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Bau einer passiven Frequenzweiche

  • Hagen Jaeger
  • 28. Januar 2013 um 19:01
  • Hagen Jaeger
    Beiträge
    486
    • 28. Januar 2013 um 19:01
    • #1

    Moin,

    ich möchte hier gerne den "genrellen" (soweit möglich) Aufbau einer passiven Frequenzweiche diskutieren und anhand eines persönlichen Beispieles dann dokumentieren.

    Ich weiß, dass es zu dieser Thematik natürlich schon etliche Anfragen gab. Das hier eröffnete Thema soll aber nicht unbedingt eines von denen werden, bei denen ich euch nach Bauteilen frage und ihr mir dann sagt, dass das abhängig von den verwendeten Lautsprechern ist :wink: ...

    Vielmehr soll das eine angeregte Diskussion sein bei der jeder mal seinen mehr oder weniger scharfen Senf zu abgeben darf. Das Ziel ist es einen etwaigen Verlauf zum Design einer passiven Weiche am Ende herauszustellen, sodass vielleicht bei anderen Anfragen auf dieses Thema verwiesen werden kann.

    Es gibt Literatur zum Bau von passiven Frequenzweichen mit denen man die Realisierung vornehmen kann. Ich fände es aber ganz schön hier auch ein paar praktische Erfahrungen von Leuten, die bereits passive Weichen gebaut haben, mit einfließen zu lassen.

    Zur anschließenden Realisierung : im Rahmen meines Hörtechnik+Audiologie-Studiums werde ich ein Praktikum in diesem Bereich absolvieren. Ich habe einen elektrotechnischen Betrieb gewählt, der sich neben dem Verstärkerbau auch mit dem Design passiver und aktiver Lautsprecher auseinandersetzt. Im Rahmen diese Praktikums darf ich ein eigenes Projekt verwirklichen, das wäre bei mir der Bau einer passiven Frequenzweiche für meine Topteile bestehend aus 18Sound 15MB700 am Limmer 085 + 18Sound ND1480A am XT-1464-Horn.

    Mir stehen in dem Betrieb dann auch die Möglichkeiten unter anderem der Frequenzgang- und Impedanzmessung zur Verfügung.

    Aber vorher würde ich erstmal das Vorgehen diskutieren, erstmal meine Idee, dann gern eure Vorschläge und Kommentare.

    Etwas Theorie : (wer keine Lust hat das zu lesen einfach den kursiven Text überspringen)

    Passive Hochpass- und Tiefpassfilter 1. und 2. Ordnung haben feste, komplexe Übertragungsfunktionen. Der Verlauf des Betrages und der Phase lassen sich somit errechnen.

    Der passive Tief-/Hochpass 1. Ordnung besteht aus einem Kondensator(C) und einem Widerstand(R) in Reihe, oder aber einer Spule(L) und einem Widerstand in Reihe. Es gibt also zwei Möglichkeiten einen Tief/-Hochpass 1. Ordnung zu realisieren, entweder mit C+R oder mit L+R. je nachdem wo man die Spannung abnimmt erhält man den gewünschten Filter. Bei R+C wäre das bei der Spannungsabnahme über R ein Hochpass, über C ein Tiefpass. Bei der Spule ist es andersherum. je nach gewünschter Trennfrequenz macht es mehr Sinn eine Spule statt einem Kondensator (oder umgekehrt) zu wählen. Die Trennfrequenz lässt sich hier mit einfachen Formeln berechnen (omega = 1/(R*C) beim Kondensatorbeispiel, man beachte noch, dass omega die Kreisfrequenz mit omega = 2*pi*f sei)

    Der passive Tief-/Hochpass 2. Ordnung ist ein Schwingkreis aus L, R und C, je nachdem ob man die Spannung, die an L oder C abfällt, verwendet, erhält man einen Tiefpass (C) oder einen Hochpass (L). Wenn man die Spannung, die über R abfällt hernimmt, erhält man einen Bandpassfilter. Die sogenannte Resonanzfrequenz lässt sich auch hier noch recht einfach berechnen (omega = 1/sqrt(L*C)), nun spielt aber beim Schwingkreis auch die sogenannte Güte, die sich aus dem Verhältnis von R L und C ergibt, eine Rolle (Q = sqrt(L*C)/(L*C)). Die Güte gibt vereinfacht gesagt die Verstärkung bei der Trennfrequenz an. Eine Güte von 0,707 (1/sqrt(2)) wären logarithmiert mit Bezugswert 1 die bekannten -3 dB. Eine Güte von 1,414 (sqrt(2)) wären +3 dB bei der Trennfrequenz, also sogar eine Überhöhung. Ist also etwas komplexer, aber hält sich im Rahmen.

    Ein Filter 3. Ordnung ist eine Reihenschaltung eines Filters 2. und 1. Ordnung (Filterordnung 4 ... u.s.w.)

    Schaltet man also eine Kondensator in Reihe zu einem Lautsprecher mit dem Widerstand R über dem dann eine von der Frequenz abhängige Spannung abfällt, dann erhält man also einen Hochpass 1. Ordnung, mit einer Spule in Reihe erhält man einen Tiefpass.

    So weit so gut. Bisher ja alles noch "recht" greifbar.

    Es ergbit sich aber, dass die Betragsfunktion, also der Frequenzverlauf, natürlich abhängig vom Widerstand R ist. Das Problem was nun auftritt ist, dass ein Lautsprecher kein rein reeller Widerstand ist, sondern einen frequenzabhänngigen Widerstand (Impedanz) besitzt. d.h. je nach Eingangsfrequenz ändert sich der Wert des Widerstandes R, über dem die Spannung abfällt, und somit auch die Betragsfunktion. Das ist ein Problem, denn nun wird das Errechnen des letztendlichen Filterverlaufes gleich doppelt kompliziert. Aber machbar, dafür gibt es auch Programme, oder man rechnet es eben selbst anhand einiger Werte aus.

