Verlangsamtes Einschwingen durch hohe Induktivität

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TEKNOne
Stammgast

#1 erstellt: 02. Jun 2009, 15:51

Hallo,

ich habe schon öfters gelesen, dass durch eine hohe Induktivität der Schwingspule der Einschwingvorgang verzögert werden soll.
Weiterhin sollen deswegen Subbasschassis träge klingen, die eine besonders hohe Induktivität besitzen.

Jetzt habe ich mir gedacht es mal durchzurechnen ab wann denn eine hohe Induktivität tatsächlich einen Auswirkung hat.

Also eine Spannungsquelle mit einem Widerstand und Induktion in Reihe.
Maschensatz, Integrale einsetzen, Integrieren über die Zeit.
Rumgerechnet und dann kommt man auf den Momentanwert des Einschaltstromes.
i=I*(1-e^(-R/L*t))

Nehmen wir ein übles Beispiel, Innenwiderstand des Verstärkers =0; Induktivität = 3mH; Gleichstromwiderstand der Schwingspule = 4Ohm; Zeit: zu einer Frequenz von 150Hz passend die Zeit zwischen den Nulldurchgang bis zum Maximalwert = 1/600s; ich nehme den ganzen Vorgang als Sprung an

Ergebnis: i=I*0,89163

Tatsächlich eine geringerer Strom. Bei R = 8Ohm sieht das ganze schon viel besser aus.
i=I*0,98826

Also man muss tatsächlich schon im Subwooferbereich auf die Parameter achten wobei hier eigentlich bei hochem Gleichstromwiderstand es wenig Sorgen geben sollte.

Im Mitteltonbereich sieht das ganze aber bei entsprechenden Chassis wirklich übel aus, wobei man sagen muss das ich von einem Sprung ausgehe was ja nicht ganz korrekt ist.

Komentare, Anregungen?

Schöne Grüße:
Thomas

castorpollux
Inventar

#2 erstellt: 02. Jun 2009, 19:00

Hi Thomas,

für die Nicht-elektriker:

Rumgerechnet und dann kommt man auf den Momentanwert des Einschaltstromes.

Lautsprecher sind doch Spannungswandler, was hat also der Einschaltstrom hier auszusagen, außer das eine geringere Leistung in Watt abgegeben wird - und wieso ist das bei 8Öhmern besser?

ich nehme den ganzen Vorgang als Sprung an

...aber heisst das nicht, das (vorsicht, gefährliches halbwissen!) du von einer sehr hohen (Grenz-)Frequenz ausgehst und das Rechenbeispiel für tiefe Frequenzen keine Anwendung findet?

Davon ab fragte ich mich schon länger, warum immer alle auf dem Ausschwingen bei "langsamen" subwoofern rumgehackt haben, und keiner je auf das einschwingen zu reden kam...

Grüße,

TEKNOne
Stammgast

#3 erstellt: 02. Jun 2009, 23:09

Hallo,

ich habe einen entscheidenen Denkfehler gemacht die Abschwächung tritt auch bei den folgenden Schwingungen auf und nicht nur bei der Ersten es ist damit nicht ein verlangsamtes Einschwingen.

kboe
Inventar

#4 erstellt: 02. Jun 2009, 23:27

also soweit man messungen diversester chassis in diversesten publikationen verfolgen kann, geht eine hohe schwingspuleninduktivität immer mit einer niedrigen oberen grenzfrequenz einher.
so weit so simpel!

wo ist mein denkfehler?

gruß
kboe

ukw
Inventar

#5 erstellt: 03. Jun 2009, 09:30

kboe schrieb:

wo ist mein denkfehler?

kein Denkfehler

Burns4k
Stammgast

#6 erstellt: 03. Jun 2009, 12:50

Ah die gute alte Schulphysik

Das der Strom geringer ist bedeutet erstmal nur geringern Pegel. Zeitverzögert ist da nichts.

Und wenn es dann so ist und die Membranbewegung anders ausfällt als erwünscht(zB. Überschwinger etc.) wird das als Verzerrung messbar oder im Wasserfall sichtbar.

