Wie genau ist diese Messung?

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'Bass'
Inventar
#1 erstellt: 16. Jan 2005, 17:18
Ich hab gestern ne Auto Endstufe nachgemessen, dafür hab ich mir eine "HAWKER SBS 40" Gelbatterie besorgt, die Spannung betrug 12,3V. Die hab ich dann mit einem 16qmm Erdkabel an die Endstufe angeschlossen.
Zum Messen hab ich einen 50Hz Sinuston und nen 4,1Ohm Lastwiderstand verwendet. Die Endstufe hab ich soweit aufgedreht, bis Gleichspannung (Clipping) zu messen war, das kahm irgenwann ganz Plötzlich. Ich hab wieder soweit zurück gedreht, bis keine Gleichspannung zu messen war und hab bei der Lautstärke dann die Wechselspannung am Lastwiderstand bei dem 50Hz Sinuston gemessen.
Zur Messung der Max Leistung hab ich einfach voll ausgesteuert. Das gleiche hab ich noch einmal gebrückt gemacht.

Wie genau ist diese Messung und ist es so einigermaßen brauchbar?

Ungebrückt (4 Kanal):

50 Hz Sinuston: 21,9V = 117W pro Kanal / Max. Leistung: 28,5V = 198W pro Kanal


Gebrückt (2Kanal):

50 Hz Sinuston: 34,2V = 285W pro Kanal / Max. Leistung: zu hohe Spannung


Messspannung: 12,3V
Lastwiderstand: 4,1Ohm

Formal: P=U²/R


Gebrückt konnte ich die Max Leistung nicht messen, ich hatte Angst um meinen Lastwiderstand, der trotz nem großen Passivkühlkörper und 120mm Lüfter gleich zu stinken anfing.



leider nur Handybild


[Beitrag von 'Bass' am 16. Jan 2005, 17:21 bearbeitet]
chrizz83
Ist häufiger hier
#2 erstellt: 16. Jan 2005, 19:19
Interessant wäre noch, wenn du alle Kanäle belastest und dann misst. Also mit 4 mal 4 Ohm bzw. 2 mal 4Ohm.
Da wird dann sicher weniger pro Kanal rauskommen.
'Bass'
Inventar
#3 erstellt: 16. Jan 2005, 19:27
Ja, das währe interessant, ich besorg mir nochmal nen 2ten Widerstand. Aber 285W müssen ja schonmal auf alle fälle kommen, wie im gebrückten Zustand zu sehen.
'Bass'
Inventar
#4 erstellt: 16. Jan 2005, 22:24
aber ansonsten müsste die Messung so ja recht genau sein, oder?
richi44
Hat sich gelöscht
#5 erstellt: 17. Jan 2005, 10:08
Ich kann mir nicht ganz vorstellen, was die Leistung mit einer Gleichspannung am Ausgang zu tun hat.
Angenommen, die Schaltung und auch die Speisung intern ist symmetrisch und die Stromverstärkung der Endtransistoren ist gleich, so kannst Du aussteuern, bis am Ausgang ein reiner Rechteck raus kommt. Du schaltest nur zwischen + und - um. Wenn das Tastverhältnis 1:1 ist, ergibt sich keine Gleichspannung.
Irgendwelche Unsymmetrien führen letztlich zu einer Gleichspannung, aber das ist rein zufällig und kann bereits im Leerlauf der Fall sein.
Das einzige, was wirklich Aufschluss gibt, ist eine Klirrmessung oder allenfalls eine Beurteilung mit dem KO (Klirr 3% min).
'Bass'
Inventar
#6 erstellt: 17. Jan 2005, 14:46
Versteh jetzt nicht ganz ? Unsymetrien führen zur Gleichspannung? Passiert das nicht dann, wenn am Ausgang ein Rechteck rauskommt?
Jedenfalls konnte ich die Gleichspannung erst ab einer bestimmten Lautstärke messen und dann wurde sie bei jeder erhöhung um ein extremes höher.

Soweit ich weiß gehen die Lautsprecher beim Klippen doch auch durch die dadurch endstehende gleichspannung kaputt? Man brauch nur mal Spaßeshalber einen Lautsprecher 12V Gleichspannung auszusetzen für ne Minute, dann fängt der schnell an zu qualmen.


