Simon (DIY Dipol)

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Daihedz
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Kopplungseffekt bei konzentrischer Chassisanordnung

Beitrag von Daihedz »

Hallo Forenten

Ich habe Versuche mit einem konzentrisch in ein Bass-Mittelton-Chassis (Seas/Excel W22EX001) montierten, modifizierten Hochtöner (Seas/Excel T29MF001 mit etwas verkleinterter Frontplatte) gemacht. Den Versuch habe ich gemacht, da Seas/Excel ein neues, konzentrisches Chassis herausgebracht hat: http://www.seas.no/index.php?option=com ... Itemid=361, und da Geithain die Hoch-Mitteltöner z.T. quasi-konzentrisch in das Membranvolumen des Bass-Chassis packt.

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Es war von Anfang an klar, dass dabei massive Artefakte (Schalldruck, Diffraktionseffekte) entstehen würden. Was ich nicht erwartet hatte, war das Ausmass der Interferenz zwischen Hochtöner und Mass-Mitteltöner. Das Bass-Mitteltonchassis hat aufgrund des Membranmaterials (Magnesium) eine nur sehr wenig bedämpfte Membranresonanz bei ca. 5kHz. Im Bild ist der Schalldruckverlauf des Hochöners in nicht-eingebautem Zustand (Rot), des Bass-Mittelöners noch ohne Hochtöner (Grün) und des Hochöners in der konzentrisch montierten Kombination zu sehen (Blau).

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Der massive Einbruch des Schallpegels beim eingebauten Hochtöner bei ca. 5kHz könnte u.a. dadurch bedingt sein, dass bei dieser Frequenz die Membranresonanz des Bass-Mitteltöners angeregt wird, und diese dann, mitschwingend, den Schalldruck des Hochöners beeinflusst. Wenn ich die Membran des Bass-Mitteltöners mechanisch etwas bedämpfte, war der Effekt nicht mehr ganz so dramatisch, aber immer noch vorhanden.

Die entsprechenden Impulsantworten sehen, genauso wenig attraktiv, dann so aus:

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Deshalb wende ich mich, eine Erfahrung reicher, lieber wieder Konzepten zu, welche dafür ausgelegt sind, primär die Diffraktionsartefakte zu minimieren.

Expermimentierfreudige Grüsse
Simon
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Daihedz hat geschrieben: Im Bild ist der Schalldruckverlauf des Hochöners in nicht-eingebautem Zustand (Rot), des Bass-Mittelöners noch ohne Hochtöner (Grün) und des Hochöners in der konzentrisch montierten Kombination zu sehen (Blau).

Der massive Einbruch des Schallpegels beim eingebauten Hochtöner bei ca. 5kHz könnte u.a. dadurch bedingt sein, dass bei dieser Frequenz die Membranresonanz des Bass-Mitteltöners angeregt wird, und diese dann, mitschwingend, den Schalldruck des Hochöners beeinflusst. Wenn ich die Membran des Bass-Mitteltöners mechanisch etwas bedämpfte, war der Effekt nicht mehr ganz so dramatisch, aber immer noch vorhanden.
Hallo Simon

Ich sehe heftige Einbrüche beim HT bei geschätzten 1,8kHz und 5,3kHz. Wenn sich ein Einbruch bei der 3-fachen Frequenz wiederholt (hier ca.5,2 kHz) und bei doppelter (hier 3,5kHz) und 4-facher Frequenz (7kHz) der Pegel um je 3dB betont wird, liegt es nahe, dass ein Kammfiltereffekt vorliegt, dessen erste Auslöschung bei 1,7kHz durch eine Reflexion an einem etwa 5cm entfernten Objekt (1/4 Wellenlänge) diese Auswirkungen haben kann, und bei höheren Frequenzen andere Effekte sich derart überlagern. Die Impulsantwort zeigt einen 2. positiven Peak nach 0,28ms, entsprechend halber Wellenlänge von 1785Hz.
Da könnte man vor Ort mal nach Ursachen forschen, die Maße vor Augen ...

Grüsse Hans-Martin
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Hans-Martin

Danke für Deine berechtigte Ergänzung und Präzisierung.

