Senkt eine Regelung (hörbar) den Klirr?

Lautsprecherbau und -tuning

Beitragvon Nova Auralis » 03.09.2015, 20:15

Vielen Dank Cay-Uwe. Auch danke an Nils für seine Antwort weiter oben. :wink:

Beste Grüße,
Jannis
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Beitragvon cay-uwe » 04.09.2015, 08:58

FoLLgoTT hat geschrieben:Mit geregelten Systemen dürfte das Problem dagegen gut in den Griff zu kriegen sein. Untersuchungen kenne ich aber auch hier keine dazu.

Nils,

diese Doktorarbeit könnte hilfreich sein, die wir schon an anderer Stelle besprochen haben.

Fazit dieser Untersuchung ist, dass die Sensorregelung tatsächlich die Antriebsfehler eines Chassis stark reduziert, allerdings dass nicht immer gleichbedeutend ist, dass das auch für den Schalldruck gilt. Aus meiner Sicht wurden dafür die falschen Chassis benutzt, aber das Ziel der Untersuchung war eher zu zeigen, dass nichtlineare Antriebsfehler korrigiert werden können. Des weiteren wurde eine alternative Methode zur Bestimmung der Chassisparameter vorgestellt.
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Beitragvon KSTR » 04.09.2015, 10:37

FoLLgoTT hat geschrieben:Mit geregelten Systemen dürfte das Problem dagegen gut in den Griff zu kriegen sein. Untersuchungen kenne ich aber auch hier keine dazu.

Wenn es eine Lage/Positions-Regelung ist, ja, sonst nicht wirklich, d.h. nicht bei der üblichen Geschwindigkeitsregelung. Immerhin wird das Problem aber hinausgezögert.

Gegen DC-Offset hilft ansonsten nur perfekte Symmetrie des Antriebs *und* bockelharte Einspannung. Symmetrie allein reicht nicht spätestens ab der ersten leichten Übersteuerung, denn es ist ein instabiles Gleichgewicht der Kräfte. Siehe entspr. Papers von Klippel.
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Beitragvon phase_accurate » 04.09.2015, 10:44

Vom meinem letzten Posting:

phase_accurate hat geschrieben:BR und CB "natürliche Abstimmung" mit gegebenem und identischem Treiber: CB geht tiefer und mit mehr Pegelreserve.

Ist natürlich Quatsch. BR geht tiefer und lauter! Weiss nicht, was mich da geritten hatte.

Ich habe fast die Vermutung, dass die zitierte BM gar nicht so ein neutraler LS sein soll oder will, sondern in Richtung Spassmacher getrimmt ist. Der im Test angegebene maximale Pegel ist aber auf der anderen Seite für eine Spassbox an der unteren Grenze. Diese sollten sich dafür aber, grob betrachtet, mit den gegebenen Beyma Treibern auch in CB erzielen lassen.

Die Beschreibung mit einem geschlossenen und einem BR Volumen macht aber für mich schon nicht soviel Sinn. Was aber mit solchen Treibern Sinn (und Spass) machen kann sind BR Abstimmungen, welche eigentlich zu tief sind und deshalb 1.) entzerrt werden müssen und 2.) nicht mehr soviel Pegelreserve haben wie ein optimal flaches Tuning für den gegebenen Treiber. Mit solchen Konstrukten schwinden natürlich die "mechanischen Pegelreserven" von PA Chassis deutlich. Aber eine Reduktion des geschätzen Maximalpegels von ca 130 dB auf ca 120 dB (mit zwei 12" Chassis), zugunsten einer tieferen Grenzfrequenz, ist gar kein schlechter Kompromiss IMO.

Gruss

Charles
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Beitragvon KSTR » 04.09.2015, 10:48

Nova Auralis hat geschrieben:Mich würde interessieren, wie sich hierbei eine Stromregelung verhalten würde? Gäbe es da eventuell ebenso eine unschöne Erhöhung bei Resonanzfrequenz des Systems?

Reiner Stromantrieb (nicht: ~regelung im Sinne irgendeiner Regelung der Membranbewegung) und BR vertragen sich gar nicht, weil wieder die effektive Chassisgüte nicht stimmt (viel zu hoch ist). Allerdings kann durch einen leichten Stromanteil (also wenige Ohm Innenwiderstand der Quelle) ein 'zu starkes' Chassis auf die benötigte Güte für BR anheben, und das ist eine sehr gute Möglichkeit.

