! Big Flame Thread: Lochbox, Doppelspider... ;-)

Zitat von "Mechwerkandi"

Wenn ich ein mechanisches System, gleich welcher Art, permanent am Rand seiner vorgegebenen Belastbarkeit oder darüber hinaus betreibe, muss ich damit rechnen, das es früher als üblich ausfällt, resp. Verschleisserscheinungen an Rande zum Ausfall zeigt.

Völlig richtig!
Schwierig wird es allerdings dann, wenn die festzulegende Betriebsgenze für eine akzeptable MTBF sehr weit unter der theoretischen Grenze liegt. Z.B. ein Chassis mit 6,5mm Spule/Platte-Hub nur bei Beschränkung auf 3 mm akzeptabel lange hält, oder viel schlimmer, beim Zusammenfallen einer geringsten Überschreitung, dieser ohnehin inakzeptablen 3mm, mit einem schwierigen, aber nicht als solchem erkennbaren Musiktitel - Die Spule gegen die Platte knallt.

Zitat von "Mechwerkandi"

Ein DC Displacement kann am Ausfall eines Lautsprechers beteiligt sein, muss es aber nicht, und wenn es daran beteiligt war, wäre zu klären, welchen Anteil es an der Fehlerkette hat.
Und weil man für diese Bewertung keine allgemein verbindliche Norm darstellen kann, lässt sich die Diskussion darüber quasi bis ins Unendliche fortsetzen.

Da ich der Auffassung bin, dass mechanische Defekte immer durch DC-Displacement verursacht werden, und die Mehrzahl der einseitigen Spulenabbrenner auch, diskutiere ich um Hinweise zur Vorhersagbarkeit zu bekommen.
Ich habe im Zusammenhang mit der URPS-Forschung Chassis gequält. Es hat sich für mich erwiesen, daß Chassis solange sie sauber um die Mittellage schwingen praktisch unzerstörbar sind. (unter Reso). in weiteren Versuchen habe ich Chassis direkt gegen ein Brett geschraubt, und mit absurden Bursts gequält, sowohl die Schwingspulenklebungen hielten, als auch die leichten NAWI-Membranen. Seither suche ich nach den Effekten, die bei um Größenordnungen geringeren Betriebszuständen dennoch zum sofortigen Ausfall führen.

Zitat von "Matthias Bost"

Der D54 wurde von Dynaudio als Fillerdriver mit nur 6dB Trennung (in Passivboxen) eingesetzt / empfohlen

Flach zu trennen war zu dieser Zeit in Mode ich nenne das "Flachtrennwahn" oder "Phasenphobie". Daß Deine Betriebsweise den Ausfall eines gut gebauten Dynaudio Schallwandlers soweit beschleunigt hat, daß er "zu früh" ausfiel mag schon sein.

Zitat von "Mattias Bost"

Hi,

konnte es nicht lassen und mußte ein wenig rechnen. Erstmal geschaut, wieviel mJ so in der gespannten Feder eines Chassis sitzen.

Ich habe dabei um extreme Werte zu bekommen, mal meinen 22"er als Datenbasis geschnappt, der hat eine mms = 300gr, Nachgiebigkeit = 0,161mm/N => Federkonstante = 6211N/m, Auslenkung +-10mm

Federenergie = 1/2 * D * s^2 (D = Federkonstante, s = Auslenkung aus nullage)

einsetzen:
Federenergie = 1/2 * 6211N/m * (0,01m)^2 = 310mJ (immerhin)

Kinetische Energie = 1/2 * m * v^2 (m = masse, v = Geschwindigkeit)

Problem: Wie schnell fliegt eine Membran im unkontrollierten Zustand durch den Magneten? Nehme eine sehr hohe Geschwindigkeit an von 10m/s (Annahme, daß die 20mm Hub in 2,5ms durchlaufen werden, mehr wird wohl bei einer so großen und schweren Membran nicht auftreten)

Also:

Kin. Energie = 1/2 * 0,3kg * (10m/s)^2 = 15J (!!!) NE GANZE MENGE, jedenfalls mehr als "gefühlt erwartet"! Respekt an Bernd, ich hatte nur was im ordentlichen mJ-Bereich erwartet.

Was steckt in einem Netzeil(-elko) drin?

Elektr. Energie im Kondensator = 1/2 * C * U^2 (C=Kapazität)

Nehmen wir mal nen normales Netzteil so ner ordentlichen 500W-Hifi Endstufe (da weiß ich was in meiner steckt!), 10000µF (0,1F) bei 80V.

Elektr. Energie = 1/2 * 0,1F * (80V)^2 = 320J (na ja, da ist glücklicherweise doch einiges drin).

