Transformator głośnikowy SE od TOROIDY.PL - pomiar parametrów

[Romekd]

Witam.
Koledzy, przepraszam za zwłokę, ale miałem niezły młyn w firmie (jeszcze siedzę nad zaległościami...) przez co do jutra musiałem odłożyć dalsze badania transformatora głośnikowego od krzem3. W godzinach popołudniowych postaram się odpowiedzieć na skierowane do mnie wypowiedzi Kolegów oraz spróbuję zamieścić kolejne wyniki pomiarów.

Pozdrawiam
Romek

[Romekd]

Witam.

Ja na początku próbowałem określić indukcyjność uzwojenia metodą techniczną, dla pięciu niskich częstotliwości. Wybrałem: 10 Hz, 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz oraz 100 Hz (założyłem, że taką częstotliwość mógł przyjąć producent transformatora). Na wejście transformatora (wyprowadzenie A) podałem sygnał z generatora o wartości napięcia 5 V (rms), a od strony masy (wyprowadzenie +U) włączyłem rezystor 10 Ω, na zaciskach którego miliwoltomierzem mierzyłem napięcie m.cz., celem wyliczenia z niego impedancji uzwojenia pierwotnego dla danej częstotliwości. W obliczeniach uwzględniłem spadek napięcia na rezystorze, ale pominąłem wpływ rezystancji uzwojenia, gdyż założyłem, że i tak otrzymam wyniki mocno przybliżone. Następnie zmniejszyłem napięcie generatora na 0,5 V, zmieniłem szeregowy rezystor na inny (o wartości 100 Ω) i powtórzyłem pomiary, uzyskując już zupełnie inne wyniki. Efekty tej zabawy zamieściłem w tabeli poniżej:

Może głupie pytanie, ale uwzględniłeś przesunięcia fazowe napięcia na uzwojeniu i oporniku?

Tomku, oczywiście analizowałem również przesunięcia fazy między napięciem na wejściu transformatora (uzwojeniu pierwotnym) i napięciem na rezystorze szeregowym, włączonym do masy. Okazało się, że transformator toroidalny w zakresie niskich częstotliwości i małych amplitud jest elementem niewiarygodnie "kapryśnym" i nieprzewidywalnym... Podczas pomiarów wyświetlane wartości "pływały" i wynik stabilizował się dopiero po pewnym okresie czasu od podania sygnału ma uzwojenie. Zmianie ulegała zarówno amplituda sygnału na rezystorze jak i przesunięcie fazy, co oznacza, że zmieniały się straty w rdzeniu w miarę jak ustalały się stabilne warunki pracy transformatora dla danej częstotliwości i konkretnej amplitudy sygnału testowego. Wahania wyników (zmiany parametrów transformatora w czasie) były tym większe im niższa była amplituda i niższa częstotliwość sygnału. Wyobraź sobie teraz jak takie wahania wpływają na pracę transformatora we wzmacniaczu lampowym, szczególnie gdy poziom mocy wyjściowej jest niewielki, a sygnał bogaty jest w składowe o najniższych częstotliwościach pasma akustycznego...
Twoje pytanie Tomku było zasadne, gdyż w tabeli we wcześniejszym poście powinienem wpisać określenie "impedancja", a z pośpiechu wpisałem "reaktancja". Na tą impedancję (w tym wypadku moduł impedancji) wpływ ma indukcyjność, rezystancja uzwojenia, oraz straty w rdzeniu na jego przemagnesowywanie (histereza). Podana w tabeli wartość indukcyjności też jest mocno niedokładna, gdyż do jej dokładnego wyznaczenia należałoby uwzględnić wszystkie "składniki" impedancji.

