Allgemeine Fragen zum Chassis-Bau

Hallo

Frag mal "Blackhole".
Der in seinem Avatar gezeigte Speaker ist ein Selbstbau.

Hallo,
stöbere intensiv(!) auf den Klippelseiten herum, da findest Du mehr Antworten, als Du Dir Fragen ausdenken kannst. Und ganz sicher findest Du nach dem Aufglimmen so mancher Erleuchtung auch zu konkreteren Fragen.
So, jetzt hast Du über die Feiertage reichlich zu tun.

Ich gehe davon aus, daß Du die Papers meinst. Unter Know-How...

Auch die Application Notes, da läßt sich tw. Einiges interpretieren, zum tieferen Verständnis. Aber erstmal die Veröffentlichungen, ja. Es lohnt sich, trotz der vielen Wiederholungen.

--_Noob_;-_)_-- schrieb:

Hi, -Warum schaffen manche Chassis, z.B. Mitteldöner, nur 88dB 1W/1m und manche über 90dB. Wie ist das konstruktionstechnisch gelöst?? -Wie muss ein Chassis aufgebaut sein, damit es wenig klirrt??

90 dB ? das ist nicht viel.
Gite Konus Mitteltöner schaffen 95 dB - sehr gute schaffen über 98 dB 1W/1m .
Horntreiber ca 106 - 118 dB 1 W/1m

88 dB doppelte Lautstärke (+6dB) entspricht 10 facher elekrtischen Leistung.
10 Watt 94 dB
100 Watt 100 dB (und die schon nicht mehr, da es Powerkompression gibt.
bei 1000 Watt und 103 dB ist endgültig "Schluss mit lustig", meint ihr nicht auch? (103 dB weil der Rest geht durch die pOWERKOMPRESSION VERLOREN)

Also muß ein guter Mitteltöner eine sehr leichte, stabile und doch partialschwingungsarme Membrane haben. Dazu einen sehr kräftigen Antrieb. Eine schön dicke Polplatte (Luftspalt) und etwa +/- 1,5 - 2,5 mm lineares Magnetfeld.

Er sollte eine Empfindlichkeit von mindstens 92 dB haben.

Hi UKW,

ich habe bewusst über 90dB geschrieben. Auch habe ich die Hörner bewusst weggelassen.

Es gibt ja auch viele HiFi-Chassis mit Papiermembran sowie etliche PA-Chassis mit "Pappe".

Also sind Magnet und Schwingspule die entscheidenden Faktoren??

Die Zusammenhänge mit der Polplatte und dem linearen Magnetfeld sind mir noch nicht so ganz klar. Kansst Du das evtl. etwas genauer ausführen (für kleine Noobs;-) )??

THX

Gruß
Patrick

@ Noob: http://www.hifi-selbstbau.de/text.php?id=49&s=read

@ Ukw:

Zehnfache Leistung bedeutet aber einen Anstieg um 10 dB, nicht um 6 db!

ukw schrieb:

88 dB doppelte Lautstärke (+6dB) entspricht 10 facher elekrtischen Leistung. 10 Watt 94 dB 100 Watt 100 dB (und die schon nicht mehr, da es Powerkompression gibt. bei 1000 Watt und 103 dB ist endgültig "Schluss mit lustig", meint ihr nicht auch? (103 dB weil der Rest geht durch die pOWERKOMPRESSION VERLOREN)

Falsch!
6 dB mehr heißt 4-fache Leistung.
10-fache Leistung entsprechen 10 dB höheren Schalldruck!

