"Die Kleine" - Entwicklungslog

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saniiiii
Inventar
#1 erstellt: 08. Sep 2017, 22:44
Helau, ich würd euch gern mein neues Projekt namens "The Tower" vorstellen

Rein kommt an Chassis:

  • Wavecor SW146WA01
  • 2x Monacor SP-6/8SQ
  • 2xAurasound NT1-301-8T, Wahlweise die neuere 4Ohm Version oder Die Dayton-Billig-Version davon


Die Passivmembran ist ein "geköpfter" Tangband W5 1138SMF, Schwingspule abgeschnitten, Magnet raus, Membran mit einer Pappscheibe und Epoxyd verstärkt, und ein bisschen Gewichte hinter die Pappscheibe dazu. Basst.
Parameter sind dabei aus dem Datenblatt des Treibers entnommen, das Membrangewicht ist angesetzt als die Summe aller zusätzlichen Gewichte, minus dem der abgenommenen Schwingspule inkl. Träger. Ist vielleicht nicht 100% physikalisch korrekt es so zu simulieren, aber rudimentär stimmt es.

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Elektronik:

  • Sure TPA250 DSP, 2x50W mit dem 3116er Chip, und DSP
  • 4s Liion BMS Board mit Balancer, 4s2p Akku aus Samsung 18650er 29E Zellen
  • HifimeDIY T3 Mono, ohne Kühlkörper
  • Sure BRB4 Bluetooth Empfänger (mit externer Antenne Aptx und dem Üblichen
  • DCDC-Booster (jajaja die Chinadinger, ich weiß )


Aufbau erfolgt als stehendes Rohr, BB und HT sind jeweils parallel an einem Kanal des kleinen Amps, der große Amp ist für den Sub.
1234

Die komisch blauen Ausschnitte sind Schächte für die Akkuzellen, einmal 2, einmal 6. Passform ging leider nicht anders.
Der Ausschnitt im großen Gehäuse ist für den kleinen Verstärker, den Bluetooth-Empfänger und das BMS. Es wird alles gestackt, und mit Aluplatte montiert.
Die Passivmembran oben wird nur versenkt, allerdings bekommt sie kein Gitter oder dergleichen. Das würde Leervolumen beanspruchen, davon gibts eh schon reichlich.

Das Gehäuse:
Als "Stack" diverser Scheibenelemente ausgeführt, ist der Nettodurchmesser 156mm, die Nettohöhe liegt bei 250mm. Für den Chassisschutz kommt, Surprise Surprise, ein Lochgitter zum Einsatz
Nach dem sich 1,5mm Alu mit Hexagonlochung bewährt hat, wird es das auch wieder. Die Durchlassrate liegt bei über 80%, mehr gibt es meines Wissens nach nicht, zumindest nicht ohne Sonderanfertigung.
Auf das Gitter selbst kommt wiederum ein Schutzstoff, den selben, den JBL für seine kleinen Lautsprecher einsetzt. Wasserabweisend, Flammenhemmend etc.
So ist der Gesamtdurchmesser mit Gitter dann bei 160mm, das Außenvolumen beträgt 5l.
Im 3D-Modell zu sehen, auf die Bodenplatte kommt auch noch etwas, hier findet der T3m sowie der Aufwärtswandler seinen Platz. Dazu kommen zwei kleinere Schaltungen für Standby und Akkuanzeige. Es sollten auch alle Bedienelemente am Boden sein, ob das klappt, steht noch offen. Später mehr dazu.
Durch die Anordnung der Breitbänder und Hochtöner, zusammen mit der quasi nicht vorhandenen Schallwand kann ein enorm großer Beschallungsbereich von fast 180° mit +-3db bedient werden, rechts und links. Nach oben und unten ist es nicht ganz so glänzend, aber der Theorie nach immernoch sehr gut. Breitbänder und Hochtöner liegen ja sehr nah bei einander, unter Lambda/2 bei Trennfreq. Mit sehr steiler Trennung sind 70° nach oben mit +-3db realistisch.