    Das Erste was man also meiner Meinung nach machen muss um eine gute passive Weiche entwerfen zu können : die Impedanz der Lautsprecher im eingebanten Zustand messen und nicht pauschal bei jeder Frequenz mit 4, 8 oder 16 Ohm, je nach Lautsprecher, zu rechnen.

    Die von Lautsprecher zu Lautsprecher verschiedenen Impedanzverläufe sind auch der Grund warum passive Fertigweichen aus Ebay und Konsorten meistens nicht das gewünschte Ergebnis erbringen.

    Desweiteren ist aber neben dem Impdedanzverlauf natürlich auch noch der tatsächliche Frequenzverlauf des Lautsprechers wichtig. Dieser muss mit beachtet werden, da das Ausrechnen einer Filterfunktion von einem völlig geraden Frequenzverlauf ausgeht, der in der Realität natürlich nicht existiert.

    Damit hätten wir also meiner Meinung nach schonmal die nötigen Messungen, die man benötigt :

    - Impedanzmessung der Lautsprecher im eingebauten Zustand

    - Frequenzgangmessung der Lautsprecher in eingebautem Zustand

    Die Frequenzgangmessung sollte man bei verschiedenen Winkeln vornehmen, also mehrere Frequenzmessungen machen, eine auf Achse, mehrere neben der Achse, wenn man genau sein will auch in beide Richtungen (also links und rechts von der Achse). Erste Frage : 10°-Schritte, oder was würdet ihr sagen? Die Messungen neben der Achse dienen zum Messen des frequenzabhängigen Abstrahlwinkels, der sollte bei der Trennfrequenz bei beiden Lautsprechern nach Möglichkeit recht gleich sein, da man sonst neben der Achse auf einmal Ungleichmäßigkeiten im Frequenzverlauf erhält.

    Bedingungen für die Messungen : schön wäre Freifeld, also ohne Reflexionen. Das geht natürlich eher nicht. Ein schallarmer Raum wäre gut (Freifeldnachbildung in einem gewissen Frequenzbereich), im Diffusfeld kann man auch messen, die Nachhallzeit sollte hier meiner Meinung nach klein sein, der Raum aber eher nicht, also muss viel Schallabsorption in den Raum rein, damit der Hallradius (Radius an dem der Diffusschallpegel gleich dem Direktschallpegel ist) groß ist. Dann nah an die Box ran, aber auch nicht zu nah. ist der Hallradius deutlich größer als diese Entfernung, dann kann man davon ausgehen, dass man vornehmlich den Direktschall des Lautsprechers aufnimmt.

    Das mit dem richtigen Messen ist bei mir noch recht unausgereift, das kommt alles in den folgenden Semestern, über Anmerkungen bezgl. Denkfehler o.ä. freue ich mich daher natürlich.

    Bei genanntem, erstmal namenlosem ;-), Betrieb steht mir ein schallarmer raum zur Verfügung, der Noppenschaumstoff ist aber ziemlich ... niedlich, glaube nicht, dass man damit unter 500 Hz noch brauchbare Absorption / Dissipation erzielen kann.

    kalibrierte Messapparatur sollte klar sein.

    Jetzt meine Idee zum Design : Man entwirft über aktive Trennung und Frequenzgangmessungen eine optimale Filterstruktur (+ Schalldruckanpassung) und versucht diese dann passiv mit der aufgenommenen Impedanzmessung und verschiedenen Bauteilwerten am PC nachzubauen (vorzugsweise über ein geeignetes Programm). 100%ig wird man das nie hinbekommen, hier wird es wohl 2-3 Anläufe brauchen bis man das gewünschte Ergebnis hinbekommt, besonders da die Phasenverläufe der passiven Filter auch anders aussehen werden und man für bestmögliche Addition bei der Trennfrequenz deswegen recht lang rumspielen muss.

    hat man das alles hinter sich gebracht und sichergestellt, dass es die benutzten Bauteilwerte auch zu kaufen gibt ( ;) ...), hat man aber doch eigentlich eine passive Weiche entworfen.

    Man kann natürlich auch durch Try'n'error rein passiv einen Filter entwerfen, dazu braucht man aber einen im besten Fall recht großen Bauteilpark.

    Okay, soweit von mir bis hierhin. Leider viel text, hoffe es stört nicht zu arg... Jetzt gerne ihr... ;)

    LG - Hagen

    Der Ton macht die Musik :)

  • Sebastian Bock
    Beiträge
    125
    • 28. Januar 2013 um 23:03
    • #2

    Hi,
    ich kann dir aus meinem ersten Projekt sagen, dass vor Allem die Einspielzeit der Chassis beachtet werden sollte. Weiters sind Boxsim-Modelle wirklich schon nahe an der Realität, wenn die passenden Messungen dazu gut gemacht wurden. Besonders wichtig ist hier nicht nur die Amplitude und die Impedanz sondern besonders auch die Phase im Übergangsbereich. Hier kommt man auch nie um einen AUfbau der Weiche und Test in der Realität herum.

    Prinzipiell sind Ansätze für Weichenschaltungen nur bei recht linearem Frequenz und Impedanzverlauf wirklich richtig. Und das kommt ja, gerade bei PA Chassis und Treibern in Hörnern gerade im Übergangsbereich recht selten vor.
    Mit einer guten Simulation kannst du dir aber auch einige Arbeit beim umstecken von Weichenteilen und messen sparen. Ich habe das dann immer parallel gemacht:
    Anhand des Boxsim-Modells eine Weichenschaltung probiert und diese dann in der Realität geprüft..

    LG Sebastian

  • Hagen Jaeger
    Beiträge
    486
    • 29. Januar 2013 um 08:43
    • #3

    Hi,

    das mit der Einspielzeit ist ein wichtiger Tipp, das hatte ich noch garnicht bedacht. Glücklicherweise setze ich die Lautsprecher bereits vollaktiv betrieben seit einem Jahr ein, sodass die sich bereits eingespielt haben sollten ;-).

    Zitat

    Prinzipiell sind Ansätze für Weichenschaltungen nur bei recht linearem Frequenz und Impedanzverlauf wirklich richtig [...]

