Beiträge von Stefan Rechenbauer

Tom, zwei Gedanken zum Mitteltoener:

- Kalottenhochtoener bei 2kHz heisst breite Abstrahlung, welche nur durch die Schallwand beeinflusst wird. Selbst ein 8" Treiber wird bei 2kHz schon eine beachtliche Richtwirkung haben (muss kurz nachrechnen). Hier liegen 2 Gefahren - das Diffusschallfeld auf der Buehne wird deutlich zu wenig Energie im Bereich 0.8..2.4kHz aufweisen; die Folge sind Probleme mit der Sprachverstaendlichkeit/Artikuliertheit des Signals - und die Phasenaenderung ausserhalb der Hauptachse senkt die freie Verstaerkung vor Rueckkopplung; besonders haesslich wenn Mikrophonierung im Diffusfeld gewuenscht ist.

- Die 70Hz untere Grenzfrequenz erfordern ein Mindestmasz an Biegesteifigkeit der Membran und freier Auslenkung. Beide Anforderung stehen dem Wunsch nach Linearitaet und 2kHz Trennfrequenz entgegen, da die bewegte Masse ansteigt (Abfall des Frequenzgangs zu hohen Frequenzen) und die steifere Membran eine hoehere Wellengeschwindigkeit und geringere Rayleigh-Daempfung aufweist (also erhoehte Anfaelligkeit fuer Resonanzen im Bereich ueber 1kHz).

Es gibt mehrere Moeglichkeiten, um die beiden Probleme zu umschiffen:

- Ein Hochtoener mit definierter Richtwirkung. Meine Empfehlung ist ein XT120 gepaart mit einem 1" Treiber mit Mylarmembran und sehr kleinen Schwingspulendurchmesser. Alternativ ein Hornvorsatz fuer den Kalottenhochtoener (manche einer nennt das Waveguide; Parts Express hat 2 sehr gute Modelle im Angebot).

- Eine Revision der unteren Grenzfrequenz hin zu 100..120Hz (stark vom Anwendungsfall abhaengig). Das erlaubt die Verwendung grosser Breitbandlautsprecher.

- Umstellung auf 3-Wege. Ein 5..6" Breitbandlautsprecher im Bereich 0.4..2kHz, ein 8"..10" von 70..400Hz und der Kalottenhochtoener. Dies erlaubt maximal breite Abstrahlung und erlaubt gegebenenfalls, die Zahl der Monitore zu reduzieren, was wiederum Vorteile fuer die freie Verstaerkung bringt.

- Entwurf des Monitors in Verbindung mit einem aktiven parametrischem EQ / Controller. Alle minimalphasigen Probleme des Mitteltoeners koennen sehr genau kontrolliert werden.

Ansonsten gibt es eine Reihe von bewaehrten Treibern, beispielsweise der Beyma 8MI100 oder der B&C 8PE21, die aber alle die obengenannten Probleme aufweisen.

Hi Tom,

welche untere und obere Grenzfrequenz brauchst du? Und wieviel Schallpegel ist notwendig (meinst du Buehnen-, Fernfeld oder Nahfeldmonitor)? Und: ist aktiver EQ / Controller / DSP eingeplant oder muss der Treiber mit einer rein passiven Weiche auskommen?

Fuer Studiomonitore erweitert sich das Feld der moeglichen Treiber enorm, und wenn du nur begrenzten Schallpegel brauchst, koennen sogar einige der groesseren Breitbaender als Mitteltoener eingesetzt werden. Und bei aktiven Monitoren koenntest du Treiber mit geringen nichtlinearen Verzerrungen aussuchen, und die linearen Verzerrungen damit bearbeiten.

Jein. In den ersten Stufen der Weichenentwicklung ist die Linearisierung hilfreich, da Lehrbuchfilter einfacher abgestimmt werden koennen. Oftmals sind aber einzelne Bauteile oder die gesamte Linearisierung unnuetz, da sich die gewuenschte Uebertragungsfunktion auch mittels Nicht-Lehrbuchfiltern erreichen laesst. Filterprogramme wie LEAP bieten eine Monte-Carlo-Analyse - die findet heraus, welche Bauteile den geringsten Einfluss auf die Uebertragungsfunktion haben. Wenn man die weglaesst, koennen die verbleibenden Bauteile so geaendert werden, dass sich wieder die gewuenschte Funktion ergibt.

