Passive Frequenzweichen, wo sind die Grenzen?

[David]

Hallo..:E

was hat so eine Schwingspule für einen Sinn/Vorteil?!

mfG.
Andreas

Die Schwingspule ist (ein) Teil des "Motors".
Umso größer sie ist, desto höher belastbar kann man sie machen und wenn der Luftspalt zwischen Magnet (der zweite Teil des Motors) klein ist, ist auch die ausübende Kraft groß, was guten Wirkungsgrad ergibt. Auch die Kühlfläche ist groß, entstehende Wärme kann gut abgeführt werden.

Da aber auf diesem Gebiet alles immer nur ein Kompromiss ist, gibt es auch Nachteile.
Eine große Schwingspule ist schwer (bei Basslautsprechern meist egal, sonst eher nicht) und sie kann sich bei Erwärmung verziehen, was im schmalen Luftspalt meist deren Ende bedeutet.

Nicht selten werden Schwingspulen (bzw. deren Draht) aus Aluminium gefertigt, teils sogar mit Draht aus quadratischem Querschnitt, um besonders hohe "Packungsdichte" bei wenig Gewicht zu erzielen.
Die (Wickel-) Höhe der Schwingspule ist auch noch ein Thema.

[Gast]

Hallo,
möchte nochmal die Kurve zum Ausgangsthema nehmen.

Ich verstehe es doch richtig, daß es zunächst nur um eine theoretische Betrachtung geht, was passiv möglich ist und was nicht.
Da könnte ich, wenn gewünscht, mal eine Passivweichenentwicklung vorstellen, entweder mit einem von mir schon verwirklichten Projekt oder z.B. mit einem Koax oder sonstigen Projekt aus der Runde, von dem ordentliche Messungen verfügbar sind im Gehäuse, reflexionsfrei mit gebührendem Abstand.
Wäre sogar für "Aktivlinge" ggf. interessant, weil sich die grundlegende Herangehensweise bei der Weichenentwicklung nicht so arg unterscheidet.

Dann warte ich mal Reaktionen ab.

Gruß
Peter Krips

[David]

Ich verstehe es doch richtig, daß es zunächst nur um eine theoretische Betrachtung geht, was passiv möglich ist und was nicht.

Ja.
Es soll eine rein sachliche Darstellung werden, wo dabei die Grenzen liegen.

Dass bei aktivem Betrieb noch so Manches mehr geht und auch einfacher wird, das sollte klar sein.
Dass aktiv grundsätzlich überlegen ist, darüber sollte auch Konsens herrschen, aber nur Vorteile gib es dabei nicht. Die Nachteile können hier gerne vorgebracht werden, aber bitte ohne "Grabenkämpfe".
Aktiv ist hier also nicht das Thema und wenn, dann nur bei speziellen Dingen vergleichsweise.

Da könnte ich, wenn gewünscht, mal eine Passivweichenentwicklung vorstellen.....

Das wäre schön und sicher für viele Leute (auch für die, die hier nur mitlesen) interessant.

[Gast]

Hallo David,

Das wäre schön und sicher für viele Leute (auch für die, die hier nur mitlesen) interessant.

Ich schau mal, ob sich da bei meinen vielen Projekten was findet, was sich zur Vorstellung eignet.

Gruß
Peter

[David]

Fein!

:F

[Gast]

Hallo,
aus besonderen Wunsch eines bisher einzelnen Herren, stelle ich in der Folge hier mal eine Passivweichenentwicklung vor.
Habe da mal meine Messungen und Projektarchive durchsucht und da was ausgewählt.
Ursprünglich wollte ich eine Dreiweger-Entwicklung vorstellen, da waren aber einige Pimps und Auftragsarbeiten dabei, wo es teilweise nur darum ging, Schadensbegrenzung zu betreiben, weil die Grundkonzepte da z.T. schon nicht optimal waren.

