presenta:
IMPEDENZIMETRO PER ALTOPARLANTI
Il presente excursus è collaterale ai filtri crossover (cross-over se preferite) già descritti, nell'articolo precedente, la fonte è la stessa: "Nuova Elettronica".
Non sempre sugli altoparlanti è riportata la loro impedenza, conoscerne l'esatto valore è un parametro importante, per non correre il rischio di collegare all'uscita dell'amplificatore un altoparlante con impedenza troppo alta, perdendo così in potenza, oppure di collegarne uno con impedenza troppo bassa rischiando i finali; .
Con il presente apparecchio è possibile appunto misurare l'impedenza di un altoparlante.
Per intenderci subito e meglio, partiamo da un esempio pratico per dimostrare l'importanza di piazzare il carico giusto al posto giusto: dai parametri disponibili sulle caratteristiche dell'apparecchiatura, possiamo subito conoscere sia la potenza massima dell'amplificatore finale sia l'impedenza che la casa consiglia per gli altoparlanti.
Da qui cominciamo a calcolare la tensione e la corrente efficaci con le seguenti formule:
Volt =√ (Watt x ohm);
Ampere = √ (Watt : ohm);
Watt = (Volt x Volt) : ohm.
Sostituendo in queste formule i valori in watt e in ohm: ad esempio 20 W e 4 ohm rispettivamente, otteniamo i seguenti risultati:
√(20 x 4) = 8,94 volt;
√(20 : 4) = 2,23 ampere;
quindi alla massima potenza, l'amplificatore applica sull'altoparlante una tensione efficace di 8,94 V e gli eroga una corrente di 2,23 A.
Se impiegassimo un altoparlante diverso, diciamo da 8 ohm di impedenza, l'amplificatore esprimerebbe una potenza di:
(8,94 x 8,94) : 8 = 9,99 watt, esattamente la metà.
Se invece impiegassimo un altoparlante da 2,5 ohm:
(8,94 x 8,94) : 2,5 = 31,97 watt, che potrebbe essere fatale per i finali, essendo la corrente che scorre quasi doppia.
Non sempre sugli altoparlanti è riportata la loro impedenza, conoscerne l'esatto valore è un parametro importante, per non correre il rischio di collegare all'uscita dell'amplificatore un altoparlante con impedenza troppo alta, perdendo così in potenza, oppure di collegarne uno con impedenza troppo bassa rischiando i finali; .
Con il presente apparecchio è possibile appunto misurare l'impedenza di un altoparlante.
Per intenderci subito e meglio, partiamo da un esempio pratico per dimostrare l'importanza di piazzare il carico giusto al posto giusto: dai parametri disponibili sulle caratteristiche dell'apparecchiatura, possiamo subito conoscere sia la potenza massima dell'amplificatore finale sia l'impedenza che la casa consiglia per gli altoparlanti.
Da qui cominciamo a calcolare la tensione e la corrente efficaci con le seguenti formule:
Volt =√ (Watt x ohm);
Ampere = √ (Watt : ohm);
Watt = (Volt x Volt) : ohm.
Sostituendo in queste formule i valori in watt e in ohm: ad esempio 20 W e 4 ohm rispettivamente, otteniamo i seguenti risultati:
√(20 x 4) = 8,94 volt;
√(20 : 4) = 2,23 ampere;
quindi alla massima potenza, l'amplificatore applica sull'altoparlante una tensione efficace di 8,94 V e gli eroga una corrente di 2,23 A.
Se impiegassimo un altoparlante diverso, diciamo da 8 ohm di impedenza, l'amplificatore esprimerebbe una potenza di:
(8,94 x 8,94) : 8 = 9,99 watt, esattamente la metà.
Se invece impiegassimo un altoparlante da 2,5 ohm:
(8,94 x 8,94) : 2,5 = 31,97 watt, che potrebbe essere fatale per i finali, essendo la corrente che scorre quasi doppia.
Penso che a nessuno di voi verrebbe in mente di misurare l'impedenza di un altoparlante con un tester, perchè dovremo applicargli una tensione alternata alla frequenza standard di 1000 Hertz, diversamente misureremmo una impedenza che non è quella convenzionale.
A questo scopo l'integrato NE555 genera, come oscillatore astabile ad onda quadra, una frequenza di 1000 Hertz che applichiamo alla base di TR1 in modo da avere disponibile, sul collettore, una corrente sufficiente per pilotare l'altoparlante in prova, vedi figura 1.
Come servirsene
A questo scopo dovete regolare il trimmer multigiri P1 in modo da far generare all'LM555 appunto una frequenza di 1000 hertz precisi, che verificherete con un frequenzimetro; se non possedete tale strumento sostituite la resistenza da 820 ohm e P1 con una resistenza fissa da 1800 ohm e vi avvicinerete notevolmente ai fatidici 1000 hertz.
L'altopalante viene collegato in serie ad una resistenza antinduttiva, a strato di carbone, da 10 ohm, 1W, ottenendo così, assieme alla bobina stessa dell'altoparlante, un partitore di tensione .
