Măsurarea impedanței

17 octombrie 2015, modificat: 10 aprilie 2020.

Pregătiri

Măsurarea impedanței nu este o sarcină complicată. Tot ce aveți nevoie este o placă de sunet cu o linie de intrare cu zgomot redus și un tip mai bun de amplificator pentru căști, un rezistor de valoare cunoscută și câteva cabluri. Am încercat și Realtek ALC887 și ALC892 montate pe plăci de bază Gigabyte, ambele realizând măsurători perfecte.

Dacă nu aveți intrare de linie (pentru că aveți doar un laptop, de exemplu), veți avea nevoie de o placă de sunet. Nu pot recomanda o placă de sunet externă, Creative Audigy 2 NX s-a dovedit a fi un cititor, dar este disponibil doar la mâna a doua dacă cineva o vinde. Dacă aveți sfaturi, vă rugăm să-mi trimiteți un e-mail 1 și vă voi posta dacă putem ajuta pe altcineva în acest sens.

Asamblarea sistemului de măsurare

Prima sarcină este de a realiza un circuit simplu. Pentru măsurare, semnalul este furnizat de amplificatorul pentru căști al plăcii de sunet (toate plăcile de sunet care pot fi conectate la căști) nu necesită un amplificator extern. Nu toate ieșirile pentru căști sunt bune, dacă rezistența de ieșire este mare sau nu puteți conduce la o sarcină de impedanță redusă, nu va fi potrivită pentru măsurarea precisă.

Conexiunea de bază în sine este extrem de simplă. Semnalul de la amplificatorul căștilor trebuie să fie alimentat direct în partea stângă a liniei de intrare a plăcii de sunet și conectat la difuzorul care urmează să fie măsurat și la partea dreaptă a intrării la nivelul liniei printr-un rezistor de 100 Ω.

Programul măsoară diferența dintre nivelurile de semnal ale celor două canale și calculează impedanța de la aceasta și valoarea rezistorului de măsurare serial (100 Ω pe circuitul de mai sus).

Am completat circuitul de mai sus cu un comutator, pe care l-am conectat în paralel cu rezistorul de 100 Ω. Acest lucru scurtcircuită rezistența la pornire, ceea ce este util pentru calibrare. Am pus totul într-o cutie mică din plastic Teko P/1.9 4 de 85 × 56 × 35,5 mm. Există un conector pentru difuzor cu arc pe partea din față a cutiei (difuzorul/difuzorul care trebuie măsurat trebuie să fie conectat aici) și comutatorul de calibrare din partea stângă.

Intrările și ieșirile sunt pe panoul din spate. Priza RCA este ușor de instalat, are un contact stabil pe termen lung și chiar arată bine. Folosesc un cablu jack-RCA de 3,5 mm montat pentru placa de sunet a plăcii de bază. Datorită ușurinței conexiunii, cutia are în mare parte doar un cablu.

Designul în cutie este practic și bun de lucrat, dar, desigur, nu este obligatoriu. Sistemul meu anterior de măsurare consta dintr-un rezistor de 100 Ω lipit la o priză a boxei difuzoarelor și un cablu jack-RCA jumătate tăiat. De asemenea, este măsurat în aceeași calitate ca și versiunea „în cutie”.

Vechiul meu sistem de măsurare simplu

Pentru a măsura difuzoarele goale și alte conexiuni și componente, am realizat un cablu de difuzor de 1,5 mm² cu pensete de crocodil de înaltă calitate, care poate fi conectat cu ușurință la practic orice.

Setarea programului de măsurare

Expertul Room EQ Wizard 5 (REW) gratuit poate fi utilizat pentru măsurare. Pentru Windows, vă recomand să descărcați programul de instalare Windows cu versiunea JRE, care include deja un mediu Java încorporat, astfel încât programul să poată fi utilizat imediat după instalare.

Prima sarcină este de a regla sunetul făcând clic pe pictograma Preferințe. Puteți utiliza un driver Java sau ASIO pentru măsurare, care poate fi selectat în lista derulantă Drivers. Dacă este posibil, recomand ASIO, deoarece ocolește mixerul încorporat Windows și vă oferă acces exclusiv la placa de sunet. Astfel, efectele software și alte sunete ale sistemului nu interferează cu siguranță cu măsurarea.