    Nunja, wenn man den genauen Frequenz- und Impedanzverlauf der Lautsprecher kennt, dann kann man ja eigentlich bei gegebener Übertragungsfunktion auch den resultierenden Frequenzgang errechnen, oder?

    (( Boxsim habe ich noch nicht benutzt, schaue ich mir gleich mal an. Dort kann man dann Frequenz- und Impedanzverläufe importieren, oder wie funktioniert das? ))

    Habe mir Boxsim nunmal angesehen, schaut genau nach dem Programm aus, dass ich brauche, danke.

    LG - Hagen

    Der Ton macht die Musik :)

    Einmal editiert, zuletzt von Hagen Jaeger (29. Januar 2013 um 09:21)

  • Sebastian Bock
    Beiträge
    125
    • 29. Januar 2013 um 08:58
    • #4

    Hi,
    mit errechnen würde ich nicht anfangen. Vllt. ist das aber auch darin begründet, dass ich mich in E-Technik Berechnungen ned so gut auskenne..
    Und ja, in Boxsim kann man gemachte Messungen von:
    - Frequenzgang
    - Phasengang
    - Impedanz
    - Elektr. Phase
    aus Arta importieren. Die Messungen die du benötigst kannst du aus ARTA als File exportieren, das geht auch mit der Demoversion.

    Ab hier ist auch erklärt, wie man in ARTA richtig gated für Frequenz- und Phasenmessungen:
    http://www.hififorum.at/forum/showthread.php?p=170376
    Ab Beitrag 30 gehts los.

    Ja wie gesagt, ich hab das jetzt bei meinem ersten Lautsprecher eigentlich simultan gemacht. Zuerst probiert, dann nachgemessen..
    hier noch ein Boxsim Tutorial: http://hifi-selbstbau.de/index.php?option=com_content&task=view&id=62
    Die Messungen für Boxsim mache ich immer in 2m Entfernung in der Mitte von TMT und HT.

    lg

  • Jobsti
    Reaktionen
    11
    Beiträge
    7.942
    • 31. Januar 2013 um 16:14
    • #5

    Bei passiven Weichen gilt ganz viel Try & Error.
    Nen Controllersetup vorerst machen kann man natürlich, das Taugt aber eher nur zum groben hören ob die Kombi
    passend erscheint und um grob rauszufinden ob die angepeilte Xover realisierbar ist.
    1:1 passiv übertragbar wird das aber nie, man braucht definitiv nen riesen "Bauteil-Park"

    Man kann sich als Anfänger mit Weichenrechnern grob nähern, damit man circa weiß,
    welche mit welchen Bauteilwerten man beginnen sollte.
    Ich selbst benutze meine eigenen online-rechner mittlerweile doch öfters, gerade für Notch-Filter oder Spannungsteiler,
    Dennoch muss hier viel experimentiert und getauscht werden.

    Boxsim ist richtig toll, keine Frage, aber es liefert auch keine 100% genauen Ergebnisse, vor allem net unter Winkel,
    minimal muss man IMMER eingreifen, manchmal passen die Werte auch kein Stück.
    Hab da beides schon erlebt, gerade bei meiner aktuellen HiFi Kiste konnte ich's komplett vergessen ;)

    Die besten Ergebnisse hatte ich auch, wenn ich in der fertigen Kiste die Chassis jeweils auf 2-4m vermessen habe,
    zwischen den Chassis und circa das angepeilte Gehäuse eingegeben habe, jeweils Position 0 von der Tiefe.

    An Steilheiten und Filterarten würde ich mich auch erstmal garnet aufhängen,
    mich persönlich juckts kein Stück ob ich nun nen Bessel, Butterworth, Linkwitz oder sonst was habe,
    wenn's passt, dann passts ;)


    Nutzt du ARTA, dann kannste ja problemlos gaten, Kiste auf 2m und 2m Entferung,
    hier sollte das Gate irgendwo so bei 2,7m sitzen, siehste ja dann.
    Aussagekräftig ist die Messung dann circa ab 200-300Hz,
    für den Bereich darunter kannst du Nahfeld Messen und diese Summieren, auf 2 oder 4 pi skalieren und ne Bafflestep.Korrektur drauf.
    Alternativ kannste den Bereich auch per GPM vermessen.


    Als Anfänger würde ich so rangehen:
    - Der erste Schritt sollte logo sein, ne Liste machen was die Kiste können soll, Stärken, Schwächen, wo man Kompromisse eingehen kann,
    danach werden dann Chassis ausgesucht, die passenden grob simuliert, die danach passenden bestellt man sich alle und testet, welches sich am
    besten eignet. (Die danach noch übrig gebliebenen Kombiniert man dann miteinander und schaut, welche Kombi am besten passen könnte)

    - Volumen und Tuning berechnen
    - Grob das Gehäuse zeichnen und Port-Position und Geometrie planen
    - Korrekturfaktoren für die Ports anwenden und Gehäuse fertig zeichnen. (Treiberwahl, Hornwahl, Chassis-Tiefe und Schallwandposition usw. bestimmen sollte logisch sein)
    - Danach Prototyp bauen und erstma komplett vermessen, Bassbereich anpassen, evtl. auch schon Dämpfung
    - Evtl. danach nen Proto bauen, der der Finalen Box entsprechen soll (Hier passt man auch den Proto schon an und untersucht Resos und Stehwellen)
    - Rest komplett vermessen, inkl. Klirr und Verlauf neben der Achse, hier können wir dann schon grob anpeilen wo wir trennen wollen.
    - Wer Laune hat, haut die Messungen und BoxSim rein
    - Per Weichenrechner grob Bauteile HP und TP festlegen
    - Nun kann man schonmal per Boxsim grob simulieren oder man beginnt direkt mit Try & Error am Objekt selbst.
    - Zwischendrin immermal nen Rechner anwerfen und bissel vergleichen
    - Ebenfalls ständig per Messungen alles überprüfen, rein der Frequenzverlauf reicht hier net aus (Impedanz, Ausschwingverhalten, Phase, Gruppenlaufzeit, Winkel, und vor allem Klirr)
    - Zwischendrin immer die Kiste anhören, denn die best aussehensten Messungen bringen nix, wenn's dennoch net klingt.
    - Weicheschaltung fertig? Dann Weiche final aufbauen und vermessen ob's immernoch passt, wenn net, dann nochmal Try & Error.