Poniżej w tabelce przedstawiam wyniki pomiaru indukcyjności "początkowej" uzwojenia pierwotnego, wykonane mostkiem RLC MOTECH MT4090. Pomiary przeprowadziłem dla częstotliwości 100 Hz, 120 Hz i 1 kHz dla sygnałów testowych o amplitudach 50 mV, 250 mV oraz 1 V. W górnej tabeli mostek wyświetlał wartość modułu impedancji oraz kąt przesunięcia fazowego, w dolnej tabelce wartości indukcyjności i dobroci. Najtrudniej było przeprowadzić pomiar dla niskich amplitud (50 mV i 250 mV) ze względu na czas, potrzebny na ustalenie się wyników. Gdy po ustabilizowaniu się wskazań mostka przykładałem i odsuwałem od transformatora magnes neodymowy, wyniki ponownie wariowały i ponownie "dryfowały" do bardziej stabilnych. Myślę, że wszystkie te efekty wywołane były magnetyzmem szczątkowym w rdzeniu i jego specyficznym parametrom dla bardzo niskich częstotliwości...

-
Pozdrawiam
Romek

[Janusz]

Zdaje się, że kiedyś podobny problem poruszył od dawna niestety nieobecny na forum kol. Jasiu, w dawnej dyskusji o toroidach. Podkreślał, jeżeli dobrze pamiętam, problemy wynikające z wysokiej przenikalności stali stosowanych do produkcji rdzeni tych transformatorów.

[tszczesn]

Nie miałem pojęcia, że rdzenie żelazne, a co za tym idzie - transformatory głośnikowe są aż tak niestabilne, sam ich nigdy nie mierzyłem tak dokładnie. A pytałem się, bo (i z własnego doświadczenia) wiem, że łatwo zapomnieć o uwzględnieniu jakiegoś istotnego szczegółu.

[Romekd]

Witam.

Zdaje się, że kiedyś podobny problem poruszył od dawna niestety nieobecny na forum kol. Jasiu, w dawnej dyskusji o toroidach. Podkreślał, jeżeli dobrze pamiętam, problemy wynikające z wysokiej przenikalności stali stosowanych do produkcji rdzeni tych transformatorów.

Też coś takiego mi się kojarzy, ale nie pamiętam już szczegółów tamtej wypowiedzi Jasia Wykonane pomiary spowodowały, że zacząłem się zastanawiać, czy aby współcześnie produkowane nowoczesne rdzenie toroidalne (zwijane z cienkiej blaszki o b. dużej przenikalności magnetycznej) na pewno nadają się do zastosowań w roli rdzeni transformatorów głośnikowych Przecież zaobserwowane przeze mnie efekty wystąpią również, może nawet w jeszcze większym stopniu (brak wstępnego podmagnesowania), we wzmacniaczach przeciwsobnych z transformatorami na rdzeniach toroidalnych

Nie miałem pojęcia, że rdzenie żelazne, a co za tym idzie - transformatory głośnikowe są aż tak niestabilne, sam ich nigdy nie mierzyłem tak dokładnie. A pytałem się, bo (i z własnego doświadczenia) wiem, że łatwo zapomnieć o uwzględnieniu jakiegoś istotnego szczegółu.

Tomku i właśnie w takich doświadczeniach widać przewagę eksperymentów nad samymi komputerowymi symulacjami. Symulacje są niezbędne, ale muszą zostać potwierdzone w praktycznych doświadczeniach. Co do uwzględniania wszystkich czynników, to sam zacząłem się zastanawiać, czy moje rozumowanie, że transformator o odwróconym sterowaniu działa analogicznie jak w typowym połączeniu i zapewnia przy tym dokładnie te same parametry (mając na myśli: moc, wnoszone tłumienie, pasmo przenoszenia i rezonanse własne, oczywiście pod warunkiem właściwego dopasowania wszystkich uzwojeń), jest w ogóle poprawne. Zaczynałem mieć wątpliwości po tym jak w ostatnim czasie trzech kolegów inżynierów (elektroników) zaczęło się ze mną spierać, że "to tak nie działa", że jestem w błędzie, gdyż w transformatorze uzwojenie wtórne potrafi być nawinięte między dwoma sekcjami uzwojenia pierwotnego, znajdującymi się pod nim i nad nim. Poza tym, ich zdaniem, uzwojenia znajdują się w różnej odległości od rdzenia, a to w ich rozumieniu powoduje, że transformator dla wyższych częstotliwości akustycznych nie jest elementem symetrycznym...