"Le" ist wie alle anderen TSP auch nur ein Parameter der alleine nichts über die Qualität eines LS aussagt.

Und das zB. Bassreflexkisten, Chassis mit schweren Membranen und hoher Induktivität "langsamer" klingen liegt nur daran das sie mehr Pegel im Tiefbass bringen und eben das in fast allen Räumen mit einer stark verzögertem Abklingzeit zusammenhängt. Um eine Sekunde kann das Abklingen im Raum dauern während der Sub schon nach wenigen millisekunden nicht mehr schwingt.

Grüße,

Tim

[Beitrag von Burns4k am 03. Jun 2009, 12:54 bearbeitet]

TEKNOne
Stammgast

#7 erstellt: 03. Jun 2009, 14:19

Hallo,

ich habe noch einmal ein wenig nachgedacht.
Meine erste falsche Annahme war, dass nur der erste Bauch der Sinusschwingung durch die Induktivität geringer wird, es werden aber alle Anstiege um den gleichen Faktor geringer.

Der Sinus wird aber nicht nur gedämpft sondern ja auch verschoben abhängig von der Frequenz. Aber natürlich auch nicht abhängig von der Anzahl der Schwingungsbuckel.

Habe ich mal rumgerechnet...
Wider Spannungsquelle Widerstand und Induktivität in Reihe gleiches Vorgehen wie beim Sprung nur mit Sinusanregung Uq*sin(2*Pi*f*t) ...
Ergebnis:
I=Uq/((R^2+(2*Pi*f*L)^2)^(1/2))*sin(2*Pi*f*t+arctan(-2*pi*f*L/R)

Hmm... Das erklärt eine Generelle Dämpfung höherer Frequenzen und eine sich mit der Frequenz verschiebenden Phase.
Aber woher zum Teufel kommt dann bitte, dass der erste Schwingungsbuckel nahezu immer geringere Amplitude hat.
Wenn ich mich nicht wieder vertan habe kommt die Induktion nicht in Frage genausowenig wie die Masse der Schwingungseinheit (wird ja häufig fälschlicherweise angenommen).

Helft mir bitte

Schöne Grüße:
Thomas

Bee
Inventar

#8 erstellt: 03. Jun 2009, 14:49

TEKNOne schrieb:

Aber woher zum Teufel kommt dann bitte, dass der erste Schwingungsbuckel nahezu immer geringere Amplitude hat.
Wenn ich mich nicht wieder vertan habe kommt die Induktion nicht in Frage genausowenig wie die Masse der Schwingungseinheit (wird ja häufig fälschlicherweise angenommen).

Da kommt so manches in Frage, z.B.

Wie sieht das Anregungssignal aus?
Wenn man einen Sinus im Nulldurchgang "einschaltet", ist es in diesem Moment kein Sinus.
Es ähnelt eher einem Sprung.
D.h. es sind auch sehr hohe Frequenzen in dieser ersten Viertelwelle enthalten, die jedoch nicht für den Antrieb genutzt werden können (limitierte obere Grenzfrequenz des Chassis).

oder....
Es gibt einen weiteren, in Reihe geschalteten Schwinger (z.B. BR oder eine andere Resonanz), der zunächst mal Energie absorbiert, um selbst in Wallung zu kommen.

kboe
Inventar

#9 erstellt: 03. Jun 2009, 18:42

hallo teknone!

ich will ( und kann wohl auch nicht mehr so ohne weiteres ) deine gleichungen nicht überprüfen.
aber ich glaub trotzdem, daß du da irgendwie am falschen dampfer bist. das einschwingen wird sehr stark auch von der güte bestimmt und nicht nur von der induktivität der schwingspule. klang und ton hat da vor einiger zeit einige grundlagenartikel veröffentlicht, wo es um den "gedämpften getriebenen oszillator" ging. ich denk mal das könnte dir weiterhelfen eventuell

gruß
kboe

Cpt._Baseballbatboy
Inventar

#10 erstellt: 03. Jun 2009, 21:25

Moin,

vielleicht sollte Ihr erstmal genau definieren, was "Einschwingen" ist.