Die Messungen stammen von einer Konstruktionsversion, in welcher der HT direkt in den TMT hinein montiert wurde, d.h. ganz ohne die zuvor gezeigte Version mit Fixation/Schallwand aus BirkenMUX:
Hans-Martin hat geschrieben:... erste Auslöschung bei 1,7kHz durch eine Reflexion an einem etwa 5cm entfernten Objekt (1/4 Wellenlänge) ...
Dennoch - wenn es sich bei der 5kHz-Senke AUSSCHLIESSLICH um ein lambda/4 - Phänomen handeln würde, dann würde ich eine zu höheren Frequenzen hin etwas verbreiterte Senke erwarten, zumal die Distanz des äusseren, rund belassenen HT-Randes zum TMT zunehmend kleiner wird. Dort wird andererseits aber auch nicht mehr so viel Schalldruck wirken. Möglicherweise haben wir es mit verschiedenen, sich überlagernden Effekten zu tun. Deshalb auch habe ich denn in meinem Postulat meine Hypothese der angeregten Membranresonanz auch sehr offen formuliert:
Daihedz hat geschrieben: ... Einbruch des Schallpegels beim eingebauten Hochtöner bei ca. 5kHz könnte u.a. dadurch bedingt sein ...
Das "u.a." scheint mir ist entscheidend. Vorsicht ist die Mutter der Porzellankiste, und auch aller Mutmassungen.

@ Ulli: Danke noch für Deine präzisierende PN in Bezug auf Deinen Verdacht.

Beste Grüsse
Simon
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veloplex
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Beitrag von veloplex »

Hallo Simon,

die These der angeregten Resonanz des TMT durch den Hochtöner finde ich interessant! Diese Anregung müsste bei einer anderen Einbauposition des Höchtöners (neben dem TMT) auch zu beobachten sein. Da hast du doch sicher Messungen?! War der TMT bei der Messung des HT an einen Verstärker angeschlossen (Thema Dämpfung)?

Gruß Christoph
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Christoph
veloplex hat geschrieben: ... Anregung müsste bei einer anderen Einbauposition des Höchtöners (neben dem TMT) auch zu beobachten sein. Da hast du doch sicher Messungen?! War der TMT bei der Messung des HT an einen Verstärker angeschlossen (Thema Dämpfung)
Die Schwingspule des TMT war bei allen Messungen mit einer Drahtbrücke unmittelbar an den Anschlüssen des Chassis kurzgeschlossen. Aber dies hat nichts Wesentliches zur Sache, denn eine Membran kann durchaus in Moden aufbrechend schwingen, welche ohne nennenswerten Hub der Schwingspule einhergehen.

Ich habe mehrere Logsweeps des HT gepfiffen, während welchen ich die Membran des im Raum aufgehängten TMT beidhändig und ziemlich kräftig mit den Daumen von seitlich hinten und restliche Finger von seitlich vorn mechanisch dämpfte (das kann man mit den ultrarobusten Magnesiummenbranen ungestraft machen - diese mechanische Robustheit ist vielleicht sogar deren Haupvorteil). Dabei konnte ich ein deutliches Mitvibrieren der Membran des MTM feststellen, resp. ertasten.

Diese Messungen mit "Fingerdämpfung" zeigten nach wie vor eine Senke bei ca. 5kHz, welche jedoch nicht mehr ganz so tief war. Leider habe ich diese Messungen nicht archiviert (da die exakten Bedingungen nicht reproduzierbar sind), deshalb gibt es auch keine Bilder dazu. Ich gehe deshalb mal davon aus, dass gleichzeitig sowohl Membraninterferenzen, als auch andere Faktoren wie die von Hans-Martin postulierte Lambda/4-Interferenz das Gesamtverhalten prägen. Wenn einzig der Effekt der Membran-Mitresonanz für die Senke verantwortlich wäre, dann hätte beim Ausmass der Fingerdämpfung die Senke eigentlich praktisch verschwinden müssen. Und wenn die Senke bloss auf den Lambda/4-Effekt zurückzuführen wäre, dann wäre die Senke nicht weniger tief geworden. Oder vielleicht doch? Mein Fingergriff hat jedenfalls die geometrischen Verhältnisse verändert.

Die Membran des TMT von einer anderen Stelle her anzuregen ist mir während den Versuchen nicht in den Sinn gekommen - aber im Nachhinein hat mich genau dieser Gedanke theoretisch bereits beschäftigt: Wenn ein Höchtöner inline unmittelbar neben ein Mitteltonchassis mit einer Membran geringer innerer Dämpfung (also alle Metallmembranen) eingebaut wird, dann könnte dessen Membran exakt durch diesen Energie-Transfer-Mechanismus zum Schwingen angeregt werden, obschon am MTM gar kein Signal anliegt. Deshalb müsste konstruktiv sichergestellt werden, dass möglichst wenig Schallenergie von Nachbar zu Nachbar transferiert wird, sofern sich der Nutz-Frequenzbereich des einen und der Bereich der Membranresonanz(en) des anderen überschneiden.

