Verrücktes Prinzip

[Whogo 0]

Hallo ihr alle! Ich wollte mal was ausgefallenes bauen, mit relativ hohem Schalldruck, aber kein Horn oder so was. Ich dachte da an ein Gehäuse, Bei dem der Speaker, bzw. die beiden Speaker auf der vorderseite direkt abstrahlen und auf der Rückseite auf ein Volumen wirken, das mittels einer Röhre mit einem Zweiten Volumen verbunden wird. Dieses zweite Volumen soll dann eine Röhre nach außen haben. Meine Idee ist es dabei, dass das Signal bei Resonanzfrequenz in einem Helmholtz-Resonator um 90° gedreht wird (wie bei einem normalen Bassreflexgehöuse) hier wird es dann ja wohl 2 mal um 90° gedreht, also 180° gesamt. Das müsste dann theoretisch noch ein wenig mehr Druck geben, als ein normales Bassreflexgehäuse. Mich würde nun interessieren, wie und ob man das ganze irgendwie berechnen kann, ob ich da vielleicht etwas falsch gedacht habe und wie es vom klang her abzuschätzen sein könnte (impulstreue und ausschwingverhalten sind sicher schlecht).

 

[GSD 0]

Moin,

 

ein Helmholtz-Resonator dreht die Phase nicht um 90, sondern um 180°, da es sich um einen mechanischen Tiefpass 2. Ord. handelt. Daher ist ein BR-System auch ein System 4. Ord., da der Treiber ein System 2. ord. und auch der Resonator ein System 2. Ord. ist.

 

Was du da bauen willst entspricht einem 2-Kammer BR-System 6. Ord. LspCAD kann sowas simulieren. Allerdings ist das Impulsverhalten aufgrund der kaskadierten Resonatoren recht bescheiden.

 

Der Aufwand in der Abstimmung lohnt den Aufbau m.E. nicht.

 

Gruß

 

GSD

 

[sonicfurby 0]

Doppelkammerbr gibt es schon. berechnen lässt es sich wohl auch mit einigen programmen (siehe GSd - s antwort).

Mir ist die "pi mal daumen"-formel bekannt zur berechnung des BR - systems:

 

Man nehme den Treiber (den Bass den du nehmen willst) und errechne eine normale Bilderbuchmässige Br-Abstimmung für ihn (wieviel liter, welche tuningfrequenz). Als kanal berechnest du anstatt einem 2 Kanäle (!!!!!!), mit denen du dieses Volumen ventilierst (quasi ene BR-kiste mit zwei Br-Kanälen , ist nicht soo unüblich).

 

Deh - nun zum Doppelrefelx:

Dann nimmt man das volumen (das du oben berechnet hast)und teilt es in 2/3 und 1/3 auf. Man verwendet 3 baugleiche Br-Rohre (alle drei BR-Kanäle genausogross wie oben berechnet!). Tjo. Rohr 1 verbindet beide Kammern , Rohr 2 erste Kammer nach aussen , Rohr 3 zweite Kammer nach aussen. Das wars.

 

Was bringts? Soweit ich weiss kommt dieses "System" aus dem Japanesischem Dunstkreis, ich bilde mir sogar ein zu wissen das ein recht verrückter japan. Wastelgott das erstmalig erbaut hat. David Weems hat im Speakerbuilder darüber vor einigen jahren sich ausgelassen (das da oben ist seine pi-mal-Daumen-Berechungsversion).

Ob es taugt? Na da fragst du am besten mal unseren Freund HGP, der eine spezielle Version dieses Systems verwendet, das etwas anders funktioniert aber im Grundsatz ähnlich (zuerst eine, dann eine zweite Kammer).

 

Cu

 

 

 

[Whogo 0]

Ich bin mir zwar nicht ganz sicher, dass der Helmholtz-Reso um 90° dreht, logisch wäre es aber schon (schwingungslehre der Physik) und auch praktisch nachvollziehbar, da bei einer phasenmessung (resonanzfall) einer brbox das signal direkt am speaker 90° vor dem signal aus dem reflexrohr kommt, d.h. Drehung um 90° vorliegt. Steht auch in diversen Fachbüchern zum Thema Lautsprecherbau, konkret fällt mir dazu z.B. das buch von visaton ein. Außerdem sagt die Ordnung eines Filters nichts über dessen Phasenlage, sondern nur etwas über seine Steilheit aus (ein Digitaler Filter 2.Ordnung dreht das Signal z.B. garnicht und hat trotzdem 12db/Oktave).