Postanowiłem więc przeprowadzić eksperyment i zbadać, czy charakterystyka przenoszenia transformatora w obu kierunkach jest identyczna. Wcześniej transformator badałem sterując go w uzwojeniu wtórnym i analizując sygnały na pierwotnym, przy czym przez pierwotne przepuszczałem dodatkowo prąd stały, celem magnesowania rdzenia. Poniżej schemat tego ostatniego układu.

-
Po sceptycznych co do tej metody wypowiedziach niektórych moich kolegów elektroników wykonałem kolejne badania charakterystyki przenoszenia transformatora, sterując go najpierw w uzwojeniu wtórnym, a następnie w pierwotny, wg schematów z załączników poniżej:

-
Przeprowadziłem te badania i wyniki okazały się różne dla wysokich częstotliwości (załącznik poniżej).

-
Pomyślałem, że chyba pierwszy raz w życiu intuicja w kwestiach technicznych wyprowadziła mnie "w pole" i w rzeczywistości układ działa inaczej niż przypuszczałem. Zacząłem więc zastanawiać się gdzie popełniłem błąd, czego nie uwzględniłem. Po chwili przyszło mi do głowy rozwiązanie - podłączając miernik FLUKE 8846A nie uwzględniłem jego pojemności wejściowej oraz pojemności kabla ekranowanego z przepustowymi filtrami ferrytowymi na końcach (jest na nich nawinięte sporo przewodu). Okazało się, że pojemność kabla wynosiła 200 pF, a wejście FLUKE to poniżej 100 pF. Podłączanie tego miernika od strony uzwojenia wtórnego niczego nie powodowało, bo równolegle z nim był włączony rezystor o wartości 8 Ω. Jednak podłączenie go od strony uzwojenia pierwotnego, obciążonego opornością 2500 Ω, miało już widoczny wpływ na wyniki. Poniżej tabela, w której dodałem pozycje "zmiana amplitudy 3", w której przedstawiłem wyniki pomiarów z dodanym do wyjścia kondensatorem o pojemności 220 pF, oraz pozycję "zmiana amplitudy 4", gdzie wyniki otrzymałem po podłączeniu do uzwojenia pierwotnego pojemności 270 pF (to przybliżona pojemność wejścia miernika FLUKE 8846A z dołączonym kablem ekranowanym).

-
Teraz pozostaje mi sprawdzić gdzie leży przyczyna w otrzymaniu innego wyniku górnej częstotliwości granicznej z analizatora widma w stosunku do wyników otrzymanych metodą techniczną...

Pozdrawiam
Romek

[krzem3]

Kolega Romekd.

Czy Kolega jest pewny własnej aparatury pomiarowej, aby wykonać tak szczegółowe pomiary, raczej aparatura nie jest na poziomie jakie stosują najlepsze laboratoria pomiarowe, można również coś przeoczyć robiąc krzywdę prężnie rozwijającej się firmie. Następnie mam może głupie pytanie, czy wzmacniacz się dostosowuje do transformatora, czy transformator do wzmacniacza? Już przypuszczam jaka będzie odpowiedź. Moim zdaniem firma nie ma pojęcia na jakim poziomie będzie wykonany dany wzmacniacz od czego również zależą jego końcowe parametry. Zasilacz + stopnie wzmacniające + transformator głośnikowy + staranny montaż i tak wykonane pomiary całości będą najbardziej rzetelne.

Pozdrawiam
krzem3

[Thereminator]

Jak na razie mamy podane przez producenta parametry z kosmosu (albo tzw. z d....) uzyskane za pomocą nie wiadomo jakich metod pomiarowych w nieznanym układzie pomiarowym kontra te pomierzone przez Romka z podaniem szczegółów pomiaru.

[Romekd]

Witam.

Kolega Romekd.

