Verstärkerleistung messen

[PeterFW]

Hallo!
Langsam steige ich immer tiefer in die Abgründe des Lautsprecherbauens und eine Frage kommt immer wieder und kann nicht beantwortet werden.
Wie viel Watt höre ich gerade?
Hat schoneinmal jemand den Leistungsverlaufes eines Verstärkers gemessen und womit?

Also Strom und Spannung am Ausgang des Verstärkers alle 50-100ms erfassen und als Zeit/Leistungs-Graphen plotten lassen.

Spontan habe ich da eine relativ aufwändige Idee die einen µC mit ADC, Shunt, OPV Gleichrichter und etwas an selbst geschriebener Software benötigen würde.

Grüße,
Peter

[walwal]

Du kannst die Volt (Wechselstrom) an den S-Eingängen messsen und dann über die Kennempfindlichkeit der LS hochrechnen.

V²/Impedanz=Watt

Die Concorde erzeugt bei 1 Watt + 1 m Abstand 88 dB
Bei 14 Volt:
14²/4= 40 Watt lt Visaton Messung erzeugen 100 dB

Jetzt noch Hörabstand einfließen lassen: 2 m= 6 dB; 4 m =12 dB weniger

Danach höre ich mit 85-95 dB, Spitzen etwas mehr.

[Masuuk]

Ein Voltmeter mit Spitzenwerterfassung (Peaktech um die 20€). Dann einmal die Frequenz durch woppeln (so langsam, dass das Auge (und Ohren) die Werte voneinander differenzieren können) - es reicht wenn man die markanten Stellen (Impedanzmini- und Maximum) . Anschließend Dauertest bei Hörlautstärke. Schon kann man den realen Leistungsbedarf abschätzen.

Wenn man es ganz genau Wissen will, kommt man um ein rechnergestützte Messung nicht herum. Allerdings dürfte die Abschätzung mehr als Ausreichend sein. Die Leistungsänderung der Lautstärke um 1dB dürfte stärker Ausfallen, als der Messfehler durch das händische Messen.

gruß Masuuk

[walwal]

Siehe auch hier:
http://www.visaton.de/vb/showthread....203#post356203

[walwal]

So kannst du die maximale Leistung testen:

http://www.hifimuseum.de/leistung-messen.html

[Chaomaniac]

Test-CD mit Sinus und einem Pegel von - 3dB brennen (so bis 400 Hz sollten gehen), in den Player, Ohrstöpsel rein in die dafür vorgesehenen Körperöffnungen, mit der fraglichen Lautsärkeeinstellung des Amps laufen lassen, Spannung messen, bezogen auf die Nennimpedanz des LS die Leistung berechnen, das ganze mal 2 nehmen (wegen den -3 dB-Pegels des Sinus).
So erhält man die Peakleistung für vollausgesteuerte CDs.
Bitte aber auch berücksichtigen, ob das Multimeter V(peak) oder V(rms) misst!

[Fosti]

Die meisten Multimeter sind bei Wechselstrom für harmonische 50 Hz ausgelegt. Bei größer abweichenden Frequenzen und nichtharmonischen Verläufen werden nur noch Hausnummern angezeigt. Multimeter mit "True RMS"-Funktion sind geeigneter.

[Reim]

Hallo Peter

auch mich interessierte diese Frage, da ich oft laß, dass man im Normalfall nur einige wenige Watt benötigt.

Das ganze lässt sich einfach mit einem Watt-Meter direkt am Lsp-Ausgang messen und anzeigen, es gibt einige Fertigprodukte, mit denen dass z.B. per LED Zeile angezeigt wird z.B. das VU-800.

Früher hatten Verstärker diese Anzeige bereits eingebaut, nur wenige große Marken haben dies unverändert im Programm, z.B. Luxmann oder Accuphase, diese benutzen eina analoge Anzeige.

Ich baue gerade eine LED-Anzeige mit Spitzenwertgleichrichtung und getrennten Zeitkonstanten für das Ansprech- und Abschwellverhalten, die Darstellung erfolgt über 60dB mit 20LED je Kanal, in meiner Dimensionierung reicht die Anzeige damit von 0,4mW bis 200W.

