Меню

Arta measuring box своими руками

LIMP Arta Software — «коробочка» для измерительного комплекса. Тиль-Смолл с комфортом!

Шло время, появлялись конструкции более качественные и грамотные. Дело дошло до расчетов (конечно же, прежде всего T/S параметров). Не понравилось! Выручала автоматизация в Excel, но трудозатраты были высокими, сложность большой, а точность низкой.

Теперь, спустя 20 лет после первых попыток «получить звук», подобные расчеты делаются мною моментально. Производятся они, как и многими другими радиолюбителями, с помощью специального небольшого приборчика, именуемого в народе «коробочкой».

Основные моменты акустических измерений с помощью программного пакета Arta, а также соответствующие схемы изложены повсеместно, русскоязычно, и вполне доступно для понимания. Например, статья Сергея (Chugunov) на нашем портале: «LIMP Arta Software: измерение параметров Тиля-Смолла для начинающих».

Я же опишу свою реализацию прибора. Основным отличием данной коробочки от подавляющего большинства других является высокая интеграция и соответствие концепции «все в одном». Так, в ней сразу присутствуют УМЗЧ и микрофонный предусилитель, а также блок питания для них. Все органы управления и коммуникации вынесены на переднюю панель (см. выше), сзади находятся лишь радиаторы и разъем сетевого питания.

Изготовление коробочки «все в одном» несравненно более трудоемко, нежели пятиминутные схемы «на проводах». Однако это дает на выходе вполне завершенное изделие, которым удобно и приятно пользоваться. Что качается данной реализации, то она несколько избыточна. Например, избыточна мощность трансформатора, используемые радиаторы, номинальная мощность усилителя. Все можно сделать меньше, легче, компактнее. Людям, не видящим практического смысла в микрофонных измерениях, либо имеющим качественный внешний предусилитель, также можно значительно облегчить конструкцию.

Спасибо всем, кто дочитал до конца!
Надеюсь, этот материал даст дополнительный импульс для движения тем радиолюбителям, которые хотят качественно измерять акустические параметры, но по каким-то причинам еще к этому не приступили.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Тема: Измерение параметров Тиля-Смолла, АЧХ и т.д. с помощью ARTA

Опции темы

Измерение параметров Тиля-Смолла, АЧХ и т.д. с помощью ARTA

В данной теме я опишу инструкцию по измерению параметров Тиля-Смолла(далее ТС) и акустических измерений с помощью Arta Software, используя мой измерительный комплекс TSBOX.

Тема будет обновляться, по мере возникновения вопросов от пользователей.

Не пишите пожалуйста мне в личку вопросы по измерениям, я создал эту тему, что бы Вы могли их задавать здесь, тогда другие люди не будут задавать одни и те же вопросы, что очень часто бывает.

Комплекс разработан для измерений в программе Arta Software

Выглядит следующим образом(на фото первая версия микрофона, сейчас он покрашен в черный цвет):

Собрана на основе ARTA — Measuring Box, в нее был добавлен усилитель класса D, на микросхеме MP7220.
Вторым компонентом комплекса является измерительный микрофон, на капсюле WM-61A. Усилитель Феникса. Я уже проводил его сравнительное тестирование с Dayton EMM-6
Сделаю файл калибровки, который подойдет для всех моих микрофонов, методом вычитания АЧХ эталонного микрофона и моего.

Итак приступим к измерениям.
Для начала скачайте и установите Арта 1.7.1 http://www.artalabs.hr/download.htm

Так же опционально, можете установить цветовую схему графиков, она более светлая и приятнее для глаз, как по мне, (два файла системного реестра Windows где хранятся цвета сетки, графиков в Arta, Limp) — ARTA_цвета.zip — скачать, распаковать и открыть каждый файл, далее согласиться с добавлением данных в Реестр.