 

[GSD 0]

Hi,

 

ein Lautsprecher ist nichts anderes als ein mechanisch-akustisches Filter 2. Ordnung. Schau bitte in die angegebene Literatur-Referenz und lies dir die Beziehungen zwischen Filterordnung und Phasendrehung durch. Dann nimm dir noch das Active Filter Cookbook von Lancaster und überprüfe meine Aussage.

 

Wenn du die Schwingungstheorie richtig verstanden hättest, dann wüßtest du, daß die von dir beschriebene 180°-Phasendrehung bei BR im Idealfal eine vollständige Auslöschung des abgestrahlten Schalls ergeben würde, da die 180° genau einer halben Periode entsprechen und somit "Berg und Tal" überlagern.

 

Einfach mal zwei Sinus-Kurven um jeweils 90° versetzt aufzeichen, bis du wieder bei 360° bist, dann siehst du, daß der SPL-Vorteil von BR nur zustande kommt, da eine 180°-Drehung, des rückwärtig von der Membran abgestrahlten Schalls, erfolgt. Daher addieren sich BR-Kanal und Treiber ja im Idealfall auch zu +3dB.

 

 

[GSD 0]

Hi nochmal,

 

zum Thema digitale Filter:

diese funktionieren anders und zwar durch einen Algorythmus, der die gesampelten Daten um die entsprechenden Werte abschwächt. Danach wird das Geanze wieder durch einen D/A-Wandler geschickt und das Filter ist fertig. ein digitales Filter hat im Idealfall auch keinen Einfluß auf die Gruppenlaufzeit. D.h. es hat mit der "normalen" Filtertheorie nichts zu tun, da fast alle Komponenten des gefilterten Signales und des Filters (Steilheit, Phasenlage, Gruppenlaufzeit, Güte, ...) nahezu beliebig einstellbar sind.

 

 

[austrotom 0]

Gibts sogar von Visaton.

Siehe Casablanca III!

 

Gruß, Thomas

 

[Whogo 0]

Hi!

 

Dass das mit den digitalen Filtern ein ganz anderes Konzept ist, ist mir schon klar(funktioniert übrigens ganz einfach mittels Fourier-Auftrennung), Ich wollte damit aber eigentlich nur zeigen, dass ein Filter beliebiger Ordnung nicht unbedingt auf seine Phasendrehung schließen lässt. Außerdem gilt die Phasendrehung bei einem Filter der bewährten Art auch nur auf dessen Resonanzfrequenz. Die Resonanzfrequenz des gehäuses ist aber garnicht unbedingt die des Filters, den die gesamte box darstellt, sondern nur des Helmholtz-Resonators. Und dieser allein dreht die Phase um 90° (ist zu vergleichen mit einem Schwingungsfähigen System, z.B. Fadenpendel, oder Feder-Schwinger, bei dem die Resonanz dem Erreger um 90° hinterherhinkt, das lernt man ja sogar schon in Physik in der Schule. Der Helmholtz-Resonator ist genau so ein Lineares Schwingungssystem und folgt eben diesen Gesetzmäßigkeiten. Hab mir deshalb extra noch mal die Differentialgleichung des Helmholtz-Resonators angeschaut).

 

Dass eine Phasendrehung von 180° eine Auslöschung bedeuten würde, ist mir schon klar, deshalb wäre es natürlich absoluter schwachsinn, diese Box zu bauen wenn das der fall wäre, dann könnte man ja gleich den bass ohne gehäuse betreiben.

 

Falls es irgendwo im Internet noch genauere Infos bezüglich des Helmholtzresonators gibt, dann postet doch bitte den link.

 

[GSD 0]

Nabend,

 

schau dir mal bitte folgende Seiten an:

 

http://www-user.tu-cottbus.de/~foellnk/ts.htm

http://www.vandermeyden.de/speaker/gehaeuse.html

http://www.canimi.com/webnew/loudspeakersa.html

 

Ansonsten lies noch diverse Literatur, speziell Dickason und J.E. Benson (Theory and Design of Loudspeaker Enclosures), oder laß es dir von jemand anderem erklären, wenn du mir nicht glaubst.

 

Gruß

 

GSD

 

P.S.: Ein BR-System hat ZWEI!! Resonanzfreq., was man auch sehr schön im Impedanzgang sieht und schwingt daher auch mit ZWEI!! Güten aus (einfach ausgedrückt).