[Beitrag von 'Bass' am 17. Jan 2005, 14:52 bearbeitet]
richi44
Hat sich gelöscht
#7 erstellt: 17. Jan 2005, 15:14
Wenn die Speisung symmetrisch ist, kann ein Rechtecksignal zwischen beispielsweise +30V und -30V liegen. Das Resultat ist 0V Gleichspannung (bei Tastverhältnis 1:1). Ist die Speisung unsymmetrisch, weil beispielsweise im Plus noch zusätzliche Lasten vorhanden sind (Lampen, Relais) und daher die Speisung reduzieren, kann der Rechteck zwischen +29 und -30V liegen, ergibt eine Spannungsdifferenz von 1V zur halben Zeit = gemessene 0,5V. Diese Unsymmetrie spielt sich nicht aus, solange das Signal nicht durch die Speisung begrenzt wird. Aber wie erklärt, muss es beim Clipping noch nicht zu einer Asymmetrie und damit zu der Gleichspannung kommen.
Lautsprecher werden dann durch eine Gleichspannung beschädigt, wenn beispielsweise ein Endtransistor defekt ist und die Speisung auf den Ausgang leitet und ausserdem keine Schutzschaltung vorhanden ist. Diese DC zerstört den Tieftöner, denn nur er ist letztlich galvanisch mit der Endstufe verbunden. Die Weiche für Mitten und Höhen lässt keine Gleichspannung durch.
Bei Clipping geht aber der Hochtöner ins Jenseits, weil bei der Leistungsberechnung einer Box von einem bestimmten Hochtonanteil in der Musik ausgegangen wird und ein Hochtöner nicht mehr als maximal 15W verträgt. Durch das Clipping entstehen aber auch im Bass und den Mitten Hochtonanteile, die letztlich zu einer Erhöhung der Leistung der hohen Frequenzen führen und damit das zulässige Leistungsmass überschreiten.
'Bass'
Inventar
#8 erstellt: 17. Jan 2005, 15:24
Achso, gut zu wissen. Heißt das jetzt eigentlich, das hauptsächlich Hochtöner von Clipping gefährdet sind?

Dennoch, was kann man sagen, wie genau ist diese Messung? Reicht sie als "Richtwert"? Das ich mit so einfachen Sachen keine Labormessung durchführen kann sollte klar sein
richi44
Hat sich gelöscht
#9 erstellt: 17. Jan 2005, 15:47
Ja, vom Clipping sind Hochtöner gefährdet. Allerdings hauptsächlich dann, wenn man die Klangregler NICHT benutzt. Sobald man bei normalem bis lautem Musikhören beispielsweise die Höhen aufdreht und zusätzlich noch die Loudness dazu wirft, bekommt man eine Höhenanhebung von letztlich über 20 dB was einer hundertfachen Leistungssteigerung entspricht. Das überlebt kein Hochtöner, auch ohne Clipping.
Zur Leistungsmessung hat diese Methode bei Dir per Zufall etwas gebracht. Was relativ verbindlich ausgesagt werden kann, ist, dass normale Transistoren (also keine Mosfet) im Minimum rund 3V als Restspannung brauchen. Das bedeutet, dass bei einer Speisung unter Volllast von +/- 30 V das Ausgangssignal im Maximum +27V / -27V werden kann. Eine Ausnahme gibt es dann, wenn die Treiber an einer höheren Spannung betrieben werden. Dann reicht 1V als Rest am Endtransistor.
Nehmen wir den ersteren Fall von +/- 27V. Das wäre eine Spitzen-Spitzenspannung von 54V. Geteilt durch 2 mal Wurzel 2 = 2,83 ergibt die Effektivspannung. Die wäre demnach rund 19V. Die Leistung würde damit mit P=U Quadrat durch R = rund 90 Watt an 4 Ohm ausfallen.
Im zweiten Fall mit +/- 29V wären es dann 105W
Das ist realistisch, allerdings muss man dazu die Speisung messen können, was bei Autoverstärkern nur unter Last in geöffnetem Zustand geht. Aber auch bei Heimverstärkern muss man beachten, dass die Speisung unter Last abnimmt. Idealerweise misst man die Speisung mit einem KO, weil sie durch den Netzbrumm überlagert wird und nicht der Spitzen- oder Mittelwert massgebend ist, sondern der tiefste Wert. Von hier aus sind die 1 bis 3V zu rechnen!
Aber wenn man sich schon diese Mühe macht, kann man (sofern vorhanden) gleich die Klirrbrücke aktivieren.
Es gibt noch eine andere Möglichkeit, aber dazu muss man zwingend einen KO und das Schaltbild zur Verfügung haben. Daher verzichte ich im Moment auf die Beschreibung, es sei denn, es werde gewünscht.
gznw15
Inventar
#10 erstellt: 17. Jan 2005, 17:24
also ich denke, daß die Messung nicht so besonders genau ist.
Die Formel P= U^2 / R ist für Gleichspannung richtig, bei Wechselspannung geht da aber noch die Phase und vor allem die Impedanz mit ein. Da können die Werte sehr stark von der Formel oben abweichen. Außerdem wird die Messung mit einem Oszilloskop genauer sein als mit einem Multimeter.
Zur groben Einschätzung wird das aber wohl alles gehen, aber nciht um zu sagen, ob eine Endstufe 200W oder 160Watt leistet. Das Clipping kann man beim Oszilloskop auch wunderbar erkennen.
Hast Du den Spannungsabfall an der Batterie mal gemessen? Also war die Spannung konstant?
Würd mich mal interessieren, wie Deine Werte von den Werten abweichen, die mit Profi-Equipment gemessen wurde. Aber die Phase mußt Du mit einbeziehen!
richi44
Hat sich gelöscht
#11 erstellt: 17. Jan 2005, 17:36
[quote="gznw15"]also ich denke, daß die Messung nicht so besonders genau ist.
Die Formel P= U^2 / R ist für Gleichspannung richtig, bei Wechselspannung geht da aber noch die Phase und vor allem die Impedanz mit ein. Da können die Werte sehr stark von der Formel oben abweichen.

