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Aktive Schallwandler Vollaktive und teilaktive Systeme

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Alt 19.08.2006, 13:43   #16
bukowsky
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hier kann man sich auch etwas ins Thema eindenken:
Bassgegenkopplung
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Alt 19.08.2006, 14:12   #17
Freigeist
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Hallo!
Zitat:
Zum Thema: eine elektronische Regelung arbeitet mit Lichtgeschwindigkeit...;

Hhmmm.

Bedeutet das, dass das in den Rückblickspiegelgucken in LG passiert und darum nicht Frequenzabhängig (Membranbewegung) ist?

VG
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Alt 19.08.2006, 14:24   #18
alex8529
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Zitat:
Original von bukowsky
hier kann man sich auch etwas ins Thema eindenken:
Bassgegenkopplung

interessant, aber m.E. der falsche Ansatz.

Die beschriebene Gegenkopplung misst zwar quasi den zurückgelegten Weg, Beschleunigung, etc. der LS-Membran, aber da hat das Signal den LS schon verlassen.

Es wird also die "Vergangenheit" gemessen, vorbei ist halt vorbei, es lässt sich nix mehr nachregeln.

Eine echte Regelung arbeitet vorausschauend, und das bedeutet Rechenzeit und somit Zeitversatz zwischen dem ankommenden Audiosignal und dem Schallsignal der Chassis.

Gruß Frank
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Alt 19.08.2006, 14:31   #19
bukowsky
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Zitat:
Original von alex8529
Es wird also die "Vergangenheit" gemessen, vorbei ist halt vorbei, es lässt sich nix mehr nachregeln.
das stimmt so nicht, selbstverständlich kann bei Erreichen der gemessenen Position gegengesteuert werden. Deshalb ist ja auch die Lichtgeschwindigkeit so interessant.
Was möchtest Du denn in die Zukunft messen?

Zitat:
Original von alex8529Eine echte Regelung arbeitet vorausschauend, und das bedeutet Rechenzeit und somit Zeitversatz zwischen dem ankommenden Audiosignal und dem Schallsignal der Chassis.
woher weiß denn die Regelung, die in die Zukunft schätzt, welcher Wert richtig ist?
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Alt 19.08.2006, 14:51   #20
alex8529
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Zitat:
Original von bukowsky
Zitat:
Original von alex8529
Es wird also die "Vergangenheit" gemessen, vorbei ist halt vorbei, es lässt sich nix mehr nachregeln.
das stimmt so nicht, selbstverständlich kann bei Erreichen der gemessenen Position gegengesteuert werden. Deshalb ist ja auch die Lichtgeschwindigkeit so interessant.
Was möchtest Du denn in die Zukunft messen?

Zitat:
Original von alex8529Eine echte Regelung arbeitet vorausschauend, und das bedeutet Rechenzeit und somit Zeitversatz zwischen dem ankommenden Audiosignal und dem Schallsignal der Chassis.
woher weiß denn die Regelung, die in die Zukunft schätzt, welcher Wert richtig ist?
Hi Buko,

es stimmt schon.

Wenn gemessen wird, dass die Position des Chassis über/unterschritten wurde, hat sich die Bewegung schon in Schallwellen verwandelt.

Wie soll diese denn nun nachgeregelt werden ?

Es ist vorbei, glaub es mir.

Es ist auch nix mit Lichtgeschwindigkeits-Berechnung oder so ähnlich.

Eine vorausschauende Regelung analysiert das ankommende Signal, berechnet daraus die notwendige Position und Beschleunigung des Chassis und setzt diese berechneten Werte in exakte elektrische Signale um, die das Chassis eben so beschleunigen wie gefordert.

Wenn dann bei dieser Positionierung Fehler auftreten, sind auch diese nicht mehr nachregelbar, weil sie auch schon in Schallwellen umgewandelt wurden.

Als Beispiel einer vorausschauenden Regelung könnten die FIR oder auch FIRTEC Filter dienen, die 0,2 und mehr Sekunden Versatz erzeugen.