Für mich ist alles offen. Am saubersten wäre es, den Versuch mit einer (rückseitig) maximal gedämpften Membran zu wiederholen. Aber ich schütte nicht gerne Sand ins Getriebe eines relativ teuren Chassis.

Empirische Grüsse
Simon
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Simon,

Eine 25mm Kalotte mit Fliegengewicht 0,35g regt hier mit maximal möglicher Auslenkung 0,7mm durch Luftschallkopplung einen Tieftöner an, der eine etwa 70fach größere Membranfläche hat und dessen bewegte Masse 26,2g (das 80-fache) beträgt? Das sollte man gründlich untersuchen.

Wenn ich mit einer Batterie versuche, die Hochtönerpolarität festzustellen, reicht das Auge nicht aus und die Fingerkuppen schaffen auch keine Aussage. Da bewegt sich zwar was, aber die Richtung ist für mich taktil nicht erkennbar. Bei laufender Musik auf Zimmerlautstärke kann ich am Hochtöner nichts ertasten.

_____________
Deine Überlegungen über die vom Hochtöner eines Koaxialchassis ausgehenden Probleme durch seitlich wandernde Schwingungen finde nicht nur ich angemessen, es gibt wohl gute Gründe, warum die Frequenzgänge guter Hochtöner in solchen Chassis radikal verschlechtert werden (extreme Welligkeit), und manche Hersteller einen Wulst, eine akustische Sperre um den HT einführen. Bei den Geithains ist der Tieftöner dahinter viel größer, der Streifen, der den Hochton trägt. dagegen verhältnismäßig schmal.

Es gab ein letztes Werk von Wolfgang Seikritt, der ein Koaxiallautsprecher mit einem Neodym-Hochtöner kombinierte, dessen Minischallwand aus Filz bestand, von hinten für Bass/Mittelton duchlässig, vom Hochton seitlich so verdichtet, dass es die die Fläche vergrößerte, oder so ähnlich ...

Grüße Hans-Martin
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Hans-Martin

Du hast lange warten müssen ... und ich auch:
Hans-Martin hat geschrieben:... Eine 25mm Kalotte mit Fliegengewicht 0,35g regt hier mit maximal möglicher Auslenkung 0,7mm durch Luftschallkopplung einen Tieftöner an, der eine etwa 70fach größere Membranfläche hat und dessen bewegte Masse 26,2g (das 80-fache) beträgt? Das sollte man gründlich untersuchen.
Im aktuellen Hobby HiFi (Okt/Nov 2014) wird das relativ neue, und eigentlich interessante Koaxialchassis C18EN001/M von SEAS/Excel mit Magnesiummembranen sowohl im der Hochtoneinheit, als auch im Mitteltonsegment vorgestellt. Die Wasserfallspektren zeigen auf, dass der Schalldruck des zentralen Hochtöners die Resonanzen des umliegenden Mitteltonkonus deutlich zum Schwingen anregt. Ich werde aus Gründen des Copyrights die zwei relevanten Graphen hier nicht einstellen, sondern stattdessen diese zu beschreiben versuchen:

Graph 1 - Wasserfallspektrum des Mittelöners
Im Spektrum des Mitteltonkonus zeigen sich die zu erwartenden ausgeprägten Resonanzen bei ca. 5kHz, 7kHz und 10kHz und auch darüber. Die intensivste Resonanz liegt bei 7kHz. Dieses Verhalten kenne ich bestens von meinen eigenen "Magnesiumglocken" (W22EX001 / W12CY001) auch.

