Plattenschwinger, Position und Membranstärke

Position: wo es am stärksten dröhnt

Die Stärke der Platte ist abhängig von der Frequenz der Mode.
Dazu findet man über die Suche einige Beiträge.

Ok, dann etwas genauer gefragt:

Das Dröhnen in der Bude entsteht ja, vereinfacht gesagt, durch die Addition des direkten Schalls aus den Lautsprechern mit dem indirekten Schall, der von den Wänden reflektiert wird. Ich kann jetzt nicht abschätzen, ob der Plattenschwinger besser schon der ersten Reflektion an der Wand am Hörplatz Energie entziehen sollte, weil die erste Reflektion im Vergleich zu allen darauf folgenden Reflektionen noch am Meisten Energie aufweist, oder ob es im Endeffekt egal ist, an welcher Wand der Plattenschwinger steht, weil ein Lautsprecher im Bereich üblicher Dröhnfrequenzen, bis vielleicht 100Hz, ohnehin als Kugelstrahler wirkt, also eigentlich alle Wände, samt Decke und Boden etwa gleich starke erste Reflektionen im Tiefton abstrahlen.

Die Frage zur Auswahl der Membranstärke eines Plattenschwingers war nicht auf die Frequenz bezogen, sondern auf eine sinvolle obere Grenze für die Membranstärke, bis wohin die Membran aufgrund ihrer Biegefestigkeit überhaupt noch wirkungsvoll schwingen kann. Theoretisch ließen sich ja zwei Plattenschwinger mit gleicher Resonanzfrequenz sowie Breite und Höhe bauen, wobei die Membrane je nach Tiefe des Gehäuses durchaus 2mm oder 20mm stark sein könnte. Es liegt meiner Meinung nach aber auf der Hand, dass die dünne Platte mit einer größeren Amplitude schwingt als die dicke Platte gleichen Materials, was möglicherweise heißen könnte, dass die dünne Platte mehr Bewegungsenergie des Schalls in Wärme umsetzt, also einen höheren Wirkunsgrad aufweist, aber nicht unbedingt heißen muss. Ich vermute es einfach. Deshalb meine Frage, ob eine 5mm Hartfaserplatte bei einer Mebmbranfläche von ca. 0,5m² noch flexibel genug ist oder eine 3mm Hartfaserplatte (aufgrund der höheren Bewegungsamplitude) wirkungsvoller wäre.

Du hast da etwas falsch verstanden!

Dröhnen hat nichts mit direktem und indirektem Schall zu tun, sondern wird von stehendem Wellen im Raum erzeugt, die einen langen Nachhall haben.

Lese dich mal ins Thema Raummoden ein...z.B. hier auf der Seite von Poison Nuke ganz gut erklärt.

Nanu?

Den Link habe ich schon vor einiger Zeit mehrfach rauf und runter gelesen. Und ich meine verstanden zu haben, dass eine stehende Welle ein Symptom der Überlagerung aus Reflektion und Direktschall ist, das sich durch Dröhnen oder Auslöschungen bemerkbar macht.

Was sind stehende Wellen denn anderes als die Überlagerung einer Reflektion mit dem Direktschall? Woher soll die Energie für das Dröhnen kommen, wenn nicht durch reflektierte Energie?

Schon richtig...hatte deinen vorherigen Beitrag bei ersten Durchlesen etwas missverstanden.

Bassabsorber werden dort aufgestellt, wo es am stärksten dröhnt, denn dort haben sie dann auch die stärkste Wirkung - meist ist das in einer Ecke.
Absorber an der ersten Reflektion ist für Mittel- und Hochton zutreffend, aber nicht für den Tiefton.

Wie groß bzw. dick die Platte sein sollte: dazu gibt es Formeln zur Berechnung - findet man über die Suche in anderen Beiträgen.

Du solltest aber erstmal messen, wo genau deine Problemfrequenzen liegen und dann entscheiden, was und in welchem Maße du tätig werden willst und ob ein Plattenschwinger überhaupt die richtige Wahl ist. Wenn du z.B. eine spitze Mode bei 50Hz hast, wäre ein Helmholtzresonator deutlich wirkungsvoller.