Folosesc ASIO4ALL 6 pentru placa de sunet a plăcii de bază. Dezavantajul este că denumirea ieșirilor și a intrărilor nu este uneori foarte intuitivă, deci trebuie să experimentați puțin. În panoul de control (care poate fi deschis făcând clic pe butonul ASIO Control Panel), trebuie să activați doar intrările și ieșirile utilizate pentru măsurare (aceasta se afișează făcând clic pe pictograma cheie din colțul din dreapta jos).

Imaginea prezintă propriile mele setări ASIO, dar aceasta variază de la sistem la sistem, așa că o voi pune aici doar pentru informații.

În meniul drop-down Sample Rate, selectați frecvența de eșantionare. Pentru măsurători de frecvență audio, 48 kHz este suficient pentru a obține o precizie și o rezoluție bună în intervalul 20 Hz - 20 kHz. În lista derulantă Ieșire, selectați canalul pe care semnalul de măsurare va fi generat de REW (ieșire pentru căști). Celelalte importante sunt intrarea, la care este conectat semnalul de măsurare conectat la rezistorul de măsurare în serie (în circuitul de mai sus, aceasta este intrarea la nivelul liniei de pe canalul din stânga) și intrarea Loopback, la care semnalul de măsurare original este alimentat înapoi (dreapta).

Dacă nici configurarea ASIO pe computer nu este o problemă mare, impedanța poate fi măsurată destul de bine cu driverele Java. În acest caz, din motive de securitate, poate doriți să dezactivați sunetele sistemului Windows și să închideți toate celelalte aplicații în timpul măsurării, astfel încât un sunet de notificare să nu interfereze cu măsurarea. Pentru driverul Java, când setați meniul derulant Dispozitiv de ieșire și Dispozitiv de intrare la Dispozitiv implicit, REW va utiliza dispozitivele de redare și înregistrare implicite din Windows.

O altă diferență față de driverul ASIO este că ieșirile și intrările trebuie selectate din canalele stânga și dreapta ale dispozitivului dat (L = stânga, R = dreapta).

Dacă utilizați un driver Java, trebuie să verificați și setările plăcii de sunet de pe panoul de control înainte de a măsura. Toate efectele sonore ar trebui să fie dezactivate și parametrii de eșantionare ar trebui să fie setați ca în REW. Acest lucru va împiedica algoritmul de eșantionare Windows să interfereze cu precizia măsurării. REW utilizează doar eșantionare pe 16 biți.

Setări de măsurare

Cu aceasta, sistemul este de fapt gata de măsurare, dar merită calibrat pentru precizie. Aceasta înseamnă de fapt două măsurători, așa că este timpul să vă familiarizați cu caseta de dialog de măsurare REW care apare când faceți clic pe butonul Măsurați.

Transferul de frecvență (deoarece poate fi măsurat și cu el) și măsurarea firului de impedanță utilizează aceeași fereastră de dialog, puteți comuta între cele două cu butoanele SPL și Impedanță din colțul din stânga sus. În cazul măsurării impedanței, fundalul ferestrei de dialog se schimbă în albastru deschis.

Rsense este valoarea rezistorului de măsurare (100 Ω pe circuitul de mai sus), Rleads este rezistența cablului de măsurare. Domeniul de măsurare este conținut în Start Freq și End Freq, iar Level este volumul semnalului de măsurare de ieșire. Dacă nivelul semnalului este prea scăzut, măsurarea va fi zgomotoasă, dacă este prea mare, amplificatorul pentru căști poate fi distorsionat. Trebuie să experimentăm cu cea mai mare valoare acolo unde nu există încă părtinire. Setarea implicită de -12 dB este un bun punct de plecare, pentru placa mea de sunet nivelul ar putea fi ridicat la -6 dB.

Lungime Cu cât măsurarea este mai lungă, cu atât rezoluția semnalului de măsurare (și curba măsurată) este mai bună. Mătură numărul de măsurători, dacă este mai mare de 1, REW măsoară de mai multe ori la rând cu același semnal și apoi medii. Sub Ieșire și intrare, canalele utilizate pentru măsurare pot fi specificate. Acesta este același cu valorile setate în fereastra Preferințe, dar nu este posibilă modificarea intrării Loopback aici.