Программа условно-бесплатная, поэтому каждый раз, когда Вы ее запускаете она будет выдавать окно с напоминанием о том, что Вы пользуетесь условно-бесплатной версией.
Смело жмите — Continue in Demo mode. В таком режиме программа не позволяет сохранять файлы измерений. По вопросам «покупки» я бы спросил у google.com, на вопросы типа: «где взять кряк» — не отвечаю.

Перед измерением динамиков, их настоятельно рекомендуется размять, особенно если это новые только с завода. Для этого нужно подать на них сигнал с частотой в 20-40гц, для того что бы достичь максимального хода динамика. Выглядит это приблизительно так — http://www.youtube.com/watch?v=4aomPK00biY Разминаю обычно 1-2 часа(слышал как разминали люди по 8-12 часов, не проверял результата при таком честно), некоторым динамикам, особенно ПРО необходимо по дольше и по больше мощности. И бывает такое, что после разминки необходимо сразу измерять, иначе дин как бы остынет и параметры поплывут..

    1 Собираем и подключаем комплекс к компьютеру следующим образом(если измеряете только параметры ТС то микрофон и Крону 9В можно не подключать):

Читайте также:  Детские уголки для игрушек своими руками

Режимы переключения тумблеров:

На фото — левый тумблер отвечает за включение\выключение TSBOX, в положении выключен — возможно подключить внешний усилитель.
На фото правый тумблер — устанавливает режим измерений, АЧХ — акустические измерения и ТС — измерения параметров Тиля-Смолла.

Для измерений параметров ТС достаточно встроенной в материнскую плату звуковой карты, так же на более современных компьютерах, возможно без проблем измерять АФЧХ динамиков, однако для этого я все же рекомендовал бы внешнюю звуковую карту.

2 Необходимо измерить Re — сопротивление по постоянному току динамика, желательно максимально точно, хорошим мультиметром.
Если такового нет, то сделать это можно самым обычным китайским мультиметром типа DT830b, причем погрешность измерений будет сравнительно небольшая.
Итак — замыкаете щупы мультиметра, скажем он показывает 0.7Ом, теперь измеряете динамик, скажем получили 4.2Ом вот и отнимаете 0.7, в итоге Re Вашего динамика — 3.5Ом
Качественный мультиметр показывает 0 при замыкании щупов.

3 Проверьте настройки звуковой карты. Устройство записи — Линейный вход. Уровень громкости записи для него — максимальный.

Windows 7 настройки звука, звукозапись должна быть 2-х канальной, так же уровень воспроизведения линейного входа — 0%

Уровень громкости воспроизведения звука на компьютере выставить на 15-17%.

4 Запускаем Limp (Пуск->Программы->Arta Software->Limp).

Заходим в меню: Setup-> Audio Devices и выбираем соответствующие устройства воспроизведения и записи.

5 Далее заходим Setup-> Measurement
Проверьте настройки, они должны быть такими же как показано ниже

6 Теперь нужно провести калибровку. Заходим в меню Record->Calibrate или жмем кнопку CAL на панели инструментов.

На TSBOX переключите тумблер АЧХ\ТС в режим измерений ТС и отключите динамик от TSBOX, если он подключен, для этого достаточно один провод отсоединить от динамика.

Нажимаете Generate и выставляете уровень громкости на компьютере так, что бы уровень Level Monitor был около -15 -10dB. Уровни должны практически совпадать!

После этого, поставьте количество усреднений Number of averages в 5, далее нажимаете Calibrate, ждите несколько секунд и увидите в правой части окна данные о калибровке вида:

Калибровка завершена. Жмем Ок, как и в предыдущих окнах, когда мы что либо вводили.

7 Подключаем динамик для измерений к TSBOX.

Заходим в меню Record->Start либо красную кнопку на панели инструментов.
Получаем импеданс нашего динамика:

Остановить измерения — Record->Stop либо красную кнопку на панели инструментов.

