фото отсюда https://ru.depositphotos.com/100841854/stock-photo-inventor-with-soldering-iron.html
Всем Доброго Аудиофильского!!!
Идеей данной статьи явился спор с участниками у меня в комметариях. Я со своим циклом статей про Аудиофильскую Инженерию говорил, что Показатель Действующего Напряжения зависит от частоты. А комментаторы целой гурьбой доказывали, что ничего подобного. В формуле частота не указана.
Я же говорил, что данная особенность формулы, есть тест на думающего ученика. Зубрильщик ее вызубрит, а думающий будет неприличные вопросы задавать, из серии паззл не сходится!
Закончилось это все тогда тем, что мне дизлайков понаставили. Что в свою очередь, значительно снизило количество показов материалов данного канала. Что повлекло к падению и других важных показателй. Таких как Аудитория канала например.
В итоге я теперь пребываю в размышлениях на счет идеи отключения комментариев.
Тем более, что текущая статья разложит все по полочкам. В ней будут приведены доказательства зависимости Действующего Напряжения от частоты, как теоретические, так и практические на экране осциллографа. Ну вернее эмулятора.
Готовы? Тогда погнали!!!
********************************************************************
Есть в этом мире такое наблюдение, что формулы движения в механике, электронике, и акустике выглядят весьма похоже. Разница только в том, что в Электронике коэффициентами выступают Емкость и Индуктивность. В механике - сила трения и упругость. А в акустике - плотность да гибкость.
На этом деле основан например процессор Physics от Nvidia. Стоит во многих видеокартах в компах. Суть его - эмулировать в играх поведение, например подвески автомобиля.
Но делает он это не математическими вычисленями. А как в аналоговом эквалайзере с цифровым управлением. Перестраивая настрйоки Аналогового колебательного контура. Одновременно подавая на него с ЦАПа сигнал, например, наезда на кочку. И далее просто оцифровывая через АЦП возникающие колебания в контуре, сообщет программе их знчения.
Такой метод значительно ускоряет расчеты, в которых высокая точность не требуется. Да и себестоимость снижает до приятных показателей.
При этом заметьте. Колебания происходящие в подвеске имитируются колебаниями в электронике. Они в ней значительно компактнее! И даже бесшумнее. Особенно при критических значениях.
А для сегодняшней нашей темы нам понадобится наблюдение за акустикой. И его мы будем проецировать на электричество.
Давайте посмотрим на колонки.
фото отсюда http://yahoo.aleado.ru/lot?auctionID=q300215043
В колонках стоят мощные басовики, раза в 3 меньшей мощности СЧ динамики, и раз в 5-10, относительно басовиков, меньшей мощности пищалки.
Но ведь они воспроизводят умеренно ровную АЧХ.
Т.е. получается, что для получения равной отдачи, нам нужно подводить разный уровень мощности для разных частот.
А это ведь тоже эквивалент действующего напряжения. Если мыслить в обратную сторону, то получим, что при подведении одинаковой мощности, действующее значение громкости звука снижается пропорционально частоте. Т.е. частота ниже и отдача ниже.
И нужно подводить увеличенную мощность, чтобы получить равную отдачу.
Т.е. это Акустчиеский экивалент Действующего Напряжения в Электронике.
********************************************************************
Понятное дело, что такого анализа мало. Я уже опытный. Я знаю, что на такой пример набежит куча комметаторов, которые скажут, что АФФТАР ИДИОТ, и все сосвсем не так и, что вот ни разу не убедил.
Поэтому продолжим.
А продолжим мы с теорией. Причем с двух позиций.
1. Следствие из теории гласит, что Действующее напряжение есть такое напряжение при котором Лампа или Кипятильник будучи подключенными к источнику постоянного тока, с таким же значением напряжения, будут светить и греть точно так же.
Т.е. что действующее, что постоянное напряжения - они оба должны давать одинаковый результат при нагреве.
А давайте мы нагрев представим как накопление Джоулей. А теперь данную механическую среду перенесем на электрическую, и представим это, как накопление электронов в конденсаторе большой емкости.
Ведь там тоже формулы равны, только с разными коэффициентами, зависящими от своих сред.
Тогда давайте проведем такой эксперимент. Подключим конденсатор, включим систему скажем на 1 секунду. И посмотрим до какого напряжения на разных частотах переменного напряжения он зарядится.