Um die Leistung zu messen, brauchst Du in jedem Fall einen möglichst induktionsfreien Widerstand als Last. Und damit ist U und I in Phase. Da stimmt die Formel wieder. Wenn Du allerdings die Leistung mit dem Lautsprecher messen möchtest (was dieser im Hochtonbereich mit Sicherheit nicht überlebt), kommen Phase und Impedanzverlauf zum tragen. Dann müsstest Du immer die Messbedingungen angeben (gemessen mit Lautsprecher XY bei soundso), damit die Sache halbwegs aussagekräftig und reproduzierbar wäre.
Multimeter gibt es von elfundzwanzig Euro fufzig bis etliche hundert Euro. Wer messen will (gilt auch für den Zollstock) sollte die Ausgabe für ein Messgerät nicht scheuen. Sonst ist es halt ein Schätzgerät. Mit dem KO sind Pegel-"Messungen" von besser als 0,5% schon Zufall. Klirraussagen, sofern es nicht clipping ist, das mit ebenfalls etwa 0,5% ersichtlich wird, sind erst ab einigen Prozent als solche sicher sichtbar.
'Bass'
Inventar
#12 erstellt: 17. Jan 2005, 18:09
Also der WIderstand ist Induktionsfrei, also sollte die Formel stimmen. Als Messgerät hatte ich ein PeakTech, sicher nicht mit Fluke oder sonstigem zu vergleichen, aber sollte gehen Als Schüler kann ich mir ein Fluke leider nicht leisten

Ich denke auf +-10W ist es schon genau.

Edit @ gznw15

Das ich mir kein Oszilloskop leisten kann, sollte klar sein


[Beitrag von 'Bass' am 17. Jan 2005, 18:11 bearbeitet]
richi44
Hat sich gelöscht
#13 erstellt: 17. Jan 2005, 18:23
Widerstand und Instrument ist oK, solange Du nicht mit Frequenzen über 10 kHz arbeitest. Und ich glaube, Du hast das mit Deiner und meiner Messmethode begriffen...