Beispiel:
Chassis mit 90 dB/W/m
bei 1 Watt Leistung: 90 dB in 1m Abstand
bei 4 Watt Leistung: 96 db
bei 10 Watt Leistung: 100 db
bei 100 Watt Leistung: 110 db

Edit: Da war wohl jemand schneller als ich

Und, das obwohl wir die gleiche Entfernung hatten. ;-)

Meld dich mal, Alex!

ok, ich bin kompromissbereit: Bei 106 dB ist die Luft sehr dünn

Hallo UKW,

die von dir genannten Kennschalldrücke sind beeindruckend, kannst du da mal konkrete Chassis nennen (aber nicht aus der PA-Ecke), die klein genug sind, um in einem (HiFi-)3-Weger ohne WG-geschnitze ohne Schweinereien im Rundstrahl/Energieverhalten eingesetzt zu werden ??
Wenn du da Empfehlungen hast, dann nenne doch gleich passende HT, die da wirkungsgradmäßig mithalten können....:D

Gruß
Peter Krips

Moin Peter,
klar, das sind Chassis aus der PA Ecke.
Audax MHD/PR 17 hat Hifi Ambitionen und über 99 dB 1w/1m.
Dann gibt es den Hochtöner von Monacor RBT-95 mit 98 dB - ein Magnetostat !
Philips hatte auch mal so ein Magnetostat im Angebot (Name entfallen).
OK die übergangsfrequenzen liegen oberhalb 4000 Hz. Somit wirstDu eine gewisse Bpndlung in Kauf nehmen müssen. De Audax ist ein 6,5" Chassis. Da haben Mittel und Hochtöner schon über 12 cm Abstand (akustisches Zentrum). Dafür klingt es bei höherem Pegel deutlich entspannter.



Die zahlreichen PA Chassis brauche ich nicht anzuführen.

Warum schaffen manche Chassis, z.B. Mitteldöner, nur 88dB 1W/1m und manche über 90dB. Wie ist das konstruktionstechnisch gelöst??

Der Wirkungsgrad hängt soweit ich weiß von zwei Dingen ab:
1.) Der bewegten Masse. Logisch ist, je weniger Masse das ding hat, desto leichter fällt es dem Verstärker die Membran zu bewegen.

2.) Dem Kraftfaktor BxL

-Wie muss ein Chassis aufgebaut sein, damit es wenig klirrt??

Das ist schon etwas komplizierter. Es gibt viele verschiedene Ursachen für Klirr.

1) Die Aufhängung sollte linear arbeiten. Das heißt, dass die Rückstellkraft, die die Aufhänung auf die Membran ausübt proportional zu der Auslenkung der Membran sein sollte. Das ist sehr schwierig und nur innerhalb eines relativ geringen Hubbereiches gegeben. Spielt allerding nur im Bass eine Rolle.

2) Der Antrieb. Da die Schwingspule nicht nur als Leiter in einem Magnetfeld fungiert, wie sie eigentlich sollte, sondern ihrerseits ein Magnetfeld erzeugt verändert sie dadurch das Magnetfeld des Dauermagneten. Das bewirkt eine Veränderung des Kraftfaktors Bxl indem er ständig um einen bestimmten Wert pendelt und somit Klirr. Dem lässt sich durch Spulen mit geringer Induktivität entgegenwirken man vergleiche mal die Induktivität von Usher und Scanspeak mit anderen LS... Weiter hilft in Maßen auch ein stärkerer Magnet und natürlich Impedanzkontrollringe. Diese Ringe liegen im Inneren der Spule, also wenn mans so will unter dem Phaseplug (von vorne betrachtet) und nehmen die Energie des Schädlichen Spulenmagnetfeldes auf. Dadurch das das Magnetfeld der spule ständig wechselt wird in diesem ring ein Strom induziert, der durch den Innenwiderstand des Ringes zum einen die Energie des Magnetfelds in Wärme umwandelt und zum anderen durch seine Kreisform ein Gegenfeld zu dem der Spule aufbaut und somit dazu beiträgt, dass das Dauermagnetfeld weniger Moduliert wird. Die Impedanzkontrollringe sind imho sehr wichtig für einen wirklich klirrarmen Mittelton. Messtechnisch sinkt der Klirr durch diese Maßnahme oft im Mittelton auf die Hälfte.