Die Kombi aus passiver Weiche und aktivem parametrischem EQ erlaubt richtig gute Systeme. Alle Frequenzgangkorrekturen der Treiber ausserhalb des Uebergangsbereichs und die Schallwandkorrektur koennen aktiv realisiert werden. Wenn der aktive EQ in den Entwurf der Filter mit einbezogen wird, lassen sich auch linearphasige Filter realisieren (nach z.B. Vanderkooy; die beiden Wege allein addieren sich nicht zu konstanter Spannung, wenn aber ein EQ fuer beide Wege eingesetzt wird, ergiben sich konstante Spannung und und Linearphasigkeit). PA-Systeme mit passiven Weichen sollten schon lange die Vorteile erschwinglicher aktiver parametrischer EQs ausnutzen. Das uebliche Plug'n'Play verschenkt viel Potential.

Hallo Juergen,

die Impedanzlinearisierung ist meist nur notwendig, wenn das Maximum im Uebergangsbereich des passiven Filters liegt. Und auch dann laesst sich die Weiche u.U. so optimieren, dass die Impedanzlinearisierung nicht notwendig ist. Und du hast recht - das Horn hat einen dramatischen Einfluss auf den Impedanzverlauf. Fakt ist, wenn die Impedanzlinearisierung einmal korrekt ist, vereinfacht sich die Entwicklung der Weiche dramatisch, da Lehrbuch-Filter fast 1:1 eingesetzt werden koennen.

Wie steht es denn um deine elektrische und akustische Messtechnik? Impedanzmessungen mit ARTA und der Messbox sind sehr einfach, und zur Kalibrierung braucht man nur ein Multimeter. Wenn du die Impedanzen von 12" und 1" verlaesslich messen kannst, kann dir jemand die Impedanzglieder berechnen. Das erleichtert dann die Filterabstimmung. Aber wenn du einmal die Messbox hast, ist es ein kurzer Weg zu einer Panasonic WM61A Kapsel und akustischer Messung.

@ Inity - Bauschaum ist ein geschlossenporiges Material mit geringer (und potentiell reaktiver) akustischer Impedanz bei tiefen Frequenzen. Ich habe daher Zweifel, ob du mittels des Schaumes eine Erhoehung der Luftfedersteife bewirkst. Zum Vergleich: das Befuellen eines Volumens mit offenporigem Material senkt die Federsteife durch den reaktiven Impedanzanteil (i.e. die Resonanzfrequenz eines eingebauten Treibers sinkt - du willst sie aber anheben).

Bevor du alle Deine Gehaeuse verkleisterst, wuerde ich erst ein Testgehaeuse behandeln. Zum Beispiel eine CB bauen und mit einem geeigneten Treiber die Einbaufrequenz messen. Dann mit Schaum das Volumen verkleinern, und die rechnerische und gemessene Veraenderung der Luftfedersteife vergleichen.

Wenn man genauer drueber nachdenkt: die akustische Impedanz poroeser Materialien ist eine Funktion des Durchflusswiderstandes. Offenporige Materialien weisen stets einen Flusswiderstand kleiner unendlich auf, wirken daher durch die reaktiven Impedanzanteile volumenvergroessernd. Perfekt geschlossenporige Materialien (i.e. solide Koerper) haben einen unendlich hohen Durchflusswiderstand, also eine unendlich hohe, rein resistive akustische Impedanz. Wenn dein Bauschaum sehr kleine Poren hat (hohen Durchflusswiderstand), und einen geringen Anteil offener Poren aufweist, solltest du die akustische Volumenverkleinerung hinbekommen.

Du solltest nach Schaeumen suchen, die wenig 'aufgehen'. Normale PU-Schaeume erlauben es, die Volumenzunahme durch nachnaessen zu beeinflussen. Ich wuerde eher auf dichtende und gut haftende Schaeume setzen, um das Porenvolumen so klein wie moeglich zu halten. Oder du schneidest Kloetze aus extrudiertem Polystyren wie oben schon empfohlen.

@ Julius: Such dir Informationen ueber ein System namens Voice of Theatre (oder VOT) - das entspricht exakt deiner Vorstellung und ist einfach zu bauen.