Graph 2 - Wasserfallspektrum des Hochtöners
Im Spektrum der Magnesium-Hochtönkalotte zeigt sich die zu erwartende Resonanz der Kalotte bei ca. 30kHz. Auch diese Resonanz deckt sich zunächst in etwa mit jener meiner T29-MF001-Kalotten. Dazu kommen nun beim C18EN001 noch drei ausschliesslich durch den Hochtöner angeregte Resonanzen des Mitteltonkonus bei 5kHz, 7kHz und 10kHz hinzu, erwartungsgemäss mit deutlich geringerer Amplitude als in Graph 1 bei direkter Anregung des Mitteltonkonus. Dabei ist die Konus-Resonanz bei 7kHz beinahe gleich intensiv wie die Kalottenresonanz der Hochtoneinheit bei 30kHz. Entsprechend gesellen sich deutliche Einbrüche, resp. Unregelmässigkeiten des Schalldrucks im Frequenzgang des Hochtöners bei den Resonanzfrequenzen des Mitteltonkonus. Diese sind wahrscheinlich eine Folge des Energietransfers (die Anregung der Resonanzen des Mitteltonkonus geht auf Kosten des direkten Schalldrucks bei ebendiesen Frequenzen) einerseits, und von Überlagerungen des direkten Schalldrucks des HT mit den angeregten Resonanzen des Mitteltonkonus andererseits: Der Hochtöner fährt zwischen 5kHz und 20kHz einen hochalpinen Zickzack-Kurs über +-6dB, d.h. 12dB Amplitude.

Die gutgemeinte Empfehlung der Redaktion, diesen Coax aufgrund eines etwas lineareren Off-Axis-Frequenzgangs des Hochtöners " ... besser nicht exakt zur Hörposition ausgerichtet ..." zu betreiben, erscheint richtig, und gleichzeitig auch etwas hanebüchern. Noch besser fände ich, diesen Coax stattdessen gar nicht erst gleich zu erstehen.

Ich gehe nun mal davon aus, dass das Phänomen des Energietransfers von HT auf MT bei Coaxen mit Papiermembranen genauso auftritt, mit dem Unterschied, dass die angeregten MT-Resonanzen aufgrund der hohen inneren Dämpfung eines Papierkonus mit breiterem Rücken, d.h. für das Auge und das Wasserfallspektrum weniger sichtbar daherkommen.

Mitkoppelnde Grüsse
Simon
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Ärgerlich, dass viele (um nicht sagen zu müssen: alle, deren FGs ich bisher gesehen habe) gemessenen Coax-Chassis mit zurückliegenden Hochtonkalotten sehr unruhige Frequenzgänge aufweisen. Ähnliches gilt für Breitbänder mit Whizzer Cone / Hochtonkegel (-trompete). Dass bei vornliegenden Hochtönern ähnliche Effekte auftreten, hat mich überrascht.

Was wäre, wenn zwischen Bass-Mitteltonmembran und dem Hochtöner ein Material eingebracht würde, welches diese kritischen hohen Frequenzen dämpft, die niedrigeren aber durchlässt (Tiefpass)?

Alternativ könnte ich mir eine Art Fresnel-Linse vorstellen, konzentrische Ringe, die das vom Hochtöner ausgehende Signal so ablenken, dass es auf die Bass-Mitteltonmembran keinen Einfluss mehr nimmt (wie beim Interfernzohr bei einem Richtmikrofon), während das phasengleiche BM-Signal nahezu unbehindert das Gitter durchdringt. Kombiniert man Huygens, Fresnel und moderne Computerrechenleistung, tun sich vielleicht (ich vermute: bestimmt) neue Möglichkeiten auf.

Grüße Hans-Martin
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phase_accurate
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Beitrag von phase_accurate »

Es gab einmal einen AES Artikel, der sich genau mit solchen gegenseitigen Beeiflussungen von Woofern und Tweetern befasste.

Gruss

Charles
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Daihedz
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PC-Stromversorgung aus der Wühlkiste (oder beinahe...)

Beitrag von Daihedz »

Hallo Forenten und Stromversorgungspfleger

Ich möchte Euch an einigen Erfahrungen mit einer Stromversorgung für ein Motherboard teilhaben lassen.

Netz -> Lenovo 16V/4.5A-Laptop Schaltnetzteil -> Längsregler 12V -> PicoPsu
respektive
Netz -> Lenovo 16V/4.5A-Laptop Schaltnetzteil -> Serien-L -> Längsregler 12V -> PicoPsu

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Bild 1: Aktueller Stand des Prototypen mit Schaltnetzteil, Drossel (s.u.), Längsregler und PicoPSU

Das Schaltnetzteil und der Längsregler stammten wie viele andere Komponenten dieses Projekts aus der Wühlkiste.