La misura verrà effettuate, per mezzo del deviatore S1, in due riprese successive: prima portate il deviatore sul punto "T" ed effettuate la calibratura dello strumento di misura uA,
portando l'indice a fondo scala per mezzo del potenziometro P2; poi fate la lettura del microamperometro ai capi dell'altoparlante, dopo aver portato il deviatore sul punto "M".
Infine vi servirete della formula seguente:
Z in ohm = ( 10 x µA ) : ( f.s. - µA )
in cui µA è la lettura effettuata sul microamperometro e f.s è il fondo scala dello strumento, 100, 200 500 µA;
nel caso specifico di uno strumento da 100 microampere di fondo scala:
Z in ohm = ( 10 x µA ) : ( 100 - µA );
così otterrete l'impedenza dell'altoparlante in esame.
Per esempio, supposta una lettura di 35 µA, successiva alla calibrazione, su di uno strumento da 100 µA di fondo scala:
( 10 x 35) : (100 - 35) = 5,38 ohm.
Qualora la resistenza in serie anzicchè da 10 ohm fosse di altro valore?
Chiamando "R" tale resistenza, chiamando " µA" la corrente letta sul punto M ed essendo f.s. il fondo scala del microamperometro, qualunque esso sia, vi servirete della formula più generale:
Z altoparlante in ohm = ( R x µA ) : ( f.s. - µA ).
E' maturale sostituire al microamperometro il vostro tester sulla portata in microampere, oppure eliminare totalmente il circuito relativo al microamperometro e usare il tester sulla portata in volt.
Vediamo come effettuare il calcolo usando il tester usato come voltmetro.
Se effettuerete la prima lettura con S2 commutato su "T", chiamandola V1 e la seconda con S2 su "M" chiamandola V2 allora:
Z in ohm = ( 10 x V2 ) : ( V1 - V2 ).
Volete la dimostrazione?
Poichè, per la legge di Ohm, la corrente che scorre nella resistenza "R" e nella bobina dell'altoparlante sarà la stessa, mentre la tensione sarà proporzionale alla resistenza "R" e all'impedenza "Z" della bobina:
V1 = V2 quindi:
R + Z Z
V2 ( R + Z ) = V1*Z allora:
V2*R + V2*Z = V1*Z ma anche:
V2*R = V1*Z - V2*Z e raccogliendo a fattore comune:
V2*R = Z*( V1 - V2 ) pertanto:
Z = V2*R : ( V1 - V2 ) ossia, se R = 10 ohm e f.s. è sostituito dalla lettura V1:
Z in ohm = ( 10 x V2 ) : ( V1 - V2 ).
Come vedete la formula è praticamente uguale a quella già enunciata per il microamperometro.
A questo scopo l'integrato NE555 genera, come oscillatore astabile ad onda quadra, una frequenza di 1000 Hertz che applichiamo alla base di TR1 in modo da avere disponibile, sul collettore, una corrente sufficiente per pilotare l'altoparlante in prova, vedi figura 1.
Come servirsene
A questo scopo dovete regolare il trimmer multigiri P1 in modo da far generare all'LM555 appunto una frequenza di 1000 hertz precisi, che verificherete con un frequenzimetro; se non possedete tale strumento sostituite la resistenza da 820 ohm e P1 con una resistenza fissa da 1800 ohm e vi avvicinerete notevolmente ai fatidici 1000 hertz.
L'altopalante viene collegato in serie ad una resistenza antinduttiva, a strato di carbone, da 10 ohm, 1W, ottenendo così, assieme alla bobina stessa dell'altoparlante, un partitore di tensione .
La misura verrà effettuate, per mezzo del deviatore S1, in due riprese successive: prima portate il deviatore sul punto "T" ed effettuate la calibratura dello strumento di misura uA,
portando l'indice a fondo scala per mezzo del potenziometro P2; poi fate la lettura del microamperometro ai capi dell'altoparlante, dopo aver portato il deviatore sul punto "M".
Infine vi servirete della formula seguente:
Z in ohm = ( 10 x µA ) : ( f.s. - µA )
in cui µA è la lettura effettuata sul microamperometro e f.s è il fondo scala dello strumento, 100, 200 500 µA;
nel caso specifico di uno strumento da 100 microampere di fondo scala:
Z in ohm = ( 10 x µA ) : ( 100 - µA );
così otterrete l'impedenza dell'altoparlante in esame.
Per esempio, supposta una lettura di 35 µA, successiva alla calibrazione, su di uno strumento da 100 µA di fondo scala:
( 10 x 35) : (100 - 35) = 5,38 ohm.
Qualora la resistenza in serie anzicchè da 10 ohm fosse di altro valore?
Chiamando "R" tale resistenza, chiamando " µA" la corrente letta sul punto M ed essendo f.s. il fondo scala del microamperometro, qualunque esso sia, vi servirete della formula più generale:
Z altoparlante in ohm = ( R x µA ) : ( f.s. - µA ).