Cpt.

TEKNOne
Stammgast

#11 erstellt: 04. Jun 2009, 15:24

Hallo,

Also kommen bei richtiger Messung nur Energiespeichereffekte in Frage?

Die Güte ist meiner Meinung nach nur um die Resonanzfrequenz entscheidend.

Zur Definition Einschwingen: Ist die Zeit die ein Lautsprecherchassi braucht um bei einem Vorgegebenen periodischen Signal einen Gleichbleibendes Periodisches Ausgangssignal auszugeben. Das Eingangssignal sollte geeignet sein um bei einer Frequenz einen gegebenenfalls vorhandenes Einschwingen zu zeigen.

Schöne grüße:
Thomas

hreith
Inventar

#12 erstellt: 04. Jun 2009, 19:12

Hi Thomas,

die Einschwingzeit ist üblicherweise die Zeit die ein Konstrukt benötigt, um am Ausgang den Endzustand auf 1%, 0.1% , 0.01% ..... (je nach Anwendung) zu erreichen. Ob die Annäherung aperiodisch oder periodisch erreicht wird ist unwichtig. Gemessen wird das üblicherweise mit einem Rechteck.
Aus leicht einsichtigen Gründen ist die Einschwingzeit natürlich umso kürzer, je schneller das Konstrukt arbeiten kann. Bei Lautsprechern ist das also die obere Grenzfrequenz.

Solange die effektive Geschwindigkeit (Einschwingzeit) in der Endanwendung sowieso durch die Filtereigenschaften begrenzt werden, kann man mit unterschiedlich "schnellen" Treibern in der Endanwendung ein identisch schnelles Einschwingen erreichen. Ein Treiber mit hoher oberer Grenzfrequenz wird also bei gegebener Trennfrequenz in der Endanwendung nicht schneller einschwingen können als einer mit geringerer oberer Grenzfrequenz.

TEKNOne
Stammgast

#13 erstellt: 04. Jun 2009, 20:34

Hallo,

genau diese Einschwingzeit kann man doch auch bei einer bestimmten Anregungsfrequenz Messen. Wenn man ein Rechteck nimmt ist klar, dass die obere Grenzfrequenz dominiert.
Wenn allerdings die Anregungsfrequenz niedrig ist und auch im Null zu Signalübergang keine hohen Frequenzen enthalten sind, ist die obere Grenzfrequenz in keiner Weise mehr beeinflussend denn in das Spektrum reicht sie ja nicht rein.

Mir geht es um einen Unterschied des Schalldruckes einer Frequenz zwischen den Start eines Signals und den längerten Laufens eines Signals.

Schöne Grüße:
Thomas

[Beitrag von TEKNOne am 04. Jun 2009, 20:37 bearbeitet]

hreith
Inventar

#14 erstellt: 04. Jun 2009, 22:00

Hi Thomas,

ein Signal besteht nur dann aus seiner Grundwelle (ohne Oberwellen), wenn es ein Sinus ist, der schon seit unendlich langer Zeit schwingt und auch noch unendlich lange schwingen wird. Jedes andere Signal besteht aus mehr als einem Sinus !

Wenn du z.B einen 50Hz-Sinus-Burst betrachtest, dann sieht er und sein Spektrum etwa so aus:

TEKNOne
Stammgast

#15 erstellt: 04. Jun 2009, 22:37

Hallo,

mir ist durchaus bewusst, dass der Nulldurchgang am Start und Ende das Spektrum verbreitern.
Wenn man das Signal durch einen Bandpass jagen würde hätte man ein schmales Spektrum und würde immer noch ein Einschwingvorgang falls vorhanden Beobachten können.