[off topic] @ Thorgy - Interessante Parallelen zu diesem Beitrag: http://www.party-pa.de/phpBB/viewtopic.php?f=27&t=67341 . Du stellst eine Frage, interessierst Dich kein Stueck fuer die Antworten / Ansichten anderer, und prangerst anschliessend die Gemeinschaft an, Dir nicht zu helfen.

Zufallstreffer - ich hab ueberhaupt nicht nach der Befestigung geschaut. Vergiss das mit dem Flanschgebastel, wenn Treiber mit geeigneter Befestigung verfuegbar sind. Ein Anruf beim Deutschland-Vertrieb von Beyma sollte klaeren, ob es ein aehnliches Modell in 16 Ohm gibt. Die Vertriebsleute sind sehr hilfreich und ueberaus freundlich. Aber ich wuerde vor einer Komplettentwicklung nicht zurueckweichen; der CP-380M weist einen sehr ausgewogenen Frequenzgang auf, und sollte an deinem Horn wenig Probleme bereiten.

Als Ersatz koennte der Beyma CP-380M interessant sein. Dessen Verzerrungen sind sehr niedrig, sodass das endgueltige Verzerrungsverhalten vollstaendig vom Horn selbst dominiert wird. Das Horn war fuer die damalige Zeit kein schlechtes, allerdings zeigt das vertikale Abstrahlverhalten, dass der Entwickler die Einzelverwendung nie im Sinn hatte. Aber wenn du bisher mit den Systemen zufrieden warst, ist das kein Thema. Besseren Ersatz, welcher in den Schallwandausschnitt passt, ist meines Wissens nach nicht verfuegbar (fuer eine gleichmaessige vertikale Abstrahlung ist das Seitenverhaeltnis des Hornmundes viel zu gross).

Die Radian Diaphragmen sind einen Versuch wert wenn sie billig sind. Die Mylar-Aufhaengung ist weniger empfindlich gegen zyklische Ermuedung; ob sie aber das Modalverhalten des Domes verbessert (durch hoehere Rayleigh-Daempfung) oder verschlechtert (durch geringere tangentielle und radiale Einspannungssteifigkeit), sollte man pruefen.

Zwischenplatte am Hornhals ist keine gute Idee, da die Auswirkungen auf die akustischen Eigenschaften des Horns sehr schwer einzuschaetzen sind. Warum nicht einen geteilten Flansch fertigen, welcher den Treiber gegen den Hornhals drueckt?

Bleiben die voellig falschen "Simulationen" jetzt so stehen wie sie sind? Eine Google-Suche nach dem Subwoofer findet diesen Beitrag bereits auf der ersten Seite.

Zitat von "jogi"

Nein

Gibts zur Feststellung auch die Begruendung?

Zitat von "jogi"

Bei mir ersetzt zB ein 18er im 60er Würfel 4 gute 15er.

Ersetzen: ja; akustisch aequivalent: ausgeschlossen.
4 x 15": Sd ~ 3520cm2, x ~ 0.5cm, Vd ~ 1760cm3
1 x 18": Sd ~ 1220cm2, x ~ 1.44cm, Vd ~ 1760cm3
Zusaetzlich weist die Strahlerflaeche der 4 x 15" eine wesentlich hoehere Strahlungsimpedanz auf, sodass zum Erzielen des gleichen Schalldruckes eine noch wesentlich groessere Auslenkung des 18" erforderlich wird.

Zitat von "jogi"

Bei Trennung um die 100 Hz kommt es bei Basshörnern nur auf das Verschiebevolumen und die dazu passende Belastbarkeit an (Antrieb haben die neuen Chassis ja genug).

Verschiebevolumen und elektrische Belastbarkeit erzeugen keinen Schalldruck, wenn die Quellimpedanz des Treibers in der Rueckkammer wesentlich groesser als die akustische Impedanz am Hornhals ist. Nimm ein modernes, aktives Horn eines ernstzunehmenden Herstellers unter die Lupe. Dann vergleiche mit Empfehlungen in einschlaegigen Bastelforen (Speakerplans, PSW, PAF, PPAF, etc). Nur weil viele "etwas" tun, muss dies noch lange nicht sinnvoll sein.