На скриншоте выше, в левом верхнем углу установлен тип сигнала измерений Pink PN.
В этом режиме импеданс можно получить сразу же после начала измерений.
Можно изменить тип сигнала на Stepped Sine.

Отличие этих методов:
Pink PN — малосигнальный метод, измерения проходят быстро. Соотношение сигнал\шум намного меньше, чем у Stepped Sine.

Stepped Sine — здесь возможный сигнал намного мощнее чем у Pink PN(как минимум на 30дБ). В этом режиме лучше отфильтровываются шумы от самого динамика, а значит импеданс будет «чище», потому что соотн. сигнал\шум очень хорошее. Измерения проходят относительно долго, шагом в несколько Гц. Если измеряете саб\мидвуфер, то рекомендую выставить измерения от 10гц до 200гц. Для СЧ динамиков нужно смотреть в зависимости от их Xmax, что бы при «ходе» мембраны не повредить катушку, она при большой амплитуде может «застучать», поэтому я бы поставил от 40гц до 200гц(выше частоты на Ваш выбор).
Помните, что для ВЧ можно измерять лишь от минимум 500гц и на малом уровне громкости, иначе можно повредить его.

В общем к чему я это пишу все — часто бывает, что параметры, особенно Fs, отличаются на разных типах сигналов(так же на разных подаваемых на динамик токах).
Например на Pink PN Fs=35Гц, а на Stepped Sine Fs=30Гц.
Это значит, что у Вас динамик с нелинейными параметрами и Вам выбирать, на каком типе сигнала измерять, в зависимости от того, на какой громкости Вы будете в основном слушать. Иногда можно просто размять вручную, так сказать принудительно, центрирующую шайбу динамика, потому что она бывает довольно жесткая. Но все равно на малом сигнале ее жесткость будет больше, а значит и Fs изменится..

Если у Вас очень качественный динамик с линейными параметрами ТС(обычно это hi-end динамики, у которых Cms не меняется в зависимости от мощности подаваемого сигнала, да и остальные параметры тоже не меняются..) то на любом типе\мощности сигнала параметры практически не будут меняться.

Если импеданс не помещается на экране, жмем в любом месте графика правой кнопкой и в появившемся окошке нажимаем кнопку View All а затем Ok., так же вид графика можно настроить кнопками — FrLow, FrHigh соответственно низкие и высокие частоты. Или нажмите в правой верхней части программы кнопку Fit

Читайте также:  Как можно сделать косточку своими руками

8 Заходим в меню Analyze-> ..Added mass method

Тут то и производится расчет наших параметров ТС.
Есть два типа измерений: метод добавочной массы и установка динамика в закрытый ящик.
Если измерять методом ЗЯ:
Динамик устанавливается лицевой частью во внутрь ЗЯ.
Объем ЗЯ выбирается из расчета, что после того как динамик окажется в нем, резонансная частота возрастет на 20-50%, но если Вы не знаете даже примерных заводских параметров, то объем выбирается следующим образом по размеру динамика:
130мм : 2.76 л
165мм : 5.38 л
200мм : 9.30 л
250мм : 17.65 л
300мм : 29.92 л
380мм : 59.58 л

Я обычно измеряю методом добавочной массы, но если скажем так Вы не хотите «портить» динамик(клеить скотч или пластилин нужно аккуратно и все тогда будет без проблем, однако. ) то изготавливайте закрытый ящик для динамика и проводите измерения этим методом. Кольцо из пластилина должно располагаться как можно ближе к колпачку и быть надёжно прикреплено, то есть составлять единую колебательную систему, чтобы избежать погрешности в измерениях.

Итак, мы в меню Added mass method и у нас есть измеренный импеданс.
Используя один импеданс, можно получить следующие параметры:

9 Этот пункт можно пропустить опытным пользователям.