Ich habe daher folgendes Projekt ausgesucht:

http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browseT&back=1&sort=lpost&forum_id=104&thread=22774

Da haben mehrere regionale Teams, ohne Vorgaben der Art der Box, lediglich im Preisrahmen beschränkt, diverse Konzepte entworfen und realisiert, wir eine echte d'Appolitobox mit zwei 170ern Tieftönern und einem 130er Breitbänder namens "Sundan".
Interessant ist das Projekt u.A. deswegen zur Vorstellung einer Weichenentwicklung, weil ich die Box 360 Grad in 15 Grad-Abständen sowohl horizontal als auch vertikal gemessen habe.
Da kann man dann schön auch das vertikale Winkelverhalten darstellen und auch das angenährte Energieverhalten horizontal/vertikal/gesamt.

Wer will, kann das natürlich machen, aber man muß sich nicht durch die ganzen 32 Seiten ackern, ich werde im Zuge der Darstellung dann auf einzelne Posts verlinken, damit ich dann nicht Diagramme oder längere Texte nicht nochmals tippern oder Bilder neu hochladen muss.

Ich werde bei der Darstellung quasi bei Null anfangen und auch die Entstehung des Konzepts darstellen, denn das ist ja die eigentliche Hauptarbeit bei einer neuen Box. Der Part ist dann ohnehin auch auf Aktivkonzepte anwendbar, auch die grundsätzliche später folgende Strategie bei der Weichenentwicklung.
Wir sind da bei: "Form follows function", gelandet, ich komme noch darauf zurück.

Die Box durfte auch schon einen Vergleich mit anderen Selbstbauboxen hinter sich bringen (der Rohbau-Prototyp), wobei zu beachten ist, daß der Hörraum für die Sundan zu groß war und sie viel zu weit von der Wand wegstand.
Sie ist, das als Vorgriff für das noch zu erklärende Konzept, für Räume bis ca. 25 qm UND wandnahe Aufstellung ausgelegt, daher der auch hie und da bemängelte schlanke Bass.
Ohnehin musste sie da auch gegen Boxen antreten, die freifeldlinearisiert sind und ohnehin übertriebenen Bass produziert haben.

Ist bei einem aus dem Visatonforum heraus organisierten Treffen gewesen:

http://www.visaton.de/vb/showthread.php?t=23324&page=15

Ab Post 213 geht es los mit den Hörberichten, dazwischen dann diverse Posts von mir, da ich dort den "Messknecht" gemacht habe und pro Box je eine reflexionsfreie Messung und je eine mit 30 ms und 60 ms Fenster gemacht habe. Entfernung immer 1 m, untere Grenzfrequenz der reflexionsfreien Messung unterschiedlich, da verschiedene Boxenhöhen, Mikrofonhöhe wurde angepasst. Das nur für den Fall, daß jemand die Messungen interessieren.

Die Posts zur Entwicklung hier werde ich durchnummerieren, damit, falls es Zwischenfragen oder Kommentare gibt, der Rote Faden erhalten bleibt.

Das war es zunächst.

Gruß
Peter Krips

[David]

Hallo Peter und danke.

Ich komme erst morgen dazu mir das anzusehen, war heute den ganzen Tag mit dem Audio-PC beschäftigt, der plötzlich gestreikt hat. Musste alles neu aufsetzten und bin immer noch nicht ganz fertig ("Runtime" Fehler, der nicht wegzubringen war).

[Gast]

Hallo David,

ruhig Blut, der 1. Teil kommt eh wahrscheinlich erst am Sonntag....

Und dein PC: Technik, die begeistert....

Gruß
Peter Krips

[Gast]

Passivweichenentwicklung - Teil 1

Hallo,
womit fängt, man an, wenn man eine Weichenentwicklung machen will ?
Richtig, mit einem Konzept, was die Box mal machen und können soll.
Bei der in der Folge vorgestellten "Sundan"-Entwicklung, wurde in dem bereits verlinkten Thread zunächst mal um das Konzept gerungen.
Das Ergebnis:
- Eine Breitbänderbox mit Tieftonunterstützung
- echtes d'Appolito
- Gute Klangqualität (Im Rahmen der Limitierung durch das Konzept)
- geeigent für normal große Wohnräume bis ca. 25 qm
- geeignet für wandnahe Aufstellung (Die Kernmannschaft der Entwicklung mag es nicht, wenn (speziell bei kleineren Räume) die Boxen mitten in der Bude im Weg stehen)
- Möglichst gleichmäßiges Bündelungs- und Energieverhalten, wobei von Anfang an klar war, daß breitbänderbedingt ein mit der Frequenz ansteigendes Bündelungsmaß bzw. abfallende Energiekurve unvermeidlich sein würden.