Schaltungdetails:

Der Längsregler ist ein LM317, gemäss TI-Datenblatt bestückt: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm117.pdf. Da die spezifizierten 1.5A Ausgangsstrom für einen PC nicht ausreichen, habe ich eine zusätzliche Beschaltung mit einer CFP-Leistungstransistorenbeschaltung gemäss Fig. 39 des besagten Datenblatts vorgenommen.

R1=2.2 Ohm parallel mit 6.8 Ohm ist so gewählt, dass konstant 350mA durch den LM317 fliessen (gemäss Fig. 19 des Datenblatts ist dies der optimale Strom mit der höchsten Ripple-Unterdrückung)
R2=100R (gemäss den Werten der CFP's der Endstufen von Douglas Self)
R3=100R (gemäss den Werten der CFP's der Endstufen von Douglas Self)
R4=240R
R5=1k2 / 33K parallel
C1=3.9mF
C2=22mmF
C3=220mmF
2N2905 -> MJE15031 (Wühlkistenwahl)
3*LM195 -> MJL4281A (Wühlkistenwahl)

Für die Abwärme des LM317 genügt ein kleiner Kühlkörper. Für den MJL4281 habe ich einen ausrangierten Intel-CPU-Kühler huckepack auf den CPU-Kühler des Mainboards montiert. Der MJE15031 wird ohne weitere Massnahmen kaum lauwarm.

Ich habe versuchsweise C2 mit 2.2mF bewusst massiv überdimensioniert. Mit dem Resultat, dass das Ganze wild oszillierte. Auf dem Datenblatt sind 10mmF eingetragen, hatte ich aber nicht. Mit 22mmF aus der Wühlkiste läuft alles sehr stabil.

Messwerte I - DC:

Das Ganze funktoniert sehr hübsch und erwartungsgemäss.

Zunächst einmal die Dyynamik der Gleichspannungen am Ausgang des Schaltnetzteils, am Ausgang der Linearreglerplatine und am Molex-Stecker des Pico-PSU. Ausgemessen wurde der Boot-Vorgang von Win 8.1 vom Einschalten des PC bis zum ruhenden Desktop:

Ausgang Lenovo Schaltnetzteil:
V_out_PC_ausgeschaltet=16.432V
V_out_min=16.369V
V_out_max=16.400V (ruhender Desktop)
V_out_delta_min_max=63mV

Ausgang der Platine mit dem Längsregler:
V_out_PC_ausgeschaltet=12.085V
V_out_min=12.087V
V_out_max=12.082V (ruhender Desktop)
V_out_delta_min_max=5mV

Molex-Stecker des Pico-PSU:
V_out_min=12.011V
V_out_max=12.050V (ruhender Desktop)
V_out_delta_min_max=39mV

Eigentlich macht der Strom-geboostete LM317 seine Arbeit hervorragend. Überrascht hingegen hat der unerwartet grosse Unterschied der Spannungsschwankungen direkt am Ausgang der Linearreglerplatine und am Molex-Stecker des Pico-PSU.

Messwerte II - AC-Komponente:

Dann noch was zum schlechten Ruf der Schaltnetzteile. Wie steht es nun damit in der vorliegenden Bastelei?

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Bild 2: Spannung am Ausgang des Lenovo-Schaltnetzteils, resp. beim Eingang der Linearregler-Platine beim ruhenden Desktop (Zeitachse 0.1ms/Div, Amplitude 50mV/Div, Bandbreite 20MHz).
Das Schaltnetzteil taktet mit einer Grundfrequenz von ca. 10kHz. Der hochfrequente Ripple beträgt ca. 50mV.


Bild
Bild 3: Spannung am Ausgang der Linearregler-Platine bei direktem Anschluss des Schaltnetzteils am Linearregler (d.h. ohne ein dazwischen eingefügtes Serien-L als passives Tiefpassfilter).
Erwartungsgemäss schlagen vor allem hochfrequente Anteile des Ripples durch, da der LM317 sein Maximum an Unterdrückung bei 120Hz aufweist und für höheren Frequenzen zunehmend weniger effizient ist (Fig. 18 des Datenblatts). Das Lenovo-Schaltnetzteil taktet zwar "bloss" mit 10kHz, wo der LM317 eine bestmögliche Unterdrückung von noch 70dB aufweisen sollte. Aber es handelt sich nicht um 10kHz Sinus, sondern um ein "eckiges" Signal mit zahlreichen harmonischen Oberwellen wohl bis weit in den MHz-Bereich, wo der LM317 Störungen nicht mehr effizient unterdrückt.