Вводим измеренное ранее Re в поле Voice coil Resistance и Dia диаметр мембраны в поле Membrane Diameter
Dia измеряется между центрами подвеса:

далее жмем Calculate TSP. Получаем часть параметров ТС.

10 Что бы получить полные параметры ТС, необходимо поместить имеющийся импеданс в Overlay.
Для этого выбираем в меню — Overlay->Set as Overlay. Импеданс при этом изменит цвет.

Далее измеряем еще раз, но уже с прикрепленным грузилом на мембране динамика. Вес грузила необходимо выбрать так, что бы резонансная частота динамика(Fs) упала на 25-50%(посмотреть ее быстро можно кликнув на график и установив курсор в самый его пик), вот почему я сначала получаю часть параметров ТС, а затем смотрю на сколько упала Fs и если нужно уменьшаю\увеличиваю вес грузила. В качестве грузила я использую пластилин, вес которого я измерил на электронных весах(достаточно точных). Нельзя прикреплять что либо, что подвержено воздействию магнитного поля, например кусок железа. Когда измеряете сабвуферную головку, у которой Mms 200гр и очень жесткий подвес, то приходится лепить 150гр дополнительного веса.. вот и приходит в голову мысль приклеить кусок железа. Лучше берите свинец.

Итак: в меню кликаем Record->Start, либо красную кнопку на панели инструментов.
Визуально импеданс должен быть меньше и на нем не должно быть шума в виде «иголок» на графике.
Видим чистый импеданс — в меню кликаем Record->Stop либо красную кнопку на панели инструментов.

В итоге получив второй импеданс переходим в меню Analyze-> ..Added mass method и вводим данные как в пункте 9: Re, диаметр и добавленный вес ), далее жмем Calculate TSP. Вот мы и получили параметры ТС. На графике у меня видно «иголку», я не старался клеить грузило.

Написал я достаточно много текста, как для такого простого вида измерений. Однако, когда знаешь уже что делать, то измерение параметров ТС для одного динамика занимает не более 2-5 минут.
Подключил к компьютеру, откалибровал, измерил Re, измерил 1-й импеданс, прикрепил грузило, измерил 2-й и получил параметры. Все.

1 Подключаем микрофон и крону к TSBOX, изображение с указанием как подключить Вы увидите в самом начале инструкции.
На TSBOX переключите тумблер АЧХ\ТС в режим измерений АЧХ и подключите динамик\акустику к TSBOX на соотв. гнезда

Уровень громкости воспроизведения звука на компьютере выставить на 10-15%.

Запускаем Arta (Пуск->Программы->Arta Software->Arta).

Для этого перейдите в меню Setup-> FR compensation, далее жмите Load и выбирайте скачанный файл. Кнопка Use frequency response compensation должна быть нажата. Жмем Ок.

Заходим в меню Record->Impulse Response/ Time Record или нажимаем красную кнопку Rec на панели инструментов.
Установите все галочки как показано на рисунке и нажмите — Generate.
При генерации шума уровень в левом канале(верхний бар) должен быть -10-15dB. Настройте громкость на компьютере для этого соответственно.

2 Переключаемся в режим 2-х канальных измерений. Заходим в меню Mode->Dual channel — frequency response

Читайте также:  Душевая при бане своими руками

Если Вы измеряете второй раз, то установите в 0 значение найденной задержки в поле Delay(ms)
Установите параметр Gen в PN White — располагается на панели инструментов в левой части.
Далее кликаем в меню Recorder->Run либо красную кнопку Rec на панели инструментов. Генератор начнет периодически воспроизводить шум, как только Вы увидите АЧХ — жмите Recorder->Stop либо красную кнопку Stop на панели инструментов.

Если не отображается фаза, то включите ее выбрав меню Setup-> Measurement и поставьте галку Phase

Ну так вот, выглядит это так:

3 В меню Recorder-> Crosscorrelation / delay estimation

Появится окно с уже найденной задержкой для определения Фазы.

