Kleines Array für den Kleiderschrank

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Omegendorph
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 21. Dez 2018, 20:29

Liebe Leute,

ich will Euch hier ein kleines Projekt vorstellen, das mir spontan nach dem Lesen des Berichts über den Dayton LW-150/4 auf Hifi-Selbstbau.de in den Sinn gekommen ist. Es ist meine erste Eigenentwicklung! Seid also gnädig mit mir, wenn die Idee oder die Umsetzung irgendwie idiotisch wirken. Ich bin natürlich dankbar für jede konstruktive Kritik!

Da außer dem Schlafzimmer alle Räume inklusive Kinderzimmer in unserer Wohnung bereits mit diversen Nachbauten vollgestellt sind (CT285, NewNeedle Wall, Ceral 4.1 Tower, Monitor No 4 Royale, PowerDuo, Benue), wird dieses Projekt im Kleiderschrank im Schlafzimmer eingebaut.

So ungefähr wird das aussehen:

Die Lautsprecher kommen also an die Innenseiten der Schranktüren eines handelsüblichen Pax Kleiderschrankes. In dem Fach hinter den Lautsprechern ist der Fernseher versteckt. Die Lautsprecher werden recht schmal, sodass dafür auch bei geschlossenen Türen easy noch Platz ist.

Wie man sieht, soll es ein Array werden. Um mich nicht völlig zu verrennen, habe ich mich für die Mittelhochtöner an die Empfehlung auf der letzten Seite des Berichts bei Hifi-Selbstbau gehalten, also TangBand W2-800. Netterweise sind die gerade bei BPA im Angebot, 14€ pro Stück anstatt 35.

Jetzt gibt es natürlich das Problem, dass der Bass seitlich abstrahlt und daher auf <150Hz begrenzt werden muss, die Tangbänder aber eigentlich erst ab 500Hz gut funktionieren. Daher die Idee mit dem Array. 4 TangBänder pro Seite sollten doch ab 150Hz spielen können. Als Stresstest für diese Idee habe ich ein 4er Array in ein Testgehäuse gesteckt und den Frequenzgang mit EQ-APO linearisiert, sodass das Array ab 100Hz halbwegs linear spielt. Klar gibt es Pegelgrenzen, aber das klingt schon mal ganz vernünftig. Für Filme in geringer Lautstärke reicht das allemal (nebenan schläft die Tochter).

Hier noch mal ein Bild vom Lautsprecher mit separater Front:

Die Front wird ein 3D Druck. Beim Bauen des Testgehäuses habe ich nämlich gelernt, dass es mit meinen Mittel nicht möglich ist, die Löcher für die vier Breitis exakt genug zu positionieren. Sieht Sch***e aus. Auf der Arbeit haben wir einen Drucker, der das problemlos hinkriegen sollte.

Im nächsten Post geht es dann um die Frequenzweiche...

P@Freak
Inventar

#2 erstellt: 21. Dez 2018, 20:42

Hallo,

das die Array vertikal extrem im HT Bündelt ist dir bewusst ?
EIN gescheiter BB dürfte da deutlich Sinniger und Praxistauglicher sein.
Sinnige Trennfrequenzen sind dann auch eher in greifbarer Nähe.

P@Freak

Omegendorph
Ist häufiger hier

#3 erstellt: 21. Dez 2018, 22:43

P@Freak, ist mir schon klar, dass ein vertikales Array stark vertikal bündelt. Aber horizontal bündelt es sehr viel weniger als ein einziger Breiti mit gleicher Membranfläche! Außerdem wäre so ein Breitbänder nicht in ein <10cm schmales Gehäuse einbaubar.

Auf dem ersten Bild oben kannst Du sehen, dass die Lautsprecher innen an die Schranktüren angebracht werden, die im "Fernsehbetrieb" dann ca 115° weit offen sind. D.h. die Lautsprecher sind horizontal nicht auf den Hörer ausgerichtet, sondern bestenfalls auf die hinteren Raumecken. Deshalb ist mir eine breite horizontale Abstrahlung sehr wichtig. Vertikal gerichtete Abstrahlung ist mir dagegen willkommen, weil ich mir einbilde, dass ich auf die Weise insgesamt weniger Energie in den Raum entlassen muss, um die angezielte Lautstärke an der Hörposition (Kopf auf Kopfkissen) zu erreichen.

