Kaiutinelementin impedanssimittari
Heikkinen, Jyrki (2007)
Heikkinen, Jyrki
Kajaanin ammattikorkeakoulu
2007
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201004126340
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201004126340
Tiivistelmä
Insinöörityössä suunniteltiin ja toteutettiin impedanssimittari. Mittari on tarkoitettu erityisesti kaiutinelementin
mittaamiseen, mutta muitakin kuormia voi toki mitata. Mittaria on tarkoitus hyödyntää kaiuttimien ominaisuuksien
määrittämisessä. Impedanssi on taajuudesta riippuva, kompleksinen suure ja voi sisältää resistanssin lisäksi
reaktanssia. Reaktanssin osuutta voidaan kuvata myös vaihekulmalla.
Koska impedanssi on taajuudesta riippuva suure, laitteen on kyettävä mittaamaan eri taajuuksilla. Tavoitteena on
saada impedanssi mitattua ainakin alueella 10–200 Hz. Laitteen tulisi mitata impedanssista itseisarvon lisäksi sen
vaihekulma. Impedanssin mittausta varten kytketään mitattavan kohteen kanssa sarjaan tunnetunkokoinen vertailuvastus.
Kun molempien läpi syötetään sinisignaalia, voidaan impedanssi laskea vertailemalla näiden yli vaikuttavia
jännitteitä.
Laite koostuu useasta osasta. Ohjauksesta huolehtii mikrokontrolleri johon on sarjaportin kautta yhdistetty PC.
Kontrollerissa on C-kielinen ohjelma, joka ohjaa siniaaltogeneraattoria ja AD-muunninta. PC:llä on LabVIEWohjelma,
joka käsittelee mittaustiedot ja esittää tulokset. Siniaaltogeneraattori toteutetaan käyttäen Walshfunktioita.
Walsh-funktioiden avulla saadaan haluttu aaltomuoto muodostettua digitaalisista signaaleista. Menetelmällä
saadaan yksinkertaisesti muodostettua kohtalaisen laadukasta siniaaltoa. Siniaaltogeneraattorin taajuutta
ohjataan kontrollerilla. Jännitteen mittaus suoritetaan AD-muuntimella.
Laite testattiin mittaamalla bassoelementin impedanssia ja vertailemalla tuloksia teoreettisiin arvoihin. Testit
osoittavat että laite toimii kuten pitää ja on tarpeeksi tarkka käytännön mittauksiin.
mittaamiseen, mutta muitakin kuormia voi toki mitata. Mittaria on tarkoitus hyödyntää kaiuttimien ominaisuuksien
määrittämisessä. Impedanssi on taajuudesta riippuva, kompleksinen suure ja voi sisältää resistanssin lisäksi
reaktanssia. Reaktanssin osuutta voidaan kuvata myös vaihekulmalla.
Koska impedanssi on taajuudesta riippuva suure, laitteen on kyettävä mittaamaan eri taajuuksilla. Tavoitteena on
saada impedanssi mitattua ainakin alueella 10–200 Hz. Laitteen tulisi mitata impedanssista itseisarvon lisäksi sen
vaihekulma. Impedanssin mittausta varten kytketään mitattavan kohteen kanssa sarjaan tunnetunkokoinen vertailuvastus.
Kun molempien läpi syötetään sinisignaalia, voidaan impedanssi laskea vertailemalla näiden yli vaikuttavia
jännitteitä.
Laite koostuu useasta osasta. Ohjauksesta huolehtii mikrokontrolleri johon on sarjaportin kautta yhdistetty PC.
Kontrollerissa on C-kielinen ohjelma, joka ohjaa siniaaltogeneraattoria ja AD-muunninta. PC:llä on LabVIEWohjelma,
joka käsittelee mittaustiedot ja esittää tulokset. Siniaaltogeneraattori toteutetaan käyttäen Walshfunktioita.
Walsh-funktioiden avulla saadaan haluttu aaltomuoto muodostettua digitaalisista signaaleista. Menetelmällä
saadaan yksinkertaisesti muodostettua kohtalaisen laadukasta siniaaltoa. Siniaaltogeneraattorin taajuutta
ohjataan kontrollerilla. Jännitteen mittaus suoritetaan AD-muuntimella.
Laite testattiin mittaamalla bassoelementin impedanssia ja vertailemalla tuloksia teoreettisiin arvoihin. Testit
osoittavat että laite toimii kuten pitää ja on tarpeeksi tarkka käytännön mittauksiin.