Infraschallbox - Membranantrieb ohne Schwingspule und Magnet

    Ich arbeite zur Zeit an einem elektropneumatischen Modul für die Industrie. Die Konstruktion ist fertig, und es werden derzeit Lebensdauertests gemacht. Das Teil hat eine 10mm dicke Stange, die einen Hub von 25mm bei Frequenzen bis zu 47Hz machen kann. Dazu benötigt man lediglich 24V bei 1,5 Watt.
    Die Kraft des Antriebs ist enorm, da dieses Teil mit 6 Bar Luftdruck betrieben wird. Der Hub der Stange kann derzeit nicht moduliert werden. Das Teil ist übrigens sehr klein.

    Beim hantieren mit diesen Teilen ist mir der Gedanke gekommen, eine schwere Membran an die Stange zu tüdeln. Das hat keinen Sinn für Musik, sondern soll ein Experiment für eine evetuelle Sonderkonstruktion im Bereich der Infraschallerzeugung für industrielle Schwingungstests sein.
    Die Frage ist, wie groß müsste ein Gehäuse sein?
    Wie groß der Membrandurchmesser?
    Geschlossene Kiste, oder Reflex, oder Horn?

    Die Eckdaten des Antriebs sind ja klar umschrieben (und funktionieren): Fg - 0 bis 47Hz, Hub immer 25mm bei 24V/1,5W.
    Die Membrane würde ich von einem billigen Car-HiFi Sub der Marke "Fahrradschlauchreifensicke" besorgen. Magnet abtrennen, gedrehten Kunststoffring in den Spulenträger schrauben, und Stange des elektropneumatischen Antriebs anflanschen.
    Sofern so eine Monsterbox gut donnern würde, denke ich über die Modulation des Hubs nach...........

    Hi rockline,

    Du hast also einen Kurzhub-Pneumatikzylinder? Ich glaube da kannst Du ein 5mm Alu-Riffle-Blech nehmen, nen 28ziger Fahradschlauch als Sicke und das sollte funzen. Das Blech ist gut biegesteif!
    Wenn das Ventil einen 10mm Schlauchanschluß hat kannste mehrere Zylinder parallel anschliessen und eine handelsübliche 2x1m Tafel damit in Schwingung versetzen :D

    MfG
    Peter

    wenn du möchtest, kann ich dir eine sehr stabile 10"-papiermembran mit gummischlauchsicke (die aber keine 25mm schafft...) schicken. die spule hängt noch hinten dran, so dass du eine "angriffsfläche" hast.
    für erste tests reicht ein geschlossenes gehäuse.

    Wenn der Kolben derart kräftig und mechanisch stabil ist, wäre es anstatt einer Hubmodulierung des Kolbens theoretisch auch möglich, die schallabstrahlende Fläche in der Größe zu verändern. Das könnte über die Veränderung des Winkels erfolgen, in dem die Membran zur Kolbenbewegung steht. Wenn die "Membran" nicht fix am Kolbenende befestigt wäre, sondern über einen Drehpunkt im Winkel einstellbar, könnte dann der Pegel eingestellt werden:
    1. Membran steht orthogonal zum Kolben -> maximaler Schalldruck
    2. Membran steht parallel zum Kolben -> 0dB (bei theoretisch unendlich dünner Membran)

    Zur mechanischen Umsetzung - keine Ahnung, nicht mein Gebiet :D

    Gruß FF

    Das sind ja schon mal gute Ideen.
    In der Tat ist das ein Kurzhubzylinder, jedoch ziemlich speziell ausgeführt, mit interner Luftumschaltung usw.
    Es gibt den auch in 15mm, 10mm und 5mm Hub. Wegen der Hubverstellung machen wir uns Gedanken, wenn der Dröhnapparat überhaupt funktioniert.

    Fabian: das wäre natürlich ein hervorragender Einstieg zum experimentieren. Der 10er sollte es zur Grundlagenforschung wohl tun. Kennst Du meine Adresse? Und wenn der Magnet schon ab ist: umso besser!