Omegendorph
Ist häufiger hier

#4 erstellt: 21. Dez 2018, 22:52

Hier erst mal die Frequenzgänge der Treiber lt. Datenblatt:

Dayton:

TangBand:

Ein Problem wird der Wirkungsgrad. Die 4 TangBänder erreichen zusammen ab 500Hz 99db (87db +6 +6, oder?), der Dayton aber nur knapp 85db. Andererseits muss ich die TangBänder so linearisieren, dass sie ab 150Hz eingesetzt werden können, und das frisst sicher viel Wirkungsgrad.

Da ich noch nie selbst eine Frequenzweiche von Grund auf erstellt habe und dieses Projekt ggfs. ein bisschen komplizierter wird als die übliche 17/25 Box, war ich schon drauf und dran, einen Wondom DSP zu bestellen. Damit habe ich bei der PowerDuo gute Erfahrungen gemacht. Die Lösung wäre ggfs. sogar inklusive Verstärker günstiger, denn die tief Trennen braucht teure Teile. Aber eine 4-Kanal-Endstufe oder ein Heimkino-Receiver im Schlafzimmerschrank? Nö. Jedenfalls nicht, ohne es vorher einmal analog probiert zu haben!

Also die Amplituden- und Impedanzfrequenzgänge in BoxSim geladen. Moooment. Nein, das ist in der Tat nicht so einfach. Ich kann den Vorgang gern mal in Länge beschreiben, aber das hier wird eh schon wieder viel zu lang, daher nur stichpunktmäßig:

Datenblätter im PDF-Format besorgen
In PDF XChange Viewer laden, auf den Frequenzgang zoomen, und mit dem Schnappschuss-Tool eine Auswahl abfotografieren.
Bild in Photoshop o.Ä. einfügen und mit den dort gegebenen Mitteln den Amplitudenfrequenzgang freistellen und als Grayscale Bild abspeichern. Das Gleiche noch mal mit dem Impedanzgang und den vertikalen Linien des Plots (die braucht's später noch).
Bilder in ImageJ laden, mit Threshold binarisieren, und den Graphen per Analyze Line Graph in Pixelkoordinaten umwandeln. Aus einem typischen Graphen kriegt man auf die Weise 500 Wertepaare.
Diese als .txt abspeichern, Punkt durch Komma ersetzen, in Excel .Ä. laden.
In Excel die Pixelkoordinaten in Hz und db / Ohm umwandeln. Dafür macht es Sinn, auch die Pixelkoordinaten der vertikalen Linien bei 100, 1000, 10000Hz etc. zu haben. Eine echte Herausforderung ist es für mich immer wieder, die linearen Pixelkoordinaten in logarithmische Hz Zahlen umzuwandeln. Geht aber mit einer Formel und viel Rumprobieren.
Aus Excel jeweils ein Ppaar von Spalten Hz/db und Hz/Ohm kopieren und in einen Editor einfügen. Dort kommt das als Text mit Tab zwischen den Spalten an.
Nun ein AutoHotkey Skript benutzen, um die Abfolge "Klick in Feld in der F-Gang Eingabemaske" - "kopiere Hz und db aus der Text Datei rein" - "Scroll eine Zeile runter" zu automatisieren.

Beim ersten mal hat mich das noch 8 Stunden reine Arbeitszeit gekostet, d.h. ich wäre schneller gewesen, wenn ich einfach direkt mit der Hand getippt hätte. Diesmal waren es nur noch 4 Stunden.

weiter im nächsten Post...

[Beitrag von Omegendorph am 21. Dez 2018, 22:54 bearbeitet]

Omegendorph
Ist häufiger hier

#5 erstellt: 21. Dez 2018, 23:27

Und hier kommt er, der Schaltplan und der resultierende Frequenzgang mit meiner ersten selbst entwickelten Weiche!