Czy Kolega jest pewny własnej aparatury pomiarowej, aby wykonać tak szczegółowe pomiary, raczej aparatura nie jest na poziomie jakie stosują najlepsze laboratoria pomiarowe, można również coś przeoczyć robiąc krzywdę prężnie rozwijającej się firmie. Następnie mam może głupie pytanie, czy wzmacniacz się dostosowuje do transformatora, czy transformator do wzmacniacza? Już przypuszczam jaka będzie odpowiedź. Moim zdaniem firma nie ma pojęcia na jakim poziomie będzie wykonany dany wzmacniacz od czego również zależą jego końcowe parametry. Zasilacz + stopnie wzmacniające + transformator głośnikowy + staranny montaż i tak wykonane pomiary całości będą najbardziej rzetelne.

Pozdrawiam
krzem3

Aparatury raczej jestem pewny (jest skalibrowana, poza kartą pomiarową, z której pochodzą kolorowe wykresy). Czy nie popełniłem jakiegoś błędu podczas badań? Pewnie popełniłem i to nie jeden. Może zamieniłem końce uzwojenia anodowego, przez co pojemność między uzwojeniami wpłynęła na obcięcie pasma od góry
Poza tym część wyników jest bardzo dobra. Pasmo przenoszenia, zmierzone metodą "techniczną" jest wyśmienite, gdyż zaczyna się od ok. 5 Hz, a kończy na ponad 51 kHz. We wzmacniaczu z ujemnym sprzężeniem zwrotnym będzie jeszcze szersze. Bardzo wysoki poziom zniekształceń może wynikać z dużej wartości prądu spoczynkowego, jaki w doświadczeniach przyjąłem (120 mA i 200 mA). Producent podaje 300 mA, ale nie wiem czy to dopuszczalna wartość szczytowa, zawierająca w sobie prąd spoczynkowy plus ten wynikający z maksymalnego wysterowania, czy też jest to wartość jedynie jeszcze bezpieczna dla transformatora, gdy wystąpi jakaś awaria wzmacniacza. We wzmacniaczu z dwoma EL84 prąd na pewno będzie dużo mniejszy, więc i zniekształcenia będą dużo niższe. Tu właśnie miałbym do Ciebie pytanie - jaki jest prąd anodowy lamp w Twoim wzmacniaczu. Ta informacja pozwoliłaby mi przeprowadzić badania z prądem zbliżonym do tego jaki płynie w Twoim sprzęcie.

Pozdrawiam
Romek

[krzem3]

Kolega Thereminator.


Co klienta kupującego transformator może obchodzić jaką metodą zostały wykonane pomiary, ważne jak dany transformator sprawdzi się w danym układzie wzmacniacza. Można nawet przypuszczać, że trzy osoby robiące pomiary tego samego transformatora na różnej aparaturze pomiarowej, każdemu wyjdą rozbieżności w pomiarach. Z ciekawości zapytam ile osób na forum wykonało wzmacniacze stosując transformatory głośnikowe od firmy Toroidy.pl? Łatwo jest krytykować nie mając własnego doświadczenia w temacie. Proszę nie zapominać również o tajemnicy handlowej.

krzem3

[Locutus]

Poza tym część wyników jest bardzo dobra. Pasmo przenoszenia, zmierzone metodą "techniczną" jest wyśmienite, gdyż zaczyna się od ok. 5 Hz, a kończy na ponad 51 kHz.

Dolne pasmo (pomijając poziom zniekształceń...) owszem jest bardzo dobre dobre, ale górne to już nie za bardzo...
Krajowi 'nawijacze' uzyskują wyniki znacznie powyżej 60kHz na rdzeniach RZC.

We wzmacniaczu z ujemnym sprzężeniem zwrotnym będzie jeszcze szersze. Bardzo wysoki poziom zniekształceń może wynikać z dużej wartości prądu spoczynkowego, jaki w doświadczeniach przyjąłem (120 mA i 200 mA).

