ohmscher Widerstand eines Lautsprechers

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Delhomba
Neuling
#1 erstellt: 11. Nov 2009, 19:26
Hallo Zusammen

Ich bin derzeit daran, eine Lautsprechermembran selber zu bauen. Dazu habe ich eine Spule selber berechnet und gewickelt.
Nun hat sich bei der Berechnung herausgestellt, dass bei der Impedanz Z=Wurzel(R^2+XL^2) der Blindwiderstand der Spule eigentlich überhaupt keinen Einfluss hat.

Ich habe erfahren, dass bei der Angabe der Impedanz eines Lautsprechers immer die Impedanz bei 1000Hz gemeint ist.
Jedoch als ich das alles gerechnet hatte, stellte sich heraus, dass die gewünschte Impedanz von 8 Ohm, fast genau dem ohmschen Widerstand entspricht. Also R ist etwa 7.98 Ohm. Die Induktivität bewegt sich im mikro bereich.

Jetzt wollte ich euch fragen, ob jemand schon Erfahrungen damit gemacht hat und mir sagen kann, ob dies immer so ist, oder ob ich mich völlig vertan habe.

Zur Berechnung habe ich die Formel aus diesem Link verwendet: (unter 3.Induktivität)

http://www.thema-ton...lektrotechnik.htm#15

Ich habe diese Formel in der oben erwähnten Formel für die Induktivität eingesetzt und das ganze nach l (also der Länge des Drahtes) aufgelöst.
Die grösse der Spule habe ich vor der Berechnung auf ca. 3cm festgelegt, da ich gerade eine geeignete Rolle zum wickeln hatte.

Ich hoffe, jemand kann mir helfen.
georgy
Inventar
#2 erstellt: 11. Nov 2009, 19:38
Wenn das alles so einfach wäre...

Du hast keine Grundlagenkentnisse, aber willst ein Lautsprecherchassis bauen?

Die Impedanz wird nicht bei einer Frequenz bestimmt, sondern über den ganzen Frequenzbereich, der Nennwiderstand darf um maximal 20 % unterschritten werden, das heisst bei einem 8 Ohm Lautsprecher darf die Impedanz bei keiner Frequenz niedriger als 6,4 Ohm werden.

Die Induktivität der Spule misst man nicht bevor sie verbaut ist, sondern am fertigen Lautsprecher, da wird sie durch den Metallkern wesentlich höher liegen.

Bleibt nur noch die Frage nach dem Antrieb, der Membran, deren Aufhängung u.s.w.

Wenn du Glück hast, bekommst du beim ersten mal was Lautsprecher ähnliches hin, besser als irgendwas billiges
wirds kaum werden.
Delhomba
Neuling
#3 erstellt: 11. Nov 2009, 20:28
Das Ding soll kein High-Definition Gerät werden, sondern die einzelnen Schritte der Entwicklung stehen im Vordergrund.
Es soll mit möglichst einfachen Mitteln möglichst gut werden.

Also du sagts, dass meine Spule von 20-20kHz zwischen 6.4 und 9.6 Ohm Widerstand haben muss.
Entschuldige die Frage, aber bist du dir sicher? Ich habe zu diesem Thema scho so viele verschiedene Antworten erhalten.

Hättest du vielleicht eine Ahnung, wie ich dies bewerkstelligen könnte?
Also, wie kann ich im Voraus wissen, wie viele Wicklungen ich machen soll, wenn du sagst, dass man erst am fertigen Lautsprecher die Impedanz bestimmen kann?
georgy
Inventar
#4 erstellt: 11. Nov 2009, 20:35

Delhomba schrieb:

Also du sagts, dass meine Spule von 20-20kHz zwischen 6.4 und 9.6 Ohm Widerstand haben muss.


Ich habe geschrieben, dass die Impedanz nicht niedriger sein darf, wie hoch sie wird ist egal.