Jetzt habe ich den Sinusgenerator nochmal angeworfen und zwei störende Dröhnfrequenzen fetgestellt: Eine bei 82Hz zwischen den Wänden und eine bei 73Hz zwischen Boden und Decke. Beide Dröhner sind sehr schmalbandig, so um die 5Hz, aber sie dröhnen beide zum Glück an der selben Stelle am Stärksten, sogar dort, wo ein Absorber aus optischen Gründen am Besten hinpasst. Glück im Unglück sozusagen.

Theoretisch wären zwei schmalbandige Helmis wohl die akustisch bessere Wahl, aber für zwei Absorber reicht der Platz einfach nicht, außerdem habe ich leichte Zweifel, wie ein Helmi die Schallenergie einer riesigen Wellenlänge von mehreren Metern durch eine wenige Zentimeter kleine BR-Öffnung einschnorcheln will. Da macht der geplante Plattenschwinger mit seiner recht kleinen Fläche sicher auch keine gute Figur, aber vielleicht die bessere?

Weil nun beide Dröhnfrequenzen recht nahe beieinander liegen, bietet der etwas breitbandigere Plattenschwinger aber in jedem Fall die Möglichkeit, gleich beide Frequenzen zu dämpfen, wenn die Resonanzfrequenz zwischen die Dröhnfrequenzen gelelgt wird. Die Breitbandigkeit reduziert den Wirkungsgrad zwar ein wenig, aber genau deshalb soll der Plattenschwinger von vorn herein möglichst effektiv arbeiten und möglichst keine Konstruktionsmängel aufweisen. Bisher habe ich Hinweise zur Plattenstärke leider nur im Zusammenhang mit der Frequenz gefunden, nicht zum Wirkungsgrad.

außerdem habe ich leichte Zweifel, wie ein Helmi die Schallenergie einer riesigen Wellenlänge von mehreren Metern durch eine wenige Zentimeter kleine BR-Öffnung einschnorcheln will.

Die Abmessungen der Welle spielen da keine Rolle. Die Luftmasse im Rohr wird von den Druckschwankungen zum mitschwingen angeregt. Je schwerer die Masse desto niedriger die Resonanzfrequenz. Reinpassen muß da nix

Ein halbwegser Sub erzeugt auch Frequenzen, die nichtmal mehr in deinen Raum passen
Die dröhnen praktischerweise nichtmal.

Probleme gibts wenn die Wellen genau in den Raum passen.

Plattenschwinger arbeiten auch "nur" als Feder-Masse System. Ansonsten würde man die Abstimmung über die Abmessungen der Platte erreichen, und nicht durch das Verhältniss Volumen(Feder) / Masse.

Ok, das leuchtet mir ein.

Es ging mir auch mehr um das eigentliche Absorbieren der reflektierten Schallenergie unabhängig von der Frequenz. Meiner zugegeben etwas einfachen Vorstellung nach müsste die Wirkung eines Plattenschwingers mit zunehmender Fläche steigen. Je mehr Fläche zum Schwingen angeregt wird, desto mehr Energie einer Schwingung wird absorbiert, was im Grunde ja auch bestätigt wird durch die Frequenz-unabhängige Forderung, einen Plattenschwinger nicht kleiner als 0,5m² zu bauen. Irgednwo habe ich sogar einen Hinweis gefunden, die Membranfläche eines Plattenschwingers sollte mindestens 30% der Wandfläche im Hörraum betragen.

Wie geht das zusammen mit der popelig kleinen Querschnittsfläche der BR-Öffnung eines Helmis? Warum gilt die Frequenz-unabhängige Forderung einer Mindestfläche der schwingenden Masse beim Helmi nicht, wenn er im Prinzip doch ähnlich funktioniert wie ein Plattenschwinger? Kann ein Helmi die selbe Energie absorbieren wie ein Plattenschwinger gleicher Resonanzfrequenz, wenn die Fläche der BR-Öffnung hundert mal kleiner ist als die Fläche des Plattenschwingers?

Warum gilt die Forderung einer Mindestfläche der schwingenden Masse beim Helmi nicht?