- Passiv.

Daraus folgten die Vorgabe, daß die Boxen im Bass geschlossene Boxen sein sollen.
Die zunächst ebenfalls angedachte Variante GHP (Also mittels Serienkondensator hochpassgefilterte geschlossene Box) haben wir dann verworfen.
Geschlossen deswegen. weil zwei der "Hauptakteure" überzeugte CB-Anhänger sind.
Mit der passenden Abstimmung gehen die
- wesentlich tiefer als BR
- wesentlich sauberer als BR
- sind aber für Leute, die sich an völlig überzogenen Wummerbass gewöhnt haben, eher nicht so geeignet. Wer "ehrlichen", saauberen, tiefreichenden Bass sucht, ist bei CB aber goldrichtig.
Dann kam Frank Kuhl von Monacor ins Spiel und stellte uns einige Breitbänder aus dem Monacor-Programm zu Verfügung, die ich dann auf meiner DIN-Schallwand auf Tauglichkeit
für unser Konzept messtechnisch überprüfte.

Hier ist die Messanordnung und die Messergebnisse zu sehen:

http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browseT&forum_id=104&thread=22774&postID=126#126

Eine Anmerkung zur Messung noch: Das Mikrofon (habe 2 davon) habe ich in das Ende eines 2 m langen Rohres eingebaut, dadurch habe ich keinerlei Probleme mit Stativreflexionen.

Aufgrund der Messungen entschieden wir uns dann letzlich für den Monacor SPH 60 X als Breitbänder.
Auch auf die TT-Bestückung haben wir uns sehr früh festgelegt (eigentlich folgt die Treiberauswahl erst, wenn das Konzept komplett steht) , nämlich auf die Audax AT 170G4:

http://www.audax-speaker.de

(Da der direkte Link nicht funktioniert, bitte links unter "Rubriken" den Punkt "Sonderposten-Lautsprecher" aufrufen, dann taucht der Treiber auf.)

die es zu einem sehr guten Preis gab und gibt und sich von den TSP gut für geschlossene Box eignen.
Die später dann gemachten Hörerfahrungen, das soweit als Vorgriff, bestätigten dann den Glücksgriff.

Dann kam eine hier noch einmal nachvollzogene Simulationsorgie.
Es galt a) die richtige Schallwandposition speziell für den BB zu finden, da der durch seine starke Bündelung wirklich nur exakt auf Achse abgehört werden kann, b)gleichzeitig für die TMT eine günstige Anordnung (die richtet sich ja nach dem BB) c) Schallwandproportionen, die neben dem unvermeidlichen Bafflestep wenig Schallwandkantenprobleme machen, d) Proportionen, die eine Weichenbeschaltung erleichtern (Durch Lage des Bafflesteps)

Aufgrund der Treiberabmessungen und der sich dadurch ergebenden Abstände der Treibermittelpunkte wurde mal nachgerechnet, ab welcher Frequenz die d'Appo-Bedingung erfüllt sein könnte, das wären dann 775 Hz gewesen.
Die Erfahrung hat die Beteiligten aber gelehrt, daß es für wirklich saubere Ergebnisse besser ist, eine Oktave darunter zu bleiben, so daß wir zunächst eine Trennfrequenz so um die 3-400 Hz angepeilt haben.

Die dann etwas ausführlichere Simulationsorgie mit diversen Schallwandbreiten kommt dann im 2. Teil, auch etwas verkürzt, das volle Programm gibt es dann im verlinkten Originalthread.

Viele Grüße
Peter Krips

[David]

Hallo Peter!
Danke dafür, sehr interessant. Ich hätte mich auch für den SPH 60X entschieden.

Eine Frage noch: du misst mit Drehteller. Ist nicht davon auszugehen, dass die jeweils andere Position des Chassis auch noch zusätzlich durch unterschiedliche Raumreflexionen andere Messergebnisse liefert?

Jedenfalls kann man dann ja nicht sagen, dass alles völlig gleich bleibt, außer der Messposition.