Gruss
Richi
'Bass'
Inventar
#14 erstellt: 17. Jan 2005, 18:45
über 10khz arbeite ich nicht , 50Hz reichen mir, ich glaub da ist das Messgerät am genauesten
I.P.
Hat sich gelöscht
#15 erstellt: 17. Jan 2005, 19:05
die messung ist für vergleichsmessung ausreichend genau. du kannst ja eine referenzendstufe nehmen von der du seriöse messungen kennst (z.b. 2x100W) und dann in relation zu deiner messung setzen. wenn die referenzendstufe nach deiner simplen messung 2x135W abgibt hat deine messung einen faktor von 0,74 (=100/135), d.h. wenn du die messungen aller anderen geräte nach deiner methode mit 0,74 multiplizierst hast du einen guten anhaltswert. du kannst so natürlich nichts über das verzerrungsverhalten in der nähe der maximalleistung sagen aber die maximale leistung an sich kannst du so recht genau feststellen.

besorg dir mal einen 1000W lastwiderstand für die dicken geräte
'Bass'
Inventar
#16 erstellt: 17. Jan 2005, 19:52
leider zu teuer, sonst hätte ich so einen Meiner macht ja schon bei über 300W schlapp
Das mit der vergleichsmessung hab ich schon bei meiner alten Homeanlage gemacht, stimmte fast mit der vom Hersteller überein.

Hersteller: 2x180W
Messung: 2x177W (27V)

Ich finde die Messung scheint ziemlich genau zu sein
DeLTaR
Ist häufiger hier
#17 erstellt: 18. Jan 2005, 01:33
Hallo Bass,

im Prinzip kannst du das zwar so machen, jedoch musst du folgendes beachten:
- Billige Multimeter arbeiten nicht unbedingt absolut linear.
- Besser ist es, die Kurvenform am Oszilloskop im Auge zu behalten, da du nicht weißt, wie genau das Multimeter auf Gleichspannungsanteile erkennt.
- Zum messen brauchst du einen hochbelastbaren Ohmschen Widerstand, die "normalen" Messwiderstände machen idR. nicht viel mehr als 2W mit, ohne stinken anzufangen
- Über induktive Widerstände brauchst du dir bei der Messung an einem Ohmschen Widerstand keine Gedanken zu machen, demnach musst du auch nicht irgendeine Impedanz ermitteln (welche auch?)
- Im Idealfall misst du bei Brückenschaltung genau die doppelte (Effektiv-)Spannung, da das Signal auf einem Kanal invertiert (180° phasengedreht) wird, Potentialdifferenz zwischen den beiden ist dann z.B. (-21,6V / +21,6V = 43,2V), also die doppelte als wenn man gegen Masse (+21,6V / 0V = 21,6V) misst. In deinem Fall würde ich sagen, die Brückenschaltung arbeitet nicht 100% exakt mit einer Phasendrehung von 180°, sondern weniger. Das führt allerdings auch zu einem verzerrten Klang.
- Wenn du ein Oszilloskop zur Hand hast, so ist die Messung dann praxisgerecht, wenn sich die Kurvenform auf keinen Fall schon am Oszilloskop sichtbar verformt. Ansonsten musst du dir schon über Klirrfaktormessungen Gedanken machen. Verformt sich die Kurve am Oszi noch nicht sichtbar, so kannst du im Normalfall und wenn die Endstufe nicht defekt ist, davon ausgehen, dass der THD-Faktor weit unter 1% liegt und deine Messung praxisgerecht ist. Siehe hierzu auch http://www.hifi-forum.de/viewthread-43-160.html
- Ich habe übrigens gleiche Messung mit einem typischen eBay-Verstärker durchgeführt: Dort war bei 16Vmax, also 11,3Veff definitiv Schluss, was nach P=U²/R an 4 Ohm sage und schreibe 31W ergibt. Nicht schlecht für nen 800W Verstärker

Viele Grüße
DeLTaR
I.P.
Hat sich gelöscht
#18 erstellt: 18. Jan 2005, 01:45
eine brückenschaltung dreht keine phasen sondern invertiert die phase eines kanals richtig gesprochen.

jede brückenschaltung arbeitet genau mit 180°, es gibt keine 160° brücksschaltung o.ä.

dass die gebrückte leistung nicht genau die vierfache leistung eines kanals ergibt kommt daher dass jeder kanal mit der halben impedanz belastet wird, die brückenleistung an 1x4 Ohm sollte genau der stereo leistung an 2 x 2 Ohm entsprechen.
cr
Inventar
#19 erstellt: 18. Jan 2005, 02:24
Eine Rechteckfunktion stellt KEINE Gleichspannung dar, sondern ein Frequenzgemisch mit starkem Obertongehalt.
Hiezu sei auf die Fourier-Analyse verwiesen.
DeLTaR
Ist häufiger hier
#20 erstellt: 21. Jan 2005, 12:46
Hallo LP & cr,


eine brückenschaltung dreht keine phasen sondern invertiert die phase eines kanals richtig gesprochen.