Natürlich muß der Port innerhalb "normaler" Proportionen gestaltet werden, ansonsten muß man tatsächlich die Luftreibung berücksichtigen (die wie Dämmung wirkt). Solang die Grenzschicht (in dieser entsteht die Luftreibung) klein ist im Verhältniss zur Größe des Ports gilt die Formel näherungsweise. Allerdings hängt nicht die Wirksamkeit davon ab, sondern die Berechenbarkeit. Gibt ja auch mikroperforierte Absorber, die ausschließlich im Grenzschichtbereich arbeiten und daher ohne Dämmung auskommen.

Nachdem Feder und Masse voneinander abhängen, kann man sich aussuchen, ob man ein Mindestvolumen angibt (HH), oder eine Mindestmasse(PA).

Kann ein Helmi die selbe Energie absorbieren wie ein Plattenschwinger gleicher Resonanzfrequenz, wenn die Fläche der BR-Öffnung hundert mal kleiner ist als die Fläche des Plattenschwingers?

Wäre möglich. Immer das Verschiebevolumen beachten.
Aber ansich sind die beiden keine wirklichen Konkurrenten, Plattenschwinger aus HDF kann man kaum so schmalbandig gestalten wie Bassmoden meist sind. Zumindest geh ich davon aus, daß die Reibung in der Platte allein schon genügen dürfte um eine gewisse Bandbreite zu erreichen.

Mist, jetzt habe ich meinen vorigen Beitrag bearbeitet, während deine Antwort schon kam... War etwas kompliziert geschrieben. Der Kontext ist aber geblieben. Sorry.

Muss jetzt erst mal lesen und verstehen, was du geantwortet hast.

Frequenzunabhängige Angaben zur Fläche eines Plattenabsorbers kenn ich z.B wieder nicht.

EDIT: Ich bin immer davon ausgegangen, daß es sich um den üblichen Bereich zwischen 80Hz und 300Hz handelt. Einfach weil darunter IMHO HH günstiger sind, und darüber poröse Absorber vernünftige Bautiefen erreichen.

Nachdem es sich um eine Biegewelle handelt ist es naheliegend, die Abmessungen der Platte an die Wellenlänge anzupassen. Obs was bringt weis ich nicht. Zum Wirkungsgrad äußert man sich kaum, Herstellerangaben sind auch nicht die beste Quelle, zumal es auch schon öfter Kritik an Absorptionskoeffizienten jenseits der 1 gab (d.H sie absorbieren mehr Schall als vorhanden war).

Used2Use schrieb:

wiesonich schrieb: Kann ein Helmi die selbe Energie absorbieren wie ein Plattenschwinger gleicher Resonanzfrequenz, wenn die Fläche der BR-Öffnung hundert mal kleiner ist als die Fläche des Plattenschwingers? Wäre möglich. Immer das Verschiebevolumen beachten.

Habe eben ein wenig gegoogelt. Das Verschiebevolumen berechnet sich offenbar aus einer Fläche multipliziert mit einem Hub. Beim Plattenschwinger müsste die Fläche die Membran sein und der Hub die Amplitude, mit der sich die Membran - angeregt duch Schallwellen im Raume - hin und her bewegt. Was sind jetzt beim Helmi die Fläche und der Hub? Wenn damit die Querschnittsfläche des BR-Rohrs und die Amplitude der Luftmasse innerhalb des BR-Rohrs gemeint sind, dann müsste die Amplitude der Luftmasse im innern eines BR-Rohres, dessen Querschnittsfläche einhundert mal kleiner ist als die Membranfläche eines Plattenschwingers, ziemlich genau einhundert mal größer sein als die Amplitude der Plattenschwinger-Membran, um auf das selbe Verschiebevolumen zu kommen. Wenn der Plattenschwinger 1mm macht, müsste die Luftmasse 10cm machen. Ist das realistisch? Im Grunde führt mich das zurück auf meine Ausgangsfrage, ob eine 3mm Membran aufgrund ihrer wahrscheinlich höheren Schwingungsamplitude mehr Energie absorbiert als eine 5mm Membran. Das Verschiebevolumen der 3mm Membran wäre dann jedenfalls höher.

Used2Use schrieb:

Frequenzunabhängige Angaben zur Fläche eines Plattenabsorbers kenn ich z.B wieder nicht.