 

P.P.S.: was zum Henker ist eine Fourier-Auftrennung ? Meinst du damit etwa ne FFT ?

 

P.P.P.S.: Die Phasendrehung eines Filters gilt NICHT!! nur auf dessen Resonanzfreq., sondern über den gesamten Frequenzbereich.

 

 

 

[Whogo 0]

Also gut, ich weiß jetzt genau was richtig ist und zwar aus erster Hand, aber ich wüsste jetzt trotzdem gerne wie die 180° zustande kommen sollen, bzw. welche Verschiebung gemeint war (vielleicht haben wir nur aneinander vorbeigeredet), am besten genau erklärt und nicht mit filtern 2.Ordnung und so. Ich kann meine 90° nämlich beweisen und zwar belegbar. Und auch Messbar. Nur um noch mal Missverständnisse auszuschließen: Ich meine (und meinte) nicht die Phasenverschiebung vom elektrischen Signal zur Summe des Akustischen Endsignals, sondern die Phasenverschiebug, die man bei einer Nahfeldmessung zwischen Lautsprecher und Bassreflexrohr messen kann. Bei niedriger Frequenz, nahe 0Hz sind es um die 0°, bei Resonanzfrequenz sind es 90° und bei noch höheren frequenzen sind es bis zu 180° (ab doppelter Resonanzfrequenz im Idealfall)

Falls eine genaue Erklärung Erwünscht ist, werde ich diese gerne mailen, da eine Darstellung mit schönen Formeln in diesem Forum nicht einfach möglich ist.

 

An GSD persönlich:

Falls du mir nicht glauben solltest, kannst du jeden Physiker fragen, der etwas von linearen Schwingungen versteht, oder ein Buch lesen, in dem es "erklärt" ist. Dort wird allerdings nicht stehen, dass es 90° sind, sondern nur die nötige Theorie und Formeln, um es herauszufinden

 

zu den PSs:

 

-->Ein BR-System hat ZWEI!! Resonanzfreq., was man auch sehr schön im Impedanzgang sieht und schwingt daher auch mit ZWEI!! Güten aus.

---Das war mir auch schon bekannt, tut aber zu unserem Problem nicht viel.

 

-->was zum Henker ist eine Fourier-Auftrennung ? ---Ich meinte eine Fourier-Transformation

 

-->Die Phasendrehung eines Filters gilt NICHT!! nur auf dessen Resonanzfreq., sondern über den gesamten Frequenzbereich. ---Und sie dreht sich doch! es stimmt nämlich nicht. Gegenbeispiel: Widerstand und Kondensator in Reihenschaltung: Die Spannung am Widerstand gegenüber der Eingangsspannung hat bei niedriger Frequenz wenig Phasendrehung (nahe Null) und bei steigender Frequenz steigt auch die Phasenverschiebung (-90° maximal) Das kann dir sogar ein Physik LK-ler erklären.

 

MfG Whogo

 

[Mwf 0]

Hi Whogo,

 

...nur nicht aufgeben...,

sonst bleibt zuviel Falsches/Schiefes, nicht mit der Realität Übereinstimmendes stehen...

 

>>>Bei niedriger Frequenz, nahe 0Hz sind es um die 0°, bei Resonanzfrequenz sind es 90° und bei noch höheren frequenzen sind es bis zu 180° (ab doppelter Resonanzfrequenz im Idealfall)<<<

 

Ja,

aber nicht vergessen, im BR-Fall den Antrieb von der Membran-Rückseite zu beachten,

d.h. verabredungsgemäß nochmal konstant -180°.

 

So ist die Phasendifferenz -180° bei DC, d.h. totale Auslöschung (daher der 24 dB/8ve Abfall unterhalb Fbox);

um -270° auf Fbox (etwas von den Q´s abhängig?)

und -360° bei höchsten Frequenzen (d.h. voll additiv, aber mit 1 Periode Verschiebung).

Dazu kommen noch die Laufzeiten im Gehäuse innen + Rohr + ggfs. außen, sodaß in der Praxis die -360° schon bald erreicht und auch überschritten werden

(hat aber wenig Bedeutung da Pegel mit ~12dB/8ve fällt).

 

 

----------

 

>>>-->Ein BR-System hat ZWEI!! Resonanzfreq., was man auch sehr schön im Impedanzgang sieht und schwingt daher auch mit ZWEI!! Güten aus.<<<

 

Na ja.

