aktives Mehrwegesystem - Leistungsbedarf der einzelnen Wege

Die Leistungsverteilung hängt natürlich auch vom Musikmaterial (spektrale Verteilung der Frequenzen) ab (Pop, Rock, Klassik, etc.). Grob kann man etwa sagen bei 200 Watt Gesamtleistung:

Bass 60 % d.h. ca. 120 Watt
Mitten 25 % d.h. ca. 50 Watt
Höhen 15 % d.h. ca. 30 Watt

Für einen sauberen, druckvollen Bass wird also die größte Leistung benötigt. Den Leistungsbedarf erkennt man schon an der Größe der Treiber. Zudem nimmt die Hörfähigkeit im Bassbereich stark ab, so dass hier relativ zu den anderen Frequenzen mehr Schalldruck notwendig ist.

Rufus

Hi,

u.a. hier gab es das Thema schon mal:
http://www.hifi-forum.de/viewthread-104-21690.html

Nach alter DIN-Norm:
bis 100 Hz: 18%
100 - 3000 Hz: 75%
ab 3000 Hz: 7 %

nach neueren Spektren (geschätzt):
-100 Hz : ~25 %
100 - 3000 Hz : ~68 %
ab 3 kHz: ~7%

mit Korrektur für die Empfindlichkeitsunterschiede plus Reserven im Hochtonbereich:
35 / 55 / 10 %

Gruss,
Michael

Moin!
Hast Du denn mal geschaut wie das die Pioniere / Profis zB von Backes & Müller (KS) / Geithain etc machen?
Viele Hersteller von aktiven LS geben hier Daten für die einzelnen Wege an.
Gruss
KarstenL

zB

http://www.me-geitha...lautsprecher/me-804k

sind natürlich keine 200 Watt, aber das Verhältnis kann man ja umrechnen.

mE ist Rufus49 mit seinen Daten eher an der Praxis.

KarstenL (Beitrag #6) schrieb:

mE ist Rufus49 mit seinen Daten eher an der Praxis.

...pauschal schon, aber nicht bei 100 Hz Übergangsfrequenz zum MT.

Hallo,

prittstift69 (Beitrag #1) schrieb:

Hallo in die Runde, mich treibt kein konkretes Projekt um, es geht mehr um eine allgemeine Frage. Wie kann ich den elektrischen Leistungsbedarf der einzelnen Wege eines aktiven Mehrwege-Systems ermitteln?

Nix gegen solche Tabellenwerte, die da genannt wurden, ich habe da auch eine, die wieder andere Werte ergibt.
Man sollte das meiner Meinung nach anders angehen:

Nehmen wir mal Michaels Beispiel:

nach neueren Spektren (geschätzt): -100 Hz : ~25 % 100 - 3000 Hz : ~68 % ab 3 kHz: ~7%

Nehmen wir nun mal an, der Mitteltöner (100-3000 Hz) verkraftet 50 Watt, dann benötigt man bei dem auch nur 50 Watt Verstärkerleistung. Da er kurzfristig auch mehr als peak verkraften kann, nehmen wir also tatsächlich 100 Watt.
Der Bass würde nun nach obiger Verteilung zunächst nur 18,5 Watt benötigen. Nun ist er aber 3 db leiser als der MT, benötigt für Gleichstand nun also 37 Watt. Nun gibt es ja noch den Bafflestep, nehmen wir mal an, der soll komplett auf lineren Freifeldfrequenzgang entzerrt werden, benötigt man weitere 6 dB mehr Pegel, dann sind wir schon bei 150 (148 Watt) Watt, dann noch 3 dB Peakreserve, sind wir bei 300 Watt.
Der Hochtöner bräuchte dann 5 Watt plus 3 dB Peakreserve, wären wir bei 10 Watt. Das ist dann aber schon das Maximum, was z.B. ein Kalottenhochtöner an effektiver Leistung vertragen könnte.

So gerechnet benötigt man also:
- 300 Watt für den Bass (wenn er das verkraftet)
- 100 Watt für den MT
- 10 Watt für den HT

Gruß
Peter Krips

Hi P.Krips,

soweit richtig - wenn man beim Hochtöner nur die Dauerleistung betrachtet.

Wenn man aber z.B. Marla Glen/Personal mal bei 3.15 kHz hochpassfiltert (mit 12 dB/Oktave) wird man erschreckt festellen, dass der Hochtöner einen kurzzeitigen Maximalpegel von 101.4% abbekommt (aber nur 3.04 % RMS-Pegel). Da hilft übrigens auch eine steilere Filterung mit 24 dB/Oktave nichts (100.7/3.28%).