Ich kenne nur eine Formel zur Berechnung eines Plattenschwingers: "Resonanzfrequenz = 510 / Quadratwurzel ( Flächengewicht x Gehäusetiefe)". Die Größe der Membran ist darin nicht enthalten, demnach Frequenz-unabhängig.

Used2Use schrieb:

Ich bin immer davon ausgegangen, daß es sich um den üblichen Bereich zwischen 80Hz und 300Hz handelt. Einfach weil darunter IMHO HH günstiger sind, und darüber poröse Absorber vernünftige Bautiefen erreichen.

73Hz und 82Hz (siehe oben). Der Übergang zum porösen Absorber leuchtet mir ein. Die Entscheidung für einen Helmi jedoch leuchtet mir nur insofern ein, als der Helmi in seiner Resonanzfrequenz nachträglcih besser justiert werden kann. Das geht beim Plattenschwinger natürlich erheblich schlechter.

Used2Use schrieb:

Zum Wirkungsgrad äußert man sich kaum, Herstellerangaben sind auch nicht die beste Quelle, zumal es auch schon öfter Kritik an Absorptionskoeffizienten jenseits der 1 gab (d.H sie absorbieren mehr Schall als vorhanden war).

In diesem Sinne

...Wenn der Plattenschwinger 1mm macht, müsste die Luftmasse 10cm machen. Ist das realistisch?

Ist beim HH das selbe wie beim BR. Ab einer gewissen Geschwindikeit wird die Strömung turbulent, dadurch steigen die Verluste - der Wirkungsgrad sinkt.
Allerdings lässt sich die Platte des PAs auch nicht ohne Widerstand verformen, mit den selben Konsequenzen. Bei beiden ist der lineare Bereich interessanter als der Maximalhub.

Das Verschiebevolumen eines PAs ist nicht so einfach zu berechnen

was aber keine große Rolle spielt - berechnen kann man den Wirkungsgrad eh nicht.

Das Platzangebot spielt da in der Praxis eher eine Rolle. Plattenschwinger sind großflächig und flach, beim HH, allein schon wegen der geforderten Stabilität, sind andere Proportionen naheliegender.
Klein werden sie beide nicht werden können, dazu ist die Problemfrequenz einfach zu tief.

Im Grunde führt mich das zurück auf meine Ausgangsfrage, ob eine 3mm Membran aufgrund ihrer wahrscheinlich höheren Schwingungsamplitude mehr Energie absorbiert als eine 5mm Membran. Das Verschiebevolumen der 3mm Membran wäre dann jedenfalls höher.

Jo, die Bautiefe ebenfalls. Mit größerem Volumen mehr Wirkungsgrad zu erreichen ist nicht schwer. Die Energie muß ja nicht nur von der Membran aufgenommen werden, sondern auch im Gehäuse verbraucht werden. Da hilft viel immer viel.

So, der Plattenschwinger ist fertig. Und was soll ich sagen - er schwingt bei 50Hz. Knapp daneben.

Ich habe eine 5mm Hartfasermembran mit 4,3kg/m² und eine Gehäusetiefe von 10cm gewählt, um gemäß obiger Formel theoretisch bei etwa 77Hz, also zwischen den beiden Dröhnfrequenzen zu landen. Allerdings habe ich kein Dämmmaterial eingebracht, um Wirkungsgrad zu gewinnen. Es war natürlich zu erwarten, dass die Resonantfrequenz nicht so ganz passen wird, aber dass sie so stark abweicht, überascht mich doch. Zumal sie nicht höher, sondern deutlich tiefer liegt. Ermittelt habe ich die Resonanzfrequenz, indem ich den Plattenschwinger sehr dicht vor einen der Lautsprecher gestellt und mit den Fingerspitzen gefühlt habe, bei welcher Frequenz die Membran am Starksten schwingt.

Daraufhin habe ich die Konstante "510" der obigen Formel so weit verändert, bis das Rechenergebnis mit der ermittelten Resonanzfrequenz übereinstimmt. Bei "330" passt das Ergebnis mit der "Messung" überein. Mit dieser neuen Konstannte läge die Resonanzfrequenz für eine 3mm Hartfasermembran mit 2,4kg/m² bei etwa 68Hz. Morgen werd´ ich noch mal fünf Euro springen lassen und das ausprobieren. Achja - die Membran ist nicht verleimt, sondern alle 10cm verschraubt. Dachte mir schon, dass die Astimmung knifflig wird..