Gruß Frank
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Alt 19.08.2006, 14:57   #21
rubicon
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Ich hab zum Thema mal gegoogelt und noch folgende interessante Seiten dabei entdeckt:

http://home.insightbb.com/~stephenwm...t_Feedback.htm

http://jagger.me.berkeley.edu/papers/pack_11.pdf

http://doc.utwente.nl/fid/1361

http://www.backesmueller.de/index.php?CNT=FIR&LANG=DE

http://wilffo.at/audiotechnik/elektr...tsprecher.html

http://www.hifi-forum.de/viewthread-71-1982.html

Eine interessante Diskussion über geregelte Aktivlautsprecher findet man hier:

http://www.visaton.de/vb/showthread....5&pagenumber=1

Viel Spaß beim Lesen.

Gruß
Franz
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Alt 19.08.2006, 15:04   #22
ProAktiv
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ProAktiv
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Zitat:
Original von Freigeist
Hhmmm.

Bedeutet das, dass das in den Rückblickspiegelgucken in LG passiert und darum nicht Frequenzabhängig (Membranbewegung) ist?
Hmmmm.

Ich denke, du musst unterscheiden zwischen der Geschwindigkeit der Messsignale und der Geschwindigkeit der Signalverarbeitung.

In deinem Beispiel funktioniert die Messung mit Lichtgeschwindigkeit. Die Messstrecke beträgt dabei ca. 20 bis 50 Meter. Beim geregelten Aktivlautsprecher erfolgt die Messung zwar nur mit Schallgeschwindigkeit, die Messstrecke beträgt allerdings auch nur wenige Millimeter. Somit liegt die Messverzögerung bei der Sensorregelung bei etwa 0,00001 sec.

Nun zum entscheidenden Punkt: der Signalverarbeitung. Die erfolgt in deinem Beispiel mit dem Rückwärtsspiegel (nach meiner Erfahrung) im Zehntelsekunden-, wenn nicht gar Sekundenbereich, bei der Sensorregelung jedoch nochmals weit unterhalb der Messverzögerung selbst.

Aber auch der Messvorgang kann bei der Sensorregelung perfektioniert werden: dies zeigt das Beispiel der Silbersand 901, bei der die Sensorik über eine optische Abtastung (Laser), also mit Lichtgeschwindigkeit erfolgt.

Viele Grüße,
Rudolf
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Alt 19.08.2006, 15:22   #23
alex8529
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Hi,

ich denke bevor weiter über Lichtgeschwindigkeit, etc. philosophiert wird, sollte erstmal Klarheit über Sensoren, welcher Art auch immer geschaffen werden.

Ein Sensor kann immer nur die Vergangenheit in das Regelungssystem übertragen, da mittels A/D Wandlern das elektrische Signal digitalisiert wird.

Diese Wandlung benötigt Zeit, egal wie groß/klein diese ist.

Ein Lasersensor z.B. schickt einen Strahl auf eine Fläche, wo er reflektiert wird und dann vom Sensor wieder empfangen wird.

Aus der Zeitdifferenz ermittelt der Sensor die Entfernung.

Die Lichtgeschwindigkeit (einmal hin und dann zurück) wird also mindestens hallbiert.

Die Zeitdifferenz muss dann noch wie oben beschrieben digitalisiert werden.

Obwohl sich das alles im Micro-, oder von mir aus im Nano-Sekundenbereich abspielt, es ist Vergangenheit und somit nicht mehr brauchbar etwas nachzuregeln.

Dazu kommt noch die Rechenzeit des Reglers, die sich auch im unteren Sekundenbereich abspielt.

Vorbei ist vorbei.

Gruß Frank

PS: dazu kommen noch

- Abtastfrequenz des Sensors
- Genauigkeit des Sensors
- Abtastfrequenz des A/D Wandlers
- Genauigkeit des A/D Wandlers
- Auflösung des A/D Wandlers
- Bauteiltoleranzen aller Beteiligten
- etc., etc.
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Alt 19.08.2006, 17:10   #24
kceenav
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Hallo!

Zitat:
Original von alex8529
Vorbei ist vorbei.
Ich maße mir nicht an, derlei technische Dinge zu überblicken ...

Nur als kleiner Denkanstoß: In (fast) allen heutigen Verstärkern klappt's doch auch mit der "Regelung" - Stichwort Gegenkopplung ...
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Alt 19.08.2006, 18:11   #25
alex8529
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Zitat:
Original von kceenav
Hallo!

Zitat:
Original von alex8529
Vorbei ist vorbei.
Ich maße mir nicht an, derlei technische Dinge zu überblicken ...