    Zitat von "rockline"

    Fabian: das wäre natürlich ein hervorragender Einstieg zum experimentieren. Der 10er sollte es zur Grundlagenforschung wohl tun. Kennst Du meine Adresse? Und wenn der Magnet schon ab ist: umso besser!

    nicht nur der magnet ist, sondern fast der gesamte korb inkl. zentrierspinne. die sicke ist noch auf dem äußeren rand des korbes verklebt. dieses "obere teil" könntest du haben. die membran ist _sehr_ stabil und die verklebung der sicke ist ebenfalls _sehr_ belastbar.

    Hallo Stefan,

    mußt mir mal was zu deinen 24V/1,5W sagen, 24V was, AC(eff), DC...? Meinst du mit "nicht modulierbar", daß das Teil nur Anschlag zu Anschlag macht? Sind dann die 47Hz die Grundgrenzfrequenz, bei der der Kolben noch grad an die Begrenzung läuft?

    Ich vermute mal, daß der Kolben mittels Ventilen, die nur auf und zu machen, "gesteuert" wird. Um da nen Sinus (oder ne andere Kurve) rauszubekommen, das Bedarf bestimmt einiger Tricks. Aber zum Gehäsue:

    - Horn kannste vergessen, die Abmessungen für unter 50Hz werden ja gradezu irrsinnig
    - BR bringt wegen des akustischen Kurzschlusse nix, dient ja nur der Resonanzunterstützung eines (resonierenden) Antriebs

    Bleibt nur geschlossen. Dafür gilt dann eigentlich nur extrem große "Membran" und Gehäsue so groß, daß die Rückstellkraft (aufgrund Über-/Unterdruck) die Bewegung nicht allzusehr hemmt. Die andere (vermultich vorrangig) begrenzende Größe ist die Massenträgheit der Membran, dafür müßtest du mal die Kraft des Antriebes messen (auch um nen Vergleich zum BL eines Chassis zu erhalten) und damit kannst in ne Berechnung einsteigen, wie schwer die "Membran" sein darf, damit der Antrieb die noch bis zur gewünschten Grenzfrequenz (mit evtl. vollem Hub) bewegen kann.

    Hinsichtlich der erforderlichen Membrangröße, irgendwo hatte ich ne Formel, wo aus Fläche x Hub der Schalldruck zu einer Frequenz zu berechnen war... Hm, andere Idee, in ein Lautsprecherprogramm rein (z.B. uraltes Boxplot, geht bis 10Hz runter), CB, irgendein Chassis konstruieren mit großer Membran und Hub, dann irre Eingangsleistung vergeben und raus bekommt man den mit dem Durchmesser und Hub möglichen Maximalschalldruck über die Frequenz (gibt logischerweise ne Grade).

    Grüße
    Mattias

    Fabian: der ist aber übel gefallen - oder hat die Flex daran geübt? Wie auch immer, zum testen der Grundlagen sollte der erst mal reichen :D
    Vielen Dank schon mal dafür!

    Matthias: die Spule ist Bestandteil eines internen Vorsteuerventlis im Kurzhubzylinder. Das ist eine Gleichspannungsspule, die kann aber Frequenzen bis zu knapp 50Hz (An/Aus) folgen. Das Ventil als solches ist ebenfalls von ganz spezieller Sorte, und schaltet bis etwa 47Hz zuverlässig den Kolben hin und her. Je höher die Frequenz, desto niedriger ist (leider, aber zwangsläufig) die Amplitude (ca. 70% bei Fmax) aufgrund der Massenträgheit.
    Kraft hat das "ohne Ende"! Über eine anzutreibende Membran im geschlossenen Gehäuse "lacht" das Ding, echt! Daher ist das ja auch so interessant.
    Ich denke aber wirklich nicht an Musik, oder Subwoofer bzw. Infraschallbässe. Das dient einzig und allein industriellen Schwingungs und Vibrationstests, obwohl das als Antrieb gedachte Produkt (der Kurzhubzylinder) für einen völlig anderen Zweck entwickelt wurde. Sofern das funktioniert könnte aus dem "Infraschallerzeuger" aber ebenfalls ein industrielles Produkt entstehen. Wobei das erst mal reine Illusion ist.