@ Jobsti - die Weiterentwicklung der Treiber erlaubt ein wirtschaftlichereres Verhaeltnis von maximalem Schallpegel, Bruttovolumen, elektrischer Leistungsaufnahme, Klirrverhalten und Leistungskompression. Das funktioniert aber nicht, wenn einem einzelnen Treiber weniger Rueckvolumen zugestanden wird - dieser Trend braucht mehr Volumen! Vor allem erlauben diese Treiber aber die Reduktion des Gesamtgewichtes eines Systems!

Achtung: Beispiel wird richtig off-topic. Nur unter elterlicher Aufsicht...

Wir ersetzen ein System aus 12 klassischen Kabinetten durch 8 moderne. Das Volumen der modernen Kabinette muss groesser sein, das Gesamtgewicht ist aber geringer! Fuer Bodenhaltung voellig uninteressant, bei fliegenden Konstruktionen aber absolut entscheidend. Grossveranstaltungen plagt heutzutage 2 Probleme - das uebersprechen zwischen mehreren Buehnenbereichen und der Emissionsschutz. Die derzeit bevorzugte Loesung ist eine geflogene, elektronisch gesteuerte Tieftonlinie. Man fliegt die gerade Linie und neigt sie z.B. 30 Grad zum Boden hin, danach wird mittels Delay der einzelnen Elemente die Abstrahlkeule im vorderen Bereich so eingestellt, dass eine akzeptable Schallpegelverteilung im Hoerbereich entsteht. Der Bonus hierbei: die 30 Grad physische Drehung rotiert die Abstrahlachse vor der Linie nach unten / hinter der Linie nach oben. Das Delay aber hebt die Abstrahlkeule vor und hinter der Linie an! Eine Neigung um 30 Grad und eine Delaykorrektur von z.B. 25Grad ergeben eine rueckwaertige Keule mit einer Neigung von 55 Grad nach oben. Schallemission auf Anreihner und Nebenbuehnen drastisch reduziert. Es ergibt sich ein drastischer Unterschied, was die Anforderungen an die statische und dynamische Tragfaehigkeit der Stuetzkonstruktion angeht, ob ich 12 oder 8 Kabinette fliegen muss.

Diese antriebstarken Langhubchassis sind fuer keinen anderen Anwendungsfall als geflogene Direktstrahler entwickelt. Warum sonst auf teures Neodymium umstellen, wo Ferrit immer billiger wird?

In Hoernern sind diese Chassis voellig deplatziert. Der Strahlungswiderstand des grossen Hornmundes wird auf den kleinen Hornhals transformiert; die akustische Impedanz steigt also an. Sollte man ploetzlich einen Treiber mit schwerer Membran oder extrem kleiner Rueckkammer - also kuenstlich erhoehter akustischer Quellimpedanz - verwenden, oder lieber einen konventionellen Treiber, welcher in vertretbarem Rueckkammervolumen eine akustische Quellimpedanz naeher an der Hornhalsimpedanz aufweist?

Noch ein Beitrag fuer die "pro ignore" Initiative:

Der Kraftfaktor Bl bestimmt neben Re maszgeblich die Quellimpedanz eines elektrodynamischen Schallwandlers. Bei der elektrischen Impedanz fallen Aenderungen von Bl nicht so stark auf, wohl aber bei der akustischen Impedanz bedingt durch den Transformationsfaktor des Gyrators (oder Transformators, je nachdem welches Modell man bevorzugt). Erhoehe ich bei gleichbleibenden Rahmenbedingungen Bl (oder senke Re), sinkt die akustische Quellimpedanz des Systems, und gleicht zunehmend dem akustischen Strahlungswiderstand (in dem Fall die Last des Systems). Nach dem Leistungstheorem kann maximale Leistung an ein System abgegeben werden, wenn die Lastimpedanz der Quellimpedanz gleicht (es ist davon auszugehen dass ein Schallwandler stets eine endliche Impedanz aufweist).

Hebt man Bl, steigt der Wirkungsgrad des Systems. Senkt man Re, steigt der Wirkungsgrad des Systems.