    Natürlich ist das jetzt ne gekürzte Kurzfassung (Chassis einspielen fehlt noch, brauch'ts aber net immer und bei jedem), es gibt noch sehr viele weitere Zwischenschritte welche wichtig sind,
    am aller wichtigsten bei einer Entwicklung ist die Erfahrung, graue Theorie hilft hier nur minimal.
    Einige ältere Kisten von mir, würde ich heute z.B. auch komplett anders machen.

    Zwischendrin kann man natürlich auch per Controller erstmal grob trennen und sich anhören ob die geplante Kombination
    überhaupt evtl. harmoniert.

    Mit freundlichen Grüßen
    B. Jobst | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | http://www.Jobst-Audio.de
    http://www.audiofotos.eu | Kostenfreier Bilderhoster für eure Forenbilder
    Nützliche Tools | Limiter berechnen, Schaltungen usw.

  • Hagen Jaeger
    Beiträge
    486
    • 5. Februar 2013 um 07:45
    • #6

    Hallo,

    danke für deine ausführliche Antwort Jobsti, deine Vorgehensweise hört sich soweit gut an.

    Ich war gestern das erste mal dort und habe mich gleich mal in ARTA eingearbeitet, finde ich ziemlich gut das Programm, kann ich für so Sachen empfehlen, mit etwas Durchhaltevermögen arbeitet man sich auch recht flott ein.

    Gemessen wird mit einem Beyerdynamic MM1 an einem M-Audio Fast Track Pro Interface, das hat alles ziemlich gut geklappt und auch gut reproduzierbare Ergebnisse fertiger Boxen gebracht.

    Heute werde ich noch schauen, dass ich die Skalierung richtig hinbekomme und mal unter Winkel messen.

    Das Problem beim Messen : Das findet dort in einem Raum statt. Die Box auf 2m zu bekommen ist da eher destruktiv, ich versuche sie auf etwa 50cm bis 1m Höhe zu messen und lege ordentlich Absorptionsmaterial auf den Weg zwischen Box und Mikro, sodass die Bodenreflexionen möglichst rausgefiltert werden. Dazu stehen mir ziemliche Massen von 10cm Pyramidenschaumstoff und Noppenschaum+Styroporplatten zur Verfügung. Sicher nicht die beste Variante, aber die Impulsantworten sahen immer ziemlich gut und recht lange reflexionsfrei aus.

    Das habe ich dann mal gemessen :

    http://s14.directupload.net/file/d/3157/653e6xn9_png.htm

    Hochtöner Frequenzgang, vorerst noch nicht richtig skaliert. Schasut der von Eighteensound (gleiches Horn) aber sehr ähnlich.

    http://s14.directupload.net/file/d/3157/udwdzvo6_jpg.htm

    Hochtöner (18Sound ND1480A) Impedanz, die sieht nicht so aus wie bei 18S :grin: ... Aber die Resonanz bei c.a 14 kHz passt.

    http://s1.directupload.net/file/d/3157/ftlqgwj3_jpg.htm

    Tieftöner (18Sound 15MB700 am Limmer 085)... der Notch bei 160 Hz c.a wird wohl ne Gehäusereso sein, was da bei c.a 500 Hz passiert weiß ich nicht, vermute und hoffe aber, dass es auch vom Gehäuse kommt. Ansonsten schaut die Messung wie erwartet aus, in der Oktave über 200 Hz gibts die ordentliche Überhöhung durch den 085-Stummel. Achso, bei der Messung waren die Ports zu -> keine BR-Einflüsse.

    http://s7.directupload.net/file/d/3157/bs9mtilk_jpg.htm

    Impedanz (wieder BR), man sieht die Reso bei 160 Hz und irgendwie noch ein paar kleinere Dinge über 500-600 Hz. Mal schauen, ich werde die Box heute mal mit verschiedenen Materialien auskleiden.

    Wenn ich heute mal dazu komme importiere ich die Sachen in Boxsim und fange an mal eine passive Weiche abzuschätzen.

    Bisheriges Vorgehen :

    - Besorgen und Einarbeiten in Software / Hardware ;) ...

    - Impedanzmessung

    - Frequenzgangmessung

    War alles machbar bisher. Das mit dem Messraum ist natürlich ein Luxus, aber Jobsti hat ja auch ein super Vorgehen zur Freifeldmessung mit richtigem Gate geschrieben. Man könnte die Box evtl auch auf 3-4 gestackte Bässe (wenn man welche hat ;) ) legen, nach oben strahlen lassen und mit einem Dreibein obendrüber messen, wenn die Box auf 2m Höhe ist kommt die erste Reflexion dann erst nach c.a 4m und man kann gut bis 100 Hz rutermessen. Die Box sollte dafür natürlich nicht zu klein im Gegensatz zu den Bässen sein.

    Achso mit ARTA kann man die gemessenen Sachen im ASCII-Code exportieren und in Boxsim laden. Weiß aber nicht ob das auch mit der Demo geht?

    LG - Hagen

    Der Ton macht die Musik :)

  • Sebastian Bock
    Beiträge
    125
    • 5. Februar 2013 um 08:35
    • #7

    Mit der Demoversion geht Sachen in ASCI II speichern, nur im hauseigenen Dateiformat sperichern geht nicht.

    Sonst schaut ja besonders auch die HT Messung recht brauchbar aus. Mit du zweikanalig mit einer ARTA-Messbox? Die Hochöner Impedanz schaut ja auch ähnlich aus, vllt. hast du ihn mit zu wenig Leistung angeregt? Die Messung könnte dadurch schlechter werden.
    Das Gezappel würde mich jetzt etwas irritieren, aber vllt sagt da Jobsti noch was dazu, er hatte den HT schon einmal vermessen.