Aus denselben Gründen ist ein reiner Stromantrieb für CB im Bereich der Systemresonanz auch nicht optimal.
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Beitragvon KSTR » 04.09.2015, 10:52

phase_accurate hat geschrieben:
phase_accurate hat geschrieben:BR und CB "natürliche Abstimmung" mit gegebenem und identischem Treiber: CB geht tiefer und mit mehr Pegelreserve.

Ist natürlich Quatsch. BR geht tiefer und lauter ! Weiss nicht, was mich da geritten hatte.

Mit 'natürlicher Abstimmung' meinst du klassischen Spannungsantrieb? Macht mE nicht so viel Sinn damit optimales CB und BR zu erreichen, wenn man die effektive Güte nicht passend einstellt, was ja eben gerade nicht ein fester Parameter des Chassis ist (ausser man beschneidet sich eben freiwillig auf Spannungsantrieb, was man in einer Aktivebox aber niemals muss).
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Beitragvon phase_accurate » 04.09.2015, 11:47

Schon wieder war ich etwas "zu kurz angebunden". Ich meinte damit, z.b. eine Buttwerworth Abstimmung, einmal als Bassreflex und einmal als CB. Und ja: Ohne jegliches EQing oder gezielter Beeinflussung der TSP über die Ausgnagsimpedanz des Verstärkers, also ganz gewöhnlicher Spannungsantrieb. Die BR wird dabei tiefer gehen und mehr Peglereserve aufweisen.

Sobald man EQs und verschiendene Arten der Ansteuerung (Spannung- Strom, beides gemischt ...) ausnutzt, gibt es sofort viel mehr Möglichkeiten von Tunings. Hexen kann man mit keiner der Methoden. Aber man kann einen Kompromiss sehr gezielt in eine gewünschte Richtung lenken.

Eine relativ raffinierte Methode ist die frequenzabhängige Stromrückkoppelung namens ACE (Amplifier Controlled Euphonic) der Schwedischen Firma Sonab. Mit dieser Methode können die TSPs eines Chassis in sehr weiten Grenzen verändert werden. Aber auch damit kann man nicht hexen.

Hier noch ein Besispiel zur Beeinflussung über die Verstärkerimpedanz:

Eine passive Methode, welche bei Selbstbauern sehr beliebt ist, ist die Verwendung eines Seriekondensators am Verstärkerausgang. Hierbei wird (ähnlich wie beim BR) am unteren Ende etwas mehr Leistung in das Chassis abgegeben, durch eine Verbesserung der "Anpassung". Man hat also ähnlich wie beim BR, den Wirkungsgrad am unteren Ende des Uebertragungsbereichs etwas verbessert zuungunsten eines Abfalls von nun 18 dB/Oktave (geht übrigens auch bei BR und dann hat man 30 dB / Oktave). Dieser steile Abfall ist aber nicht nur ein Nachteil, sondern wirkt auch etwas als Subsonic Filter.

Dieses Verhalten kann auch mittels frequenzabhängiger Stromgegenkopplung aktiv simuliert werden. Welche Variante ist nun die bessere - aktiv oder passiv? Da gibt es nur die eine - und meistens nicht so beliebte - Antwort: Es kommt drauf an! Die passive Version verbessert tatsächlich dort etwas den Wirkungsgrad wo der Schalldruck anfängt abzufallen. Der Woofer ist automatisch gegenüber DC Fehlern des Verstärkers geschützt. Das kann die aktive Version nicht. Dafür benötigt sie anstatt einer Batterie von fetten, teuren und klobigen Kondensatoren nur einen OP-AMP, einen kleinen Kondensator und ein paar Widerstände. Der Verstärker muss im Frequenzbereich, wo die Hauptwirkung erzielt wird, etwas mehr Spannungshub machen als bei der passiven Methode. Dafür wird er nun durch subsonische Frequenzen weniger ausgesteuert als bei der passiven Methode. Man muss sich also entscheiden, welcher Kompromiss für einen selber der bessere ist.

Gruss

Charles
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Beitragvon FoLLgoTT » 04.09.2015, 12:02

KSTR hat geschrieben:Wenn es eine Lage/Positions-Regelung ist, ja, sonst nicht wirklich, d.h. nicht bei der üblichen Geschwindigkeitsregelung. Immerhin wird das Problem aber hinausgezögert.


Das stimmt natürlich.

Ich habe hier einen Laserdistanzssensor rumliegen, mit dem ich mal Xmax von diversen Treibern bestimmt habe. Mit dem sollte man so etwas aufbauen können. Aber der Aufwand ist natürlich enorm. Ich sehe gegenüber ein oder zwei zusätzlichen Treibern (und dann alles als CB) außer der Gehäusegröße keinen Vorteil.