[Gast]

Hallo David,

Eine Frage noch: du misst mit Drehteller. Ist nicht davon auszugehen, dass die jeweils andere Position des Chassis auch noch zusätzlich durch unterschiedliche Raumreflexionen andere Messergebnisse liefert?

Nein, die Messungen werden so gefenstert, daß keine Raumreflexionen in den Messungen sind.
Es wird nur der Direktschall erfasst.

Jedenfalls kann man dann ja nicht sagen, dass alles völlig gleich bleibt, außer der Messposition.

Doch, bleibt Alles gleich, ausser halt dem Winkel zur Box. Daher spielen die Raumreflexionen keine Rolle, da sie ja ausgeblendet werden.
Dann werde ich in dem Entwicklungsthread auch noch, wenn wir zu den Messungen kommen, ein paar Anmerkungen zusätzlich machen.
Zugegebenermaßen ist es im normalen Raum schwieriger, erklär ich dann auch noch.

Gruß
Peter Krips

[David]

Peter, ich habe es mir eh' so gedacht, weil ich weiß, dass du grundsätzlich fensterst (beim Messen meine ich ;)).

[Gast]

Passivweichenentwicklung Teil 2

Hallo,
zunächst noch eine Ergänzung zu dem Satz:

"eigentlich folgt die Treiberauswahl erst, wenn das Konzept komplett steht"

aus Teil 1

Nun, üblicherweise (??) legt man in einem Konzept ("Pflichtenheft") ja fest, welche Pegelanforderungen benötigt werden, welches Abstrahl- und Energieverhalten man haben möchte etc.
Danach richtet sich dann:
- die benötigte Treibergröße, so schafft ein 380er Bass offensichtlich mehr Pegel als ein 200er, andererseits kann auch ein 200 je nach Pflichtenheft durchaus ausreichen

- die Anzahl der benötigten Wege und die Ausführung derselben, denn da muß beim Übergang von einem Zweig zum anderen das Bündelungsverhalten des unteren Zweiges berücksichtigt werden (Bei linienförmigen Treibern wie Bändchen oder Magnetostaten muß man die Betrachtung dann noch auf das unterschiedliche horizontale und vertikale Bündelungsverhalten erweitern) , die Pegelfähigkeit nach elektrischer und mechanischer (linearer Hub) Belastbarkeit und nicht zuletzt zueinender passender Referenzwirkungsgrad.

Mal ein Beispiel für so eine Auslegung:
Pflichtenheft: 110 dB Maxpegel ab 35 Hz, sauberes Energieverhalten und Abstrahlverhalten.

Nun der 1. Zweig
Also klotzen wir und nehmen gleich einen 450er im Bass (alles folgende auf 90 dB Kennschalldruckpegel bezogen), der kann das und benötigt dabei "nur" 100 Watt für die 110 dB bei 35 Hz. Nun ist bei Musik nicht nur eine einsame Frequenz beteiligt, da passiert in seinem Übertragungsbereich ja noch mehr, also nehmen wir mal an, daß insgesamt das doppelte an Leistung in seinem Übertragungsbereich gefordert ist, also insgesamt 200 Watt.
Nun lohnt sich ein Blick in eine sogenannte Leistungsstatistik, die darüber Auskunft gibt, wie sich die bei "üblichem" Musikmaterial geforderte GESAMTLEISTUNG in den Frequenzbändern verteilt. Berücksichtigen sollte man auch, daß die Pegelanforderungen mit steigender Frequenz sinken, bei 110 dB Gesamtpegel macht der Hochton ja nur einen Bruchteil des Pegels...
Nun schauen wir mal, was das Trumm für eine Bündelungsfrequenz hat: 275 Hz !
Da ich -siehe oben- auch ein sauberes Bündelungsverhalten der Box will, trenne ich also bei 150 Hz. Da sagt mir die Tabelle, daß ca. 25 % der Gesamtleistung im Bereich unterhalb verbraten werden, wir sprechen also im Weiteren über insgesamt 800 Watt Verstärkerleistung.