Es ist kontraproduktiv, dem Absinken der akustischen Quellimpedanz eine geringere akustische Nachgiebigkeit der Aufhaengung entgegenzusetzen, da diese die Quellimpedanz wieder anhebt, i.e. den Wirkungsgrad absenkt. Klar hat Thomas recht, man kann kleinere Gehaeuse mit gerade vertretbarem Wirkungsgrad bauen. Allerdings erkauft man sich dies durch erhoehte Waermeabgabe der Spule, geringerer Waermekapazitaet des Gehaeuses und ansteigender Leistungskompression.

Auffaellig ist doch der Dualismus der Entwicklung: Tieftonschallwandler werden zu hoeherem Kraftfaktor und hoeherer Auslenkung hin entwickelt. Hoehere Auslenkung waere aber nicht erforderlich, wenn kleinere Gehaeuse der steigenden Antriebs- eine geeignete Rueckstellkraft entgegensetzen wuerden. Damit wuerde man den maximal erzeugbaren Schalldruck limitieren. Waere Verringerung des Gehaeusevolumens das Ziel, erhielte man einen modernen Treiber mit hohem Bl, welcher in unproportional kleinen Gehaeusen eingebaut bei ueblichen Schalldruckpegeln hohe elektrische Leistungsaufnahme erfordert, und starke Leistungskompression aufweist.

Faellt jemandem was auf?

Es hilft vielleicht auch, einen Blick auf die kuehlschrankgrossen 18" Bauvorschlaege der renommierten OEM Hersteller zu werfen.

@ Thomas - du widersprichst dir selber. Warum will einer bei konstanter thermischer Belastbarkeit Bl - also F - erhoehen, um dann die Auslenkung x - also die Schnelle u - durch Erhoehen der Federsteife wieder auf den alten Wert zu senken? Damit N&M kuenftig 12 Subs mit dem Volumen von 10 in den Laster schieben koennen?

@ Thorgy - du solltest deine Fragestellung klarer formulieren, wenn du auf Absolution / Beglueckwuenschung / Bewunderung aus bist.

Zitat von "Thomas"

Naja 160 Liter reichen für moderne 18" dicke aus.

Warum? Weil moderne Chassis hohe Schwingspulentemperaturen aushalten? Siehe: http://www.party-pa.de/phpBB/viewtopic.php?f=48&t=67109.

Schaut euch doch mal die 18" Subs von JBL & Co (z.B. VPSB7118DP). an. Bei denen sind Volumen vs. Schalldruck bestens optimiert.

Wenn die P.Audio so gut funktionieren, warum umsatteln? 160 Liter sind fuer einen 18" sogar richtig wenig. Fane Colossus 18XB hat ein Vab = 237l, i.e. die Luft im Gehauese ist 48% steifer als die Aufhaengung des Chassis. Oberhalb der Tuningfrequenz muss der Schwingspulenstrom dann nicht nur gegen die mechanische, sondern auch gegen diese akustische Nachgiebigkeit ankaempfen.

Schau doch einfach mal in die -3dB Shelf Abstimmtabelle rein. Bl, Re und alpha stehen ja fest; da siehst du doch, welche Resonanzfrequenz und -guete fuer eine ordentliche Abstimmung geeignet waeren. Anderenfalls berechnest du das Re,t (warme Schwingspule), korrigierst deine Q und guckst dann z.B. in die Butterworth-Abstimmungen...

Zitat von "Sabbelbacke"

Einsatzzweck überlegen

Genau so wichtig: Einsatzort ueberlegen! Kleine Raeume bis 150pax oder ueberwiegend Zelte / Freiflaeche? Es ist absolut nutzlos, Systeme mit tiefer unterer Grenzfrequenz in kleinen Raeumen mit weitgefaecherten Moden zu betreiben. Ebenso sinnlos ist es, das letzte Hertz am f3 zu schrauben, und dabei maximalen Pegel und / oder Wirkungsgrad im Freifeldbetrieb zu verschenken.

Und 160 Liter netto - du meinst sicher brutto oder steht der Reflexkanal auch schon fest? Die Gehaeuse koennen ja nur 60er Wuerfel sein; nach meiner Erfahrung sind solche kleinen, handlichen 18" Systeme mit 2 grossen Kompromissen behaftet: die geringe Nachgiebigkeit des Luftvolumens erfordert hohe Kraft zur Auslenkung (i.e. hohen Strom, hohe Schwingspulentemperatur, hohe Leistungskompression) und / oder kleine Kanaele (hohe Empfindlichkeit gegen Aenderung des Strahlungswiderstandes durch Raummoden und Stacks, Stroemungsgeraeusche und Verschiebung der Abstimmung bei zunehmender Stroemungsgeschwindigkeit - besonders boese bei den beliebten Eckports).