E' maturale sostituire al microamperometro il vostro tester sulla portata in microampere, oppure eliminare totalmente il circuito relativo al microamperometro e usare il tester sulla portata in volt.
Vediamo come effettuare il calcolo usando il tester usato come voltmetro.
Se effettuerete la prima lettura con S2 commutato su "T", chiamandola V1 e la seconda con S2 su "M" chiamandola V2 allora:
Z in ohm = ( 10 x V2 ) : ( V1 - V2 ).
Volete la dimostrazione?
Poichè, per la legge di Ohm, la corrente che scorre nella resistenza "R" e nella bobina dell'altoparlante sarà la stessa, mentre la tensione sarà proporzionale alla resistenza "R" e all'impedenza "Z" della bobina:
V1 = V2 quindi:
R + Z Z
V2 ( R + Z ) = V1*Z allora:
V2*R + V2*Z = V1*Z ma anche:
V2*R = V1*Z - V2*Z e raccogliendo a fattore comune:
V2*R = Z*( V1 - V2 ) pertanto:
Z = V2*R : ( V1 - V2 ) ossia, se R = 10 ohm e f.s. è sostituito dalla lettura V1:
Z in ohm = ( 10 x V2 ) : ( V1 - V2 ).
Come vedete la formula è praticamente uguale a quella già enunciata per il microamperometro.
Note
Realizzato il circuito, vi accorgerete subito se funziona perchè attraverso l'altoparlante ascolterete la nota da 1000 hertz;
per valori molto bassi di impedenza la misura sarà in piccolissima parte influenzata dalla caduta di tensione del diodo al germanio;
per evitare che la lancetta del microamperometro sbatta a fondo scala, è raccomandabile, ad ogni misura, ruotare il potenziometro verso il minimo e porre il deviatore in posizione "M", farete poi la calibrazione del fondo scala, portando il deviatore su "T" e regolando il potenziometro;
come ho già detto, è possibile sostituire il microamperometro con il vostro tester.
Poichè il fondo scala di molti tester è ventesimale, quindi 200 microampere, modificherete la formula iniziale così:
Z altoparlante in ohm = ( 10 x µA ) : ( 200 - µA )
in cui 10 è il valore dalla resistenza in serie all'altoparlante, µA è la lettura effettuata, 200 è il fondo scala dello strumento.
La figura 2 presenta lo schema pratico del circuito, naturalmente nulla di assoluto: si può fare di meglio.
Lo sapevate che, in antico, le porte delle abitazioni si aprivano verso l'esterno, cioè verso la strada, onde chi usciva di casa, per non correre il rischio di sbattere la porta in faccia ai passanti, soleva bussare prima di aprire l'uscio?
Per concetto traslato, quindi, si suole, ancor oggi, bussare a qualsiasi porta, prima di entrare, solo e soltanto per non acciaccare chi eventualmente si trovasse in fase d'uscita dall'altra parte e non per consentire a chi si trova all'interno di nascondere il giornale che sta leggendo, anzicchè lavorare.
Conosciamo questo particolare curioso dalla commedia "Càsina" di Plauto.
Vi auguro, nel frammentre (neologismo di mia invenzione, composto dagli avverbi "frattempo" e "mentre"):
Buone Feste 2011
Realizzato il circuito, vi accorgerete subito se funziona perchè attraverso l'altoparlante ascolterete la nota da 1000 hertz;
per valori molto bassi di impedenza la misura sarà in piccolissima parte influenzata dalla caduta di tensione del diodo al germanio;
per evitare che la lancetta del microamperometro sbatta a fondo scala, è raccomandabile, ad ogni misura, ruotare il potenziometro verso il minimo e porre il deviatore in posizione "M", farete poi la calibrazione del fondo scala, portando il deviatore su "T" e regolando il potenziometro;
come ho già detto, è possibile sostituire il microamperometro con il vostro tester.
Poichè il fondo scala di molti tester è ventesimale, quindi 200 microampere, modificherete la formula iniziale così:
Z altoparlante in ohm = ( 10 x µA ) : ( 200 - µA )
in cui 10 è il valore dalla resistenza in serie all'altoparlante, µA è la lettura effettuata, 200 è il fondo scala dello strumento.
La figura 2 presenta lo schema pratico del circuito, naturalmente nulla di assoluto: si può fare di meglio.
Lo sapevate che, in antico, le porte delle abitazioni si aprivano verso l'esterno, cioè verso la strada, onde chi usciva di casa, per non correre il rischio di sbattere la porta in faccia ai passanti, soleva bussare prima di aprire l'uscio?
Per concetto traslato, quindi, si suole, ancor oggi, bussare a qualsiasi porta, prima di entrare, solo e soltanto per non acciaccare chi eventualmente si trovasse in fase d'uscita dall'altra parte e non per consentire a chi si trova all'interno di nascondere il giornale che sta leggendo, anzicchè lavorare.
Conosciamo questo particolare curioso dalla commedia "Càsina" di Plauto.
Vi auguro, nel frammentre (neologismo di mia invenzione, composto dagli avverbi "frattempo" e "mentre"):
Buone Feste 2011