Bild
Bild 4: Spannung am Ausgang des Molex-Steckers beim selben Setup (Wie in Bild 3 ohne Serien-Induktivität resp. Tiefpassfilter, Zeitachse 0.1ms/Div, Amplitude 50mV/Div, Bandbreite 20MHz).
Die Aktivität von Motherboard und Pico-PSU einerseits und die Kabelinduktionen andererseits verursachen ca. 50mV höherfrequente Schweinigeleien.


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Bild 5: Spannung am Eingang der Linearreglerplatine, nachdem eine Serien-Induktivität (0.27mH / 0.15R), d.h. ein Tiefpassfilter zwischen Schaltnetzteil und Linearregler-Platine eingefügt wurde (Zeitachse 2ms/Div, Amplitude 50mV/Div, Bandbreite 20MHz).
Die Serien-Induktivität mit dem Eingangselko (3.9mmF) des Linearreglers wirken als Tiefpass 2.Ordnung. Die Ausgangsspannung ist nun frei von den Schaltartefakten des Schaltnetzteils, doch es zeigt sich nun eine überlagerte Störung, welche in etwas dem Netzbrumm entspricht.


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Bild 6: Resultat am Ausgang der Linearreglerplatine (Version mit Tiefpassfilter gemäss Bild 5).
Bingo.


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Bild 7: Spannung am Ausgang des Molex-Steckers, selbes Setup wie in Bild 5 und 6 (Zeitachse 0.1ms/Div, Amplitude 50mV/Div, Bandbreite 20MHz).
Die Störungen sind mit jenen wie in Bild 4 praktisch identisch.


Bild
Bild 8: Ditto, mit 10-fach gestreckter Zeitbasis


Fazit:

- Es kann sich durchaus lohnen, in die Wühlkiste zu greifen, um sich ein taugliches, kleines PC-Netzteil aufzubauen (räusper... nachdem man sich ein PicoPsu besorgt hat).
- Aufgrund der hochfrequenten Störanteile eines Schaltnetzteils sollte an dessen Ausgang ein passives Tiefpassfilter geschaltet werden (Das ist an und für sich nichts Neues; es wurde hiermit bloss nochmals bestätigt).
- Eine stabile Stromversorgung eines Motherboards garantiert keine AC-minimierte Versorgung der Komponenten (Auch dies ist eigentlich eine Binsenwahrheit).

Vergnügt-bastelnde Grüsse
Simon
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Simon

Da fällt mir das Stichwort Gyrator ein, das habe ich zur Ripple-Unterdrückung erstmals bei Elektor in den frühen 1970er Jahren gesehen.

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Grüße Hans-Martin
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Hans-Martin
Hans-Martin hat geschrieben: Bild
Yep. Und U=R3*Ie. Grossomodo.

Ich habe in meinem konkreten Projekt zwischen den 16V des Schaltnetzteils und den 12V Ausgangsspannung des Längsreglers insgesamt 4V zur Verfügung. 2.5V für den Längsregler, 0.7V für Vbe des Treibers der CFP-Leistungstansistoren, 0.8V für den Rest. An der Drossel fallen bei R_drossel=0.15Ohm und I_max=4A ca. 0.6V max ab. Das ergibt insgesamt einen von Overhead_min=0.2V. Geht knapp durch.

Ich würde die Anwendung eines Gyrators in einer kleineren Schaltung sicherlich in Betracht ziehen. Im Internet kursieren denn auch entsprechende Schaltungsvorschläge, resp. Varianten davon für kleine Netzteile. Aber in diesem Falle habe ich so meine Zweifel, ob ein Gyrator passen würde. Eine Drossel geht bei kurzdauernder Überlast praktisch nie kaputt, und sie hat in der Regel akzeptable HF-Eigenschaften. Oder anders gefragt: Wo sind die Grenzen der vernünftigen Anwendbarkeit von Gyratoren bei höheren Strömen und bei höheren auszusiebenden Frequenzen?

Grüsse
Simon
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Simon

Vorteile sind vor allem die Verfügbarkeit der Bauteile und der Platzbedarf, außerdem speichern sie keine Energie. In deinem Fall sind die Stromfähigkeit und der knappe Spannungs-Arbeitsbereich nicht hinreichend. Ich habe eine solche Schaltung mal in einem Netzteil eines Röhrenvorverstärkers zur Entbrummung eingesetzt.