[Violoncello]

Die meisten Multimeter sind bei Wechselstrom für harmonische 50 Hz ausgelegt. Bei größer abweichenden Frequenzen und nichtharmonischen Verläufen werden nur noch Hausnummern angezeigt. Multimeter mit "True RMS"-Funktion sind geeigneter.

Multimeter ohne True-RMS richten die Wechselspannung gleich und messen dann die resultierende Gleichspannung (->Gleichrichtwert). Dieser wird mit dem Formfaktor für Sinusgrößen (~1,11) multipliziert und ergibt dann für sinusförmige Messgrößen zumindest theoretisch den korrekten Effektiwert.
Das heißt, sinusförmige Signale können mit so einem Gerät unabhängig von der Frequenz korrekt gemessen werden. Natürlich gibt es irgendwo dann eine obere Grenzfrequenz, für Audio aber nicht interessant.
Alle anderen Signalformen (z.B. Rechteck, Dreieck oder Musik), die einen anderen Formfaktor aufweisen, werden systematisch falsch gemessen.

Multimeter mit TRMS hingegen erfassen den tatsächlichen Signalverlauf und errechnen damit unabhängig von der Signalform den korrekten Effektivwert (bis zur oberen Grenzfrequenz).

Man darf aber die Qualität des Messgerätes nicht aus den Augen lassen: Multimeter ganz ohne TRMS sind oft aus der untersten Preiskategorie, deren Messwerten ich, obwohl theoretisch korrekt, nicht über den Weg trauen würde.

[Fosti]

Violoncello hat natürlich Recht! Das mit den 50 Hz gilt nur für (alte) Dreheiseninstrumente, die den Effektivwert direkt Anzeigen können. Sorry für die Verwirrung.

[PeterFW]

Hallo und vielen dank für die zahlreichen Antworten!
Aaaaalso... die Leistung mit einem bekannten Testton oder ein Mittelmaß zu ermitteln ist ja relativ einfach wie ihr mir ja auch empfohlen habt, dazu hätte ich auch alles hier und das währe schnell gemacht

Darum geht es mir aber nicht wirklich
Mir ging es um die Echtzeiterfassung bzw. die Datenkette die entstehen würde wenn man die tatsächliche Leistung erfasst die das System verbraucht während normale Musik läuft.

Also, Musik an, Amp an, Datenlogger starten und nach 3-30 Minuten (gibt ja durchaus lange Musikstücke) bekommt man dann ein Logfile ausgeworfen das alle 10-100ms die Tatsächliche Leistung darstellt die durch den Lautsprecher fließt.

Der Aufbau der mir vorschwebt würde in etwa so aussehen:
Shunt in die Zuleitung und zwei OPV Gleichrichter nach und vor dem Shunt anbringen.
Spannung beider Gleichrichter möglichst zeitnah oder simultan mit einem ADC erfassen, letzteres ist deutlich aufwändiger, ersteres verursacher gute Messfehler.
Das mit einer Messfrequenz von 10Hz bis 25Hz und alles in ein Logfile schreiben lassen.
Danach dann einen Zeit/Leistungsgraphen aus den Daten erstellen.

Das geht dann natürlich auch mit allerlei Testtönen und allem was man sonst an Signal verwenden möchte.

Edit meint noch: Natürlich erfordert das eine relativ hohe Auflösung oder einen Großen Shunt, wegen dem großen Wertebereich, um verwertbare Werte zu bekommen.
Aber ein großer Shunt verursacht dann wieder andere Probleme...

Grüße,
Peter

[Chaomaniac]

Wär es da nicht einfacher, die Maximalspannung bei einer bestimmten Lautstärkeeinstellung zu ermitteln und diesen Wert dann auf eine analysierte Musikdatei anzuwenden?

Wenn's wirklich um die Leistung (VA) geht, wird's eh schwieriger. Dazu muss der Impedanzverlauf des verwendeten Lautsprechers und die Verteilung des Musiksignals über die Frequenz in Zusammenhang gebracht werden…

Was ist eigentlich Sinn der Übung?