Das gilt eigentlich für die fertige Box, Gehäuse und Frequenzweiche verändern den Impedanzgang teilweise erheblich.

Am besten schaust du dich nach ein paar Grundlagen um, zum Beispiel da:

http://de.wikipedia.org/wiki/Lautsprecher
SRAM
Inventar
#5 erstellt: 11. Nov 2009, 23:09
Was du gemessen hast (bzw. berechnet ) ist eine Spule, die weder einen Metallkern hat (der geringere Teil des Einflusses) noch sich in einem Magnetfeld bewegt (erheblicher Einfluß !). Die dann zu messende Impedanz ist sehr stark von Frequenz und Stärke des Magnetfeldes abhängig.

Gruß SRAM
Delhomba
Neuling
#6 erstellt: 12. Nov 2009, 00:27
Also gibt es kein wirkliches Rezept, wie ich vorgehen kann?
Ich habe lediglich eine Vorgabe und das wäre mein 8 Ohm Ausgang am Verstärker.
Gibt es keine Möglichkeit sowas zu berechnen?

Und ich habe jetzt gerade bei einem alten Lautsprecher, also dem Chassi, den ohmschen Widerstand gemessen. Und der beträgt lediglich 2.5 Ohm.
Wenn jetzt nun diese Regel mit den max. minus 20 % zutrifft, würde das heissen, dass dieser Speaker, damit er bei 100Hz seine 6.4 Ohm Mindest-Impedanz bringt eine Induktivität von ca. 10mH braucht.
Das würde bedeuten, dass er bei 1000Hz irgendwie 70 Ohm Impedanz hat.
Braucht es denn hier keine möglichst genaue Leistungsanpassung?
Kann mir hier jemand eine Antwort darauf geben?

Oder ist der Einfluss des Magnetes wiklich so gross?

PS: http://de.wikipedia.org/wiki/Nennimpedanz
das ist der Link, wo steht, dass die Nennimpedanz bei 1000Hz gemessen wird.


[Beitrag von Delhomba am 12. Nov 2009, 00:36 bearbeitet]
AC-SB
Stammgast
#7 erstellt: 12. Nov 2009, 00:40
gibt ja so einige Faktoren bei der Schwingspule, die beachtet werden wollen:

- Gewünschte Stärke des Antriebs?
- Wieviele kleine Milliteslas tummeln sich im Luftspalt?
- wie hoch ist der Luftspalt (gehe mal von Überhang aus)
- daraus erfolgt die erforderliche Drahtlänge im Luftspalt.
- wie hoch soll der lineare Hub sein?
- daraus ergibt sich in Zusammenspiel mit der Drahtstärke die Wickelhöhe
Alle Faktoren sind gegeneinander mehr oder weniger variabel, das Spulen-Gewicht spielt dabei dann ja auch noch eine Rolle,ebenso die die Impedanz und die Induktivität.

Ich hatte mir mal bei gegebenem Schwingspulendurchmesser die verschiedenen möglichen Kombinationen aus Luftspalthöhe, Wickelhöhe und Drahtstärke zusammengestellt - so bekommt man recht einfach einen Überblick der Optionen und sieht, wo die Reise hingehen soll. Als Widerstand hatte ich z.B. einen Wert von 6 Ohm vorausgesetzt, (Widerstand pro Meter Draht mal Wickellänge) da man damit ziemlich gut im Mittelfeld handelsüblicher 8-Öhmer liegt. Aber für Dein Vorhaben musst Du ja keinen normm-konformen 8öhmer bauen, was Dir einige Freiheitsgrade zusätzlich gibt. Solange das Teil nicht den Verstärker leersaugt, ist vieles im grünen Bereich. So zwischen 3 und 12 Ohm Gleichstromwiderstand der Wicklung sollten da unkritisch sein.