Ich bin stolz wie Oskar. Und ich hab ein bissi Angst vor Eurer Kritik.
Sehr hilfreich war das "Extras" Menü in Boxsim. Klar habe ich erst mal noch an Wunder geglaubt: ich habe nur die Verdrahtung mit noch ein paar Sperr- und Saugkreisen vorgegeben und alle Teile mit Zufallswerten versehen. Dann den Weichenoptimierer machen lassen. Leider ist der nicht schlau. Ich habe in den Eingenschaften des Dayton Chassis angegeben, dass es zur Seite abstrahlt, und trotzdem setzt der Optimierer die Übernahmefrequenz auf >500Hz, SELBST WENN MAN IHN MIT DEM OBEN ABGEBILDETEN SCHALTPLAN und 150Hz Trennfrequenz startet.

Letztlich war es einfacher als ich dachte, die Werte selbst herauszufinden. Die Standardweichen und Impedanzkorrekturglieder im Extras Menü sind ein super Startpunkt. Das Einzige, was nicht aus Boxsim kommt, ist der Hochpasskondensator (ist der an der richtigen Stelle oder muss der vor den Tiefpass?) und das High-Shelf Filter, falls es überhaupt eins ist. Effektiv ist es eins: durch verschiedene Werte des Widerstands neben dem Mauszeiger oben kann man den Hochtonpegel sehr schön in 1db Schritten anpassen (im Plot gezeigt). Ich glaube, ich werde alle Widerstandwerte einbauen und mit einem Drehschalter auswählbar machen, denn ich bin wohl ein Spielkind.

Hier noch die Winkelfrequenzgänge:

181221 Fgang Richtungen nach oben oder unten

Man erkennt, dass die Abstrahlung bei 100-150Hz in der Tat nicht komplett symmetrisch ist (das war der Beweis für mich, dass das mit dem seitlichen Einbau geklappt hat. Boxsim ist hier nicht ganz intuitiv). Der Frequenzgang hat auf Achse noch einen Buckel bei 2200Hz, der ab 30° komplett verschwindet. Und wir werden unter 30° hören. Deshalb ist der entsprechende Sperrkreis (berechnet mit dem lautsprechershop.de Tool, das ja echt sehr toll ist!) auch wieder rausgeflogen.
Vertikal ist die Abstrahlung wirklich schön breitbandig verringert. Ich hab auch mit anderen Chassisabständen gespielt, aber besser als "Dicht an Dicht" wurde das nicht.

So, what's the verdict?
Die Lautsprecher habe ich ja schon, soll ich die Weichenbauteile wohl so bestellen?

[Beitrag von Omegendorph am 21. Dez 2018, 23:44 bearbeitet]

knutolafson
Ist häufiger hier

#6 erstellt: 22. Dez 2018, 00:58

Moin,

verstehe ich es richtig, dass du momentan weder Impedanzen noch Frequenzgang im Gehäuse gemessen und mit den Herstellerdaten (btw. mit einem Tracer-Tool bekommt man diese auch deutlich schneller als in 8h Frickelarbeit) simuliert hast?

Grüße,
Knut

Omegendorph
Ist häufiger hier

#7 erstellt: 22. Dez 2018, 01:09

@knutolafson:
Korrekt. Wäre für einen Tipp betr. Tracer Tool dankbar!
Frequenzgang im Gehäuse messen ist so eine Sache, da ich keinen Schalltoten Raum habe und ich mit gefensterter Messung nicht bis in den Übernahmebereich runter komme. Oder hast Du da einen Tipp für mich?
Außerdem wollte ich die Entscheidung, ob es sich überhaupt lohnt, die Gehäuse zu bauen, aufgrund der Reaktionen hier fällen...

Besten Gruß,
Omeg

knutolafson
Ist häufiger hier

#8 erstellt: 22. Dez 2018, 02:04

zB. VituixCAD hat ein Tracer-Tool.

Mhm, ich möchte das eigentlich gern erfahreneren Nutzern überlassen, aber ich glaube dein Konzept hinkt an mehreren Stellen. Der Einbau in den Schrankwänden und das Array an sich bringen einige Schwierigkeiten mit.
Zum Einstieg in die Weichenentwicklung bietet sich es sicher erst einmal an, einen einzelnen Breiti zu entzerren. Das dafür dann ordentlich mit eigenen Messungen und Simulationen. Den Bass würde ich dann eher aktiv trennen.

Rabia_sorda
Inventar

#9 erstellt: 22. Dez 2018, 03:05

Nix konstruktives, aber das erinnerte gerade etwas an C.C.-Anlage.