Nur als kleiner Denkanstoß: In (fast) allen heutigen Verstärkern klappt's doch auch mit der "Regelung" - Stichwort Gegenkopplung ...
Hi,

ich bin nun kein Verstärkerexperte, und habe nur diese Erklärung in meiner Linksammlung gefunden.

Die von mir fett gekennzeichnete Stelle bestätigt m.E. das von mir beschriebene Zeitproblem der Regelung.

Wie gesagt, von Verstärkern habe ich nicht viel Ahnung.

Gruß Frank


[Gegenkoppelung]
(auch: Feedback) Schaltungstechnisches Prinzip, welches in fast jeder verstärkenden Stufe zu finden ist. Die Gegenkopplung sorgt dafür, das ein definierter Teil des Verstärkerausgangssignals mit negativem Vorzeichen (phasengedreht) zum Verstärkereingang zurückgelangt. Diese Konstellation hat zwei hauptsächliche Konsequenzen. Zum einen ermöglicht erst die Gegenkopplung eine genau definierte Einstellung des Faktors, um den ein Signal verstärkt werden soll, zum anderen werden Verzerrungsanteile mit zurückgekoppelt und dadurch letztendlich reduziert.

Die G. galt lange Zeit als Allheilmittel in der Verstärkertechnik, ist aber schon seit Längerem in Verruf geraten.

Dadurch, daß das Ausgangssignal wieder zurück zum Eingang muß, um dort korrigierend einzugreifen, ergeben sich Laufzeitprobleme, die zu Intermodulationen und TIM -Verzerrungen führen können.

Der heute gängige Weg besteht darin, so wenig Gegenkopplung wie möglich einzusetzen.
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Alt 19.08.2006, 18:36   #26
Freigeist
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Hallo!

Zitat:
Nur als kleiner Denkanstoß: In (fast) allen heutigen Verstärkern klappt's doch auch mit der "Regelung" - Stichwort Gegenkopplung ..


Ich erwähnte anfangs den Verstärkerentwickler....

Ausgangspunkt hier war, dass er eine Verstärkerschaltung gebaut hatte, welche eine schaltbare Gegenkopplung hatte. Man konnte also das Feedback abschalten.

Der hörbare Unterschied war größer als man ihn vermutlich zwischen einem 400.-€ und einem 4000.-€ CD Player hören wird....


Zu Gunsten des Feedbackfreien Weges...


Nun sind ja die Wege bzw. die Laufzeitverschiebungen einer Gegenkopplungsschleife im Vergleich zu einer Sensorschaltung, welche eine Echtzeitbewegung (Membrane) regeln soll um ein Vielfaches kürzer...


Nur so...



Kleine Anmerkung:
Es war eine Versuchsschaltung, welche eigentlich kein Feedback brauchte - die hörbaren Unterschiede also nicht auf Grund von Verzerrungsdifferenzen begründet waren.

VG
FG
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Alt 19.08.2006, 19:11   #27
kceenav
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Unter uns NICHT-Verstärker-Experten ...

Zitat:
Original von alex8529
Die Gegenkopplung sorgt dafür, das ein definierter Teil des Verstärkerausgangssignals mit negativem Vorzeichen (phasengedreht) zum Verstärkereingang zurückgelangt. Diese Konstellation hat zwei hauptsächliche Konsequenzen. Zum einen ermöglicht erst die Gegenkopplung eine genau definierte Einstellung des Faktors, um den ein Signal verstärkt werden soll, zum anderen werden Verzerrungsanteile mit zurückgekoppelt und dadurch letztendlich reduziert.
... Für mich sieht es jetzt in der Tat so aus, als hätte ich mit meinem Schnellschuss nicht so ganz ins Schwarze getroffen. Die Gegenkopplung in Verstärkern ist anscheinend nicht direkt mit einer "Regelung" zu vergleichen. Was fehlt, ist das "Regeln" ...

Trotzdem gibt es doch gewisse Gemeinsamkeiten. Zum Beispiel - ganz grundsätzlich - ein "Zeitproblem", wie Du (grundsätzlich) wohl zutreffend betonst. Warum wird trotz dieses potentiellen(!) Problems fast in jedem Verstärker Gegenkopplung eingesetzt? Nur deshalb, damit man auf praxisgerechte Verstärkungsfaktoren kommt?