Jetzt müßte man das mal mit "leichteren", professionellen PA-Lautsprechern "prüfen", deren obere Grenzfrequenz erheblich höher als meiner Kartoonpappe ist. Da die Geschwindigkeiten merklich steigen könnten, könnte es wegen des quadratischen Anstiegs der Energie mit der Geschwindigkeit und der höheren Anzahl von Pappen schon übler für ne Endstufe werden, allerdings haben diese auch einges über 80V Railspannung (und die Spannung hält glücklicherweise auch quadratisch dagegen).

Z.Zt. würde ich meinen, daß da kein Problem bei den Endstufen ensteht, aber über die Größenordnung der kinetischen Energie bin ich denn doch ernsthaft erstaunt.

Soweit, Grüße
Mattias

Alles anzeigen

Stelle Dir zur Ermittlung der Geschwindigkeit folgende Situation vor:
Nimm ein gewöhnliches Chassis, 200 Gramm Mms und folgende Federkurve (das ist ein sehr gebräuchliches modernes, mit Hilfe des Klippeltesters konstruiertes Chassis:

Jetzt lassen wir einen Musiktitel laufen und stellen den Pegel ein, bei dem diese Chassis maximal 6,5mm Auslenkung macht, das ist der Spule/Platte-Hub dieses Chassis. Dann stellen wir das Signal ab.
Nun zerren wir die Membrane 15 mm weit Richtung Polplatte und befestigen diese. (Und suchen erstmal keine Antwort auf die Frage, wie die Membrane im Normalbetrieb dahinkommt!).
Nun lassen wir den Musiktitel mit dem Pegel der Voreinstellung laufen und lösen die Arretierung der Membrane.

Nun gibt es günstige Fälle für das Chassis, für welche die Endstufe hohe Ströme liefern muß.
Aber auch sehr ungünstige Fälle für das Chassis mit denen die Endstufe eher keine Schwierigkeiten hat.

Damit die Ströme berechenbar werden die Bl-Kurve dazu:

Ohne diesen Versuchsaufbau je gemacht zu haben entsprich er doch sehr gut dem was ich erlebt habe: Das kann sich aufschaukeln, über die 15mm hinaus, warum? Wie fängt das an?

Anmerkung noch: Dieses Chassis läuft dank der extrem restriktiven Einspannung in BR bemerkenswert stabil, klirrt jedoch erheblich. In BR fällt das im allgemeinen Krach nicht auf, in CB leider sehr.

Zitat von "unknown_artist"

Ich denke das Problem, liegt ja wie von Bernd ja schon angesprochen oberhalb der Tuning Frequenz. Sagen wir mal 70 Hz bei einer Abstimmung auf ca 45Hz. Bei den gängigen Abstimmgüten sollte man sich dann doch die Frage stellen was der Antrieb jetzt sieht. Zum einen eine mechanische Induktivität, bestehend aus der schwingenden Masse der Membran und der mitbewegten Luft. Dann sieht er ein bisschen Reibwiderstand, klassifiziert über die mechanischen Verluste des Systems und ein bisserl Schallleistung die er abgibt. Und was bleibt noch über, die akustische Kapazität, die Federwirkung die sich irgendwie lustig aus einem großen Teil der Aufhängung und der Rückkammer-Luft-Verdichtung zusammensetzt.
Aber, langsam mal. Federt die Rückkammer oberhalb der Tuningfrequenz so wie sie sollte? Wo kommt der 2te Impendanzpeak oberhalb von fb her? Und eben hier sehe ich den kritischen Bereich bei jedem einfach ventilierten System, hier können ganz schnell Hubprobleme angesagt sein... Und das mitten im "Nutzbass"...

Messerscharfe Fragen, auf die ich zwar reproduzierbare praktische Antworten habe, doch keine "wasserdichte" Theorie.

Zitat von "Jonnytrance"

Mal gegengedanke: Membrangrösse und Hub machen SPL aus. Möchte ich im Nutzbereich laut werden, soll Chassi bei diesen Frequenz gut auslenken. Nehme ich die Auslenkung raus, sinkt SPL.
Vielleicht auch ein denkfehler von mir.

Sound-Klinik würde jetzt sagen: da setze ich einen Resonator drauf an, also im einfachsten Fall BP6, doch Resonatoren verschlechtern DC-verursachende Phasenwinkel. Immerhin entsteht dennoch Schall. Ein Fließwiderstand wäre geschickter, doch dann wirds natürlich Leise. Resistiver Strahlungswiderstand hilft, doch das wird riesig...

Underhang, nun, das ist vor allen Dingen teuer und schwer, Spulenlängen kosten immer gleich.

Natürlich wäre es sinnvoll Chassis mit absolut linearem BL zu bauen, diese mit einer dann möglichen linearen Einspannung zu versehen und, weil das für PA unumgänglich ist, elektronisch oder mechanisch den Verbleib im linearen Bereich erzwingen.
Da PA jedoch wirtschaftlich sein muß, und Krach weitgehend akzeptiert ist, gibts erstmal Chassis die mittels progressiver Einspannung zum stabilen Betrieb in BR gezwungen werden. Das klingt FÜRCHTERLICH ist aber so...