Nun der 2. Zweig
Nun schauen wir nach einem möglichst kleinen Treiber, der bei 150 Hz auch die 110 dB packt.
Vom Membranhub würde da ein 170er reichen, der dann eine Bündelungsfrequenz von 843 Hz hat, also bleiben wir mit der Trennfrequenz bei ca. 600 Hz.
Nun schauen wir uns die Statistik an und stellen fest -autsch-, daß in dem Frequenzband 440 Watt der insgesamt 800 Watt anfallen. Das packt natürlich kein einzelner 170er, da müssen dann schon zwei hochbelastbare PA-Mitteltöner der Größe her, um das zu packen.

Nun der dritte Zweig:
Ab 600 Hz kann man dann schon einen 100er Mitteltöner einsetzen, der dann eine Bündelungsfrequenz von ca. 1300 Hz hat, den setzen wir dann z.B. bis 1200 Hz ein.
Die Tabelle sagt nun, daß ca. 14 % der Leistung dort benötigt werden, also 112 Watt. Das ist auch wieder elektrisch nicht mit einem Treiber zu packen, also nochmals ein Doppelpack.

Nun der 4. Zweig:
Da bietet sich ab 1200 Hz nun eine 50er MT-Kalotte an, die man etwas über der rechnerischen Bündelungsfrequenz betreiben kann, gehen mal von 3500 Hz aus.

Dann fällt in ihrem Übertragungsbereich 5 % der Gesamtleistung an, also ca. 40 Watt, das sollte sie packen.....

Der 5. Zweig:
Da kann man dann eine 19er Kalotte nehmen, dann fällt in dem Frequenzbereich oberhalb 3500 Hz ca. 1,5 % der Gesamtleistung an, also 12 Watt, das könnte die kurzzeitig verkraften.
(Die Summen geben nicht genau 100 %, da habe ich ein wenig gerundet)

Das ist nun ein extremes Beispiel, soll aber zeigen, was man bei der Konzeption zumindest eines Direktstrahlers wie hier berücksichtigen sollte, wenn ein paar Anforderungen des "Pflichtenheftes" unter einen Hut gebracht werden sollen. Dann landet man in dem Beispiel bei 5 Wegen und 7 Treibern, weil sonst die Anforderungen nicht erfüllt werden können.

Übrigens wäre das bei einem Aktivkonzept exakt das Gleiche geworden, denn die Übergangsfrequenzen und Belastung der Zweige würden ja gleich bleiben. Für den Einen oder Anderen mag überraschend sein, daß man in diesem Beispiel für den Frequenzbereich 150-600 Hz eine stärkere Endstufe als für den Bassbereich darunter benötigt.

Da das nun etwas umfangreicher geworden ist als vorgesehen, kommen die im Teil 1 angekündigten Simus dann halt in Teil 3...

Gruß
Peter Krips

[David]

Hallo Peter!
Schön erklärt!

Für den Einen oder Anderen überraschend mag sein, daß man in diesem Beispiel für den Frequenzbereich 150-600 Hz eine stärkere Endstufe als für den Bassbereich darunter benötigt.

Das wundert mich gar nicht. Bei meiner Anlage "frisst" der 15 Zöller (ab 75Hz) die meiste Energie.
Gleiches bei meiner Staccatao und Nabucco. Immer sind es die Tiefmitteltöner (hier ab ca. 100Hz), wo am meisten Leistung läuft.

Wo hast du die Leistungsstatistik/Leistungstabelle her?

[Gast]

Hallo David,

Das wundert mich gar nicht. Bei meiner Anlage "frisst" der 15 Zöller (ab 75Hz) die meiste Energie.
Gleiches bei meiner Staccatao und Nabucco. Immer sind es die Tiefmitteltöner (hier ab ca. 100Hz), wo am meisten Leistung läuft.

Ja, das ist so, erstaunlich, daß das manchen Aktivboxenherstellern noch nicht aufgefallen ist, wenn man sich mal die Verstärkerbestückung und die Frequenzaufteilung der Zweige ansieht.

Wo hast du die Leistungsstatistik/Leistungstabelle her?

Aus einem meiner Fachbücher, finde aber gerade nicht, in welchem das war.
Man muß aber zugestehen, daß es auch andere Tabellen gibt, die eine etwas andere Aufteilung ergeben, prinzipiell sind die aber ähnlich, da oder dort mal ein paar % mehr oder weniger ändern nichts am Prinzip.
Gruß
Peter Krips