Ich vermute eher, dass in einem vernünftigen Konzept die Vorzüge der Gegenkopplung die Nachteile weit überwiegen - jedenfalls solange nicht nur "schöner" Klang, sondern objektiv messbare Qualität erreicht werden soll. Die Vorzüge:

1.) Senkung der Verzerrungen - obwohl doch vermeintlich das rückgeführte Signal "immer zu spät kommt". Funktioniert offenbar trotzdem sehr gut, solange es "nur" um Audiofrequenzen geht UND die Gegenkopplung nicht exzessiv ist. Das "Zeitproblem" dagegen kommt offenbar nicht oder nur vernachlässigbar zum Tragen.

2.) Wenn ich mich nicht irre (was aber durchaus möglich ist.. ) senkt die Gegenkopplung AUCH den Ausgangswiderstand in Endstufen. Auf der Annahme eines äußerst niedrigen Ausgangswiderstands der treibenden Endstufe basieren nahezu alle heute gebräuchlichen Bassabstimmungen bei Lautsprechern.

Eine ECHTE Regelung, wie sie hier Thema ist, soll allerdings permanent den Ist-Zustand mit einem (zu definierenden) Soll-Zustand vergleichen und bei Bedarf Abweichungen korrigieren. In vielen Bereichen der Technik funktioniert dieses Prinzip doch auf jeden Fall sehr gut.
Sicherlich gibt es bei (dynamischen) Schallwandlern eine Menge Probleme zu lösen, insbesondere auch wegen der unvermeidlichen Verzögerungen eines jeden Regelversuchs. Wohl deshalb trauen sich auch nicht viele Hersteller da ran ...

Ich meine mich allerdings auch zu erinnern, dass AH., den ich für sehr kompetent in allen Fragen der Elektroakustik von Lautsprechern halte, in früheren Beiträgen mal geäußert hat, eine Regelung bei Lautsprechern sei seiner Meinung nach sinnlos bzw. unnütz. Wie er dies eventuell begründet hat, weiß ich aber nicht mehr.

Was soll's - als totale Laien in diesem speziellen Feld der Technik sollten "wir" uns vielleicht mit Mutmaßungen besser stark zurückhalten. Stattdessen bietet es sich doch an, sich einfach mal einen solchen Lautsprecher anzuhören. Dazu werde ICH voraussichtlich bald einmal Gelegenheit haben ...
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Alt 19.08.2006, 19:43   #28
alex8529
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Hi Bernd,

Du bringst jetzt ein bischen was durcheinander, da Du dich auf die Gegenkopplung des Verstärkers konzentrierst.

Es geht eigentlich um den gesamten Kreislauf incl. der Chassis.

Eingangssignal > Verstärkung > Chassis > Sensor > Vergleicher (Ist/Soll-Zustand) > Regler (bei Abweichung Ist/Soll-Zustand)

Es geht ja eigentlich um 2 Dinge

1) Beschleunigung des Chassis = "Dynamik"

- der Vergleicher stellt fest, dass die Beschleunigung zu langsam ist (eigentlich war !!)

- der Regler beschleunigt nun nach. Er muss dies ziemlich zaghaft tun, damit das "System" nicht ins Schwingen kommt !!

- Die Nachregelung ist zwar nun insoweit erfolgreich, dass in der Soll-Zeit das Chassis an der richtigen Position ist, ABER aus der linearen Beschleunigung ist eine Kurve entstanden.

2) Position des Chassis = "Lautstärke"

- der Vergleicher stellt fest, dass die Position überschritten wurde

- der Regler führt die Position zurück

- die Nachregelung ist zwar insoweit erfolgreich, dass nun die richtige Position erreicht ist, aber es ist halt zu spät, da das Chassis, die Luft schon bewegt hat.

es ist vorbei.

Was eine von mir im anderen Beitrag erwähnte "vorausschauende Regelung" kann, will ich nachfolgend an einem Beispiel beschreiben.

Ein Autofahrer will an einem bestimmten Ziel zum stoppen kommen.

Es klapp fast immer, egal auch aus welcher Geschwindigkeit.

Er nimm Einfluss auf die beim Bremsen auftretende negative Beschleunigung, indem er leicht mit der Bremse "spielt"

Das Ziel erreicht er natürlich niemals wiederholt auf den 100%-igen Punkt, aber so ziemlich doch.

Beim Chassis ist es ähnlich, eine vorausschauende Regelung kann bewirken, dass das Ziel in einer bestimmten Zeit (Beschleunigung) relativ exakt erreicht wird > = richtige Lautstärke zur richtigen Zeit

Aber niemals 100%-ig, da alle beteiligten Größen und Bauteile Fehlertoleranzen und Messwerttoleranzen aufweisen.