Grüße Hans-Martin
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Daihedz
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Sowohl-als-auch-aysmmetrisch-symmetrische Chassisanordnung

Beitrag von Daihedz »

Hallo Leute

Ich habe als Dipolbauer ein besonderes Interesse daran, dass die Leistungsabstrahlung eines Lautsprechers im Raum möglichst konstant bleiben soll. Denn Dipole interagieren wesentlich intensiver mit den Wänden (u.a. mit dem Fussboden!), als es dies Monopole tun. Ich habe ja schon mal darauf hingewiesen: https://dl.dropboxusercontent.com/u/899 ... _Simul.xls. Die kleine Graphik zeigt schön, wie unmanierlich sich die Dipole verhalten. Die Berg-und Talfahrten ensprechen bei einem zur Wand senkrecht strahlenden Dipol einer Sinusfunktion, resp. einer Cosinusfunktion bei einem zur Wandfläche parallel strahlenden Dipol.

Nun plane ich ein System, welches dieses Dipol-typische Wellenartefakt minimieren sollte. Im Prinzip kommt dabei eine Upside-Down-Konfiguration heraus. Der HT ist bei 110cm, der HMT bei 120cm und TMT bei 140cm über dem Fussboden. Gemäss den Abstrahlungseigenschaften von Dipolen lässt der TMT bei 140cm eine Senke in der Leistungsabstrahlung bei ca. 220Hz erwarten, welche innerhalb des geplanten Übertragungsbereichs des TMT liegt. Diese Senke kann nun partiell "aufgefüllt" werden, durch ein Chassis, welches kompensatorisch sein Intensitätsmaximum dort hat, wo der TMT das Minimum aufweist. Dies ist bei 2/3 der Fussbodenhöhe der Fall, also bei ca. 91cm. Das Ganze ergibt eine etwas ungewöhnliche Kombination: TT-TMT-HT-HMT-TMT.

Um zu schauen, ob das Konzept eines solchen "Füller"-TMT praktisch umsetzbar ist, habe ich experimentell zwei Dipolstrahler über dem Fussboden aufgehängt. Höhenverhältnis 2:3, konkret für diese Messung bei 80cm und bei 120cm.

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Rot: Dipol @ 120cm, Grün: Dipol @ 80cm, Schwarz: Beide Dipole gleichphasig zusammen in Serie geschaltet. Messabstand 150cm, Mikrofonhöhe 120cm, Raumbreite 400cm, Aufstellung ca. mittig zwischen den Seitenwänden. Alle Graphen wurden nachträglich mit derselben Korrektur gefaltet, um für die Darstellung den Dipol-typischen Abfall zu tiefen Frequenzen hin optisch zu linearisieren.

Der Einfluss der 80-cm-/120cm-Komplementäranordnung auf die dipolbedingte unregelmässige Leistungsabstrahlung kommt nicht zur Dastellung, denn diese kann nicht an, resp. mit einem einzigen Messpunkt im Raum nachgewiesen werden. Was jedoch sichtbar wird, ist die Teilkompensation der üblichen Einbrüche bei 100Hz ... 800Hz (je nach Aufstellung, Chassishöhe, Messhöhe und -Abstand) aufgrund der unterschiedlichen Laufzeiten in Bezug auf die Fussbodenreflexionen. Das Ermutigende dabei ist der Umstand, dass die schwarze Kurve eindeutig die ausgeglichenste ist.

Die weitere Entwicklung wird also weder auf ein Standardsystem, noch auf eine d'Appollito- resp. Horbach-Keele-Konfiguration hinauslaufen. Sondern auf ein etwas atypisches teil- und quasisymmetrisches System: Sowas à la TT in Bodennähe @ 20cm, erster TMT_1 @ 90cm, HT @ 110cm, HMT @ 120cm, TMT_2 @ 140cm

Bin mal gespannt, in welche Sackgasse, resp. in welchen Irrgarten ich mich damit wieder einmal hineinbegebe...

Any objections?

Grüsse
Simon
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Forenten

Bin doch wieder in die Sackgasse rein mit meinem vorherigen Konzept. TMT1 und TMT 2 hätten ein zu starkes vertikales Lobing verursacht, was ich nicht wollte.

Der aktuelle Stand des Irrtums ist nun eher wieder etwas konventioneller mit je einem Treiber pro Frequenzband. Das Ganze sit als Upside-Down-System aufgebaut.