Gruß

Moin,

Zitat von "Mechwerkandi"

Redet man lange genug vom guten Wetter, tritt es irgendwann ein

@ Mechwerkandi: Mich stört ja schon, daß der Ausfall irgendwann eintritt, da Lautsprecher mit einem oder gar mehreren Resonatoren im Betriebsband zu DC-Kräften führen, die über das gesammte Leben des Chassis immer in eine Richtung wirken.
Dann gibt es Chassis/Konstruktions Kombinationen, die schon in der ersten Betriebsminute ausfallen, oder in dem Moment, wenn ein kritischer Musiktitel auf dem Programm steht. Das Vorkommen kritischer Tongemische und Tondauern in Musikaufnahmen hat über das letzte Jahrzehnt dramatisch zugenommen.
Pegelauswüchse gab es immer, leistungsfähige Endstufen gibt es schon lange, das ist nicht die Erklärung.

Vor einer Vorhersage kommt ja die Analyse, was war, wie hat es sich entwickelt, wie bei der Wettervorhersage auch. Doch hätte beim Wettergeschehen die wissenschaftliche Forschung (Atmosphäre etc.) nicht stattgefunden, so wären wir nicht bei der heutigen Genauigkeit.

Ich finde also, daß der nächste Schritt sein sollte, bestehende Konstruktionen auf DC-bedingte Folgen zu untersuchen. Ich habe bereits geschrieben wo sich einseitige Merkmale an ausgefallenen Chassis finden lassen. Dann ist es jedem möglich mit einzelnen Sinustönen im Nutzband zu testen. Modus könnte sein zunächst die Frequenz zu suchen, welche die größte Auslenkung zur Folge hat, diese zur Ermittlung des Maximalpegels heranzuziehen, und dann mit diesem Pegel durch das Nutzband zu steppen. Dabei beobachtet man die Membrane, und fertigt Klirrmessungen an.
Das fördert schon genügend Überraschungen zu Tage

Richtig spannend wird es mit Intermodulationsmessungen, Klippel liefert das Vorbild. Allerdings halte ich eine kleine Modifikation für nötig, bei Klippel liegen die Meßfrequenzen zu weit auseinander. Das mag zur Überprüfung von Chassis sinnvoll sein, für recht schmalbandige Lautsprecher nicht. Die Frequenzkombinationen sollten im Übertragungsband liegen. Auch sind mehrere Kombinationen zu messen, die DC-Problematik begrenzt sich bei einigen Konstruktionen auf sehr enge Frequenzbänder.

Hier könnte sich schnell zeigen, daß "konstruktiv etwas komplexere Konstruktionen" vordergründig, dank mehreren Maßnahmen zur Hubreduktion, zwar höher belastbar bzw. klirrärmer (Harmonischer Klirr ist nicht alles ) eingestuft werden, jedoch diese höhere Belastbarkeit, bzw. der geringere harmonische Klirr teuer erkauft ist. =>mit hohen Chassisverschleiß, FÜRCHTERLICHEN Intermodulationsverzerrungen, oder gar plötzlichen Ausfällen durch unvermutete Collapse Ereignisse.

@ ukw: Vielen Dank für die Recherche, die Zitate und die Links.

Gruß

Moin Matthias,

danke für die Betrachtung. Daß die Einspannung so viel weniger Kraft entgegensetzt als der Antrieb liefert - da hätte ich mich erheblich verschätzt.

Ich wurde von der Robustheit eines heutigen PA-Chassis überrascht. Bei nicht unüblichen 25mm bis zur Polplatte (18", oberes Segment) und der bis dorthin immer progressiver arbeitenden Einspannung (Doppelspider) kann ein solches Chassis das Anlegen einer Gleichspannung tatsächlich mechanisch überleben. Die Schwingspule verglüht natürlich in wenigen Sekunden.

Ich habe hier 18" Chassis aus dem oberen Segment - mit Doppelspider. Diese habe ich Freeair in der Oktave um 40 Hz gequält. Über 1000W RMS. Daß ein solches Chassis unter diesen Bedingungen, schon mit Bruchteilen dieser Leistung, seinen linearen Hub überschreitet ist logisch. Unerwartet war jedoch das Hub-Ergebniss bei besagten über 1000W. Die Membrane war trotz stinkender Schwingspule nicht über 9mm auszulenken. Den Klang würde ich mit "Anprall an Gummistoppern" beschreiben. (Das Chassis war nicht nur zur Bemusterung in meinem Besitz, sondern mein Eigentum. Solche Versuche an Mustern empfinde ich als schlechtes Benehmen :wink: )

