Luidsprekertest

Terug naar de index

Deze test heb ik uitgevoerd om de gevoeligheid te testen van diverse koptelefoons en luidsprekers.
Zodoende wilde ik bepalen welke luidspreker het minste ingangsvermogen nodig had om een hoorbaar geluid te geven.
Het testcircuit zag er als volgt uit.

G= audio signaal generator

R1 =10 k.Ohm.
R2 =1 Ohm
V=Voltmeter die ook bij 1 kHz en lage spanningen (100mV) een goede uitlezing geeft.
De Voltmeter meet de effectieve spanning uit de generator.
In plaats van met een Voltmeter kunnen we de spanning ook meten met een oscilloscoop, in dat geval delen we de top-top waarde van de spanning die we aflezen door 2,828 om de effectieve waarde te krijgen.

De te testen luidspreker staat parallel aan R2.
R1 en R2 vormen een spanningsdeler die de spanning uit de generator met een factor van 10000 deelt.
Omdat R2 een lage waarde heeft (1 Ohm) wordt de spanning Over R2 nauwelijks veranderd als we er een luidspreker op aan sluiten.

De meting gaat als volgt:

-Stel de generator in op een frequentie van 1 kHz (sinusgolf) met een amplitude van een paar Volt.

-Luister naar de luidspreker, verlaag de spanning uit de signaalgenerator totdat je de toon nog net kunt horen.

-Meet de effectieve spanning uit de signaal generator in Volt (U1)

-Bereken de spanning over de luidspreker in Volt : U2=U1 / 10000

-Bereken het vermogen in de luidspreker in Watt: P=(U2 X U2) / Z
Z =de impedantie van de luidspreker in Ohm.

Het vermogen dat nodig is om de toon te horen is erg laag, in de orde van pico-Watt's
1 pico-Watt = 1pW = 1.10^-12 Watt = 10 tot de macht min 12= 0,000.000.000.001 Watt.

In het volgende overzicht zie je de geteste luidsprekers en het benodigde vermogen.

Koptelefoon Sennheiser Model HD433 9,6 pW
Koptelefoon Sennheiser Model HD330 0,78 pW
2x 2000 Ohm hoofdtelefoon Telefunken EH333 0,022pW
2x 2000 Ohm hoofdtelefoon Omega 0,033 pW
Kristal oortelefoontje "Taiwan" 0,13 pW
Driver unit Adastra Model: 952-207 0,0078 pW

Het kristaloortelefoontje wordt in kristal ontvangers vaak gebruikt met een weerstand van 100 k.Ohm parallel, de impedantie heb ik aangenomen als 100 k.Ohm.
Bij het kristaloortelefoontje heb ik een testfrequentie van 1800 Hz gebruikt, omdat bij die frequentie de gevoeligheid het hoogst was.

De beide hoofdtelefoons van 2x 2000 Ohm hebben een maximale gevoeligheid bij 1 kHz, bij andere frequenties is de gevoeligheid lager. Bij deze hoofdtelefoons is de impedantie bij 1 kHz veel hoger dan 2x 2000 Ohm.
We moeten bij de berekening van het vermogen uitgaan van die impedantie bij 1 kHz.

De driver-unit van Adastra was de gevoeligste, meer informatie over driver unit's lees je hier.

Voor het beluisteren van een normaal audiosignaal is wel meer vermogen nodig.
Bij de driver unit had ik 0,3 pW nodig om spraak of muziek te kunnen herkennen.

 

Rendement meting van een luidspreker

In deze meting probeer ik het rendement te meten van de driver unit 952-207.
Om dit te meten gebruik ik twee van deze driver unit's, de ene bovenop de andere, met de geluidsopeningen tegen elkaar geplaatst.
Speaker 1 wordt aangesloten op een signaalgenerator.
Het geluid uit speaker 1 (SP1) gaat naar speaker 2 (SP2) welke als microfoon werkt, hierdoor ontstaat er over de belastingsweerstand R een spanning welke ik meet.

Het rendement van deze opstelling is gelijk aan het vermogen in weerstand R gedeeld door het ingangs vermogen in SP1.

 

De impedantie van de driver unit's is 16 Ohm, de belastingsweerstand R is ook 16 Ohm.

SP1 is aangesloten op een spanning van 1 kHz 100 mVtt (=35 mVeff.).
De ingangs impedantie van SP1 heb ik gemeten, en deze bedroeg 22 Ohm, het ingangsvermogen van SP1 komt daarmee op 56,8 W.
De spanning over weerstand R is 30 mVtt (=10,6mVeff), het vermogen in weerstand R komt daarmee op 7,03 W.

Het rendement is 7,03W / 56,8W = 0,123 of een verlies van 9 dB.

Omdat er twee speakers in deze test zijn, ga ik er vanuit dat ze beiden verantwoordelijk zijn voor 4,5 dB verlies bij het omzetten van elektrisch naar acoustisch en omgekeerd.

Het rendement bleek nogal te variren bij verschillende frequenties, bij 1 kHz was er een piek.
Bij andere frequenties was het rendement lager.
De oorzaak hiervan kan zijn er resonanties optreden in de speakers, omdat deze situatie met twee speakers tegen elkaar nogal afwijkt van het normale gebruik.

Terug naar de index