3) Der Membran-Klirr. Jede LS-Membran bricht irgendwann auf. D. h. sie folgt dem signal nicht mehr wie ein Kolben, sondern verbiegt sich sodass der Randbereich dem Innenbereich nachhinkt. Da die Membran eine Gewisse Masse und Steifigkeit besitzt hat diese Biegung mindestens eine Resonanzfrequenz bei der dann eine sogennante Membranresonanz liegt. Im Bereich der Resonanz schwingt die Membran wesentlich leichter, was zur Folge hat, dass man auch über den Klirr aus dem LS-Antrieb diese Resonanzen anregen kann. Bsp: Resonanz liegt bei 6000 Hz. Die Grundwelle ist 2000 Hz. Dann produziert der Motor eine K3-Oberwelle mit 2000 x 3 = 6000 Hz. Er regt die Membran also auch leicht mit 6000 Hz an, so dass auch die Resonanz angeregt wird. Das zeigt sich dann in der Klirrmessung in Form von Klirr-Spitzen im K3 und K5. Diese Klirrspitzen sind recht unangenehm im Klang. Verhindern kann man sie durch einen Klirrarmen Antrieb, oder durch Membranen die kaum Resonieren, sprich durch Dämpfung innerhalb der Membran. Leider hilft die Dämpfung oft nur bedingt, sodass der K3 trotz gut bedämpfter Resonanzen trotzdem erhöht ist. Ein gutes Beispiel dafür sind die Eton-Hexacone-LS.

So bei Fragen nachhaken... (Ich kann nicht gut erklären)

Grüße
Hermes

@UKW: Dein Link funzt irgendwie net...

@Hermes: Membranmasse ist klar. Aber wie erhöhe ich den Kraftfaktor??(Konstruktionstechnisch)Schwingspulenmaterial?? Größerer Magnet??

Membranklirr ist auch klar. Ist Aufbrechen der Membran das selbe wie Intermodulationsverzerrungen??

Warum klirrt eine nichtlineare Aufhängung??

Danke für die ausführlichen Erklärungen...

Gruß
Patrick

ok, dann versuch ich mal genauer zu werden:

@Hermes: Membranmasse ist klar. Aber wie erhöhe ich den Kraftfaktor??(Konstruktionstechnisch)Schwingspulenmaterial?? Größerer Magnet??

Also, der KRaftfaktor heißt ja BxL. B steht für den magnetischen Fluss des Magnetfeldes im Luftspalt und L für die Länge des Leiters. Man kann also entweder die Länge des Spulendrahtes verlängern oder das Magnetfeld im Luftspalt verstärken.
Macht man den Spulendraht länger, dann steigt natürlich auch der widerstand, solange man nicht die Legierung wechselt, was wohl keiner tut.
Man kann allerdings einfach die Höhe des Luftspalts erhöhen und damit befindet sich automatisch ein größerer Teil der Spule im Luftspalt. Braucht dann eben auch einen kräftigeren Magneten. Damit wäre L erhöht.

Das Magnetfeld im Luftspald kann man natürlich durch stärkere Dauermagnete auch erhöhen, was man ja an PA-Bässen mit einem BxL von über 20 auch an den riesen Magneten sieht. Allerdings gibt es da sehr schnell Grenzen, man kann nicht beliebig hohe Felder in den Luftspalt konzentrieren. Woran das liegt weiß ich nicht genau, ist Physik. Was allerdings gut geht ist, den Durchmesser der Spule zu erhöhen, das hat verschiedene Vorteile, wie eine geringe Induktivität im Verhältnis zur Leiterlänge. Mit Elektromagneten könnte man natürlich brutalst starke Antriebe realisieren, die sogar dank elektrodynamik einer Magnetfeldmodulation entgegenwirken würden aber in Zeiten von Energiesparen ist das wohl nicht Ideal.

Im Endeffekt bleibt nur, möglichst an allen Punkten zu optimieren. Geringe Masse, langer Leiter mit wenig Widerstand, starkes Magnetfeld...

Ist Aufbrechen der Membran das selbe wie Intermodulationsverzerrungen??

Nein. IM-Verzerrungen entstehen, wenn der LS zwei Unterschiedliche Töne wiedergeben muss. Wenn er also mit 200 Hz und 2000 Hz gleichzeitig schwingt, dann wird das 2000 Hz signal mit der Membranbewegung von dem 2000 Hz signal nach dem Dopplereffekt moduliert. D. h. wenn die Membran vor geht sind es 2001 Hz und wenn sie runter geht sind es nur 1999 Hz. Das hängt eben ganz stark von der Membranfläche und der Lautstärke ab.