Zu überlegen wäre auch, inwieweit diese progressive Einspannung doch relevante Energiemengen speichert, wenn sich der Hub von Durchgang zu Durchgang weiter erhöht. Krass ist, daß die Kräfte schon in vereinfachter Betrachtung erheblich über denen eines Endstufendefekts liegen. Den Collapsefall habe ich bei obigem Test jedoch vermieden, da ich sicher bin, daß die Spider dann abreißt, oder die rapiden Bremsungen den Membranehals an der Schwingspulenträger-Klebung endgültig überfordern. Zu überprüfen wäre jedoch, ob der Collapsefall überhaupt eintritt, wenn die Schwingspule dermaßen rigide im Spalt gehalten wird. Übrigens: das DC-Displacement über Reso war zwar nicht offensichtlich, jedoch deutlich sichtbar.

Zitat von "Sound-Klinik"

... bei kleinen CBs mag das bei tiefen Frequenzen schon hinkommen ... bei einer BR-Abstimmung ist der zusätzliche Energieentzug (Impedanzminimum !!) bei der Abstimmfrequenz (hier wird mehr Wechseldruck generiert) schon merklich.

Mit konstruktiven Wechseldruck-Widerständen auf DC zu antworten ist nicht zwingend zielführend. Schon knapp oberhalb der Tuningfrequenz ist eine BR eine CB, mit einem riesigen Leck gegenüber DC und tiefen Frequenzen. Zumindest das riesige Leck zeichnet viele weitere Bauweisen konstruktiv aus.

Zitat von "[color=red

unknown_artist[/color]"]Federt die Rückkammer oberhalb der Tuningfrequenz so wie sie sollte? Wo kommt der 2te Impendanzpeak oberhalb von fb her?

Zitat von "[color=red

unknown_artist[/color]"]Wenn sie auf fb in Phase sind, wer sagt denn das sie das bei 1,5 fb immer noch sind?

Manche vereinfachte Betrachtung ist schlicht falsch? :oops:

Zitat von "Mattias Bost"

Ein instabiles Chassis/Gesamtkonstrukt nimmt Energien auf, denen die Einsspannung nicht gewachsen ist (schon gar nicht auf Dauer). Darüber sollte man sich auch im Klaren sein. .

Wenn ich nicht einige Male zugeschaut hätte, an Einigen nach recht gewöhnlich ausgelegten Bauprinzipien gebauten Bässen, daß offensichtlich extreme Kräfte walten... ...Schön, daß Du das theoretisch gezeigt hast.

Gruß

Moin,

Zitat von "Mechwerkandi"

Das hängt von der Intention des Konstrukteurs ab und ist sicherlich nur schlecht zu pauschalisieren.
Technisch sinnvoll wäre die Einspannung im Betriebsbereich linear, darüber hinaus stark progressiv ansteigend.
Bei einer üblichen Konstruktion wird sich das aber nur näherungsweise darstellen lassen.

Das habe ich oben an einem realen Chassis beschrieben. Es schien so, als sei die reale Einspannung "etwas" progressiver als in den Klippeldiagrammen auf einer der letzten Seiten.
Ich denke auch, daß die gnadenlos knappe Auslegung, 9mm mit brutaler Gewalt, bei 6,5 linear ist schon knapp, einige hier formulierte Ziele auch ohne externe Regelung schon erreicht. Vor allem wenn man pingelig innerhalb der linearen 6,5mm aussteuert. (Doch das wäre HiFi die nötigen Sicherheitsreserven selbst mit theoretisch optimalem Limiter sind zu groß)

Das Problem bleibt jedoch der Klirr, denn perfekt linear wird, und darf, die Einspannung nie sein. Bei einer linearen Einspannung entsteht der Klirr dann durch starkes Auswandern aus dem "linearen" BL hinaus, und zusätzlich aus der Kollision mit dem dann extremst progressiven Einspannungsende. Da gehe ich schon davon aus, daß eine "gewisse Zahl" von Herstellern dem Optimum recht nahe sind, der Klippeltester ermöglicht die saubere Trennung der Klirrquellen, und ein paar wenige Chassisentwickler nutzen das erfolgreich.

Aber bei aller Optimierung, es klirrt... ...kollabiert, oder hält nur kurz, manchmal alles zusammen. Leute, alles wegen DC-Displacement, begreift es. Der kürzeste Weg zum Ziel ist also das DC-Displacement als Eigenschaft gebräuchlicher Membranantriebe zu eliminieren.
Eine Lösung ist Servodrive . DSP-Regelung mit Absolutwertgeber... ...ich finde gerade die Forschungsarbeit nicht wieder, das war ein optischer Absolutwert- Geber mit DSP, 10 dB weniger Klirr, immerhin. ...aber eine glühende Schwingspule.

Konstruktionen mit hohem Leistungsbedarf...

Gruß