through hole is

Mooie vondst Toch nog wel een uitgebreid schema, vrij compleet. Kan prima lekker compact in SMD, zitten toch geen gloeiende kathodes in

[ds23man]

Als we dan vernieuwend bezig willen zijn: