Frequenzweichenbau

[webdeejay 0]

hi, ich habe vor für meinen Subwoofer ein profissionele Frequenzweiche zu bauen, leider weiß ich nur welche Bauteile man benötigt, aber nicht wie man deren Wert berechnet!! Bitte schickt mir Informationen zu, wie man den Wert des Elkos und der Spule berechnet!

vielen Dank für eure Hilfe

 

[boxworld 0]

Hy webdeejay

 

Du wirst um den Kauf eines Buches nicht herum kommen. In dem Visaton Buch sind ausserdem Tabellen drinn an denen Du die Grundschaltungen ablesen kannst.

 

Gruss Marc

 

[Herchenröder 0]

Hi,

 

das mit dem Buch besorgen ist absolut sinnvoll, da gerade im Bassbereich durch die LS-Resonanz Effekte auftreten, die die Planung einer passiven Frequenzweiche zum Lotteriespiel werden läßt.

 

Die Formeln sind einfach und gelten nur (!) für 12dB-Filter:

 

L(mH)=225xZ/Fg

C(uF)=160000/1,41/Z/Fg

 

Z=LS-Impedanz

Fg=gewünschte Grenzfrequenz

L=Spulenwert in millihenry

C=Kodensator in microfarad

 

IMHO solltest Du für eine professionelle Subwooferlösung entweder aktiv mit eigenem Subwooferverstärker drangehen oder einen Bandpass bauen.

 

Viel Glück, Michael : )

 

[Uibel 0]

eine "professionelle Weiche für einen Subwoofer" ist eine aktive! Das Teil passiv aufzubauen macht weder akustisch noch aus Kostengesichtspunkten Sinn. Die benötigten Bauteile gehen, da sehr hohe Werte vonnöten wären, schnell in den Bereich von einigen 100 DM. Für den Preis gibt es auch einen Aktiveinschub incl. Verstärker. Zum Aufbau eines aktiven Subs benötigt man zudem weder Formeln noch Messequipment, was die Sache weiter vereinfacht und verbilligt.

 

Schau Dich vielleicht mal bei Vision (http://www.sitronik-industrie.de/ unter "Neu im Programm") oder bei Intertechnik (http://www.intertechnik.de/) um.

 

Einen Bauvorschlag für einen aktiven Sub findest Du auch auf meiner Homepage unter "Bauvorschläge".

 

Grüße

Michael

 

http://www.audiocad.de/x_ac.gif

http://www.audiocad.de

 

[klopp 0]

Hallo Webdeejay,

 

was am meisten für einen aktiven Subwoofer spricht, ist dessen Flexibilität. Relative Lautstärke und Trennfrequenz können frei eingestellt werden.

 

Der Bau eines passiven Subwoofers war auch für mich eine Enttäuschung. Der Tieftonwürfel (30er-Doppelschwingspulenbass im Bandpassgehäuse, passive Weiche für 150 DM) konnte zwar tief und laut spielen. Im Verhältnis zu den Satelliten war er aber zu laut und bisher habe ich noch keinen passenden Satelliten gefunden. So steht er nun staubbedeckt in einer dunklen Kammer. Vielleicht so lange, bis er ein Aktivmodul erhält.

 

MfG Peter Klopp

 

[webdeejay 0]

Ja ok ich werds mir zum Herzen nehmen *g*

Ich hatte eigentlich schon länger vor mir eine zu kaufen, nur dachte ich immer das die viel zu teuerer wären! Aber wenn man Qualität will muss man eben auch mal was zahlen!

Danke für eure Hilfe

 

[2&40 0]

Hallo webdeejay,

 

kleiner Tipp am Rande, falls Du Dich für die aktive Lösung entscheidest, da Du wie es scheint in der "probier und studier Phase" bist, kann ich Dir nur Empfehlen das Aktivmodul in ein extra Gehäuse einzubauen (z.B.: so wie ein hochkant hingestellter Videorecorder) falls Dein woofer nichts wird must Du das Aktivmodul nicht Ständig umherbauen und die Gefahr das es defekt wird ist kleiner bzw. ist auch ein Woofergehäuse ohne Endstufensektion schneller auf und umgebaut !