Wenn das Einschwingen sehr Lange dauert ist auch der Anfangssprung des Sinuses unerhebliche.

http://upload.wikime...ce_1000_R_p_4000.svg
Von Wikipedia geklaut: Einschwingen eines Schwingkreises

hreith
Inventar

#16 erstellt: 04. Jun 2009, 22:42

"...und würde immer noch ein Einschwingvorgang falls vorhanden Beobachten können."
=>
und welchen Erkenntnisgewinn würde dir das bringen der nicht aus der Betrachtung des Frequenz- und Phasenganges abzuleiten wäre?

TEKNOne
Stammgast

#17 erstellt: 04. Jun 2009, 22:49

Ob es einen Unterschied des Schalldruckes zwischen einem frühen und einem späten Zeitpunktes gibt.

hreith
Inventar

#18 erstellt: 05. Jun 2009, 00:23

Dazu brauchst du aber keine neue Messung.
Das kannst du auch errechnen, wenn der Frequenz- und Phasengang bekannt ist. Und wenn der gerade im oberen Frequenzbereich von der Weiche bestimmt wird, dann ist eben diese auch für dein "Einschwingen" dominant und nicht die Induktivität des Treibers.

Bee
Inventar

#19 erstellt: 05. Jun 2009, 10:33

TEKNOne schrieb:

Wenn das Einschwingen sehr Lange dauert ist auch der Anfangssprung des Sinuses unerheblich.

Stimmt. Und schon wirst du keine Abweichung mehr feststellen können, denn die obere Grenzfrequenz deines Meßobjekts liegt dann deutlich höher als jene des Anregungssignals.

Cpt._Baseballbatboy
Inventar

#20 erstellt: 05. Jun 2009, 12:55

Moin,

zur Thematik:

http://esweep.berlios.de/theorie/new_csd/new_csd_method.html

Cpt.

TEKNOne
Stammgast

#21 erstellt: 10. Jun 2009, 12:25

Hallo,

ich war verreist darum geht es erst jetzt weiter.

Man braucht eben doch eine andere Messmethode wenn man das Einschwingen Sichtbar machen möchte.
Angenommen man nimmt einen Sprung um etwas über das Einschwingen zu errechnen, dann hat man nur zu einen Zeitpunkt eine Anregung und die Antwort auf eben solche. Jetzt nimmt man ein Signale mit einer einer Anregung an zwei oder mehreren aufeinander folgenden Zeitpunkten, damit kann man jetzt einen Vergleich zwischen der Antwort zum Zeitpunkt eins und zum Zeitpunkt zwei vornehmen was man bei eine Sprung nicht kann.
Du gehst immer wie selbstverständlich von einem linearen System aus.

@Cpt.
Interessantes Projekt.

Schöne Grüße:
Thomas

hreith
Inventar

#22 erstellt: 10. Jun 2009, 14:20

Hi Thomas,

ein lineares System ist durch den Frequenz- und Phasengang hinreichend beschrieben. Über eine IFFT kann man darauf wieder eine Impulsantwort berechnen genauso wie man mit der FFT aus der Impulsantwort den Frequenz- und Phasengang berechnen kann. Hat man das Sysverhalten irgendwie erfasst (also egal ob mit dem komplexen Frequenzgang oder der Impulsantwort), kann man daraus die Antwort auf jedes beliebige Signal errechnen. Die Antwort auf ein Burstsignal kann man also auch errechnen ohne neue Messung.

TEKNOne
Stammgast

#23 erstellt: 10. Jun 2009, 14:58

Ja aber nur für ein "lineares" System. Wer sagt mir das ein Lautsprecher nicht vielleicht gar kein lineares System ist?

Wenn man von vorne herein von einem linearen System ausgeht schließt man ein Einschwingen schon von vorne herein aus (Einschwingen im Sinne von der vorherige Zustand des Systems ist für den Folgezustand noch entscheidend).

hreith
Inventar

#24 erstellt: 10. Jun 2009, 16:23

Auch das Einschwingen ist ein linearer Zusammenhang.
Nichtlinearitäten werden in Klirr- oder in den Intermodulationsmessungen erfasst und nicht im Einschwingen.
Wäre der Lautsprecher nicht ausreichend linear, dann sollte man ihn lieber gegen einen anderen austauschen der diese Forderung erfüllt