Măsurarea poate fi pornită cu ajutorul butonului Pornire măsurare. Partea dreaptă arată nivelul semnalului de ieșire (Out), nivelul semnalului măsurat (In) și nivelul semnalului de referință (Ref In) în timpul măsurării. Vârful nivelului semnalului va fi indicat printr-o linie roșie. Este important ca această linie roșie să nu urce la 0 dB în timpul celor două semnale de intrare în timpul măsurării.

Același lucru este valabil pentru nivelul semnalului de intrare ca și pentru ieșire: dacă măsurarea este prea mică, zgomotul va fi inexact din cauza distorsiunii dacă este prea mare (atingând 0 dB). Trebuie să experimentați setarea corespunzătoare a volumului de pe panoul de control.

Pentru un driver Java, este de asemenea important ca formatul semnalului să fie același cu setările REW și să fie dezactivate diferite proceduri de îmbunătățire a sunetului.

Calibrați placa de sunet

Primul dispozitiv care trebuie calibrat este placa de sunet. Aceasta este pentru a corecta diferența dintre canale. Dacă pe card nu există control analogic al nivelului semnalului potențiometrului, există șanse mari ca acest pas să poată fi omis, deoarece coexistența celor două canale este probabil să fie suficient de precisă. Calibrarea nu dăunează atunci, chiar și numai pentru a furniza dovezi măsurate că pasul nu este necesar.:)

Pentru calibrare, rezistența de măsurare trebuie oprită (scurtcircuitată) și sistemul lăsat descărcat (nimic conectat). Valoarea Rsense și Rleads trebuie setată la 0, apoi măsurarea trebuie să înceapă cu butonul Start Measuring.

În timpul măsurării, nivelurile semnalului „In” și „Ref In” trebuie să fie în mod normal aproape identice:

Măsurarea obținută ca rezultat al calibrării arată diferența dintre referință și semnalul măsurat ca procent, adică 100 Ω este potrivirea completă. Pentru placa mea de bază, abaterea este de doar 0,05%, deci, așa cum era de așteptat, calibrarea ar fi putut fi omisă.

Placa de sunet este acum calibrată, REW salvează automat și folosește rezultatul pentru măsurători ulterioare.

Calibrarea cablului de testare

Pentru rezultate de măsurare precise, trebuie măsurată și rezistența cablului de testare. Pentru a face acest lucru, capătul cablului trebuie scurtcircuitat și trebuie efectuată o măsurare a impedanței. Pentru această măsurare, Rsense trebuie setat la rezistența de măsurare (100 Ω) și Rleads trebuie setat la 0.

În mod normal, nivelul semnalului măsurat (In) va fi semnificativ mai mic decât semnalul măsurat. Deoarece cablul meu de testare este un cablu de difuzor de 1,5 mm² cu clemă de crocodil, nu ar trebui să măsoară prea multă rezistență pe el. Cu toate acestea, datorită clemei de crocodil în sine și a conexiunii prin cablu de prindere a dispozitivului de măsurare, se poate aștepta încă o rezistență de aproximativ câteva sute de milhmi.

Datorită nivelului scăzut al semnalului, REW va afișa un mesaj de eroare, dar nu trebuie să vă faceți griji în acest sens, puteți continua cu butonul OK. Rezistența cablului de testare, care în acest caz este de 306 mΩ, poate fi citită mărind suficient rezultatul măsurătorii. Acest lucru va trebui introdus în câmpul Rleads pentru măsurarea efectivă.

Se pare că există o ușoară creștere a gamei mari, acest lucru se datorează probabil și inductanței sistemului și rezistenței de măsurare. Vorbim doar de 10 mΩ de câteva ori, deci nu trebuie să intrați în panică.:) Se pare, de asemenea, că apropiindu-se de jumătate din frecvența de eșantionare (în acest caz 24 kHz) precizia se înrăutățește. Deoarece iau măsurători de impedanță de până la 20 kHz (microfonul meu de măsurare este, de asemenea, calibrat doar până la 20 kHz), aceasta nu este o problemă.

Efectuarea de măsurători

După calibrare, sistemul este într-adevăr gata de măsurat, dar înainte de a conecta un difuzor sau difuzor, este o idee bună să verificați capacitățile acestuia și corectitudinea cablajului și a setărilor cu câteva rezistențe (vă recomand să faceți acest lucru înainte de fiecare măsurare pentru a evita surprize viitoare):

3,3 Ω
4,7 Ω
3,3 + 4,7 Ω
22 Ω