Будет издавать звуки, если на динамик подать шим сигнал?

Question

[ivan58]

Подал ШИМ сигнал на мембрану динамика от 20 кГц до 30 кГц напряжением до 12 вольт. Никакой реакции, хоть бы запищал. Динамик от детской игрушки 80 ом. Почему не реагирует на частоту? Ставлю в игрушку, динамик пищит.

Comments

[pfg21]

в игрушке может быть некачественный излучатель звука с нелинейными искажениями, дающие субгармоники :)

Answer 1

[Василий Банников]

20кГц-30кГц - это:
1. За пределами слышимости большинства людей
2. За пределами рабочих частот большинства динамиков.

+ Квадратная волна на высоких частотах разваливается, чисто из-за того что на уровне электрической схемы высокие частоты будут пропадать.

Если хочешь хорошо услышать - попробуй подать что-то в диапазоне от 500гц до 10кГц.
Ну и вместо ШИМ лучше что-то похожее на синус.

PS: А эта игрушка точно от 12в работает?

Comments

[ivan58]

Да, игрушка начинает играть гамму от 2,5 вольт DC до 12 вольт. Я померял частоту на всех нотах, действительно там на первой ноте 700 Гц, а на последней 1400 Гц. Но там скорее всего тоже квадратная частота от NE555P

[Василий Банников]

ivan58, ну на таких частотах больших проблем от квадрата не должно быть

[ivan58]

Василий Банников, от переменного напряжения тоже запоет?

[Василий Банников]

ivan58, от переменного, которое 220в оно скорее сгорит)

Если у динамика есть плюс и минус (на пьезо так), то в принципе от переменного тока не будет работать.

Если у динамика нет плюса и минуса, то должен заработать.
Но я бы лучше не рисковал и работал в диапазоне от 0 до 12

[ivan58]

Василий Банников, в розетку совать не собирался, так от 24 вольт понижающего. У динамика + и - есть на корпусе нарисован. Что это значит? Я полярность менял, все равно работает.

[Василий Банников]

ivan58, да ничего эти плюс минус не значат)

[ivan58]

Василий Банников, зачем тогда на динамике пишут плюс и минус?

[Василий Банников]

ivan58, думаю, у них просто один корпус для разных динамиков. Но на всякий случай, я бы не стал нарушать полюсовку.

UPD: пишут что при переполюсовке излучателя фаза звука меняется. Что бы это ни значило.
Наверно на чистом квадрате/синусе это не заметно. (я тоже пробовал переполюсовывать и не замечал разницу).

[ivan58]

Василий Банников, да чего только пишут. На разных устройствах пишут фаза и ноль, хотя везде стоят диодные мосты.

[atereffigies]

Василий Банников, изменение фазы значит, что если подашь синус, то получишь косинус на выходе (т. е. тот же синус, смещённый на 180° по фазе).

ivan58, у вас всё смешалось. Фаза и ноль -- это про переменный ток у вас в квартире, а диодные мосты здесь не при чём)

[ivan58]

atereffigies, я про то что надписи хоть и наносят на корпуса, но они очень условны

[atereffigies]

ivan58, где вы такое видели?)

[ivan58]

atereffigies, блок питания например. Написано фаза и ноль. Меняем местами провода, все хорошо, блок работает. Меняем местами провода на динамике о котором обсуждали и тоже все хорошо работает. Но конечно не везде так можно поступить. Нужно надписей придерживаться. Блок питания 220/12 овен можно на вход поменять местами провода.

[atereffigies]

ivan58, фаза и ноль -- это про ПЕРЕМЕННЫЙ ток в розетке, если вы поменяете фазу и ноль местами, то для БП ничего, по-сути, не поменяется. Правильное подключение фазы и нуля нужно для электробезопасности. Ну еще бывает, что неправильная установка выключателя (на разрыв нуля, а не фазы) способствует протеканию тока в энергосберегающих лампах, от чего они светятся, даже в выключенном состоянии.