Es sind bestimmt 2qm Papier in Konstruktionszeichnung und Gedankenniederschrieben verhaut worden, das sind jetzt die "vorzeigbarsten" Blätter. Dort sind die Abmessungen präziser berechnet, und für mich die Schritte für die Fertigung.


abcdefgh

Zur Simulation ein par Vorworte. Der Sub zeigt nach unten, der Zwischenraum für den "downfire" ist an und für sich ausreichend bemessen, dennoch habe ich eine Simulation als Bandpass 6ter Ordnung angesetzt. Die zweite Kammer ist natürlich mit relativ praxisfernen Werten eingetragen, 0,4l Volumen und 800hz Abstimmfrequenz. Da keine Simulation mit PM statt BR-Rohr für die Rückkammer möglich ist, wurde die Simu mit BR-rohr durchgeführt. Um mechanische Verluste der PM zu berücksichtigen, wurde noch -1db globaler Gain eingestellt.
Als Kontrast dazu die Simu mit reiner Passivmembran, ohne negativen Gain. (BP: rosa)

Tatsächlich ist die maximale Leistung nichtmal mehr durch Membranhübe beschränkt, sondern durch die elektrische Leistung des Chassis. 55W sind an Dauerleistung spezifiziert, mehr als 100W dynamisch möchte ich nicht zumuten, obwohl bis 300W abrufbar wären. Ab etwa 200W ist mechanisch Ende.
Da SigmaStudio einen RMS-Limiter anbietet, kann hier zumindest etwas elektrischer Schutz gewährleistet werden.
conexconexprspl1


Soweit so gut, jetzt die Feinheiten

Es ergibt sich schlicht nirgends eine schöne Option, Bedienelemente zu platzieren. Daher wird alles, soweit möglich auf die Unterseite verbannt. On Off Schalter, AuxEingang, Ladebuchse, Akkuanzeige, Statusanzeige.

Aux wird so gut wie nie verwendet, das darf ruhig versteckt werden. Bluetooth-Bedienelemente habe ich persönlich auch noch nie gebraucht, die werden gleich ganz weggelassen. Ladebuchse darf sowieso versteckt sein, kein Ding.
Etwas kritischer ist ein Lautstärkeregler. Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass der Lautstärkeregler direkt an den Lautsprechern äußerst selten verwendet wird, es wird zu 95% über das Quellegerät eingestellt. Mit den ausgiebigen Tests des Prototypen der AMG hat sich das auch wieder bewahrheitet. Der Lautstärkeregler war gar nicht aktiv, benutzt hat ihn in trotzdem keiner, egal bei welcher Anwendung.
Der On/off-Schalter ... wäre nicht ganz unpraktisch, den direkt zu haben. Jetzt kommt aber nochmal so ein doofer Erfahrungswert
Die Standzeit im Standby des Sure-Amps ist enorm! Es kam im Urlaub mit Freunden oft vor, dass man einfach vergessen hatte auszuschalten und das Gerät dann einfach permanent an war. Der Messung nach beträgt der Ruhestrom von Verstärker und Bluetooth gerademal 10mA. Mit einem 5800mAh-Akku kann man sich ausrechnen wie lange das hält.

Der T3 mit DCDC ist aber wieder ein anderes Blatt. Hier wird
Aufgrund des geringen Ruhestroms ist der On/Off-Schalter also fast unnötig, ein bissl "verstecken" geht klar.
Einer der GPIOs des DSPs genutzt, um über einen Halbleiter die Subwoofer-Kette auszuschalten. Der GPIO wird mit dem Signal Detection Block getriggert, nach einer Zeitschwelle wird einfach komplett abgeschaltet, nur das Bluetooth bleibt immer aktiv.
Damit da kein Schabernack getrieben wird liegt ein Pin drauf.
Ein par Software-Finessen hab ich schon noch in Petto, aber die kommen dann mit der Zeit


[Beitrag von saniiiii am 08. Sep 2017, 22:47 bearbeitet]
Kyumps
Inventar
#2 erstellt: 12. Sep 2017, 14:27
geparkt...
saniiiii
Inventar
#3 erstellt: 17. Sep 2017, 21:53
Geht voran, viel Kleinarbeit, viel Spachtelarbeit. Vorallem Epoxydharz kommt ordentlich zum Einsatz. Einerseits zum Formbau, andererseits zur Verstärkung und zum abdichten.
Aus technischer Seite wird die Technik auf eine größere Platte direkt in die Box verlegt, der Akku wandert dafür in den Fuß.
Negativ: Ich hab mir den PIC auf den Bluetoothmodul beim programmieren zerschossen. MPLab mochte ich noch nie Ersatz ist aber auf dem Weg