    Der TMT schaut natürlich jetzt nicht optimal aus. Aber das Gate dürfte nicht ganz passen. Das sieht man an dem grüngelben Balken unten. Der geht bis 50Hz oder so->das Gate war sehr lange gesetzt. Mit der Höhe die du gesagt hast (1m oder so) hast du da wahrsch. schon ein paar Reflexionen drinnen. Achte da einmal auf den zeitlichen Verlauf des Messausschlags. mit Gain rechts im Fenster kann man die Impulse Response vergrößern. Dann sieht man eig sehr schön, wo die erste Reflxion ist.
    Bei meinem 12er Top war die erste zu sehende Erhöhung das Gehäuse selbst, dann hat es sich etwas beruhigt und dann kam die zweite Reflexion (Boden in meinem Fall).
    Die Störungen bei 160 und 500Hz) sieht man ja auch im Impedanzgang recht gut, das sind Störungen von außen dürfte von dem Rückkammervolumen kommen. Würde da mal Füllmaterial reingeben.

    Hier auch kurz beschrieben, wie man das Gate für Phasenverlaufsmessungen und GD richtig setzt falls es dich interessiert (ab Beitrag 30):
    http://www.hififorum.at/forum/showthread.php?p=170376

    lg

  • Jobsti
    Reaktionen
    11
    Beiträge
    7.942
    • 5. Februar 2013 um 10:37
    • #8

    Am besten ist immer, man rechnet grob drüber zwecks Höhe und Messabstand,
    gerade bei Dämpfungsmatten sieht man die erste Reflektion sehr schlecht.
    Kannst ja ganz grob Pi*Daumen drüber rechnen wie dick deine Matten sind, wie viel die ungefähr bedämpfen.
    Grob aus'm Bauch raus würde ich sagen, dass 30cm Dicke dein Frequenzverlauf so ab frühestens 300-400Hz glättet,
    darunter haste allerdings immernoch deine Welligkeiten, also: Gate richtig setzen.

    Zackiger Impedanzverlauf kann verschiedene Gründe haben, oft aber zu geringes Anregungssignal,
    ansonsten mal Arta Kompendium anschauen, ich meine da steht noch was zu drinne.


    Zu der Phase und GD:
    "Filter dualchannel Response" AUS machen, den ersten Marker auf den ersten Peak setzen (Manche nennens Predelay. Alternativ jeweils auf Position 300),
    2ten Marker auf's Maximum und "Get" drücken, danach den 2ten Marker zum Gaten nutzen. GD öffnen, Overlay,
    es gleiche Spiel dann mit dem 2ten Chassis.
    Dann bei gewünschter Frequenz im GD das Delay ablesen.
    Ich bin mir net 100% sicher, aber meine gelesen zu haben, dass man hierfür auch Excess GD anwenden kann,
    werde ich mal testen.
    Edit: Ausprobiert, ergibt nen plausiblen wert von 7cm Versatz bei 2 kHz

    Alternativ per Impulse-Response Overlay, wobei das nicht Frequenzabhängig ist.

    Um so genauer die Phase sein soll zu tiefen Frequenzen hin, um so lauter muss man messen,
    bzw. genau hier zahlen sich dann teure Mikros aus, da man hier net super laut machen muss. (Earthworks, NTI, Gefell ...)


    Edit:
    Hier mal ne Messung auf 1,6m Höhe, 2m Abstand, Vergleich zwischen Betonboden, 30mm Noppenschaum und 10cm Glaswolle + Noppenschaum darüber.
    Gates exakt gleich gesetzt, leicht über der ersten Reflektion.
    Hier sehen wir, dass wir nur ganz leicht über der ersten Reflektion messen können und erst die Dicke Glaswolle den Bereich um die 1000Hz gut bedämpft,
    zu tiefen Frequenzen tut sich nur ganz minimal was.

    Hellblau Ist ne GPM, allerdings bei 400Hz abgeschnitten, da ab dort ungenau, eine Genauere habe ich leider net, aber kann hier auch
    evtl. am Freitag mal nen genaueres Experiment machen, vor allem mit ner Kiste, die weiter runter spielt.

    Aus dem Link werde ich übrigens net so ganz schlau, keine Ahnung ob das 100% korrekt so is,
    ich jedenfalls mach nie was mit der Minimalen Phase.
    Auch Marker an den Anfang des Impulses setzen bin ich mir net sicher ob das so hinhaut,
    vor allem wegen dem Delay, eigentlich spricht alles dagegen, aber man darf mich hier gerne korrigieren.
    Auch würde ich nicht behaupten, hier immer MLS zur Anregung nutzen zu müssen, geht's z.B.
    um den Bassbereich würde ich was mit viel Energie dort nutzen.

    Einmal ist's dort "so" richtig, dann wird's doch wieder anders gemacht,
    somit habe ich mir weiteres Lesen dort erspart!


    PS, bissel offtopic:
    Audiofotos.eu funktioniert wieder, gestern gab's Umzug auf nen großen Dedicated Server, jobst-audio.de geht im Laufe des Tages dann wieder.
    Wer was nachschauen will nutzt http://www.lautsprecher-selbstbau.eu oder http://www.lautsprecherforum.eu

    Mit freundlichen Grüßen
    B. Jobst | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | http://www.Jobst-Audio.de
    http://www.audiofotos.eu | Kostenfreier Bilderhoster für eure Forenbilder
    Nützliche Tools | Limiter berechnen, Schaltungen usw.