Hab nochmal geschaut, zwischen 390 und 600 kannst alles haben . Mit 330 liegst du allerdings auffällig tief.

Die Rückwand muß biegesteif sein, die schmalen Seitenwände sinds sowieso meistens.

Die Verschraubung könnte undicht sein. Zumindest würde ein Fließwiderstand die Resonanzfrequenz senken (und den Wirkungsgrad).
Ich würde beim Prototyp eine Dichtung verwenden.

Achja, ein billiges Kohlekapselmikro am Mic-Eingang der Soundkarte reicht aus um Veränderungen im Nachhall/FG zu messen. Zusammen mit Carma kann man so ohne große Investition oder Einarbeitung "messen".
Resonanzfrequenz eines leeren PAs kann man sehr gut erfühlen, die genaue Abstimmung auf die Moden wird IMHO unnötig aufwändig.

Gutes Gelingen.

War heute im Baumarkt. Die Rückwand habe ich jetzt versteift mit provisorischen Streben, und als Dichtung habe ich Maler-Kreppband eingeklebt. Ergebnis: Die Resonanzfrequenz mit der 5mm Membran ist etwas angestiegen auf 52Hz. Die neu gekaufte 3mm Membran schafft es auch nur auf 63Hz, was aber am vergleichsweise hohen Flächengewicht der 3mm Membran von 3,1kg/m² liegt. Erwartet hatte ich nur 2,4kg/m².

Die Versteifung der Rückwand und die Abdichtung der Membran hat meiner Meinung nach zu einer etwas stärkeren Amplitude der 5mm Membran geführt. Die 3mm Membran scheint interessanter Weise aber keine höhere Amplitude zu machen als die 5mm Membran. Eher im Gegenteil, es kommt mir fast so vor, als ob die 3mm Membran bei Resonanz weniger schwingt als die 5mm Membran. Kann aber auch Einbildung sein.

Tja, wat nu?

Der Resonator schwingt erheblich zu tief. Der obigen Formel nach (mit der "geschummelten" Konstante von 330) müsste die Gehäusetiefe des Plattenschwingers auf knapp 5cm reduziert werden, um mit der 5mm Membran auf eine Resonanzfrequenz von 75-80Hz zu kommen. Das kommt mir irgendwie zu flach vor. Vielleicht ist ja die Schraubbefestigung an sich vollkommen ungeeignet. Vielleicht reißen bei Resonanz derart hohe Kräfte an der Membran, dass die Schrauben die Membran gar nicht halten können, und die Membran irgendwie auf dem ganzen Korpus hin und her jackelt. Grübel...

Der obigen Formel nach (mit der "geschummelten" Konstante von 330) müsste die Gehäusetiefe des Plattenschwingers auf knapp 5cm reduziert werden, um mit der 5mm Membran auf eine Resonanzfrequenz von 75-80Hz zu kommen.

Wobei man die Tiefe eher knapp bemisst, die Dämmung senkt die Wirkfrequenz noch etwas ab.
"Geschummelt" ist relativ, ich kann mir gut vorstellen, daß manche Konstanten einfach experimentell bestimmt wurden.

Vielleicht ist ja die Schraubbefestigung an sich vollkommen ungeeignet. Vielleicht reißen bei Resonanz derart hohe Kräfte an der Membran, dass die Schrauben die Membran gar nicht halten können, und die Membran irgendwie auf dem ganzen Korpus hin und her jackelt. Grübel...

Die Punktförmigen Befestigungen halten zumindest bei Möbel nicht besonders. Vorallem wenn aus Sparsamkeit die HDF-Platte als Strebe gegen Scherung verwendet wird.
Die 3mm HDF-Platte ist jedenfalls dünn genug um eine halbwegs berechenbare Resonanz auszubilden. Von da her wird dir wohl kaum was anderes übrig bleiben, als die Membran zu fixieren.
Mit Leisten könnte man die Membran einklemmen, nachdems nur provisorisch ist würd ich da Holzreste in Streifen schneiden. So könnte man noch was an der Membran ändern.