[PeterFW]

Wär es da nicht einfacher, die Maximalspannung bei einer bestimmten Lautstärkeeinstellung zu ermitteln und diesen Wert dann auf eine analysierte Musikdatei anzuwenden?

Ok, es währe fürs erste auch möglich einfach nur einen Logger zu verwenden der die Spannung erfasst. Würde es für einen ersten Versuch deutlich einfacher machen. Aber die Leistung kann ich daraus ja nur bedingt ableiten weil wie du ja schon gesagt hast:

Wenn's wirklich um die Leistung (VA) geht, wird's eh schwieriger. Dazu muss der Impedanzverlauf des erwendeten Lautsprechers und die Verteilung des Musiksignals über die Frequenz in Zusammenhang gebracht werden…

Würde das aber nicht alles rausfallen wenn ich Strom und Spannung messe, verlustleistungen ignoriere und daraus die Leistung durch simples P=U*I errechne?

Was ist eigentlich Sinn der Übung?

Sinn... ja... mal sehen wie der Leistungsverlauf eigentlich ausschaut, wie hoch die Spitzen sind, ein Gefühl dafür zu bekommen, einer für mich Mysteriösen Größe ein Gesicht geben und das ganze endlich mal ordentlich zu verstehen.
Die nötigen Bauteile und Werkzeuge habe ich alle, es würden keinerlei Anschaffungen anfallen bzw. nur im Bereich von 15 Euro.
Und zuguterletzt, weil es eine Herrausforderung ist und Kreuzworträtsel nicht meins sind

Am ende hätte ich auch einfach ein Gerät was ich in die Lautsprecherleitung hängen kann und das mir sofort anzeigt wie viel Leistung wirklich gerade von dem Lautsprecher in Schall und Wärme umgewandelt wird.

Die Hauptfrage bleibt jedoch, ist mein Ansatz falsch oder vergesse ich irgendetwas?

Grüße,
Peter

[Chaomaniac]

Hmm. O.K.
Wenn Du die abgegebene Leistung über den ganzen Audio-Frequenzbereich erfassen willst, ist aber Deine anvisierte Messfrequenz zu niedrig. Dann wären die höheren Frequenzen nicht oder nur teilweise als Alias-Artefakte mit drin.
Wenn ich alles richtig verstanden habe und entsprechend Ahnung vom Programmieren hätte, würde ich es in etwa so machen:
Shunt in die Lautsprecherzuleitung, dann mit den beiden Abgriffen in eine sehr gute Soundkarte/Interface mit sehr guter Kanalgleichheit rein und ein Stereofile aufnehmen. Danach mit der entsprechenden Software die beiden Spuren analysieren, in Relation setzen und mathematisch daraus den fließenden Strom pro Abtastwert ermitteln.
Das ganze natürlich vorher mit bekanntem Sinussignal und Referenzwiderstand kalibrieren.

[Violoncello]

Würde das aber nicht alles rausfallen wenn ich Strom und Spannung messe, verlustleistungen ignoriere und daraus die Leistung durch simples P=U*I errechne?

Prinzipiell ist das richtig... Kommt aber darauf an, welche Leistung du berechnen möchtest.

Durch simples "P=U*I" (mit skalaren, reellen Größen) errechnest du die Scheinleistung.

Das ist aber mehr als die tatsächliche Wirkleistung, da ein Lautsprecher eine komplexe Last ist. Das äußert sich dadurch, dass Strom und Spannung nicht in Phase sind (siehe elektr. Phasenplot eines Lautsprechers) und ein Teil der Scheinleistung einfach nur zwischen Verstärker und Lautsprecher hin und her pendelt (->Blindleistung).

Die Ermittlung der Wirkleistung an einer komplexen Last anhand von Durchschnittsgrößen für U und I (was ein Messwert ja immer ist) ist nicht möglich, da keine eindeutige Aussage über die Phasenbeziehung zwischen Strom und Spannung getroffen werden kann.