  • Hagen Jaeger
    Beiträge
    486
    • 6. Februar 2013 um 21:17
    • #9

    Moin,

    Habe heute noch mal gemessen. Ich habe die Box jetzt bedämpft, damit ich die 500 Hz auch noch irgendwie mit reinbekomme habe ich dazu 10cm Pyramidenschaum genommen, der hat sich am Effektivsten in den Messungen erwiesen. Außerdem habe ich die Box nochmal penibelst abgedichtet, da ist jetzt alles wirklich so gut es geht gemacht worden. Die Verbesserung sieht man auch in der Impedanzmessung von heute, die kleinen Nebenhubbel sind kleiner geworden / verschwunden :

    http://s7.directupload.net/file/d/3158/ycwrew2q_jpg.htm

    Der Frequenzgang ist leider nicht schöner geworden, vermute aber auch, dass die Messung unter 500-600 Hz ungenau wird weil dort die Absorbermaterialien im schallarmen Raum immer weniger wirken.

    http://s7.directupload.net/file/d/3158/cnthc8ce_jpg.htm

    Was will man machen, besser bekommt man es so erstmal nicht hin, und man sollte sich nicht verrückt machen lassen. Jetzt erstmal die passive Weiche probieren. Habe dann die gemessenen Frequenz- und Impedanzgänge im ASCII-Code exportiert und auch drauf geachtet, dass mit der akustischen Phase alles stimmt für die Simulation. Rein damit in Boxsim und etwas rumgeschraubt. Erstmal habe ich einen Filter erster und zweiter Ordnung am Computer gebaut. Das sah irgendwie von der Phasenlage her nie so wirklich gut aus. Dann habe ich mit Filtern 3. Ordnung angefangen und diese auch zu mischen (HP 3. Ordnung, TP 2. Ordnung u.s.w). Das beste Resulatat erzielte ich mit einer Weiche, deren HP und Tp 3. Ordnung waren. Der HP mit niedriger Güte (Bessel), damit der Frequenzgang geradegezogen wird.

    zum Vorgehen : Hier sucht man sich am Besten einen Onlinerechner und fängt mal damit an. Wenn man die Impedanz bei der Trennfrequenz weiß ist das sogar ziemlich genau. Und dann eben mit Boxsim die Weiche nachbauen. Wenn alles passt, dann versucht man die Weiche in der Praxis nachzubauen :

    http://s7.directupload.net/file/d/3158/9b9dc98r_jpg.htm

    Erst hatte ich den Spannungsteiler nicht ganz so heftig gemacht, die Box klang dann aber bei manchen Liedern etwas quäkig, der Hochtöner was zu präsent. Jetzt ist der Hochtöner um etwa 10 dB eingebremst worden, der ND1480A hat wirklich einen mordsmäßigen Wirkungsgrad an dem großen 18Sound Horn.

    http://s7.directupload.net/file/d/3158/4hdcxha4_jpg.htm

    (Pegel nicht aussagekräftig, da nicht kalibriert / skaliert)

    http://s1.directupload.net/file/d/3158/l3otf69n_jpg.htm

    Die Messung reiche ich noch nach, sah der Visatonsimulation aber vom Verlauf her absolut ähnlich, vielleicht 0,5 bis 1 dB Abweichung.

    Die erste Hörprobe fiel durchaus positiv aus. Was manchmal noch etwas gewöhnungsbedürftig klingt ist dieser Bauch bei c.a 200-400 Hz, der kommt aber von dem 085-Stummel. Wenn man die Box wiederrum etwas frei hinstellt, mit Abstand zum Boden, macht sich dieser kleine Grundtonboost auch positiv in der Präsenz von Stimmen bemerkbar. Nix klingt dröhnig, der Hochton ist 1a und die Mitten kommen gut rüber. Auch die Abstrahlung scheint gehörmäßig zu passen, bis etwa 30° offaxis hört sich die Box gut an, danach wird schlagartig der Tiefton im Verhältnis schnell zu laut, denke so ab 600-700 Hz strahlt die Kiste gerichtet ab.

    Werde das alles nochmal mit Messungen belegen, aber würde schon fast sagen, dass die Weiche so bleiben kann... Wobei ich die Trennung doch gern etwas tiefer setzen würde, allerdings sind die Trennfrequenzen elektrisch mit 700 Hz TP und 1400 Hz TH auch ziemlich eigenartig geworden ;) ... Mal schauen.

    Soweit von mir, mit Messungen gehts erst Freitag oder Montag wieder weiter.

    Der Ton macht die Musik :)

  • Sebastian Bock
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    • 6. Februar 2013 um 22:03
    • #10

    Na prinzipiell ja recht schön. Ich würde wirklich einmal hinausgehen wenns irgendwie möglich ist, oder zumindestens in einen 4m Hohen Raum und das ganze messen. Vor Allem im TMT-Bereich wird sich dann wahrsch. noch was ändern.
    Ich glaub du machst die Messungen an der UNI oder? Vllt einen größeren Laborraum oder so?

    Sonst ists ja schön. Ich glaub du hast die Vorzüge so einer Simulation schon erkannt. Zuerst probieren und dann bauen ist schneller :wink:
    LG

  • Jobsti
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    • 6. Februar 2013 um 23:49
    • #11

    Ist unterschiedlich, ich geb immer erst grob Pi*Daumen direkt dran,
    merke ich, das könnte komplizierter werden, bezieh ich auchma Boxsim mit ein.
    Mal ist der eine, mal der andere Weg schneller, falsch ist keiner ;)

    Mit freundlichen Grüßen
    B. Jobst | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | http://www.Jobst-Audio.de
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  • Hagen Jaeger
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    • 7. Februar 2013 um 20:30
    • #12

    Ne, die Messungen mache ich wie gesagt bei einer Firma, die aktive Boxen und Verstärker baut.

    Ich habs mal drauf angelegt und die Weichenteile bestellt, die Weiche musste von den Werten etwas geändert werden, wobei die Änderungen eher noch zu einer Verbesserung führten, Wirungsgrad ist locker nen dB besser. Die weichenteile sind ja garnicht mal so günstig :grin: ...

    Musste aber auch einiges an 20W Widerstände kaufen, leider muss ich verhältnismäßig sehr viel Leistung an den Spannungsteilerwiderständen (besonders dem Seriellen) verbraten, der Hochtöner musste um gut 9 dB eingebremst werden, d.h. 1/8 Leistung, den Rest müssen die Widerstände in wohlig warme, reure Luft umwandeln :cry: ... Wenn man überlegt, dass der Hochtöner 80W bekommen darf :? ...