Auch kommt es darauf an, wann ich den Fehler entdecke, ob also genug Zeit bleibt, Korrekturen durchzuführen.

Es bleiben nun drei große Fragen.

1) benötigen hochwertige Chassis überhaupt Korrekturmassnahmen, oder verhalten sie sich annähernd den Sollwerten entsprechend.

2) werden Korrekturmassnahmen durchgeführt, können diese das System zum schwingen bringen > kontraproduktiv

3) können Korrekturmassnahmen gehört werden

Gruß Frank
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Alt 19.08.2006, 19:48   #29
kceenav
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Auch Hallo!

Zitat:
Original von Freigeist
Ich erwähnte anfangs den Verstärkerentwickler....

Ausgangspunkt hier war, dass er eine Verstärkerschaltung gebaut hatte, welche eine schaltbare Gegenkopplung hatte. Man konnte also das Feedback abschalten.

Der hörbare Unterschied war größer als man ihn vermutlich zwischen einem 400.-€ und einem 4000.-€ CD Player hören wird....

Zu Gunsten des Feedbackfreien Weges...
Mir ist geläufig, dass bei vielen High-End-Verstärkern versucht wird, mit SEHR wenig oder ganz ohne Gegenkopplung auszukommen. Sicherlich liegt dem vor allem die Erfahrung (oder Hoffnung?) zugrunde, dass so eine Schaltung anders klingt als eine "herkömmliche".

Ich bin mir aber ziemlich sicher - soweit möglich als Elektronik-Laie -, dass diese Geräte bei den heute gebräuchlichen Messungen ein "schlechteres" Verhalten an den Tag legen ... Sind also die Messungen "falsch"? Oder hören diejenigen "falsch", denen gegenkopplungsfreie Verstärker klanglich "richtiger" vorkommen?

Natürlich hört eigentlich niemand "falsch", nur weil ihm ein HiFi-Gerät besser gefällt, das nach dem Stand der (Mess-)Technik weniger "perfekt" ist als andere. Ich will nur sagen, dass das subjektive Urteil zum Klang in keinem direkten Zusammenhang mit der objektiv feststellbaren Übertragungs-QUALITÄT stehen muss.

Ist doch dasselbe wie mit den "charakterstarken" Röhrenverstärkern: Sie gefallen halt vielen HiFi-isten besser. Das ist auch vollkommen in Ordnung. Aber deswegen sind sie noch lange nicht objektiv "besser" - auch wenn gewisse Zirkel entsprechende Philosophien kultivieren ...

Zitat:
Nun sind ja die Wege bzw. die Laufzeitverschiebungen einer Gegenkopplungsschleife im Vergleich zu einer Sensorschaltung, welche eine Echtzeitbewegung (Membrane) regeln soll um ein Vielfaches kürzer...
Wie gesagt: Als Laie kann ich eigentlich nur versuchen, mir anhand von Messergebnissen ein Bild zu machen, inwieweit die aufwendige Technik zu einem präziseren, besser signalkonformen Verhalten der LS-Membran führt - weiß nicht, ob die Hersteller-Websites hierzu Brauchbares anbieten.
Oder ich muss "nach Gehör" entscheiden, was mir besser gefällt.

Vielleicht ist es ja so, dass Leute, denen gegenkopplungsfreie Verstärker besser gefallen, auch ungeregelte Lautsprecher besser finden. Würde mich interessieren, wie DU das empfindest!
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Alt 19.08.2006, 23:29   #30
bukowsky
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welche Aufgabe hat denn die Regelung?
1) die Reaktion des Raumes auf den Lautsprecher unterdrücken
2) die Chassis schützen gegen Anschlagen

wie kann dies gehen?
indem permanent die Istlage des Chassis gemessen, ausgewertet und ggf. korrigiert wird.

Faktor Zeit
unstrittig ist, dass bei aktueller Technik die Rechenzeiten "recht kurz" sind.

Doch:
Wie kurz müssen sie sein, damit es nicht hörbar wird?
Wie lange dauert es, bis das Chassis eine Reaktion des Raumes erfährt?


ich verstehe diese Regelung – wie es auch schon oben weiter jemand schrieb – im klassischen Sinne als Regelung, also Detektion, Evaluation und Korriganz des Iststands.
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