Если динамик мембранный, то ему полярность -- до лампочки, поменяется только фаза сигнала (не путать с проводом фазы из розетки) на 180°, но слушателю от этого ни горячо, ни холодно. Смена фазы сигнала на 180° равносильна его инверсии. Т. е. как я и сказал выше, подаёшь синус, а выходит косинус.
Если это пьезодинамик, то, скорее всего, ему потребуется соблюдение полярности, т. к. его внутренности могут быть сложнее чем просто пьезокристалл и два провода, и будут включать в себя активные элементы.
От переполюсовки такой динамик вообще работать не будет.

[hint000]

atereffigies,

Смена фазы сигнала на 180° равносильна его инверсии. Т. е. как я и сказал выше, подаёшь синус, а выходит косинус.

Про 180° вы правильно написали, а про синус и косинус ошиблись. Между синусом и косинусом разница 90°. При сдвиге на 180° синус превращается в "минус синус", а не в косинус.
Василий Банников,

да ничего эти плюс минус не значат

Это важно, когда к одному источнику сигнала подключают больше одного динамика. В том числе в 2-полосной и в 3-полосной колонке, а также при подключении нескольких колонок (стерео (2.0, 2.1), ныне забытое квадро (4.0), surround sound (5.1)). Полярность у всех динамиков внутри одной колонки и у всех колонок в системе должна быть одинаковая (иначе динамики в противофазе будут мешать друг другу, будут искажения звука; не изучал вопрос, но, вероятно, искажения будут в виде очень рваной АЧХ системы в целом, т.е. с множеством пиков и провалов, меломаны будут сильно плеваться и нецензурно ругаться, хотя разборчивость речи и узнаваемость мелодии всё же должны сохраниться). Если полярность поменять сразу у всех динамиков, то звучать будет так же хорошо, как с правильной полярностью.

[atereffigies]

hint000, да, туплю, согласен)

[ivan58]

hint000, противофаза имеется ввиду где начало обмотки катушки, а где конец обмотки. Об этом речь?

[hint000]

ivan58, да, можно и так сказать. Если динамик не совсем крошечный и у него видно мембрану, то можно провести наглядный эксперимент. Берёте батарейку, подсоединяете "+" батарейки к "+" динамика, ну и минус к минусу. И наблюдаете, что мембрана в этот момент сдвигается вперёд. Если поменять полярность, то мембрана сдвигается назад. В первом случае от динамика распространяется фронт повышенного давления воздуха, во втором случае - фронт пониженного давления. Если два динамика работают в противофазе (полярности подключения разные), то волна воздуха будет (частично) перетекать от одного динамика к другому, вместо того, чтобы эффективно распространяться в сторону слушателя. Это сильно зависит от частоты и от расстояния между динамиками и особенно заметно на низких частотах. Если тема интересна, то можете ещё почитать про фазоинверторы в колонках (это отверстие с трубкой, уходящей внутрь, обычно на задней поверхности колонки, но иногда на передней поверхности, а на сабвуферах часто снизу).

[ivan58]

hint000, всегда удивлялся, зачем динамику неодимовый магнит, если катушка и так под действием тока намагничевается?

[hint000]

ivan58, а вы на минуту представьте, что магнита нет. Ну вот катушка "намагнитилась" под действием тока - и что? Звук-то каким образом возникает? Наверное, потому что мембрана движется туда-сюда. А что её заставляет двигаться? Обычно чтобы сдвинуть с места какой-то неподвижный объект, требуется приложить к нему какую-то силу. Тогда попробуйте назвать силу, действующую на соленоид (катушку) при пропускании тока. Напомню, что в нашем мысленном эксперименте магнита нет. Катушка создаёт магнитное поле, хорошо. Но ведь это поле ни с чем не взаимодействует (потому что кроме катушки ничего нет), никакая сила не возникает, катушка остаётся в покое.

[ivan58]

hint000, трудно представить вообще почему мембрана двигается, она же бумажная.
У бумаги нет магнитной проводимости. А в магнитом поле катушки например двигается ферритовый сердечник реле или сердечник из электротехнической стали пускателя. А бумага то как двигается не понятно.