Dla wzmacniacza na równoległej parze EL84 w klasie A i 'spietych w triodę' przyjąłes idealnie (120mA)....

[Locutus]

Co klienta kupującego transformator może obchodzić jaką metodą zostały wykonane pomiary, ważne jak dany transformator sprawdzi się w danym układzie wzmacniacza.

No ja byłbym takimi szczegółami zainteresowany A jeszcze bardziej mnie interesuje czy podawane parametry mają "coś" wspólnego z rzeczywistością
To jak sie sprawdzi w danym układzie jest właśnie pochodną parametrów....

Można nawet przypuszczać, że trzy osoby robiące pomiary tego samego transformatora na różnej aparaturze pomiarowej, każdemu wyjdą rozbieżności w pomiarach.

Niewielkie - z całą pewnością. W końcu każda aparatura ma swój uchyb....
Dlatego ważne jest jak te parametry były pomierzone.

Z ciekawości zapytam ile osób na forum wykonało wzmacniacze stosując transformatory głośnikowe od firmy Toroidy.pl? Łatwo jest krytykować nie mając własnego doświadczenia w temacie. Proszę nie zapominać również o tajemnicy handlowej.
krzem3

Zapewne jesteś jedyny (ja mam od nich tylko sieciowe).
Kompletnie jednak nie rozumiem dlaczego tak agresywnie negujesz pomiary Romka i 'bronisz' producenta.
Czyżbyś czuł się oszukany ?

[Romekd]

Poza tym część wyników jest bardzo dobra. Pasmo przenoszenia, zmierzone metodą "techniczną" jest wyśmienite, gdyż zaczyna się od ok. 5 Hz, a kończy na ponad 51 kHz.

Dolne pasmo (pomijając poziom zniekształceń...) owszem jest bardzo dobre dobre, ale górne to już nie za bardzo...
Krajowi 'nawijacze' uzyskują wyniki znacznie powyżej 60kHz na rdzeniach RZC.

I tu właśnie nasuwa mi się pytanie - jak oni (Ci inni producenci) określają górną częstotliwość graniczną. Dla jakiego spadku i w jakim układzie pomiarowym? Czy badają w układzie podobnym do mojego, czy we wzmacniaczu. Jeśli we wzmacniaczu to przy jakiej mocy, poziomie ujemnego sprzężenia zwrotnego, itp. Czy ktoś, poza nimi, potwierdził te parametry? Wiadomo, że w transformatorze głośnikowym trzeba znaleźć właściwe kompromisy. Gdy indukcyjność uzwojenia jest wysoka, co pozwala dobrze przenosić niskie częstotliwości, wyższa jest również indukcyjność rozproszenia, która wpływa na spadek charakterystyki w zakresie częstotliwości wysokich. W przypadku transformatorów o większej dopuszczalnej mocy wyjściowej, poziom trudności wykonania wzrasta w postępie geometrycznym...

Pozdrawiam
Romek

[krzem3]

Kolega Locutus.

Z szacunkiem. Firma Toroidy.pl nie bierze udziału w dyskusji, a posypało się dużo uwag krytycznych, więc wymagała tego moja przyzwoitość jako klienta.

krzem3

[kyller]

producenci okreslaja ja tak jak im wygodnie
dwa zestawy glosnikowe
B&W DM/4 skutecznosc 95 dB oraz Mission M74 skutecznosc 91dB
oczywiscie glosniejszy jest ten o nizszej skutecznosci

[Boguś]

Kolega Locutus.

Z szacunkiem. Firma Toroidy.pl nie bierze udziału w dyskusji, a posypało się dużo uwag krytycznych, więc wymagała tego moja przyzwoitość jako klienta.

krzem3

Janusz a znasz to przysłowie że każda sroczka swój ogonek chwali ? Jeśli Tobie te transformatory pasują to bardzo dobrze i ciesze się razem z Tobą. Ale to nie znaczy ze muszą pasować mnie czy innym. A przyzwoitość nie ma tu nic absolutnie do rzeczy.