В нем скопируйте значение задержки, для этого выделите значение в поле Delay мышкой и правой кнопкой нажмите на нее и скопируйте значение. Если Вы нажмете Ctrl+С, то скопировать не получится. Или запишите.
После этого нажмите Accept. Можете снова провести измерения и Вы увидите фазу динамика\акустики в режиме реального времени.

4 Нажимаем в меню Mode-> Imulse response / Signal time record
Арта спросит — Convert to impulse response — Выберите Yes

Введите скопированное значение задержки в поле PreDelay (ms). Нажмите кнопку Max на панели инструментов, она чуть правей. При этом курсор установится в пик импульса и на отметку в 300 семплов, что нам и нужно. Посмотреть на какую отметку установился курсор можно в низу окна Arta в строке состояния.

Обязательно убедитесь, что курсор на позиции в 300 семплов, после того как Вы нажали Max, если это не так, бывает что курсор установился на 302 или 308 семплов, то необходимо вручную установить его на позицию в 300 семплов, что бы это сделать просто зажмите левую кнопку мышки и двигайте курсор установив его так, что бы в его позиция была 300 семплов.

Делаем почти все как в пункте 1
Заходим в меню Record->Impulse Response/ Time Record или нажимаем красную кнопку Rec на панели инструментов. Установите Number of averages 5-10, количество усреднений. Так же поставьте галочки, соответственно как показано в 1 пункте. По идее они должны были остаться на своих местах, но лучше проверить еще раз.

Нажмите Record и ждите пока закончатся измерения, чем больше Number of averages тем дольше, во време измерений не должно быть посторонних шумов в комнате.

5 Теперь правой кнопкой мыши кликните немного правее от импульсного отклика, так Вы устанавливает маркер.
При этом внизу окна Arta в строке состояния Вы увидите как меняется Gate — окно измерений. Чем оно больше, тем больше полоса измерения вниз, но и больше отражений словит микрофон. Установите окно в 4-5мс.

6 В меню Analysis->Single Gated smoothed Frequency response либо нажмите на кнопку с изображением АЧХ и надписью Fr на панели инструментов.

Вот и наша АЧХ (нажмите в этом окне в левом нижнем углу на кнопку M+P что бы посмотреть фазу):

По умолчанию, сглаживание 1/3, я бы поставил 1/24 что бы увидеть более детальную картину.

Измерял я здесь ВЧ динамик в не очень хорошем баффле, поэтому и АЧХ такая кривая.
Помните, что измерение ВЧ динамиков очень опасное, Вы можете легко повредить его, лучше всего измерять через конденсатор, емкость которого создает фильтр 1- порядка для динамика. Однако я просто уменьшил уровень громкости и мой ВЧ пока что живой. Ни в коем случае не рекомендую так делать.

Если Вы хотите измерить параметры ТС или АЧХ от внешнего усилителя, то необходимо перевести тумблер Вкл\Выкл на коробочке в режим Выкл конечно же и отключить блок питания от TSBOX. Подключить усилитель к соотв. гнездам на TSBOX и акустику/динамик тоже. Больше ничего в этапах измерений не меняется, все так как я описал выше, разве что громкость вашего усилителя Вы регулируете сами вручную, аналогово. Будте осторожны с этим, большой уровень громкости от мощного усилителя может повредить динамик, особенно ВЧ. Так же помните, что Референсный резистор, который впаян в плату на 27Ом 5Вт, поэтому подключая внешний усилитель, Вам необходимо рассчитать подводимую мощность так, что бы не спалить его.

Так же советую прочитать это туториал http://cxo.lv/soft/comsoft/92-artasoftwarecomplex возможно кому то он покажется более детальным, принцип измерений одинаков.

Так же советую посмотреть видеоматериал от mr-marlen

Миниатюры

Последний раз редактировалось KAMIKAZE; 07.05.2015 в 20:25 .

Источник

Adblock
detector