Ist eigentlich simples Rechnen

Beste Grüße

Michael
Delhomba
Neuling
#8 erstellt: 12. Nov 2009, 01:21
Noch eine ergänzende Frage zu deiner Antwort.
Du sprichst von einem Luftspalt.

Ich habe derzeit einen Ringmagneten, der seine Polung in der Achse des Kreismittelpunktes hat.
Ich habe bis anhin die Spule immer durch diesen Ring durch gemacht, was dann auch funktioniert hat, nur etwas sehr leise.
Nun habe ich einen alten Lautsprecher auseinandergenommen und der sieht etwa wie auf dem Schema auf dieser Homepage aus.
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrodynamischer_Lautsprecher

Ich versteh nicht ganz wie dieser Magnet gepolt sein soll. Kannst du mir das irgendwie erläutern?

Und zu deinem Luftspalt, meinst du einfach die Durchgangs-"Bohrung" durch den Ringmagneten?
Und die Höhe wäre dann die Dicke des Magneten. Seh ich das richtig?

Entschuldige die vielen Fragen, aber es war so einfach einen simplen Speaker zu bauen, aber es ist so schwierig, diesen nun zu optimieren und einigermassen Lautstärke hin zu bringen. Wäre schön, wenn ihr mir helfen könntet.
AC-SB
Stammgast
#9 erstellt: 12. Nov 2009, 01:51
moin nochmal

aaalso....der auf der Zeichnung abgebildete Motor ist eine Überhang-Konstruktion. Die heisst so, weil die Schwingspule länger ist als der Luftspalt hoch. Als linearer Arbeitsbereich eines solchen Motors wird üblicherweise (aber nicht ganz zutreffend) die Länge der Schwingspule angesehen, die an beiden Enden aus dem Magnetfeld (im Luftspalt) herausschaut.
Der Magnet auf der Skizze hat seinen Nordpol oben und den Südpol unten. Idealerweise soll sich die Schwingspule in einem möglichst starken und gleichmäßigen Magnetfeld bewegen,und deshalb wird mit den blauen Teilen (Eisen) das Magnetfeld so geführt, dass es sich im Luftspalt konzentriert. Das Eisen funktioniert dabei ähnlich wie ein Lichtleiterkabel für Licht, nur eben für das Magnetfeld.
Macht man das nicht so, kann zwar auch ein Ton herauskommen, Wiekungsgrad und gute Kontrolle des Lautsprechers sind damit aber zum Teufel
Mir ist bei Experimenten mal der Motor von einem kleinen Hochtöner abgefallen und ich war doch erstaunt, dass das Ding schon wieder Töne von sich gab, als ich den Motor noch rund 2 cm vom Rest entfernt hielt. (Streufeld nennt man sowas) Nur wie gesagt - mit der Kontrolle und dem Wirkungsgrad wird das so schwierig.
Wenn Du tiefer in die Materie Motor einsteigen willst, empfiehlt sich die Freeware FEMM. Die Bedienung ist zwar gewöhnungsbedürftig, aber nach 1-2 Stunden bekommt man schon erste Ergebnisse http://www.femm.info/Archives/bin/femm42bin.exe

So, das muss für heute reichen

Beste Grüße

Michael
Delhomba
Neuling
#10 erstellt: 12. Nov 2009, 17:07
Danke vielmals.
Ich denke, mit diesen Infos kome ich doch schon einen rechten Schritt weiter.

Grüsse

Delhomba
AC-SB
Stammgast
#11 erstellt: 12. Nov 2009, 18:15
Prima

hab gerade mal so einen normalen Ringmagneten in FEMM simuliert: Im Loch des Magneten hast Du ein Magnetfeld von so roundabout 0,06 Tesla, weil die Feldlinien, die die beiden Pole verbinden, wahllos aussen um den Magneten und innen durch das Loch "fließen" Wenn Du das in einen 6mm hohen Luftspalt konzentriert, kommst mal so eben auf 1,2 Tesla, was so etwa das 20fache ist.