Wenn du wirklich "aufruesten" willst, musst du auch dein Gehaeuse in Frage stellen!

Don Keele hat ein tolles Paper zu dem Thema geschrieben (nach Webseite suchen). Da gibt es ein System an Formel, mit dem sich z.B. fuer ein gegebenes Gehaeusevolumen und einer unteren Grenzfrequenz die Parameter fuer maximalen Wirkungsgrad oder maximalen Pegel etc. mit einer kleinen Exceltabelle berechnen lassen.

Und ich stimme Sabbel zu - bevor du die technischen Unterschiede der Chassiskonstruktion ausreizt, brauchst du fuer jedes ein maszgeschneidertes Gehaeuse - diese Arbeit macht sich aber im Bastelrahmen niemand.

Der Entwurf von Tieftonhoernern ist kein Geheimnis; alles wichtige steht seit 1948 in Textbuechern. Ich sehe daher keinen Grund fuer eine derartige Geheimniskraemerei bei den Simulationsparametern. Da Treiber und Aussenmasze bekannt sind, ist 'reverse engineering' nur eine Spielerei zwischen zwei Cointreau. Anders sehe ich das beim Kopieren eines Entwurfes und anschliessender kommerzieller verbreitung ohne entsprechende Lizenzvereinbarung.

Das physikalische Modell einer Vorkammer muss immer mit Vorsicht genossen werden. Es gibt prinzipiell 3 Moeglichkeiten, diese in ein akustisches Modell einzubinden:

- Als reine Kapazitaet Cav im akustischen Ersatzschaltbild. Dabei werden die physischen Abmessungen ignoriert, allein die Nachgiebigkeit der Luft wird beruecksichtigt. Viele meinen, da die Dimensionen der Vorkammer klein gegenueber der Wellenlaenge sind, waere diese Vereinfachung zulaessig; aber die Vorkammer ist Teil des Wellenleiters. Diese Vereinfachung ist nur zulaessig, wenn die Dimensionen der Vorkammer klein gegenueber der Laenge des anschliessenden Wellenleiters ist. In obiger Skizze ist dies eindeutig nicht der Fall!

- Als Wellenleiter mit konstantem Querschnitt und relevanter Laenge. Ein taugliches Modell fuer grosse Wellenlaenge; allerdings koennen die Unstetigkeiten der akustischen Impedanzen an den Schnittstellen der Vierpole zu akustischen Reflektionen, also Ausloeschungen und Ueberhoehungen bei hoeheren Frequenzen fuehren. Diese eindeutig dem physikalischen und nicht dem akustischen Modell zuzuordnen, bedarf viel Erfahrung und solidem Einblick in die Berechnung der akustischen Impedanz der einzelnen Wellenleiter.

- Als Wellenleiter mit veraenderlichem Querschnitt und relevanter Laenge; oder einfach: Vorkammer als Teil der Hornkontur. Dies ist das korrekte Vorgehen, da der Einfluss der Vorkammer auf die Laenge des Wellenleiters korrekt beruecksichtigt wird, und theoretische Reflektionen vermieden werden. Ich weiss nicht, ob AJHorn / Hornresp sich verjuengende Querschnitte beliebiger Oeffnungsfunktion modellieren koennen (mathematisch gibt es keinen Grund der dagegen spricht, die Loesung basierend auf konkatenierten konischen Elementen ist fuer alle Oeffnungsfunktionen identisch). Hornresp unterstuetzt zumindest sich verjuengende exponentiale Segmente (dachte ich).

Ich stimme Sabbelbacke zu: das Modell des Limmerbass 115 ist mit hoher Wahrscheinlichkeit falsch. Kommerziell noch schaedlicher als das Preisgeben der Simulationsparameter ist eindeutig das Verbreiten voellig inkorrekter Simulationen, welche, da mit 'amtlicher Software' erstellt, universelle Gueltigkeit haben muessen.

Ohne eine hinreichend detaillierte Zeichnung des Gehaeuses laesst sich nichts sagen.