-> die SPITZEN-Leistung der Verstärker sollte gleich sein, die DAUER-Leistung des Hochtöner kann deutlich kleiner ausfallen
(Annahme: alle Chassis haben gleichen Wirkungsgrad, Betrieb in unendlicher Schallwand; dazu hattest Du ja schon Einiges gesagt)

Das kommt übrigens aus 2 Gründen:
1. wurde das Stück breitbandig dynamikkomprimiert. Wenn man das filtert geht die Dynamikkomprimierung "nach hinten los"
2. Ein Hochpass hat ein Unterschwingen. Wenn zum Unterschwingen eines positiven Impulses ein negativer Impuls hinzukommt wird das Ausgangssignal eines Filters größer als das Eingangssignal.

Gruß Pico

Hallo Pico,

völlig richtig, was du anmerkst, als Peakbelastbarkeit vertragen Hochtöner schon deutlich mehr, aber halt nur kurzzeitig.
Meine obige Pi mal Daumen Rechnung sollte halt in etwa die Minimalanforderungen beschreiben.

Andererseits habe ich mir mit meinem alten, realtiv schwachbrüstigen NAD 3020, der als Messverstärker dient, schon einen eigentlich hochbelastbaren Hornhochtöner durch einen deftigen Schaltknacks durch unhirnige Inbetriebnahme des Messsystems getötet.

Gruß
Peter Krips

Hi P.Krips,

mir geht es nicht um "vertragen" sondern darum, dass solche Spannungsspitzen offenbar in der Musik vorkommen und ein Verstärker auch in der Lage sein sollte das zu liefern. Ansonsten habe ich eine Dynamikkompression im Hochtonbereich durchden in der ausgangsspannung limitierten Hochtonverstärker.

Gruß Pico

Zur Ausgangsfrage:

Grobe Faustregel:
Gleiche Leistung pro Oktave.

Grob haben wir 10 Oktaven, wovon idR. die oberste und unterste weniger belastet werden.

Also Pi*Daumen:

TMT
20-40 || 40-75 || 75-150 || 150-300 Hz

MID
300-600 || 600-1250 || 1250-2500 Hz

HIGH
2500-5000 || 5000-10k || 10k-20k

Macht 40%, 30% 30%
In der Praxis dann eher 45% 35% 20%.
Je nachdem wie genau jetzt beschaltet/ausgelegt wurde.

Bei einer 2-Wege PA-Box (wo üblich tiefer getrennt wird als bei HiFi),
also um die 70%, 30%.
Die Praxis zeigt (mir) aber, dass eh eher 15-20% für den HF sind.
Somit kann man im Beispiel 3-Wege-HiFi vermutlich ebenfalls eher von
45-50% 30-35% 10-15% ausgehen


Ich persönlich gehe bei 2-Wege einfach von der RMS-Belastbarkeit des oder der TMTs aus,
und rechne 50% der Leistung vom HF drauf (manchmal auch 0%, je nach Gefühl)
da geht man dann ziemlich Nr. Sicher von der Belastbarkeits-Angabe.

Andernfalls wird's einfach per Dauertest + Klirrmessung ermittelt.


Im ersten Beitrag:
TT 87dB/W (1m) bis 100Hz -> 1-2 Oktaven -> ~ 37W Grundpegel
MT 89dB/W (1m) von 100Hz bis 3000Hz -> 5 Oktaven ~115W -> 2dB leiser -> 90W
HT 90dB/W (1m) ab 3000Hz -> 2-3 Oktaven -> ~47W -> 3dB leiser -> 24W

Gesamt 200W rms, macht grob:
TMT 45W (22,5%)
MID 117W (58,5%)
HIGH 38W (19%)

Wird das Ganze nun Passiv beweicht, fällt natürlich die entsprechende Leistung am Spannungsteiler ab,
ergo wird natürlich eine höhere Leistung benötigt, bzw. bei gleicher zugeführter Leistung ist's leiser.

Also bei 200W rms, passiv beweicht.
TMT 37W (18.5% Am Chassis)
MID 90 W + Spannungsteiler 25W (45% Am Chassis)
HIGH 24W + Spannungsteiler 23W (12% Am Chassis)
Und 24% wird am L-Pad verblasen. (Ist in der Praxis viel weniger, je nach Weichenschaltung/Impedanz)


Die RMS-Belastbarkeit wird übrigens mit Pink Noise samt 6dB Crest ermittelt,
Bandbegrenzt im üblich angedachten Übertragungsbereich des Chassis.
In der Musik haben wir aber oft viel mehr Crest, üblicherweise 12-20%!