WhatsApp Image 2017-09-17 at 21.50.44(1)WhatsApp Image 2017-09-17 at 21.50.44Unbenannt
saniiiii
Inventar
#4 erstellt: 08. Okt 2017, 18:06
Ein Update:
Technikkrams hat den Platz gefunden, ein bisschen Testing später ist auch Fehlerkorrektur nötig geworden. Die Standby Schaltung, vom DSP gesteuert, lief mit einem Mosfet alleine nicht. Der Halbleiter konnte nicht ganz durchschalten. Also musste ein Bipolartransistor dazwischen, welcher den MOSFET auf 12V schaltet. Zusätzlich, und das war ein doofer Planungsfehler, habe ich einen noch vorhandenen N-Kanal Mosfet verwendet. Nur schaltet dieser ja auf Masse .... welche durch das Signalkabel dauerhaft Kontakt hat. Man hätte die Signal-Kabel-Masse trennen können, allerdings weiß ich leider noch nicht, wo Masseschleifen auftreten könnten. Also gleich einen P-Kanal MOS genommen. Damit Rds On nicht so hoch ist, zwei parallel.

Eine Statusanzeige wurde mit einem einfachen RGB Bargraph realisiert, dieser stellt Akkustand, Bluetooth Status, Standby Status, Input Clipping und Output Clipping dar. Die LEDs sind hell genug, um sie durch den Akustikstoff zu sehen, es bleibt also dabei, dass es ein "schwarzes Zylinder". Auf den Boden kommen Aux-Anschluss und Ladebuchse, sowie on/off und Akku.
Die Abstandshalter sind als einfache L-Alustücke ausgeführt. Die untere Seite wird auf dem Boden festgeschraubt, die obere Seite durch den Korb des Subwoofers. Dies ist auf den Bildern noch nicht zu erkennen.
Der Einbau von Hochton und Mittelton ging wie geplant von statten.
Das Gehäuse ist ein Fräskonstrukt aus Buche/Birke MPX und Birkenleiste, mehrfach mit Epoxydharz gecoatet und verspachtelt. Außen ein einfacher mattschwarzer Lack. Das Gehäuse ist sowieso unsichtbar, es sollte nur nicht durch den Stoff scheinen.
Ein passgenaues Gitter muss noch geordert werden.
Die Verkablung ist komplett mit Silikonkabeln verschiedener Stärken ausgeführt, Stecker sind Molex Mini/micro-Fit, sowie TE Connectivity Mate-n-Lok.
Crimpzangen braucht ihr nicht dafür, Flachzange reicht.
Kabel/Bauteilfixierungen sind mit schwarzem RTV-Silikon ausgeführt, alle isolationsbedürftigen Stellen mit Kaptontape beklebt.
Der Kühlkörper des DSP-Amps wurde von Hand komplett abgesägt, um die bauhöhe einzuhalten. Leider war eine erhöhte Stelle am Kühlkörper, eine einfache Kupferplatte dafür einzusetzen ist daher unmöglich.


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[Beitrag von saniiiii am 08. Okt 2017, 18:09 bearbeitet]
saniiiii
Inventar
#5 erstellt: 07. Nov 2017, 13:08
So, ein technisches Update.
Die Entwicklungsarbeit schreitet voran, das Gehäuse hat sich nochmal ordentlich geändert. Akku und Sub-Amp sind nun drin, die komplette restliche Elektronik ist die Bodenplatte gewandert.

Der DCDC macht mir leider Probleme, er bricht ab einer gewissen Leistung ein, und verursacht eine Art interdimensionale Brummschleife. Kurzum, die Signalkette schwingt sich auf, bis der Subwoofer Verstärker so viel Leistung braucht, dass der DCDC bis 7V in die Knie geht. Mit ordentlich Hitzeentwicklung. Standby wird auch nichtmehr aktiviert.
Also muss was anderes her. Die Akkuspannung entspricht dabei dann einfach der höchsten Spannung im System.
Bin ich in das Problem gelaufen, dass das Thermomanagement schlicht zu aufwändig wird, ohne OEM-Möglichkeiten.