Omegendorph
Ist häufiger hier

#10 erstellt: 22. Dez 2018, 18:00

@knutolafson
VituixCAD sieht ja super interessant aus! Das gucke ich mir auf jeden Fall mal näher an.

Ich sehe ein, dass ich es mir einfacher machen würde, wenn ich als erstes Projekt ein reines Breitbandsystem oder einen 2-Wege Lautsprecher mit höherer Trennfrequenz bauen würde. Aber dafür habe ich leider keine Verwendung!

Ich verstehe ich noch nicht, was an einem Array so viel schwieriger ist als an einem einzelnen Breiti. Der Ablauf ist doch Folgender:

Im finalen oder Testgehäuse ohne Korrekturnetzwerk in 1m mit Fenster Amplituden-Frequenzgang messen, z.B. mit REW. Das Testgehäuse könnte ich dafür auch an der finalen Position an der Innenseite der Schranktür anbringen, um die Erweiterung der Schallwand durch die Tür mit aufzunehmen.
Mit bekanntem Widerstand (ich habe 100 Ohm) und Arta oder JustOct den Impedanzfrequenzgang messen (z.B. nach Anleitung auf Hifi-Selbstbau.de).
Beides in Boxsim (ich werde es testweise auch mit VituixCAD probieren) importieren.
Ein Filternetzwerk basteln, das die gewünschte Frequenzgangkorrektur produziert.
Teile kaufen, Löten.
Wieder Messen in 1m und Ergebnis mit Simulation vergleichen.
Ggfs. andere Teile bestellen um notwendige Anpassungen am Filternetzwerk vorzunehmen.

Da alle Messungen auf Achse und in 1m Entfernung und mit Fenster stattfinden, ist das Bündelungsverhalten des Arrays doch egal, oder nicht?

Und da ich auf jeden Fall mit Fenster messen muss, kann ich den Amplitudenfrequenzgang des Dayton bis 150Hz nicht ordentlich messen. Da bleibt mir doch nichts als das Datenblatt und die Infos vom Chassis-Test auf Hifi-Selbstbau. Oder soll ich eine Nahfeldmessung machen und den Frequenzgang an eine 1m Messung anfrickeln? Das ist sicherlich ein größeres Problem und vielleicht wirklich zu schwierig für ein erstes Projekt.

Was die alternative aktive Trennung im Bass angeht, bin ich noch am zweifeln. Subwooferverstärker und zusätzlicher Stereo Amp plus analoges Filternetzwerk? Oder gleich DSP und 4-Kanal Endstufe? Das ist halt nicht so reizvoll, weil ich es gerade an der PowerDuo gemacht habe und weiß, dass ich zu sehr Spielkind bin, um das Kabel zum Laptop mit SigmaStudio jemals abzuziehen. Im Wohnzimmer ist das fantastisch, aber im Schlafzimmer irgendwie unpraktisch. Ich will auch nicht ganz so viele Kabel und Netzteile im Schlafzimmerschrank haben.

knutolafson
Ist häufiger hier

#11 erstellt: 23. Dez 2018, 17:58

Vielleicht wartest du die Feiertage einfach noch ab, bis sich hier jemand meldet, der auf mehr Erfahrung zurückgreifen kann, als du oder ich.
Da deine Hörposition wohl in einiger Entfernung und unter Winkeln ist, sollten in jedem Fall Winkelmessungen zur Simulation mit herangezogen werden. Und durch die Schrankwand in beide Richtungen. Die Schrankwand wird (vor allem mit dem seitlichen Bass) sicherlich auch gut angeregt werden, was Probleme hervorruft, die du ohne eigene Messungen wohl gar nicht abschätzen kannst.
Was spricht dagegen, einen Sub mit Aktivmodul und zwei Breitbandsatelliten mit größeren Breitbändern im Schrank und nicht an der Tür zu nutzen?

Omegendorph
Ist häufiger hier

#12 erstellt: 24. Dez 2018, 02:36

Klar, ich hab gar keine Eile!

An Einbau in die geschlossenen Schranktüren hatte ich auch schon gedacht. Allerdings ist der Fernseher im Schrank, d.h. zwei Türen sind beim Filmegucken offen. Leider ist das nicht ganz in der Mitte. Ich mach mal ne Skizze.