Die Spektrale Verteilung brauchen wir garnet sooo sehr beachten, da Rosa Rauschen
dem schon recht ähnlich kommt. Weswegen die Belastbarkeit auch nicht mit Sinus, Sweep, MLS oder weißem Rauschen ermittelt wird.

Mich würde da eher interessieren was die seltsame Frage soll.
Warum sollte man einen aktiven Lautsprecher unter der Prämisse einer maximalen Gesamtleistung entwickeln?

Und selbst wenn dann diese ganzen Formeln in irgendeiner Weise sinnhaftig sein sollten, so zerschießt eine einfache Entzerrung im Tieftonbereich mit einer Bassanhebung von bspw. 5 dB bei 40 Hz schon wieder die komplette Rechnung.

Die Frage nach der Leistung ist falsch gestellt, weil man eher die Spannung betrachten muss. Ein Verstärker der wirklich nur wenig Leistung hat, hat (i.d.R.)auch eine niedrige (Versorgungs-)Spannung. Wenn aber, wie Pico schon richtig schrieb, die Amplitude im MT oder HT, wenn auch nur kurzzeiitig, 100% beträgt, dann muss der Verstärker eine ensprechende Spannungsspitze auch rausgeben können. Das kann ein Verstärker, der für Fullrange ausgelegt wurde, aber nur 10 Watt (8Ohm) "hat" nicht leisten. Da läge die Spitzenspannung bei ca. 12-13 Volt. Bei 100 Watt bei ca. 40 Volt
Ob und wann man das kurzzeitige Klirren, das bei solchen Impulsspitzen dann auftritt hört, ist eine andere Frage.
Will man Verstärker für den aktiven Betrieb auslegen, nichts verschenken (Bauteile/Matrial) und auch keine Einschränkungen haben, müsste man die einzelnen Kanäle aus einem Netzteil versorgen, die Vorstufen + Versorgungsspannungen bei allen Kanälen etwa gleich wählen, und kann dann an den Enstufentransistoren und dem Kühlkörper der MT/HT Kanäle sparen.
Da aber i.d.R. fertige Fullrange-Module genutzt werden, muss man die Leistung bei allen Kanälen ungefähr gleich wählen, wenn auch die Kennschalldrücke der Chassis etwa gleich sind und man Klirr durch Impulsspitzen vermeiden möchte. Ist abzusehen dass man ein Chassis deutlich absenken muss (Horn, AMT), kann man bei diesen Chassis kleinere Endstufen einsetzen.
Ab besten ist es, wenn man die Zusammenhänge versteht und weiss was man tut. Dann braucht man auch keine Tabellen mit pauschalen Prozentangaben

Leistung ist doch total trivial bei einem Vollaktivprojekt da ich die einzelnen Pegel im DSP einstellen kann. Die meiste Leistung würde ich aber nach Spulendurchmesser verteilen.

Hi Karateandi,

die Erfordernisse der Musik (Verlauf des Zeitsignals nach Filterung)
der Wirkungsgrad und Frequenzgang der Lautsprecher im Raum (-> Entzerrung)
und die maximal zu erzielende Lautstärke (entweder Vorgabe oder limitiert durch die Belastbarkeit der Chassis)
geben den Leistungsbedarf vor - und nicht die Schwingspulengröße

Ein Schlammschieber mit 100 mm Schwingspule und 80 dB/W/m Wirkungsgrad und 1000 Watt Belastbarkeit raucht nun mal bei 110 dB ab - trotz 100 mm Schwingspule. Der PA-Bass mit 95 dB Wirungsgrad, 50 mm Schwingspule und 100 Watt Belastbarkeit kann noch 5 dB lauter - TROTZ kleinerer Schwingspule.

Gruß Pico

Ich weiß... Aber kein Mensch hört mit 50 Watt in der Bude, sprich kaum einer fährt seine Leistung fuer den Hörpegel aus, daher ist's trivial.
Und deine Argumentation ist sehr oberflächlich da die Leistungsangabe meist nicht m subwoofer Nutzbereich liegt da hier dann der Hun der begrenzende Faktor ist.

Das kommt drauf an wie laut die Kiste kann

Ich sage mal gerade im Heimkino kanns sehr dynamisch sein, somit auch mal richtig laut werden.
Bei üblichen HiFi-Geschichten hast du aber durchaus Recht, kaum wer bläst 50W und mehr in seine Kisten,
Ausnahmen bestätigen die Regel.