Wenn man mal davon ausgeht, dass ein durchschnittlicher 17er so etwa bei 6-7 Teslameter Antriebsstärke liegt (Magnetfeld in Tesla * Länge des Drahtes im Luftspalt in Metern), dann bräuchtest Du, um auf durchschnittliche 6 Teslameter zu kommen, 100 Meter Drahtlänge im Luftspalt, dazu nochmal das gleiche bis doppelte als Überhang. Ein durchschnittlicher Draht für einen 17er ist beispielsweise ein 0,2 mm Kupferdraht, der hat einen Widerstand von 4,23 Ohm/Meter. Bei 200 Metern Drahtlänge also 846 Ohm

Die Basis eines brauchbaren Motors ist also erst mal ein ausreichend starkes und möglichst homogenes Magnetfeld sonst wird das nicht vernünftig funzen.

Blöd dabei ist halt, dass man da ohne ordentliche Drehbank für die Eisenteile schnell aufgeschmissen ist. Und Eisen und Magneten zusammenzuzimmern, ist manchmal auch nicht ohne, da wirken auf den letzten Zentimetern schon ordentliche Kräfte - und die machen Aua an den Fingern

Ich würde da eher versuchen, aus einem alten Chassis den Motor zu verwenden. Wenn Du die Zusammenhänge begriffen hast, ist das fast so gut, wie das Teil selber gebaut zu haben

Beste Grüße

Michael
Delhomba
Neuling
#12 erstellt: 12. Nov 2009, 19:34
Ich werde mal beide Methoden prüfen. Zum Glück habe ich eine Drehbank zu Hause in der Werkstatt.
Da werde ich mal ordentlich mich abmühen. :-)

Und falls ich das nicht hinkriege, werde ich einen alten Lautsprecher ausschlachten. Habe noch einige Kandidaten rumstehen.

Noch eine letzte Frage: Ich habe nur relativ kleine Ringmagnete eingekauft (Innendurchmesser knapp 1cm). Die grossen sind recht teuer. Und für eine Spule mit <1cm Durchmesser habe ich gerade nichts schlaues zum darauf wickeln.
Aber ich habe einige grössere Zylindermagnete, so 2-4cm Durchmesser.
Kann ich die Geschichte vom Motor auch einfach umkehren? Das heisst, anstatt einem Ringmagneten, und einer Führung (also der "Stab" der dann durch die Spule geht)aus Eisen, einfach den Zylindermagneten innerhalb der Spule anbringen und eine Ringkonstruktion aus Eisen rund herum.
Das sollte doch auch zum gewünschten Ergebnis führen, oder?
Ich hoffe, du weisst was ich meine.

Ganz einfach: Bei diesem Bild ist bei mir nicht "grau" der Magnet sondern der Mittlere blaue Pfropfen.

http://de.wikipedia....stamp=20070815012022

Grüsse


[Beitrag von Delhomba am 12. Nov 2009, 19:36 bearbeitet]
AC-SB
Stammgast
#13 erstellt: 12. Nov 2009, 19:51
hmmm, der Linkt funzt bei mir nich, aber ich glaube zu wissen, was Du meinst:
Vorausgesetzt, der Zylinder hat seine beiden Pole an den flachen Enden, geht das - sowas nennt man Topfmagnet.
Auf das obere flache Ende würde ich eine Eisenscheibe mit 4-6mm Dicke tun, die im Durchmesser etwas größer als der Magnet selbst ist. So etwas unterdrückt vagabundierende Feldlinien, erhöht damit die Feldstärke und ist billig