Ich vermute allerdings, du bleibst bei der 3mm HDF? Die Rückwand ist vermutlich geleimt, aber man könnte einen Teil der Rückwand in eine Serviceluke umbauen. Um das Volumen zu verringern ist Styropor/Styrodur sehr praktisch, man kann ansich alles nehmen solang es massiv ist und die Membran nicht berührt. Außerdem muß da noch Dämmung rein, was die Resonanzfrequenz wieder verschiebt.

...die Dämmung senkt die Wirkfrequenz noch etwas ab.

Gerade deshalb hatte ich eigentlich mit einer höheren Resonanzfrequenz meines leeren Plattenschwingers gerechnet, sofern die obige Formel eine Dämmung einbezieht. Die Bandbreite meines Schwingers liegt übrigens bei wenigen Hertz, jedenfalls soweit ich das ertasten konnte. Bevor eine Dämmung hineinkommt, möchte ich den Schwinger erst einmal genau auf eine Raummode abstimmen und lauschen, was sich an der Lautstärke der Raummode ändert. Das Abstimmen mit Styropor werd´ ich testen. Dann wird sich hoffentlich zeigen, ob die 3mm Membran oder die 5mm Membran stärker absorbiert.

Der seitliche Rahmen ist mit der Rückwand fest verleimt. Hier mal ein Bild (einer Ecke) des Schwingers mit der 5mm Membran und den hinteren Streben.



Noch kann ich auf die Schrauben leider nicht verzichten. Beim nächsten Test werd´ ich aber zusätzlich noch Zwingen an die Seiten der Membran zwischen die Schrauben anbringen.

War heute nochmal im Baumart und habe eine 5cm Styroporplatte ins Gehäuse eingebracht. Ergebnis: Keine Änderung. Der Plattenschwinger resoniert nach wie vor bei 52Hz. Das´n Ding. Irgend etwas ist faul. Beim Ertasten der Resonanzfrequenz ist mir heute aufgefallen, dass die Membran gar nicht so schwingt, wie auf der obigen Rastergrafik, sondern in etwa so:



Die Amplitude bei 52Hz lässt sich per Lautsärkeknopp locker auf etwa 2mm bringen. Bei allen anderen Frequenzen ist die Membranbewegung praktisch Null oder kaum fühlbar, und es gibt anscheinend keine Frequenz, bei der die Membran vollflächig ohne Einschnürungen schwingt.

Wenn bei 52Hz die Platte ihre 3. Oberwelle hat müsste die Resonanzfrequenz um die 17Hz liegen.

Die Versteifung der Rückwand und die Abdichtung der Membran hat meiner Meinung nach zu einer etwas stärkeren Amplitude der 5mm Membran geführt.

Ich würde erstmal die Membran verkleben, und mich erst wundern wenn selbst das nichts gebracht hat.


Netter Hebel, glaub ich hab eh schon erwähnt, daß sich Kastenrückwände mit der Zeit lösen wenn man sie falsch vernagelt oder belastet.

Ich wüsste zumindest nicht wie es sonst zu einer niedrigeren Resonanzfrequenz kommen soll. Die Masse der Platte ist ja genau bekannt, außerdem müsste sie für eine derart niedrige Reso etwa um den Faktor 4 zu schwer sein.

Das nenn´ ich mal tief.

Der Rahmen wurde mit hohem Druck mit 18 Schraubzwingen auf die Rückwand gepresst und zusätzlich mit sechs Dreieckstreben im Innern versteift. Hier mal ein Bild:



Solche Leimverbindungen konnte ich bei verschiedenen Testlautsprechern nur mit roher Gewalt wieder lösen, und dabei hat sich keine Verbindung an der Leimstelle gelöst - vorher sind immer die Spanplatten zerbrochen. Daran dürfte es also eher nicht liegen. Es sind wohl tatsächlich die Schrauben. So´n Schiet. Wahrscheinlich wäre deine Variante mit der Revisionsöffnung an der Rückwand von vorn herein besser gewesen. Nuja, nennen wir es mal Lehrgeld.

Um das Experiment zu retten, werde ich jetzt den Korpus verloren geben und für beide Membrane jeweils einen eigenen Rahmen bauen und drauf leimen. Die Rückwand kommt neu und wird schraubbar ausgeführt, so dass nachträglich Styropor oder Dämmstoff eingebracht werden kann.