Dass der Hub den Pegel limitiert kann man so aber eher nur bei CB-Subs unterstreichen.

Die Belastbarkeit am VC-Duchmesser auszumachen halte ich aber ebenfalls für nicht korrekt,
da spielen wesentlich mehr Faktoren eine Rolle.

Die elektrische Belastbarkeit eines Lautsprechers hängt natürlich nur von der Schwingpule ab. Durchmesser Schwingspule/Draht und Wickelhöhe! Und natürlcih dem Imopedanzverlauf. Hat mein Subwoofer im GG eine Fc von 35 Hz mit 80% Sonofilfüllung ist mein Resobereich etwas breiter und hat bei einem 4 Ohm Speaker (um einfach mal eine Zahl in den Raum zu werfen) bei Fc 20Ohm abfallend bei 35Hz Peak bis Rdc <20Hz-60Hz.. In diesem Bereich kann ich also viel mehr Leistung reinschmieren.

So einfach kann man das nun auch wieder nicht sehen.

Habe ich eine hochmoderne Pappe samt intelligenter Kühlung, welche z.B. mit Magnet nach außen oder gar im Port
verbaut wurde, ist die elektrische Belastbarkeit wesentlich höher, als wenn ich das Ding ein eine Mini Rückkammer stecke,
wo's ruckzuck warm wird (z.B. Punisher).
Das gleiche Chassis nur mit dickem Ferro- anstatt ND-Magneten werde ich bei gleicher Leistung wesentlich länger betreiben können,
bevor der Thermische, somit auch elektrische Tod eintritt.

Auch kommt's auf das Material an, ich kann hier Alu nutzen oder Kupfer, wegen mir sogar mit Ferrofluid.
Ebenso kann ich eine Alu-Rückplatte verbauen, welche mit dem Magnet verschraubt wird
(einige Horntops haben das, zählt aber zum Thema Kühlung, wie auch ne Polkernbohrung oder auch VC-Belüftung)

Lege ich meine Gehäuse falsch aus und das Ding lenkt ohne Ende aus, könnte der mechanische Tod recht früh folgen,
aber auch ein Elektrischer, falls genügend Xlim vorhanden ist.

Genauso nimmt meine Elektrische Belastbarkeit stark ab, wenn ich schwarze Kisten im Hochsommer outdoor (am besten CB)
in der prallen Sonne nutze.

Ebenso sollte das Musiksignal beachtet werden wie auch der Einsatzbereich.
Beispiel Nexo PS15 oder auch einige echte Basshörner: HP zu hoch gesetzt = zu wenig Hub = Thermischer Tod.
Beim Musiksignal schaut's ähnlich aus, habe ich viel Crest (idR. wird mit 6dB ermittelt), wenig, oder geht's sogar Richtung Sinustönen.


Dennoch ist klar, dass 95% aller optimal ausgelegten Kisten, mit sagen wir 4" VC keine dauerhaften 1kW sinus aushalten werden,
auch wenn 2kW rms drauf steht, allerdings entspricht sowas nicht der gängigen Praxis.

Wichtig ist, dass wir elektrische/thermische wie auch mechanische Belastbarkeit eines Chassis messen/einschätzen/beachten,
nur eines von beidem nützt uns recht wenig in der Praxis, vor allem spielt hier auch der Faktor Zeit eine große Rolle!
Auch kommt's drauf an in welchem Bereich wir das Chassis einsetzen, gerade bei Hochtönern macht's auch das Horn mit aus,
einem 1460 kann ich ab 1,5kHz am großen Horn seine 100W drauf bretzeln, nutz ich das Ding aber ab 800Hz, sind's nurnoch 50W. (Beispielwerte)

Die Belastbarkeit ist eben abhängig vom Gehäuse (Horn), Einbau, Abstimmung, Setting (DSP)/XO, dem Chassis itself wie auch Einsatzort
(Wobei wir diesen in unseren Regionen hier eigentlich net wirklich beachten brauchen).


Kurzum:
Belastbarkeit ausschließlich anhand der VC auszumachen ist meines Erachtens nicht praxistauglich.
Wenn reicht das nur für eine recht grobe Beurteilung der Belastbarkeit einer Kiste.



PS:
Und bei alldem haben wir immer noch keine Mechanische Überlast beachtet und über DC-Displacement noch garnet geredet.
Überhang- und Unterhangspulen gibt's ebenfalls noch.