Согласно формуле, что не содержит зависимости от частоты, он должен заряжаться с одинаковой скоростью при любой частоте.
фото отсюда Почему современный усилитель выдает больше чем потребляет? И так ли это?
Ссылка как раз на статью, с которой весь спор и разгорелся.
И вот вам скриншот из эмулятора LTspice.
И да простит меня читатель за столь корявое начертание схем. Я мог их перерисовать, но тут они хранят процесс поиска организации нужного исследовательского процесса.
Дело в том, что спор был про показания стрелочного вольтметра.
И вот здесь я собрал схему его имитирующую.
Разбрем ее слева-направо.
Сначала идет источник напряжения. 20 вольт и как раз его частоту мы и меняем. На первой схеме он с частотой 500 Гц. На второй 5 Гц. А на третьей оно постоянное.
Далее следует диодный мостик. Я забыл как в нем правильно диоды должны быть расположены, а потому пришлось заново синтезировать процесс. Вот и получились они корявенько. Главное ведь помнить, ровно столько, чтобы в любой момент вывести нужный результат.
Хотя конечно это не верно. Знания лишними не бывают! Особенно при создании новых схем и решений. Человек во время креативных процессов, мыслит только тем, что он знает в своей голове.
Дальше резистор. Он использовался в одной из промежуточных схем, а в данный момент просто артефакт с минимальным значением, которым можно пренебречь. Хотя этот эмулятор на него такое слегка реагирует и позволяет посмотреть какой через него течет ток. Я периодически ставлю их в качестве точек Амперметра.
Далее стоит сглаживающий пульсации конденсатор. Им я имитирую инерцию стрелки вольтметра. Ну и далее резистор с номиналом близким к значению вольтметров начального уровня.
Дальше следует цепь развязки заряжаемого конденсатора. Т.е. отдельный источник постоянного напряжения и транзистор. После этого замедляющий процесс заряда конденсатора резистор, ну и собственно сама "банка" в которую мы будем "заливать" действующее напряжение.
Эмулятор у меня хитрый, по умолчанию при включении схемы он ее эмулирует с заряженными конденсаторами. А потому понадобились директивы, что задают начальное его состояние.
Это вот те тексты.
Ну и далее значения. Синяя линия - это заряд конденсатора за 1 сек, от постоянного напряжения. Фиолетовая - заряд от 500 Гц. А зеленая - заряд от 5 Гц. Процесс явно медленнее. Разница в напряжениях заряда через 1 сек в 2 вольта. При том, что на 500 Гц он чуть чуть ниже, чем от постоянного.
Но это не все. Это я продемонстрировал только эксперимент. А сейчас второй теоретический момент.
2. Официальная теория гласит. "Действующее (эффективное) значение переменного тока равно величине такого постоянного тока, который за время, равное одному периоду переменного тока, произведёт такую же работу (тепловой или электродинамический эффект), что и рассматриваемый переменный ток." - цитата из: Википедия Действующее значение переменного тока
Ну во первых логично, что включать кипятильник на один период 50 Герцового напряжения никто не будет, для проведения данного замера.
Но давайте вдумаемся. Если период меняется. Т.е. на более высокой частоте он становится короче. То выходит, что у постоянного тока время включения тоже меньше. А значит и времени на работу у него будет меньше.
А значит и нагрев будет меньше. А значит, чтобы получить названное равенство, придется повышать значение постоянного напряжения.
А значит... что это значит??? Что мы имеем зависимость от частоты. Ведь так?
Чем выше частота, тем выше нам нужно напряжение постоянного тока, для обеспечения одинакового нагрева за меньший промежуток времени.
Ведь если формула гласит, что зависимости от частоты нет, то период на частоте в 10 Гц будет дольше, чем период на частоте в 100 Гц. При этом в обоих случаях нам нужно включить постоянный ток который согласно ей на 0.7х ниже, чем амплитудное значение.
Но ведь очевидно же, что кипятильник в первом случае будет работать дольше, а значит и нагреется сильнее?!!!
А значит вопрос "Куда делась привязка к частоте в формуле?" остается актуальным!
В данный момент мы в 3х ключевых средах, доказали зависимость Действующего Напряжения от частоты переменного тока.
И вполне можем сделать вывод, что с общеизвестной формулой что-то не так.
Спасибо, что дочитали!