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Upside down, da

- tiefe Frequenzen subjektiv nach unten lokalisiert werden. Ein TMT "oben" verstärkt diesen Effekt sicher weniger als ein TMT "unten".
und
- bei Dipolen hängt die Energieabstrahlung in den Raum empfindlich vom Abstand zu den Wänden ab. Und da ergab es sich bei den gewählten Übergangsfrequenzen als sehr guter Kompromiss, wenn der TMT etwas weiter weg vom Fussboden als sonst werkelt.

Das Ganze ist in ein USM-Gestell, resp. Gestänge aufgehängt (http://www.usm.com/de-ch/usm-zu-hause/). Damit die Rohre nicht zu stark zum Schwingen angeregt werden, sind sie mit feinem Sand gefüllt.

Die beiden Schallwände sind aktuell noch aus Bambus-Tischlerplatte. Vorgesehen ist der Ersatz durch GS-Plexiglas, doch für einen Prototypen ist mir Plexi zu teuer. Beide Schallwände sind im Prinzip schwingend aufgehängt. Die obere Schallwand ist an zwei Punkten oben mit Schrauben am USM-Gestell schwingend angebracht. Sie lehnt auf der Höhe zwischen TMT und HMT an einem Filz/Holzklotz mit einem dritten Punkt am Metallgestänge an. Dieser Klotz bewirkt eine präzise Positionierung der Schallwand sowie eine moderate Energieabsorption, resp. Dämpfung. Die untere Schallwand ist an 4 Punkten mit Dyneema-Seilen am Gestänge aufgehängt und ist freischwebend, ohne jegliche Dämpfung schwingend (ca. 2Hz).

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Die TMT- und HMT Chassis sind mehr oder weniger freischwingend oben aufgehängt und lehnen bloss an einen Filzring in den Ausschnitten der oberen Schallwand an diese an. Der HT hingegen ist mit der Schallwand fest verschraubt. Auch die beiden TT sind fest mit der unteren Schallwand verschraubt.

Die Weiche ist eine LKR4-Weiche, die gewählten Übergangsfrequenzen liegen bei 70Hz-200Hz-520Hz-2200Hz, d.h. es wird mal noch ein Subwoofer dazukommen. Und genau beim Aufsetzen der Weiche (Acourate/AcourateConvolver) bin ich auf etwas doch sehr Unerwartetes gestossen, was mich zu einer Frage ins Forum veranlasst:

Bei den Messungen war das Mic auf einer Höhe in etwa zwischen HT und HMT positioniert. Die Messungen der einzelnen, mittels Filter korrigierten Treiber waren praktisch einwandfrei. Dann kam das Verblüffende beim Einstellen des zeitlichen Alignment der einzelnen Treiber.

HT-HMT: Der HT ist etwas kürzer gebaut als der HMT, und da musste in etwa wie erwartet für den HT eine Verzögerung von 0.035ms eingestellt werden. Alles paletti, mit einer perfekten Auslöschung der Schalldrücke (< -40dB) beider verpolter Treiber bei 2200Hz.

HMT-TMT: Da kam die Überraschung. Der HMT ist ca. 2-3cm kürzer gebaut als der TMT. Und der TMT war geometrisch weiter vom Mic entfernt als der HMT. Und dennoch wars nicht der HMT, den ich verzögern musste, sondern im Gegenteil der TMT :shock: :?

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Schwarz:
Also, mal zu Beginn zunächst die Treiber verpolt angeschlossen, ohne Verzögerungen, und gemessen. Das Resultat ist die Kurve Schwarz: HMT plus TMT, verpolt.

Blau:
Intuitiv danach zunächst den HMT um 0.3ms verzögert: Das ergab Kurve Blau.

Grün:
Tatsächlich zum Erfolg führte jedoch das mir bis anhin unerklärbare Verzögern des TMT (0.3ms): Kurve Grün. Die Schalldrücke beider Treiber löschen einander nun mit < -40dB bei 520Hz aus. Wie es sich gehört.

Nun wieder TMT und HMT gleichphasig angeschlossen, ergibt Kurve Rot: HMT plus TMT_verzögert_um_0.3ms, gleichpolig. VERY NICE - but confusing ...

Hat da jemand zu dieser verkehrten HMT-TMT-Geschichte eine erhellende Idee?

Beste, aber gepuzzelte Grüsse
Simon
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