Der Fernseher steht in dem Teil mit den offenen Türen.
Der rechte Lautsprecher wäre also halb verdeckt von der offenen Tür.

Winkelmessungen habe ich heute alle gemacht. Links 0-90° horizontal in 5° Schritten, rechts 0-30° vertikal in 5° Schritten, dann aus Spaß auch noch 45° und 60°, Graphen mit 5db Offset:

Wie man sieht ist der Frequenzgang bei 20-40° horizontal ganz brauchbar, und das wird der mittlere Hörwinkel sein. Vertikal tut sich sogar noch mehr als in Boxsim simuliert. Der Winkel muss wirklich auf <5° stimmen, sonst kommt nicht mehr viel Hochton am Ohr an. Und so soll das ja auch sein.
Was mit stört ist der Step bei 1950kHz. Keine Ahnung, womit der korreliert. 1950Hz entsprechen 15cm Wellenlange. Diese Länge kommt im Testgehäuse und an den Treibern selbst nirgends vor. Die Gehäuse sind innen allerdings 7cm tief. Könnte also eine stehende Welle sein?

Jetzt sitze ich an der Messung der Impedanzgänge und lerne, dass diese sich im Gehäuse in der Tat stark ändertn. Das elektrische Zusammenschalten mehrerer Treiber tut auch was. Jetzt messe ich erst mal die Impedanzgänge aller 8 Breitis durch, um genauer nachvollziehen zu können, welcher Effekt woher kommt.
Genau so hab ich mir das vorgestellt mit diesem Projekt: Ich lern' noch was!

Omegendorph
Ist häufiger hier

#13 erstellt: 28. Dez 2018, 02:20

Impedanzmessungen:

Erstmal die Impedanz aller Tangbänder offen, also ohne Gehäuse:

Ist diese Varianz normal? Die 5-8 waren eingespielt, 1-4 nicht.

Ich habe 1-4 nochmal nach 24h Einspielen gemessen, und es hat kaum Veränderung hinsichtlich Position und Höhe der Impedanz auf der Resonanzfrequenz gebracht:

Diese Abbildung zeigt auch, dass das "elektrische Mittel" durch Reihen/Parallelschaltung von 4 Treibern, ziemlich exakt das gleiche Ergebnis bringt wie die Mittelung der Zahlenwerte von 4 Einzelmessungen.

(Der Wackler jenseits 10kHz ist in allen meinen Impedanzmessungen drin und hat wohl nichts mit den Lautsprechern zu tun. Ich messe mit Limp und 100Ohm Widerstand und höre während der Messungen Kratzgeräusche aus dem Lautsprecher. Ich habe ein bisschen recherchiert (Google "limp impedanzmessung geräusche") und bin zu dem Schluss gekommen, dass Limp und ASIO4all sich nicht gut verstehen. Leider kann ich mit Standardtreibern nicht messen. Bis 10kHz sind die Messungen aber plausibel, deshalb passt das schon, denke ich.)

Hier nun 4 der Tangbänder in Reihen/Parallelschaltung, 1x im geschlossenen Testgehäuse, 1x im offenen Testgehäuse.

181227 TB W4-200 Impedance 4x open-closed

Hier wäre ich für einen Kommentar dankbar: ist es normal, dass die Resonanzfrequenz sich so verschiebt? Ich hätte damit gerechnet, dass ich zwei Buckel kriege, einen für die 4 Treiber, einen für das Gehäuse.

Dayton LW-150 vor/nach Einspielen:

Lt. Datenblatt sollte es ein Impedanzmaximum bei Fs=62,6Hz geben. Dayton Nr 1 hat sich während 48h Einspielen von 70,7 auf 66,8, dann 65,0Hz verändert. Nr 2 von 67,7 auf 63,2, dann 60,5Hz. Hm.

Bevor ich mit dem bau eines kompletten Testgehäuses anfange (aktuell habe ich nur eins für 4 Tangbänder), hätte ich gern eine Einschätzung von den erfahrenen Leuten hier, ob die doch ganz schon uneinheitlichen Resonanzfrequenzen und Impedanzmaxima so in Ordnung gehen. Ich denke, gerade bei einem Array könnte das blöd sein, oder?