Gegen DC-Offset hilft ansonsten nur perfekte Symmetrie des Antriebs *und* bockelharte Einspannung. Symmetrie allein reicht nicht spätestens ab der ersten leichten Übersteuerung, denn es ist ein instabiles Gleichgewicht der Kräfte. Siehe entspr. Papers von Klippel.


Ja, heutzutage sind die meisten Treiber zum Glück deutlich härter eingespannt als früher. So richtige Wabbelteile wie in dern 80ern gibt es ja kaum noch. ;)

Gruß
Nils
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Beitragvon cay-uwe » 04.09.2015, 12:27

FoLLgoTT hat geschrieben:
KSTR hat geschrieben:Wenn es eine Lage/Positions-Regelung ist, ja, sonst nicht wirklich, d.h. nicht bei der üblichen Geschwindigkeitsregelung. Immerhin wird das Problem aber hinausgezögert.


Das stimmt natürlich.

Ich habe hier einen Laserdistanzssensor rumliegen, mit dem ich mal Xmax von diversen Treibern bestimmt habe. Mit dem sollte man so etwas aufbauen können. Aber der Aufwand ist natürlich enorm. Ich sehe gegenüber ein oder zwei zusätzlichen Treibern (und dann alles als CB) außer der Gehäusegröße keinen Vorteil.

...

Gruß
Nils


Wenn Du ein Blick auf die verlinkte Dr. Arbeit wirfst, wirst Du sehen, dass die Regelung mit einen Positionssensor durchgeführt worden ist :wink:
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Beitragvon FoLLgoTT » 04.09.2015, 12:55

Hallo Cay-Uwe,
cay-uwe hat geschrieben:Wenn Du ein Blick auf die verlinkte Dr. Arbeit wirfst, wirst Du sehen, dass die Regelung mit einen Positionssensor durchgeführt worden ist :wink:


Danke. Ich bin leider noch nicht dazu gekommen. Das hole ich noch nach, wenn ich mehr Zeit habe. :)

Gruß
Nils
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Beitragvon phase_accurate » 04.09.2015, 14:38

Einen Effekt darf man bei Reflexboxen nicht unterschlagen: Wenn der Reflexkanal für beide Fliessrichtungen einen unterschiedlichen Luftwiderstand aufweist, gibt es bei grosser Aussteuerung eine Art "Gleichrichtereffekt", welcher zusätzlich den Woofer aus der Nullage heraus bewegen kann.
Dies wirkt natürlich der optimalen Arbeitsweise der Reflexbox entgegen. Es ist halt nie schlecht, wenn man ein Bisschen Reserve hat ! Das ist das Coole an richtigen Männerboxen.

Gruss

Charles
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nochmal Gedanken zu "BR-geregelt", als "Ansatz" gedacht ...

Beitragvon O.Mertineit » 04.09.2015, 20:21

Hallo zusammen,

den Bereich in der Umgebung der Abstimmfrequenz Fb halte ich zwar für eine Herausforderung aber nicht für zwingend problematisch, wenn man an eine Regelung für BR denkt.

Das Impedanzminimum um Fb und die korrespondierende Bandbreite für eine deutliche Verminderung des Membranhubs können "ziemlich breit" werden, selbst wenn der durch Gehäusekammer und Port gebildete Resonator eine Güte von 10 oder mehr hat und zur Realisierung der meisten Abstimmungen (auch rel. "hoch dämpfender") sogar haben soll ...

So wird durch eine andere Abstimmung bei gleicher Fb - z.B. durch einen längeren Port und gleichzeitig kleinere Gehäusekammer - auch das Impedanzminimum deutlich breiter, obwohl sich Qb (die Güte des Resonators bzw. "der Box") dabei nicht ändern muss.

Der "Resonator" (Helmholtz Resonator) kann zwar als ein Bauteil des Systems gesehen werden, aber er repräsentiert nicht das ganze System oder dessen Gesamtverhalten:
Sobald ein passender Treiber mit seiner elektromagnetischen Eigendämpfung (Gegen EMK) hinzukommt, entsteht bei geeigneter Abstimmung ein Hochpass 4ter Ordnung, der sehr hohe Dämpfung aufweisen kann, d.h. das Nachschwingen ist dann nur moderat länger als bei üblichen CB Abstimmungen.

Die Bandbreite der erwünschten "BR-Wirkung" (vor allem der Verringerung des Membranhubs) hängt also auch von der Gesamtabstimmung des Systems ab und nicht etwa nur von der Gehäusegüte Qb allein.


