Anleitung: Dimensionierung eines geschlossenen Subwoofers

Das hier soll eine einfache Anleitung werden, wie ein geschlossener Subwoofer so dimensioniert werden kann, dass sein Potential voll ausgenutzt wird und er gleichzeitig nicht beschädigt werden kann. Ich gehe dabei bewusst nicht auf die Gesamtgüte Qtc ein, da sie dank Entzerrung keine Rolle spielt. Mit einer Linkwitztransformation sind Güte und untere Eckfrequenz beliebig einstellbar. Mit einem parametrischen Equalizer + Shelvingfilter gelingt dies meist auch relativ gut, auch wenn es nicht dasselbe ist. Die Entzerrung senkt übrigens auch gleichzeitig die Gruppenlaufzeitverzerrungen, die das Transientenverhalten widerspiegeln. Also vergesst die ganzen Qtc -Weisheiten! Die gehören in das letzte Jahrtausend!

Annahmen
1. Der Subwoofer ist im unteren Frequenzbereich mechanisch limitiert (Xmax) und im oberen elektrisch. So sieht die Maximalpegelkurve aus, die beide Faktoren berücksichtigt.


2. Es soll eine Endstufe eingesetzt werden, die die maximale Leistungsaufnahme des Treibers (Pe) nicht überschreitet. Es gilt also:

PEndstufe = Pe

Problem
1. Wenn das Gehäuse zu groß ist, schlägt der Treiber bei niedrigen Frequenzen an.


2. Wird die Endstufe von vornerein kleiner dimensioniert (also < Pe), so kann im oberen Frequenzbereich der mögliche Maximalpegel nicht erreicht werden. Es wird Potential verschwendet.


3. Wenn das Gehäuse zu klein ist, reicht die Leistung der Endstufe nicht aus, um Xmax zu erreichen. Eine Erhöhung der Endstufenleistung würde den Treiber thermisch beschädigen.


Ziel
Die Gehäusegröße zu finden, in der der Treiber mit der gegebenen Endstufe gerade so eben Xmax erreicht. Es soll also für alle Frequenzen gelten:

X (P) <= Xmax

Das hat zur Folge, dass die maximale mechanische und elektrische Leistung zusammenfallen. Dadurch kann der Treiber bei tiefen Frequenzen nicht anschlagen und bei hohen steht trotzdem die volle elektrische Leistung zur Verfügung. Wenn also später eine höhere untere Eckfrequenz gewünscht ist, kann die Entzerrung einfach umgeschaltet werden und die Endstufe passt weiterhin optimal. Der Maximalpegel kann bei jeder Frequenz ausgeschöpft werden. Die Maximalpegelkurve behält ihre ideale Form.

1. Im Simulationsprogramm einen geschlossenes Gehäuse beliebiger Größe mit gewünschtem Treiber konfigurieren.
2. Die Gehäuseverluste Ql auf ca. 30 setzen, die Befüllung mit Dämpfungsmaterial Qa auf 5 (dicht gefüllt). In WinISD sind diese Punkte unter "Advanced" zu finden.
3. Das anliegende Signal auf die maximale elektrische Leistungsaufnahme des Treibers (Pe) setzen.


4. Die Membranauslenkung betrachten und das Volumen so lange verkleinern, bis Xmax erreicht ist.


Zur Sicherheit sollte man die Auslenkung noch ein bisschen reduzieren, da Endstufen kurzzeitig mehr Leistung abgeben können. Damit ist sichergestellt, dass der Treiber niemals anschlagen kann. Ein Hochpass oder ein Limiter zum Schutz des Treibers sind mit dieser Dimensionierung nicht mehr notwendig.

Wenn jetzt im Nachhinein eine Linkwitztransformation eingesetzt wird, so wird auch dann Xmax nicht überschritten, denn die Endstufe kann ja nicht mehr Leistung zur Verfügung stellen. Eine Linearisierung des Amplitudengangs nach unten hin bewirkt nur, dass der mögliche Pegel bei linearem Amplitudengang sinkt. Natürlich ist weiterhin im oberen Frequenzbereich deutlich mehr möglich, wenn man die Endstufe lauter dreht. Sobald dann aber ein tieffrequenter Signalanteil anliegt, aktiviert die Endstufe ihre Schutzschaltung. Der Treiber bleibt jedoch unbeschädigt.

Moin wus,

im Behringer DCX2496 sind dyn. Eq´s drin. Von den analogen Systemcontrollern her, kenne ich das von einem alten BELL System.