    Najo, mal sehen. Die 1,4mm Spule für den Bass war auch net lieferbar, hab nun mal 1mm bestellt und wechsel die dann beizeiten aus.

    Wenn ich fertig bin und das Ergebnis gefällt gibts nochmal ne kleine Zusammenfassung bezgl. meinem Vorgehen (der sicher nicht der einzige ist, aber meiner Meinung nach ziemlisch flott zu echt brauchbaren Ergebnissen geführt hat).

    Achso, ich werde die Frequenzweichen in ein extra Gehäuse verfrachten und nicht in die Box rein, ist mir lieber als wenn die da drin rumdümpelt, außerdem kann man die Box bei nem Defekt von einem Bauteil auch schnell mal wieder auf aktiv verkabeln.

    LG - Hagen

    p.s : Ich hab jetzt einfach mal 100V Folienkondensatoren gekauft, meiner Rechnung nach passt das wenn die Box c.a 500W an Verstärkerleistung bekommen soll. Ist da was dran auszusetzen?

    Der Ton macht die Musik :)

  • Jobsti
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    • 8. Februar 2013 um 05:20
    • #13
    Zitat

    Die weichenteile sind ja garnicht mal so günstig


    Stimmt, um den Großteil der Wichtigen Teile zu haben, kannste ruhig ma mind. 500€, eher 1000€ einplanen, HEK.

    Hab mich die Woche nochma mit allen IT 70V Elkos, 5W & 10W Widerständen und 0,4 und 0,7mm Spulen eingedeckt,
    da es nun bissel HiFi gibt.
    Da muss ja net immer Q4, 1mm, 1,4mm oder Kernspule verwendet werden ;)

    Wenn du Elkos kaufst, seh zu, dass du die 5% Dinger nimmst, 10% oder gar 20% Toleranz wäre mir da zu heikel. (Je nach Kiste)

    Mit freundlichen Grüßen
    B. Jobst | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | http://www.Jobst-Audio.de
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  • Hagen Jaeger
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    • 8. Februar 2013 um 16:46
    • #14

    Ja, ein teures Unterfangen, wie gesagt.

    So, hab die Box gerade mal mit der Frickelweiche durchgemessen, die Neue wird nochmal ein klitzekleines bisschen anders, wie gesagt, nur Kleinigkeiten, aber der Wirkungsgrad kann nochmal 1 dB besser werden (Simulation, die bisher gut passte).

    Was das bei 500 Hz ist weiß ich immer noch nicht, aber nach der Bedämpfung hat sich der Einbruch von fast 10 dB nun immerhin auf c.a 3-4 dB gebessert, wird wohl also wahrscheinlich das Gehäuse sein. Aber das langt erstmal so, sieht bisher doch ganz gut aus.

    http://s7.directupload.net/file/d/3160/qlmoy99z_jpg.htm

    Melde mich wieder wenn die "richtigen" Weichen fertig sind.

    LG - Hagen

    Der Ton macht die Musik :)

  • Jobsti
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    • 8. Februar 2013 um 21:24
    • #15

    Der Bereich um 500Hz schaut schon netmehr so wirklich aussagekräftig aus.
    Da würde ich definitiv höheren Abstand zur nächsten Reflektierenden Fläche nehmen und nen größeres Gate setzen.

    Ob's wirklich da Gehäuse ist, kannste auch ihn deiner Impedanzmessung rauslesen,
    evtl. auch im BD und GD oder unter Winkel (gibt's viele Möglichkeiten, am besten man geht alles durch, wenn man sich net sicher ist),
    könnte auch genauso gut nen Port-Problem sein.

    Mit freundlichen Grüßen
    B. Jobst | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | http://www.Jobst-Audio.de
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  • Hagen Jaeger
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    • 13. Februar 2013 um 21:49
    • #16

    Impedanzmessung und BD schauen unauffällig aus, vielleicht wirklich der Raum. Der Dip ist auch bei verschlossenen Ports zu messen -> kein Portproblem...

    Werde die Box im März mal ins IHA schleppen, da haben sie einen schallarmen Raum, der bis 200 Hz klappt. Dort wird nur mit selbstgeschriebener Software (Matlab) gemessen, da muss ich mich erstmal reinarbeiten.

    Achso, ich bin nun irgendwie doch verwirrt, im Internet gibt es die komischsten Auskünfte. Welche Spulengröße nehme ich denn für den 400W Tieftonzweig? Hatte an 1,4mm Luftspule gedacht, Intertechnik hatte nur 1mm und die habe ich erstmal reingebaut, werde ich aber wohl ersetzen. Reichen denn 1,4mm überhaupt?

    Hab noch was von Trafospulen gelesen, Vakuumgetaucht, oder so, aber die sind dann wieder mit Kern...

    Der Vollständigkeit halber : 100V Folienkondensatoren hab ich jetzt verbastelt, das wären an 8 Ohm 1250W, so viel Leistung wird die Box nie sehen. Nun hab ich aber ja Impedanzspitzen bei so ner Box, die mal gut auf 50-60 Ohm hochgehen. Da wärens dann 200W. Wie schätzt ihr das Risiko ein?

    LG - Hagen

    Edit : Hab' nochmal ne Nacht über meine Vermutung zu dem Spannungsproblemen geschlafen, der Verstärker kann ja nur 500W@8R (TSA 4-700) = 63V, von daher müssten 100V eigentlich vollkommen langen, auch mit Reserven. Oder was meint ihr?

    Der Ton macht die Musik :)

  • Jobsti
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    • 14. Februar 2013 um 15:21
    • #17

    Bedenke, dass du innerhalb deiner Schaltung auch weitaus höhere Spannungen bekommst
    als rein das, was aus deinem Amp kommt!

    Bei den Spulen kommt's immer drauf an, ob reihe und parallel, wo sie genau hängen und deren Innenwiderstand + Wert.
    Das kann man schon genau ausrechnen, nur ich persönlich geb da garnix drauf.
    Ich verbau die Größen nach Gefühl und dann gibts paar Minuten Vollgas und ich untersuche,
    wie wie warm die Spule wird und ob und wie sie sich auf die Messungen (vor allem Klirr) auswirkt.
    Dennoch überdiemensionier ich alle Bauteile immer ne ganze Nummer, sicher is sicher, da pfeiff ich auf die 5,- mehr.