Testweise bin ich bis 10S-Spannung (40V) hochgegangen. Einerseits kocht mir dann allerdings der Verstärker ohne extra-Kühlkörper, andererseits roch die Schwingspule nichtmehr ganz gesund
Bei 75hz Sinus eine "Subwoofer only"-Leistungsaufnahme von fast 80W. Wenn man sich überlegt, wie die Leistung umgewandelt wird, wird auch ersichtlich, wieso das System zu heiß werden kann. Erschwerend kommt hinzu, dass ja mit offenem Verdeck getestet wurde. In Realität würde ja noch Gitter und Akustikstoff drüber liegen.
Es wird drauf hinaus laufen, dass ich an der Stelle einen Cutout machen muss, und einen Kühlkörper besorg.

Gänge Varianten für die Akku-Verschaltung sind leider nur 7S und 10S. 10S lässt sich unterbringen, allerdings brauch ich die Leistung nicht. Damit verheiz ich unnötig viel Energie. 7S ist fast schon zu gering dimensioniert, um wiederum einen extra Stepdown für das DSP zu rechtfertigen. Dann kann ich auch direkt auf unter 24V umsteigen.
Daher warte ich noch auf Angebote zu 8s-BMS+Ladegerät Kombos, und entscheide dann.
saniiiii
Inventar
#6 erstellt: 01. Apr 2018, 11:46
Soooo, das Projekt ist nach wie vor noch auf den Beinen
Mein Reallife ist leider unglaublich vollgestopft, ich hab sehr wenig Zeit für meine Hobbies. Dennoch ist inzwischen sehr viel passiert,
es sind mindestens 5 Prototypen an Gehäusen entstanden, und technisch mindestens genausoviel.
Ich lasse erstmal Bilder der Prototypgehäuse sprechen, und schreibe ein bisschen meinen Gedankengang dazu.
Drei Protoypen sind hier nicht dokumentiert, die wurden entsorgt bevor ich Fotos machen konnte

20180331_145423
20180331_145428

Die erste Koffervariante, aufgebaut bevor die Planungen aus den Posts oben entstanden sind. Eingesetzt wurden 2x der Peerless TC6FD00-04, zwei der 4" Peerless Passivmembranen, und der Wavecor Sub. Damals warens noch die BT+Amp & DSP+Amp Combo von Sure


20180331_145257
20180331_145308

Eigentlich das bisher Beschriebene, hatte einige Modifikationen im Laufe der Entwicklung. Das Problem war unter anderem die Fertigbarkeit, irgendwann ist es dann eine recht verkorkste Heißkleberorgie geworden. Das entsprach nicht dem Anspruch. Wie unten erläutert war CB allerdings effektiver auf das Volumen gesehen, deswegen gings weiter.



20180331_145519
20180331_145525

Die Weiterentwicklung von der ersten runden Variante. Die Zweiwege-Kombo habe ich über Bord geworfen, weil es nicht mehr ordentlich machbar war in der Größe. Die Passivmembran habe ich rausgenommen, Simulationen nach ist die Performance per Liter im CB besser gewesen. Das Volumen, welches die PM extra verbraucht, hat im Endeffekt zu besserer Performance geführt, wenn ich es direkt ins Gehäuse integriert habe.
Statt der großen Breitbänder habe ich den Peerless TC5FC07-04 1.5" 4x verwendet. Importiert damals aus Frankreich, hatte ich zuvor mit Quint Audio Kontakt. Freundlich wie sie dort sind, haben sie einige Artikel davon bestellt. Falls jemand welche braucht, ihr dürft gerne hinschreiben.

20180331_145403
20180331_145411

Next up, die 360°-Soundvariante. Die Performance im Tieftonbereich war zwar beeindruckend für die Größe, allerdings auch nicht das was ich gerne gehabt hätte. Zusätzlich war der Energieverbrauch so gigantisch, dass ich eine bessere Lösung finden wollte.

20180331_145335
20180331_145341

Daher bin ich zwischenzeitlich auf den Visaton W130X 2x4Ohm umgestiegen, dadurch konnte ich ein System komplett mit 2 TPA3116 und 24V-Systemspannung aufbauen. Wiederum basstechnisch nicht so extrem gut wie ichs gern gehabt hätte. Deswegen wieder alle Minimalvarianten über Bord geworfen, und die letzte Version entworfen. Eingesetzt werden wieder die vier 1,5"er, das Wavecor-Chassis, als Novum allerdings die PR14 von Tangband, zweimal. Wie zuvor sind die Breitbänder um ca 6-10° nach oben und zur Seite gekippt.