Warum klirrt eine nichtlineare Aufhängung??

Ist die Aufhängung nichtlinear, dann ist der Teil der Sinuschwingung, der nah an der x-Achse liegt normal, die Hügel und Täler der schwingung sind allerdings abgeflacht. Durch dieses Abflachen entstehen Obertöne der Grundwelle, also Klirr. Das selbe machen z. B. auch diese E-Guitarrenverzerrer, allerdings viel brutaler und gleichmäßiger. Aber den Obertonanteil von E-Guitarren kennt man ja.

Gruß
Hermes

Ok, so weit so gut. Hoffe, daß ich soweit alles kapiert hab. Das werd ich morgen nach dem Aufstehen merken
Nochmal zur nichtlinearen Aufhängung: Die Membran versucht also dem Sinussignal zu folgen. Ab einem bestimmten Punkt werden die Rückstellkräfte so hoch, daß die Membran dem Sinussignal nicht mehr richtig folgen kann. Das ist dann so als wenn ein abgeflachtes Sinussignal anläge?

Hermes !
Spulendraht ist schwer. Wieviel mehr Draht ist in einer 4" Spule? (gleiche Dicke und gleiche Wicklungszahl wie bei einer 2"Spule)?

Aha, genau doppelt so viel. Also doppelte Masse, die beschleunigt werden muss

Vorteil einer großen Spule ist auch die größere Oberfläche => mehr Wärmeanleitung => weniger Powerkompression. Doch irgendwann macht's keinen Sinn mehr.

@ Noob: Der Link führt zu Hifi Selbstbau (Mind Audio)Thiele und Small Parameter für ...

@Noob
Jep kann man so sagen.
der Link ist lesenswert.

@UKW
dass spulendraht schwer ist ist mir schon klar. Deshalb gibt es ja keinen 13er Mitteltöner mit BxL von 20...
Ich persönlich halte den Weg weniger Mass sowieso für sinnvoller als brutal starke Antriebe.

ukw schrieb:

Hermes ! Spulendraht ist schwer. Wieviel mehr Draht ist in einer 4" Spule? (gleiche Dicke und gleiche Wicklungszahl wie bei einer 2"Spule)? Aha, genau doppelt so viel. Also doppelte Masse, die beschleunigt werden muss ;)

Mann, mann, mann, UKW!

In letzter Zeit stehst du echt auf dem Schlauch:

Der Draht liegt auf einem Kreis mit dem Radius pi * r²

Wenn nun der Radius verdoppelt wird, wie verhält sich dann der Umfang? Na?! NA?!



P.S.: Geh mal wieder früher ins Bett oder irgendsowas! Solche Patzer gehören sich nicht für jemanden, der sonst RIESIGE Hörner baut.

Spatz schrieb:

Wenn nun der Radius verdoppelt wird, wie verhält sich dann der Umfang? Na?! NA?!

Na! Na!

Gleich wirst du es uns erzählen und die Mathematik auf den Kopf stellen.

Na, er vervierfacht sich, also vervierfacht sich auch die Masse!

Nur mal so zum Nachdenken:

Bei gleicher magnetischer Feldstärke im Luftspalt ist die resultierende Antriebskraft einer Spule bei gegebenem Material und damit spezifischem Widerstand desselben direkt proportional zur Masse des Leiters, unabhängig von Impedanz oder sonstiger Ausgestaltung. (Das abzuleiten ist nicht so schwer)

D.h.: Ist das mit Spule erfüllte Luftspaltvolumen viermal so groß, so wird auch die Antriebskraft viermal größer. (Allerdings brauch ich jetzt viermal soviel Magnetmasse um den Spalt auf gleicher Feldstärke zu halten).

Gleicht sich also gerade aus

Aber: ich kann viel mehr Leistung draufprügeln.

Gruß SRAM

P.S.:

Kreisumfang = PI * Durchmesser, UKW hat also recht --> verdopplung des Spulendurchmessers --> verdopplung der Länge einer Windung.