    Wenn's nen reines Topteil ist, sollten 1mm eigentlich ausreichen, mit 1,4mm biste aber zu 90% auf der Sicheren Seite.

    PS:
    ich verstehe net, was immer alle gegen Kernspulen haben?
    Es gibt genügend verschiedene Sorten an Kernspulen, einfach 1-2 Nummern überdimensionieren und man bekommt auch keine oder nur minimale
    Probleme mit Verzerrungen (Je nach Spulentyp, Belastung und Einsatz)
    Außerdem haben diese den Vorteil (net immer aber oft), dass sie nen geringen Innenwiderstand haben,
    somit dein TMT lauter wird/bleibt.


    Übrigens, Elko nicht gleich Elko, schau immer auf die Toleranz. (Wie auch Bei Widerständen und Spulen)
    Bei der Entwicklung sollteste deine Bauteile durchmessen und testen wie groß die Toleranz sein darf,
    damit sich's nicht zu stark auswirkt. Das kann selten mal 20% sein, manchmal aber auch nur 2% und genau da werden die Bauteile dann teuer,
    oder es muss selektiert werden.

    Mit freundlichen Grüßen
    B. Jobst | Fa. Jobst-Audio | 36396 Steinau Ulmbach | Germany | http://www.Jobst-Audio.de
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  • Hagen Jaeger
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    • 14. Februar 2013 um 16:25
    • #18
    Zitat von "Jobsti84"

    Bedenke, dass du innerhalb deiner Schaltung auch weitaus höhere Spannungen bekommst
    als rein das, was aus deinem Amp kommt!


    Das müsstest du mir bitte kurz erklären.

    Ja, probieren geht über studieren, so schauts aus. Habe die passive Weiche aber auch aus der Box ausgelagert, sodass man die Box mit einmal Speakonstecker umstecken und Controllersetting laden auch aktiv betreiben kann.

    Ich habe bisher keine Erfahrung mit Kernspulen gesammelt. Sehr laute Messungen (Klirr) kann ich hier aber nicht wirklich machen, das kommt dann im IHA. Im Internet haben die Kernspulen eben allgemein keinen sonderlich guten Ruf, aber das Internet erzählt ja viel. Dass sie nachteile mit sich bringen liegt ja auf der Hand, dann ist die Frage ob die Vorteile die Nachteile überwiegen, und das ist eine recht persönliche Meinung und auch Auslegungssache (Was ist wichtig bei der Box u.s.w.).

    Nochmal, ich benutze keine Elerktrolytkondensatoren in meiner Schaltung, sondern normale Folienkondensatoren 100V. Da ich schon Frequenzweichen von PA-Boxen mit 63 oder 70V Elkos und Folien, aber auch mit 250 und sogar 400V gesehen habe, wollte ich einfach nur mal nachgefragt haben ob 100V den Mitlesenden, die vielleicht schon etwas mehr Erfahrung haben, ausreichen. Von welcher Leistungsklasse wir hier reden ist ja hinreichend bekannt.

    Hab heut eine finale Messung gemacht, Box 1m auf Höhe gebracht, nach oben gerichtet, Mikro hatte 1m Abstand zur Decke, d.h. die ersten 2m waren reflexionsfrei. Das passt mit der Messung, das Gate konnte ich c.a 6ms lang wählen (2,1m, Messung also c.a ab 200 Hz aussagekräftig) :

    http://s1.directupload.net/file/d/3166/d2z84d38_jpg.htm

    Passt alles gut, klingt auch nett. Ich habe allerdings noch das Problem, dass ich durch das Parallelschalten von den 9 Ohm zum Hochtöner elektrisch bei c.a 500 Hz durch die Resonanz dort einen kleinen Peak beim Abfall des Hochtöners reingebaut habe (-10 dB), ist jetzt die Frage inwiefern ihm das schadet, das wird die Praxis aber dann zeigen.

    LG - Hagen

    Der Ton macht die Musik :)

  • Matze_Müller
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    • 14. Februar 2013 um 17:44
    • #19
    Zitat von "Hagen Jaeger"


    Das müsstest du mir bitte kurz erklären.

    Das kommt durch das Zusammenspiel der einzelnen Teile der Schaltung, vor allem bei Reihenschwingkreisen. Die Spannungserhöhung ist proportional zur Güte, also bei Güte 5 hat man bei 10V Eingangsspannung Blindspannungen von etwa 50V. Lässt sich auch hier nachlesen: http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungs%C3%BCberh%C3%B6hung

  • Hagen Jaeger
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    • 14. Februar 2013 um 18:35
    • #20

    Achso, bei den Schwingkreisen, das war mir natürlich klar, dass die die Spannung bei Güten über 0,7 erhöhen können. Überhöhungen habe ich aber vermieden, beim Hochtöner habe ich sogar ne wesentlich kleinere Güte (glaube 0,5 oder noch weniger) genommen, damit die Überhöhung im Präsenzbereich weggeht (hat ja gut geklappt).

    Hier die elektrischen Frequenzgänge, man sieht auch ganz gut den Peak, den ich meine :

    http://s7.directupload.net/file/d/3166/8nek8eq6_jpg.htm

    Der Peak kommt eben durch die Impedanzspitze, verkleinere ich den Parallelwiderstand vom Spannungsteiler, dann sinkt der Peak in der Intensität, aber der Mitteltonbereich wird zu laut. Ist die Frage inwiefern das relevant / schlimm ist, es sind immerhin c.a -10 dB zum Durchschnitt, also 1/10 Leistung. Ist ja auch kein kleiner Treiber, bei Grenzlast hätte ich allerdings schon Bedenken, dass der töner das sogut abkann. Alles noch etwas kniffelig ...

    LG - Hagen

    Der Ton macht die Musik :)

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