ACT - ACtive Transducer

Emnet for dette projekt er en total integration af switch mode audio effektforstærkere og elektrodynamisk højttalere til en enkelt enhed, med brug af højttalerens svingspole som udgangsfilter for forstærkeren, med perspektiver som markant nedbragte system energitab, system størrelse og -pris.

Projektbeskrivelse
Formål: Formålet med projektet er at tilvejebringe teknologiske muligheder for at integrere en højttalerenhed og audio effektforstærker til en komponent så energiforbruget, det totale volumen og prisen bliver mindst mulig. Ved at forske inden for opbrydning mellem grænserne mellem to af grundelementerne og i stedet betragte det som et samlet system er det muligt at forbedre effekt- og energieffektivitet i store dele af audio reproduktionskæden. Ideen er helt analogt til Grundfos' integration af pumpe, effektelektronik og styring. Baggrund: I utallige år har det traditionelle 'interface' mellem en effektforstærker og højttaler været spændingsstyring og 8 #OMEGA#. Herved var det muligt at sætte anlæg sammen fra vidt forskellige producenter. Ved at have styr over store dele af reproduktionskæden er det muligt at optimere det samlede system således at man kan opnå betydeligt højere effekt- og energieffektivitet. Der er et behov for en større forskningsindsats inden for dette område, og det vurderes at der er et større potentiale for effektivitetsmæssige, materialebesparelsesmæssige og lydkvalitetsmæssige forbedringer. Indhold og projektmål: Projektets fokus er at forske i hvorledes det er muligt at integrere en højttalerenhed og effektforstærker til en komponent således at den har en meget høj virkningsgrad i alle brugssituationer, helt nede fra lav udstyring (f.eks. standby) og op til fuld udstyring. Målene er: 1) 4 gange højere virkningsgrad for kombinationen af forstærker og højttaler, 2) betydelige komponent og materiale besparelse, bl.a. total eliminering af kølepladen, 3) halvering af tomgangstabene ift. ICEpower teknologien. Dette projekt er multidiciplinært idet det indeholder forskning indenfor, akustik, signalbehandling (bl.a. DSP) og effektelektronik. Den store udfordring bliver at få alle transducerparametrene inkluderet i totaloptimeringen. Faser: Projektet vil bestå af følgende faser: 1) Grundig research af state-of-the-art + detailplanlægning. 2) Energioptimerede design af forskellige udgaver af ACT. 3) Fremstilling af laboratoriemodeller. 4) Brainstorming mod nye topologier og principper. 5) Tests og forbedring af de mest lovende ideer / konstruktioner. 6) Fremstilling af prototyper og tests af disse. 7) Rapportering. På baggrund af de fælles erfaringer, vil virksomhederne fremstille flere prototyper og demonstrationsmodeller relevante for deres produkter
Resultater

Formål: Med dagens teknologi er højeffektive switch mode, klasse D, forstærkere baseret på puls bredde modulation, PWM, realiserbare. Med klasse D teknikken kan consumer audio systemer drage stor fordel af klasse D teknikkens væsentligt forøgede energieffektivitet samt kompakthed, da de ikke behøver store køleplader, og særdeles vigtigt, reduceret pris. Emnet for dette projekt er en total integration af switch mode audio effektforstærkere og elektrodynamisk højttalere til en enkelt enhed, med brug af højttalerens svingspole som udgangsfilter for forstærkeren, med perspektiver som markant nedbragte system energitab, system størrelse og -pris. Udførelse: Standard switch mode audio forstærkere og højttalere på markedet er designede for brug i traditionelle audio systemer, og kan ikke uden væsentlige modifikationer bruges i det integrerede system uden at kompromittere energieffektiviteten, hvorfor teknikker til dedikering af forstærker og højttaler til dette formål har haft hovedprioritet i dette projekt. Projektet har givet et grundlæggende studie af tabsmekanismerne i højttalere og forstærkere, og forslag til optimering er givet for at reducere det samlede systems effekttab og pris, uden at kompromittere dets audio ydelse. De teoretiske resultater er verificeret ved målinger og lytteforsøg på en bashøjttaler med forskellige prototype forstærkere. Resultater: Målene var: 1) 4 gange højere virkningsgrad for kombinationen af forstærker og højttaler. 2) betydelige komponent og materiale besparelser, bl.a. total eliminering af kølepladen. 3) halvering af tomgangstabene ift. ICEpower teknologien. Nogle af de resultater, der er opnået i projektet, er redesign og optimering af delene i en højttaler, så den kan anvendes som udgangsfilter for forstærkeren, uden væsentlige effekttab, og retningslinier for integrering af højttaler og forstærker med en markant reduktion af systemets effekttab til følge. Endvidere har arbejdet i projektet resulteret i nye topologier til switch mode forstærkere med særdeles høj audio ydelse til en særdeles lav pris. De opnåede mål er: 1) halvering af effekttabet ved fuld udgangseffekt for kombinationen af forstærker og højttaler. 2) betydelige komponent og materiale besparelse, i form af eliminering af kølepladen og udgangsfilter. 3) reduktion på mindst en faktor 2 af de samlede tomgangstab. Konklusion: Deltagerne har stort set opnået det forventede af projektet. Den viden og de praktiske eksperimenter har betydet at virksomhederne i fremtiden kan realisere aktive transducere til basområdet, mens der skal arbejdes videre på mellemtone- og diskantområdet. Det er en viden der vil blive brugt i fremtidige produkter. Projektet har generelt levet op til forventningerne. Deltagerne har fået et generelt overblik over kendte topologier og deres fordele og ulemper, har fået en række nye kredsløb som åbner nye muligheder i forbindelse med aktive transducere

Key figures

Periode:
2001 - 2004
Bevillingsår:
2001
Egen finansiering:
4,22 mio.
Støttebeløb:
2,94 mio.
Støtteprocent:
41 %
Projektbudget:
7,16 mio.

Kategori

Oprindelig title
ACT - ACtive Transducer
Program
EFP
Fælles overordnet teknologiområde
Energieffektivitet
Projekttype
Udvikling
Journalnummer
1273/01-0006

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
BANG & OLUFSEN A/S
Danmarks Statistik.

Kontakt

Kontakperson
Andersen, Michael, A.E.
Adresse
ELTEK-DTU
Bygning 325
DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark
Andersen, Michael, A.E. , 45881633, ma@eltek.dtu.dk
Øvr. Partnere: Bang og Olufsen PowerHouse Aps; vifa/scan-speak a/s; ØRSTED-DTU