Eingriff durch Regelung, wie es m.E. auch bei BR-Systemen gehen könnte und dann zu einem "wirklichen" BR-System führen würde, bei dem die volle Bandbreite der Hubreduktion genutzt werden kann ...

Wenn der Treiber "stärker geführt" würde (etwa hinsichtlich der Membrangeschwindigkeit als Führungsgröße), sich so zu verhalten, wie es das idealisierte Ersatzschaltbild für genau diesen Treiber in der konkret vorliegenden BR-Abstimmung vorsieht, dann kommt es m.E. auch zu keiner befürchteten "Verhärtung" oder grundsätzlichen Veränderung des Ein-/Auschwingverhaltens:
Gehäuse und Port würden weiterhin etwa so bedämpft, wie es das Chassis auch ohne Regelung tun würde. Lediglich nichtlineare Effekte des Treibers und seines Antriebs würden - je nach Maß der Gegenkopplung - abgemildert bzw. graduell unterdrückt: Das hier oft als "etwas weich" bezeichnete An- und Nachschwingen wäre im Modell - dem Sollwertgeber - bereits abgebildet, d.h. der Treiber würde über die Regelung sogar darin bestärkt, genau das auch weiterhin zu tun, was er bereits ohne Regelung tun würde, nur nach Möglichkeit mit weniger nichtlinearen Artefakten ...

Zunächst würde ich als Sollwertgeber eine "genaue aber idealisierte" Ersatzschaltung des realen BR Systems verwenden, um quasi "klein" anzufangen. In der Umgebung von Fb ist die Auslegung des Sollwertgebers sicher recht kritisch, es sollte jedoch möglich sein, hier breitbandig "konsistente" Werte vorzugeben: Dazu könnte der Sollwertgeber m.E. mit einer etwas geringeren Gruppenlaufzeit und etwas breitbandiger vermindertem Membranhub als Führungsgröße ausgelegt werden, als das "reale" System, welches er "führen" soll. Dabei sollten aus Stabilitätsgründen auch mögliche Toleranzen realer Bauteile berücksichtigt werden, sowie Schwankungsbreiten von Parametern durch Temperatur, Einspieldauer, Auslenkung, etc. .

Ein Regeleingriff würde nur am Treiber und dessen Antrieb ansetzen und sich ansonsten auf die "LZI" Eigenschaften des Gesamt-Systems aus Treiber, Gehäusekammer und Port verlassen.
D.h. eine Voraussetzung für ein gut regelbares BR-System hinsichtlich nichtlinearer Verzerrungen wäre hervorragendes Großsignalverhalten von Gehäuse und Port: Diesen "Luxus" sollte man sich ohnehin gönnen. So wie man bei CB bereits "kolbenförmige Membranbewegung" als Voraussetzung für eine erfolgreiche Regelung der Membranbewegung fordern muss, käme bei BR-Systemen noch "Port darf nicht überlastet (turbulent) werden" hinzu. Das ist m.E. alles noch sehr schön in Analogie zu CB vorstellbar ...

Das idealisierte und vereinfachte Ersatzschaltbild eines BR-Systems hat dann üblicherweise nur zwei Bauteile mehr als das Ersatzschaltbild einer CB. Die Führungsgröße wäre in beiden Fällen die Spannung an einem Kondensator der Ersatzschaltung, der üblicherweise als "Cmes" (Capacitor: Mass equivalent to speaker , "Kondensator stellvertretend für die Membranmasse des Treibers" ) bezeichnet ist. Die Spannung an "Cmes" ist (als Sollwert) proportional zur Membrangeschwindigkeit des realen BR-Systems (*).

Das "Ersatzschaltbild" - als "Führungsrechner" oder "Modellhochpass" - kann m.E. eine passive Schaltung sein (analog) oder auch ein digitales Rechenmodell, welches die Führungsgröße an einen Subtrahierer liefert, der die Differenz zur realen Membrangeschwindigkeit mittels eines zweiten (sensorischen) Eingangs (für den Geschwindigkeitsensor) ermittelt.
Das ermittelte Differenzsignal (Korrektursignal SOLL-IST wird negativ wenn IST>SOLL) wird zum Eingangssignal addiert, nachdem es auf einen gewünschten Pegel gebracht wurde ("weiche" oder "harte" Gegenkopplung"). M.E. spricht nichts gegen eine "recht harte" Gegenkopplung ... aber das müsste die Praxis zeigen.

Das Gehäuse ändert sich von CB zu BR und dementsprechend ändert sich das Modell für die Führungsgröße (z.B. Membrangeschwindigkeit).