[Василий Банников]

ivan58, к мембране же якорь прикреплён и он двигается в магнитном поле катушки.

[ivan58]

Василий Банников, ну это другое дело! Тогда роль неодимового магнита лишь в том чтобы усиливать действие поля катушки магнита?
Подозреваю, что если в мембрана будет дыра то не будет каких то частот и вибраций, звук будет искаженным.

[Василий Банников]

ivan58, Я не видел ваш динамик. Если неодимовый магнит снаружи, то на мембране должна быть катушка, которая входит внутрь неодимового магнита.

[ivan58]

Василий Банников, к мембран прилипает разные мелкие предметы типа булавок

[hint000]

ivan58, магнит слишком тяжелый (по сравнению с катушкой и мембраной), чтобы его двигать малым током катушки. Вместо этого магнит неподвижно закреплён на корпусе динамика. Движется катушка относительно магнита, к катущке приклеена мембрана (диффузор). Это типовая схема динамика из колонок.
Но есть ещё высокоомные капсюли головных телефонов, они устроены иначе. Там мембрана из тонкой стальной пластины. Под ней неподвижная катушка и неподвижный же магнит. Мембрана прижимается по краю, а в середине ни к чему не присоединена и может колебаться в переменном магнитном поле. К такой мембране действительно могут притягиваться булавки, потому что она сама намагничивается от расположенного под ней магнита.

[ivan58]

hint000, понятно. Но вот парадокс, неужели звук который мы слышим он имеет невероятное количество частот одновременно, там и низкие частоты и средние и высокие и сверх низкие. Как мембран удаётся дёргаться в различных диапазонах частот одновременно, ведь тогда мембрана просто порвёт я от неравномерности растяжения? А мембрана постоянно растягивается, зона растяжения с одной стороны 300гц, а с другой 1000 Гц. Как ей удаётся сохранится?

[Василий Банников]

ivan58, просто синусоидальные сигналы разных частот складываются в один более сложной формы. Так что мембрана в принципе ни с какой частотой не колеблется, а повторяет форму вот этого сигнала

[hint000]

ivan58, чтобы понять, как это работает, вам нужно немного знать мат.анализ https://habr.com/ru/post/196374/
Например, ваша "квадратная" волна от ШИМ содержит бесконечно много частот. Теоретически. А практически - конечное число, за счёт того, что реальная электроника не может выдать идеально квадратную форму, углы квадрата всегда будут "слизаны". А как только идеальные углы - так бесконечно много частот спрятано внутри. Такая вот математика.

[ivan58]

hint000, очень интересно, неожиданно интересно. То есть идёт наложение разных частот как играет оркестр в общую музыку, а туда можно запихать все что угодно ещё и сверху например кто то хрюкает и мычит до кучи, и частоты складываются до бесконесности

[ivan58]

Василий Банников, последний вопрос, под мембраной пространство замкнутое? То есть воздух там герметично замкнут.?

[Василий Банников]

ivan58, Нет. Обычно есть отверстия. (Ну как ты представляешь замкнутый? Как она колебаться будет? Ещё и от давления атмосферного работа тогда зависеть будет)

[ivan58]

Василий Банников, теперь буду знать, но впечатление бывает ошибочным ведь воздух сжимается, поэтому всякое может быть.

Answer 2

[Александр Прохорович]

Граница слышимости человеческого уха примерно 13-16кГц, в зависимости от возраста. В детстве до 18-20 кГц, но больше 20кГц даже маленькие дети уже не слышат обычно.

Непонятно из вопроса, должен ли динамик пищать в игрушке? Если пищит, но не должен - значит, на него попадает что-то, чего быть не должно.

Если просто хотите что-то услышать, подавайте частоту 500 Гц - 3 кГц, этот диапазон наиболее четко слышим для человеческого уха.

Кстати, для большинства игрушек напряжение обычно 3В, а не 12.