In der Regel wird dann jedoch auch die Spaltweite proportional vergrößert, weshalb als Faustregel von einer vervierfachung des Spalt-VOLUMENS ausgegangen werden kann.

@ Spatz: Du hast recht - die Sache mit den dB's war in der Tat peinlich. Ich gelobe Besserung und werde in Zukunft vor dem Absenden überlegen, ob das Geschriebene auch richtig ist.

Hallo Hermes,

den Dopplereffekt samt Priorität und Entstehung solltest Du Dir noch einmal zu Gemüte führen. In Klippels papers steht was, muß man aber gehörig suchen.
Kurz: Doppler ist IMD, aber IMD ist gar nicht zwingend Doppler.

Die Aufhängungsverzerrungen rühren aus den nichtlinearen Federeigenschaften der Aufhängung, was man am ansteigenden HD-Ast im Tiefton (federgehemmtes System) erkennt. Im massegehemmten Bereich spielt die Aufhängungsnichtlinearität eine abnehmende Rolle.
(Habe ich neulich im Visatonforum schmerzlich gelernt. )

Leider werden im PA-Bereich die Vorteile der "dicken Antriebe" durch "dicke Aufhängungen" tw. wieder genullt. Leistung geht vor Verzerrungsarmut. "Schönes" Beispiel: BMS 5N155, als TMT ausgelegt, kann aber den Hub nicht nutzen.

Doppler ist IMD, aber IMD ist gar nicht zwingend Doppler.

Kannst du das grob erklären, für Klippel hab ich im Moment keinen Kopf.

Hallo?

für Klippel hab ich im Moment keinen Kopf.

Das verstehe ich wiederum nicht, zu hoch oder keine Zeit? Im zweiten Falle weigere ich mich glatt, es Dir vorzukauen.

Dopplerverzerrung entsteht durch die mechanische Membranbewegung, wie bekannt. Der Schallentstehungsort selbst ist in Bewegung und dessen Geschwindigkeit wird mit der absoluten Schallgeschwindigkeit in der Luft (unter vorläufiger Vernachlässigung der Wellenaufsteilung durch Kompressionseffekte der Luft) superpositioniert. Die hohe Frequenz ändert sich im Takt der niedrigen Frequenz, es entstehen Nebenspektren beiderseits der Grundfrequenz -> Frequenzmodulation -> Intermodulation.
IMD durch Aufhängung: gelangt die Schwingeinheit in die Extrema der Auslenkungsfähigkeit, ändert sich die Amplitude der höheren Frequenz zu niedrigeren Werten hin, wiederum im Takt mit der niedrigen Frequenz, es entstehen Nebenspektren beiderseits der Grundfrequenz -> Amplitudenmodulation -> Intermodulation.

Aus Klippel, AN10:

ModulationDistortion Exciting with a two-tone signal the loudspeaker produces modulation distortion caused by amplitude and phase (frequency) modulation. Both types of modulation will produce difference intermodulation components at frequencies f1 – (n-1)f2 and summed-tone intermodulation distortion f1+(n-1)f2 of nth-order centered around the voice tone f1. The phase of the intermodulation component depends on the type of modulation. To separate the effect of amplitude modulation from phase modulation the envelope of the highfrequency tone f1 (voice tone) may be investigated. Amplitude modulation only varies the instantaneous amplitude (envelope) of voice tone while not distorting the phase of the voice tone. Contrary, the phase modulation does not change the envelope of the voice tone but varies only the instantaneous phase or frequency.

So, letztes Mal, daß ich für Andere gekramt habe.

Danke Tiki,

gelangt die Schwingeinheit in die Extrema der Auslenkungsfähigkeit, ändert sich die Amplitude der höheren Frequenz zu niedrigeren Werten

Das ist mir nicht ganz klar, warum das? Liegts an der Begrenzung der Aufhängung? Die spielt doch erst unterhalb der Resonanzfrequenz eine Rolle?

Grüße
Hermes

Siehe letzten Satz in #29!
Kannste leicht selbst probieren: pieke mit dem Finger auf die Membran, while playing 1000Hz, bis Anschlag - na?