Das folgende Bild zeigt anschaulich, wie ich mir für den Fall der Membranauslenkung den Verlauf der Führungsgröße vorstellen würde (als Startvorschlag):

Bild

Die blaue Kurve ist der "virtuelle Membranhub" des Führungssystems über der Frequenz.
Die orange Kurve wäre gedacht als eine "mittlere" Kurve des Membranhubs des realen Systems über der Frequenz. Man sieht, daß ich mich hier "breitbandig" um Fb (hier ca. 31Hz) herum um ein erwartbar negatives Vorzeichen des Korrektursignals (Differenz der Kurven) im eingeschwungenen Zustand bemüht habe und auch darum, daß es einen sehr "sanften" Verlauf über der Frequenz aufweist.


______
So oder so ähnlich würde mein "erster Ansatz" zu einer BR-Regelung aussehen. Damit würde m.E. auch das Problem der BM30 vermieden, wo nämlich gar keine "CB artige" Abstimmung entsteht, die u.a. einen sanfteren Übergang vom Durchlass in den Sperrbereich (sanfter Rolloff im resultierenden Schalldruck) haben könnte, wie er einigen von mir bevorzugten BR-Abstimmungen zu eigen ist.
Zusätzlich würde hier die volle mögliche Frequenzbandbreite in der Verminderung des Membranhubs (auch unterhalb Fb) genutzt, d.h. es enstünde m.E. ein funktional vollwertiges BR-System: Nur eben mit Regelung.

Einer von mehreren Gründen, warum ich immer noch keinen Rechner und Lötkolben dazu in der Hand habe: Ein vernünftig dimensioniertes und mit techn. geeigneten und wertigen Komponenten aufgebautes BR System klirrt einfach nicht genug, als daß man den Einfluss einer Regelung im tiefen bis mittleren Bass in signifikanter Weise wahrnehmen könnte ... :wink:


Grüße Oliver

_____________

(*) Bei Bedarf ließen sich hier auch Beschleunigung und/oder ein Äquivalent der Membranposition (Auslenkung) ermitteln, je nachdem, mit welchen sensorischen IST Daten man vergleichen möchte, und wie diese aufbereitet werden. Eine direkte Verwendung der Membrangeschwindigkeit würde bei dem
hier gewählten Ansatz jedoch naheliegen.
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Beitragvon KSTR » 04.09.2015, 20:41

Oliver, ich habe es probiert, die Treibergüte wird durch die Regelung quasi Null und muss sie auch solange eine ausreichender Regelwirkung (also genug Gegekopplungsreserve) vorliegen soll. Der Helmi resoniert immer mit der vollen Gehäuse-Güte, so als ob das Chassis nicht da wäre (durch ein Brett ersetzt), für jeden geringsten Fehler in der direkten Anregung, und für jegliche indirekte Anregung.
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Beitragvon O.Mertineit » 04.09.2015, 20:47

Hallo Klaus,

kannst/willst Du beschreiben, welche Größe Du als Führungsgröße ausgewählt hast und wie Du sie erzeugt hast ?

Hast Du versuchsweise auch mit geringeren Maßen an Gegenkopplung gearbeitet oder hat sich dies für Dich als "uninteressant" (etwa bezüglich Verbesserung der Klirrdämpfung) herausgestellt ?

Soweit ich mich selbst verstanden habe, wäre meine Führungsgröße z.B. die Membrangeschwindigkeit eines "virtuellen" Treibers mit vordefinierter Güte, der in ein ebenso virtuelles BR-Gehäuse eingebaut ist.

Wenn mein "Modelltreiber" z.B. eine Güte von 0,38 hätte und mein "realer Treiber" hätte eine von 0,4 dann könnte ich in meiner naiven Vorstellung relativ hart gegenkoppeln, würde aber im "schlimmsten" Fall etwa das Verhalten des vorgewählten Modelltreibers erreichen ... jedenfalls keine "Güte von Null".

Aber ich kann einen naiven Denkfehler im Ansatz meinerseits auch nicht auschließen ... :wink:


Grüße Oliver
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Beitragvon KSTR » 04.09.2015, 21:11

Nur kurz, muss gleich zum Essen los.
Habe die Impulsantwort des Sensors gemessen, nachdem ich den Treiber (Peerless XXL mit kapazitiver Geschw.-Regelung, nachgebaut aus dem Netz) aufs Soll ohne Regelung entzerrt habe. Später das Signal damit gefaltet, als Sollsignal. Im Prinzip geht es, praktisch wummert es auf der Reso dann trotzdem.
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