Die beiden Höcker sind nicht direkt die beiden Resos, sondern die "Reste" des Impedanzpeaks des uneingebauten (!) Treibers,

der durch den Helmholtz-Resonator

-- wirkt hier wie ein parallel geschalteter Saugkreis--

in zwei Teile verformt, besser: auseinandergedrückt wird.

 

Es handelt sich um gekoppelte Schwingungen, die Güte ist IMHO nur für einzelne Schwingkreise definiert.

 

 

Gruß,

Michael

 

 

 

[GSD 0]

LETZTE BEARBEITUNG am: 02-Apr-02 UM 08:18 Uhr (GMT) [p]Moin,

 

ein Filter aus R + C hat eine 90°-Phasendrehung, da es sich um ein Filter 1. Ord. handelt, die haben nun mal 90°. 2. Ordnung hat 180° und da es sich bei einem HR-Resonator um einen Filter 2. Ord. handelt besitzt dieser eine 180°-Phasendrehung.

 

 

Gruß

 

GSD

 

P.S.: Ich hatte Physik-LK in meiner Schulzeit und hab auch ein abgeschlossenes Studium der technischen Informatik, also daran soll's nicht scheitern ;-)

 

[GSD 0]

Hi Michael,

 

schade, daß du dich immer so kryptisch ausdrücken mußt ;-) Hmmm, deine Ansicht zu den beiden Resos ist sehr interessant, und bei tieferem Nachdenken scheint die Aussage logisch zu sein.

 

"...sonst bleibt zuviel Falsches/Schiefes, nicht mit der Realität Übereinstimmendes stehen..."

 

Beziehst du diese Aussage auf mein Geschriebenes oder auf Whogo's ?

Wenn auf meines, dann verbessere mich mal bitte an den entsprechenden Stellen, damit ich im Bilde bin, wo ich Mist gequatscht haben sollte.

 

Gruß

 

GSD

 

 

[Gast]

http://www.plauder-smilies.de/wave.gif GSD,

 

du magst ja viel ahnung von diesem elektischen zeugs haben. sicher viel mehr als ich *ggg* von schwingungsmechanik hast du aber net allzuviel sitzen. es sind in der tat erstmal 90° phasenverschiebung im resonanzfall. so ist die resonanz (eigenkreisfreuqunz) nunmal definiert. wie sich das jetzt im lautsprecherfall genau ausprägt, ist ja eigentlich bereits erklärt worden.

 

IMHO sollte man nicht immer nur versuchen, den LS mit seinem el. ersatzschaltbild zu erklären. mag ja für euch kabelfuzzis einfacher sein. es verstellt aber ganz sicher den blick auf einfachste mechanische zusammenhänge. du weisst ja. meine immer wieder gerne zitierten einfachstformeln ;-)

 

 

http://www.plauder-smilies.de/party/ylsuper.gif blow your speakers with rock'n'roll http://www.plauder-smilies.de/party/ylsuper.gif

 

[GSD 0]

Hi Frank,

 

soviel Ahnung von E hab ich auch nicht, da ich das Ganze auch nur hobbymäßig betreibe (beim Studium hatten wir zwar E und ME bis zum Erbrechen, aber wenn man's nicht professionell betreibt...) und von Schwingungsmechanik hab ich wirklich nicht viel sitzen.

 

Aber simuliere doch z.B. mal ne BR und schau auf die akustische Phase. Der Resonator dreht um 180°, oder bin ich blind ? Du meinst also der Resonator strahlt den Schall nur 90° phasengedreht ab, aber dann wäre ja das BR-System um einiges schlechter als TML, da es je nach Phasenlage zu Auslöschungen kommt.

 

Alles in allem ändert sich trotzdem nix daran, daß das ursprünglich angedachte System 6. Ord. Mist ist *ggg* (um mal wieder drauf zurückzukommen).- Es ging ja primär darum, ob das angedachte System was wert ist.-

 

Gruß

 

GSD

 

P.S.: Übrigens bin ich gern bereit dazuzulernen. Kann niemals schaden...

 

[Gast]

http://www.plauder-smilies.de/wave.gif GSD,

 

tja. da muss ich zugeben, dass ich noch NIE ein reflexsystem simuliert hab. ich mag das prinzip einfach nicht und habe mich nie ernstlich damit beschäftigt. fest steht, dass die resonanz sich aus ihrer 90° phasendrehung definiert. da geht kein weg dran vorbei. nu wird aber die (luft)masse von der membranRÜCKseite angeregt und eben nicht von der vorderseite, oder?