    Zitat von "test"

    und wie wäre es mit gegenschall? z. b. bei den windkraftanlagen ist es ja auch oft so, das es da tiefrequenten schall gibt der sich weiter als das geräusch der flügel ausbreitet. da müßte dann auch nur eine festes frequenzfenster eliminiert werden.


    Das wäre ebenfalls eine denkbare Anwendung! Guter Tip :wink:

    Die Idee ist interessant.
    Folgender Hinweis: Es gab da mal (so vor 15 Jahren oder so) Basslautsprecher, die mit so was wie einem Scheibenwischermotor angetrieben wurden. Vertrieb für D sollte glaube ich über Musik Produktiv oder Trius laufen.
    Genau die beworbenen Boxen habe ich bei dem Countrysänger Garth Brooks in der Westfalenhalle mal gehört, und war erstaunt, wieviel Bass aus wie wenig Kisten herauskommen kann.
    Hat irgendwer eine Idee, ob es die Teile noch gibt oder konkreter, warum die vom Markt verschwunden sind?

    Ja, die kenne ich noch. Hießen doch irgendwie "Servodrive" oder so ähnlich.
    Die Idee mit dem Kurzhubzylinder entstand lediglich aus der Funktion der Dinger als solches. Man könnte daraus auch Stemmhammer, Vibrationsplatten, Pulverklopfer usw. machen. Es ist ein Produkt für einen ganz speziellen Anwendungsfall, der aber weder mit dem einen noch dem anderen zu tun hat. Ist Industriehightec im Prototypenstadium. Mir kam halt der Einfall da mal eine Pappe mit Holzkiste anzuflanschen! Ich bin ja immer schon sehr neugierig gewesen :lol:

    Hi

    Eine "Hubstange" haben die bei Mythbusters auchschonmal zu einem Lautsprecher gemacht... Zumindest versucht im groben! Ein Spaß :D

    Ich denke eine versuch ist es auf jeden fall mal wert!

    Bodyshaker an große Holzflächen hab ich damals schonmal geschraubt, aber das ist ja was anderes...

    Gruß
    Daniel

    Fachkraft in Hamburg...

    Hallo Stefan,

    das erinnert mich etwas an (mir bekannte) Hydraulikventile. Diese werden sehr oft mittels einer PWM angesteuert, damit sie nicht hängen bleiben und immer etwas Bewegung machen (Dither), damit kann man dann recht gut die Durchflußmengen einstellen/modulieren, sprich das Ventil intern "positionieren". Übrigens wurde bei den mir bekannten immer Wert auf eine Strommessung gelegt, damit die Erwärmung der Ventile und der damit zurückgehende Strom keine Rolle spielt, die PWM unterlag immer dieser "Stromregelung". Inwieweit das für Pneumatik (wegen der Kompressibilität) geht, kann ich nicht einschätzen.

    Für akustische tieffrequente Anwendungen, da müßte die PWM-Frequenz "nur" hoch genug gewählt werden, wobei zwei Aspekte unter einen Hut zu bringen sind. Das Ventil muß einerseits noch ausreichend "dithern" (nicht zu hohe PWM-Frequenz), andererseits ausreichend hoch, damit die zwangsläufig entstehenden PWM-Spektren mittels mechanischer und akustischer Tiefpässe rausgefischt werden können (oder anderer gar aktiver Maßnahmen).

    Ich weiß, du willst das nicht für nen Sub nutzen, nur....

    Grüße
    Mattias

    Im Moment liegt das Bastelprojekt auf Eis, da die Zylinder alle im Dauerlauf auf Haltbarkeit geprüft werden. Mir fehlt auch noch ne' Membran.
    Jedenfalls komme ich bald darauf zurück, dann wissen wir mehr.