20180331_145536
20180331_145540


[Beitrag von saniiiii am 01. Apr 2018, 11:48 bearbeitet]
saniiiii
Inventar
#7 erstellt: 01. Apr 2018, 11:57
Zwischen den Prototypen bin ich sehr oft zwischen technischen Lösungen hin und hergesprungen, hab rumprobiert usw.

Die Testchassis für den Tieftöner:

  • Tymphany SLS-85S25CP04-04 3,5" Woofer
  • Visaton W 130 X - 2 x 4 Ohm
  • Wavecor sw146wa01_02


Passivmembranen:

  • Tymphany 830878 3-1/2" Passive Radiator
  • Tangband PR14
  • Tang Band W5-1138SMF, geköpft, Gewichts und Zentrierspinnen-getuned


Die Breitbänder/Hochtöner

  • Tymphany TC6FD00-04
  • Monacor SP-6/8SQ
  • Tymphany TC5FC07-04
  • Aurasound NT1-301-8T
saniiiii
Inventar
#8 erstellt: 01. Apr 2018, 12:06
Technisch durchgewechselt habe ich:

Verstärker:

https://www.ebay.de/...p2057872.m2749.l2649

https://hifimediy.com/amplifiers/diy-amplifiers/T3-mono

http://store3.sure-electronics.com/aa-ja32171-1771

http://store3.sure-e...th-audio-dsp-jab3-50

https://www.ebay.de/...?hash=item5b37aaddab

https://www.ebay.de/...?hash=item3f7f3f1dfd

https://www.ebay.de/...?hash=item3f7ca68e63

externe Bluetooth-Boards


http://store3.sure-e...-receiver-board-brb4

https://www.ebay.de/...?hash=item3622b85884


Diverse BMS-Ladegerät-Kombos,
Akkuzellen einmal die Samsung 18650 29E, und einmal die 35E

Für die DCDC-Wandler bessere Chinatypen aller Art, als finalen Typ diesen hier

https://www.xkitz.co...-audio-250w-xdc-250w

Das DSP ist aktuell über das Standalone-Sure-Board realisiert.
Ansonsten noch mehr Konfigurationen, Kleinteile wie LEDs, Caps, Schalter, Potis und weiß was ich noch^^ Mehr als ich auflisten könnte

Finales (bzw. aktuelles) Setup:
- HifimeDIY T3
- Xkitz DCDC-Wandler
- 3S2P aus den Samsung INR18650 35E
- Einmal das DSP-Board von Sure
- Einmal das gute TPA3116-Board mit 5x5cm. (Stackbar mit dem DSP-Modul!)
- Viel anderen Kleinscheiß wie Mosfets und LED-Bars usw ...
- Wavecor SW146, die 1,5" Peerless Breibänder, und die Tangband-PR14


[Beitrag von saniiiii am 01. Apr 2018, 12:10 bearbeitet]
SagIchNicht5582
Stammgast
#9 erstellt: 01. Apr 2018, 13:55
Sehr geiles Projekt!

Respekt mit dem Gehäusebau, hätte ich niemals hinbekommen.
Aber iwie tut mir der W5 leid war er denn wenigstens kaputt?

Ich hatte auch schonmal ne ähnliche Idee, ich wollte einen Omnes Audio SW6.01 in eine 18cm PVC Röhre packen,
und drumrum ein paar FRS8Ms; hat aber daran gescheitert dass es keine so dicken PVC Rohre gibt
Aber in einer Normalen Holzkiste tun sich die treiber bei mir auch gerade gut.
saniiiii
Inventar
#10 erstellt: 01. Apr 2018, 14:31
Nope, der W5 wurde extra dafür bestellt^^
Hab nachgefragt ob sie nicht n kaputten Treiber oder Rückläufer oder sowas haben, leider nein

Aber danke^^
Tipp zum Gehäusebau: Gute Dekupiersäge, gute Sägeblätter, und Epoxydharz. Wirkt Wunder.
Wenns extrem klein werden soll, so klein dass Zwingen nicht mehr sinnvoll nutzbar sind, dann Heißkleber.
Erst damit fixieren, dann Spachel, dann Harz. Bombenstabil und dicht
Weilallenamenwegsind
Inventar
#11 erstellt: 27. Dez 2018, 18:31
Irgendwelche Updates?
Schaut spannend aus!
saniiiii
Inventar
#12 erstellt: 27. Dez 2018, 20:30
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