 

http://www.plauder-smilies.de/party/ylsuper.gif blow your speakers with rock'n'roll http://www.plauder-smilies.de/party/ylsuper.gif

 

[Whogo 0]

Wunderbar, das ist genau das, was ich die ganze Zeit schon versucht habe zu erklären, aber mir glaubt man ja nicht.

 

Warum Bassreflex vom Wirkungsgrad her besser sein soll als TML hab ich mich übrigens auch schon öfters gefragt, kam aber nie auf die Lösung (Vielleicht ist das auch nur ein Gerücht von TML-Hassern???). Hab selber schon ne TML gebaut (für PA) und finde, dass sie ganz ordentlich Druck gibt, auch im sub-bass, und präzise überträgt, ganz im gegensatz zu vielen BR- und Bandpassboxen. Der Einzige große Nachteil für PA ist bei meiner TML, dass sie auch im höheren Frequenzbereich (ca 150-200Hz) nicht so stark nach vorne strahlt, sondern eher in alle Richtungen (sehr rückkopplungsanfällig bei Bands und Theater mit Mikrofonen). Liegt aber einfach daran, dass der Lautsprecher vorne und die Öffnung hinten ist.

 

Das Doppelkammerreflex hab ich mittlerweile einfach mal gebaut mit nem billigen eminence, hat sich nicht besonders gut angehört, muss ich aber noch Optimieren bevor ich endgültig urteilen kann.

 

Zum Klang:

Verwaschen und dröhnig in geschlossenem Raum, draußen konnte ich noch nicht probehören wegen den Feiertagen. Die Box hatte aber doch ganz schön druck, allerdings kaum Tiefbass, liegt aber an der zu kleinen Abmessung. Werde es aber noch ausgiebiger Testen (auch im Freifeld) und eine größere Version zum Testen bauen.

 

Und hier noch was zur Theorie meines Boxen-Konzepts:

 

Angenommen BR-Rohr und Speaker Strahlen gleiche Leistung ab, addieren sie sich mit 270°(oder auch)90° Phasenverschiebung zum 1,41-fachen (sqrt 2) d.h. um 1,5 dB (so beim Normalen BR-Gehäuse)

bei verschiebung mit 360°(oder auch 0°) wären das dann sogar 3dB, also 1,5dB gegenüber BR. Theoretisch wäre das dann besser als Normales Bassreflex, da man nun die Tuning-Freqenz noch ein wenig Tiefer setzen könnte. Der Schalldruckabfall nach unten wäre hier zwar noch höher (6 dB/Oktave mehr als bei normalem BR) und nach oben gäbe es eine Drehung um +90° (eigentlich sogar 360+90°), was aber nicht unbedingt negativ sein muss.

Was sich auf jeden Fall zum Negativen hin wendet, ist wie bei einer Frequenzweiche höherer Flankensteilheit das Einschwingverhalten. Das muss man nicht mal erklären, das kann man sich ja sogar vorstellen, wenn der Schall durch so viele Röhren und Zeugs muss...

 

zur RC-Kombination, die ich angesprochen habe (wens interessiert):

 

Sie hat im Hohen Frequenzbereich immer fast die 90°, bei 0Hz (DC) hat sie natürlich 0° und zwischen den beiden extrema eben alle möglichen Werte, die zwischen 0° und 90° liegen. Da der niederohmige Bereich, in dem man das RC-glied als Hochpass verwendet, im höheren f-bereich liegt, in dem bereits Phasendrehung nahe 90° vorliegt, spricht man in der Praxis generell von 90° für ein RC-glied (obwohl die 90° ind der Praxis eigentlich nie erreicht werden, nur bei R=0 oder bei f gegen unendlich).

 

Da hier von der Simulation mit diversen Programmen geredet wurde:

 

Die meisten Programme zeigen nicht die Phasenverschiebung zwischen Lautsprecher und Reflexrohr, sondern die Phasenveschiebung zwischen Eingangssignal und dem akustischen Endsignal (Summe des Schalls aus Lautsprecher und Reflexrohr). Dort sind die 180° soweit ich weiß richtig (aber auch nicht im ganzen f-Bereich, sondern nur als maximalwert)

 

So, das wars dann fürs erste...