Dann stellst Du den Magnet in eine Art Topf, der innen so hoch ist, dass die o.g. Metallplatte bündig mit dem Topfrand auf einer Ebene ist. Den Innendurchmesser des Topfes musst Du natürlich etwas größer machen als die Eisenscheibe, damit sich auch ein Luftspalt ergibt. Der Spalt sollte für den Anfang etwa 2-3mm breit sein. Das ist dann zwar noch keine Präzisionswaffe, gibt Dir aber etwas mehr Spielraum, wenn die Spule nicht exakt rund oder die Schwingeinheit später nicht perfekt zentriert ist.
Ach ja - das Eisen sollte magnetisch gut leitfähig sein. Hochlegierter Stahl ist tabu, aber einfacher Baustahl ST37 tut's schon mal

Und wie gesagt: schön aufpassen, wenn Du den Zylinder in den Topf plumpsen lässt - da wirken schon gewaltige Kräfte. Ohne Führung wirst Du es dann vergessen können, da der Magnet an einer Seite des Topfes klebt und Du ihn nicht mehr exakt in die Mitte bekommst.

Noch was zum Zylinder: Ein Magnetfeld wird vorwiegend über die Polflächen abgestrahlt. Du hast also mehr davon, wenn Du eine große Fläche anzapfen kannst (wie beim flachen Ringmagneten), als wenn Du die relativ kleinen Pole des Zylinders nutzt. (gleiches Magnetvolumen vorausgesetzt)
Im Lautsprecherhandel (z.B. Intertechnik, eventuell bei Conrad) gibts doch recht preiswert auch Kompensationsmagnete. Ist nix anderes als normale Lautsprechermagnete und durchaus verwendbar.

Beste Grüße

Michael
Delhomba
Neuling
#14 erstellt: 12. Nov 2009, 20:31
Ok, danke vielmals. Du warst wirklich eine grosse Hilfe.
Ich würde mich nochmals melden, wenns wieder brennen sollte :-)

Freundliche Grüsse

Delhomba
SRAM
Inventar
#15 erstellt: 12. Nov 2009, 20:58

die im Durchmesser etwas größer als der Magnet selbst ist. So etwas unterdrückt vagabundierende Feldlinien,


Leider ist das Gegenteil der Fall, weshalb auch alle Polplatten etwas KLEINER als der Magnetdurchmesser sind.

Gruß SRAM
AC-SB
Stammgast
#16 erstellt: 12. Nov 2009, 21:02
sorry, vielleicht hab' ich mich unklar ausgedrückt:
De redest vom Außendurchmesser und liegst da sicher richtig.
Oben gings aber um die innere Polplatte auf einem Zylindermagneten der in einem Topf versekt ist. Ob es da eine wirklich gute Idee wäre, die Polplatte kleiner als den Durchmesser des Zylindermagneten zu machen

Beste Grüße

Michael
SRAM
Inventar
#17 erstellt: 12. Nov 2009, 22:04
Sorry, habe offenbar nicht richtig gelesen.

Stimmt: außen (Außendurchmesser Ferrit) kleiner, innen (Loch Ferrit) ebenfalls kleiner, ganz innen (Pol) größer

Einverstanden ?

Gruß SRAM
AC-SB
Stammgast
#18 erstellt: 12. Nov 2009, 22:25
hmmm...

beim Ferritring ist oben aussen kleiner OK, aber innen oben kleiner würde einen recht undefinierten Luftspalt ergeben, also eher nicht
Ganz innen ist im Ring ja eh nur Metall.
Unten kann/sollte das Metall natürlich einen etwas kleineren Durchmesser als der Magnet haben. (untere Polplatte)

Beim Ferrit-Zylinder gibts ja keine Optionen: Oben muss die Polplatte größer sein als der Zylinder. Unten sitzt der Zylinder ja auf dem Boden der Topfkonstruktion auf, es sei denn, mann fügt noch eine Zwischenscheibe ein, die gerne wieder etwas, aber nicht viel kleiner als der Ferritkern sein darf. Ist da aber nicht so elementar, da die Entfernung zum oberen Pol ja vergleichsweise groß ist.

Oder hab' ich da jetzt irgendwo einen Denkfehler?

Beste Grüße

Michael
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