180° phasengedreht ist ja nichts anderes als invertiert. Wenn das ein feststehender Begriff ist, meinetwegen.


jede brückenschaltung arbeitet genau mit 180°, es gibt keine 160° brücksschaltung o.ä.


So sind sie zumindest konzipiert. In der Praxis treten jedoch meines Wissens trotzdem geringfügige Phasenunterschiede bei unterschiedlichen Frequenzen auf. Korrigiere mich wenn ich da falsch liege.


dass die gebrückte leistung nicht genau die vierfache leistung eines kanals ergibt kommt daher dass jeder kanal mit der halben impedanz belastet wird, die brückenleistung an 1x4 Ohm sollte genau der stereo leistung an 2 x 2 Ohm entsprechen.


Das mit der halben Impedanz kann ich zwar nicht nachvollziehen obwohl ich es schon öfters gelesen habe. Im Idealfall ergibt sich bei doppelter Spannung nach P=U²/R für 2² eben die vierfache Leistung (bei gleicher Last).
Wie ist das mit der halben Impedanz pro Kanal..?


Eine Rechteckfunktion stellt KEINE Gleichspannung dar, sondern ein Frequenzgemisch mit starkem Obertongehalt.
Hiezu sei auf die Fourier-Analyse verwiesen.


Stimmt.

Gruß DeLTaR
I.P.
Hat sich gelöscht
#21 erstellt: 21. Jan 2005, 13:26

DeLTaR schrieb:
Hallo LP & cr,


eine brückenschaltung dreht keine phasen sondern invertiert die phase eines kanals richtig gesprochen.


180° phasengedreht ist ja nichts anderes als invertiert. Wenn das ein feststehender Begriff ist, meinetwegen.


nicht ganz. man versteht in der regel das selbe darunter, aber in wirklichkeit ist eine invertierung eines signales keine phasendrehung sondern eine polungsdrehung.


DeLTaR schrieb:

jede brückenschaltung arbeitet genau mit 180°, es gibt keine 160° brücksschaltung o.ä.


So sind sie zumindest konzipiert. In der Praxis treten jedoch meines Wissens trotzdem geringfügige Phasenunterschiede bei unterschiedlichen Frequenzen auf. Korrigiere mich wenn ich da falsch liege.


das kann nicht "by design" passieren sondern nur durch ungenauigkeiten in der schaltung und ist imho sehr gering (<1°). also kein konstruktionsdetail sondern ein fehler.


DeLTaR schrieb:

dass die gebrückte leistung nicht genau die vierfache leistung eines kanals ergibt kommt daher dass jeder kanal mit der halben impedanz belastet wird, die brückenleistung an 1x4 Ohm sollte genau der stereo leistung an 2 x 2 Ohm entsprechen.


Das mit der halben Impedanz kann ich zwar nicht nachvollziehen obwohl ich es schon öfters gelesen habe. Im Idealfall ergibt sich bei doppelter Spannung nach P=U²/R für 2² eben die vierfache Leistung (bei gleicher Last).
Wie ist das mit der halben Impedanz pro Kanal..?


im idealfall stimmt das. nur werden beide endstufenkanäle bei brückenschaltung an 4 ohm mit 4 ohm IN SUMME belastet, jeder kanal muss seine spannung an 2 ohm anlegen und das schaffen die netzteile meist nicht mehr wenn die impedanz zu sehr sinkt. nur wenige endstufen sind in der lage die spannung in brückenschaltung wirklich zu verdoppeln.

das kann man auch elektrotechnisch korrekter erklären, kann ich aber jetzt aus dem stegreif nicht
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