 

Gruß 2&40

 

PS: Selbstverständlich kannst Du das Aktivmodul dann neben Dein Sofa stellen und denn Woofer wo anders somit kannst Du elegant vom Sofa aus den Subwooferpegel einstellen !

 

[Schlesinger 0]

Passiv geht auch, dann muss man allerdings ein wenig messen (impedanz ueber die frequenz und / oder sprungantwort) des woofers.

 

... und an den, dessen woofer zu laut ist und in der kammer steht: serienwiderstand vorschalten!

Entgegen aller Dummkopfmeinungen ist das der soundqualitaet kein widerspruch. Wenn ein woofer zu laut ist, hat man eine zu hohe guete, welche man mit einem serienwiderstand anpasst. Der weitere vorteil ist, dass die untere grenzfrequenz nach unten geschoben wird.

 

---So, jetzt bin ich gespannt, ob mir da nicht ein paar Leute den Kopf dafuer abschneiden wollen

 

[boxworld 0]

Macht aber auch nur dann wirklich Sinn wenn man die Resonanzfrequenz elektrisch bedaempft wird, wenn der Vorwiderstand 100W in Waerme umwandeln kann. Das mit der unteren Grenzfrequenz halte ich fuer Quatsch weil sich die elektrische Guete des Chassis nicht aendert sondern nur die der gesamten Schaltung.

 

gruss boxworld

 

[Schlesinger 0]

Ja, man sollte die daempfung passiv ausfuehren, nicht zuletzt weil das die einfachste und billigste Loesung darstellt. Die untere Grenzfrequenz sinkt aber tatsaechlich wenn die Guete des Lautsprechers herabgesetzt wird. Ein Lautsprecher ist ein Bandpass. Ungeachtet ob es sich hierbei um einen elektrischen, akustischen oder mechanischen Bandpass handelt (eine komplette Box besteht aus zumindest diesen drei komponenten), wird die Bandbreite eines Bandpasses durch die Reduzierung dessen Guete groesser.

Ein System hoher Guete weist eine schlechtes einschwingverhalten auf. Daher gibt es einen weiteren vorteil:

-Je geringer die Guete, desto besser die Impulsantwort!-

...und fuer diejenigen die das nicht rechnen koennen/wollen - ausprobieren und ueberzeugt sein )

Allerdings muss bei der freq.weiche der serienwiderstand beruecksichtigt werden, da der quellenwiderstand nicht mehr virtuell null ist.

 

[klopp 0]

Hallo Herr Schlesinger,

 

die Verhältnisse bei einem Lautsprecher entsprechen nicht denen eines elektrischen Serienschwingkreises, bei dem tatsächlich ein höherer Ohmscher Widerstand zu stärkerer Dämpfung bzw. kleinerer Güte führt.

Ganz im Gegenteil: Beim Lautsprecher führt die Einfügung eines Ohmschen Widerstands im elektrischen Teil zu einer Güteerhöhung bzw. geringerer Dämpfung im mechanischen Teil des Systems (schwingende Membran). Beide Teilsysteme sind über die elektromechanische Kopplung verbunden, die durch die Lorentzkraft auf stromdurchflossene Leiter (Schwingspule) in einem Magnetfeld gegeben ist.

 

Anschaulich: Das schwingende Masse-Feder-System (mechanisches Teilsystem) erfährt eine Dämpfung sowohl durch mechanische Widerstände als auch durch das angekoppelte elektrische Teilsystem. Die elektrische Dämpfung ist dabei meist die stärkere. Ihre Größe hängt davon ab, wie leicht es möglich ist, durch Induktion einen Strom im elektrischen Teilsystem zu erzeugen.

Am leichtesten geht das, wenn der Widerstand im elektrischen System null beträgt, am schwierigsten (=gar nicht, d.h. eine elektrische Dämpfung ist nicht vorhanden, der schwingenden Lautsprechermembran kann elektrisch keine Energie entzogen werden,) wenn der Widerstand unendlich groß ist (elektrischer Kreis offen) oder das Magnetfeld null beträgt. Damit sind die Extreme genannt, die selten auftreten, z.B. bei den von Seas patentierten "Wirbelstrombremsen" (Kurzschlusswicklung an den Enden der Schwingspule, die bei großen Auslenkungen für Extradämpfung sorgen) oder bei einer Passivmembran. In allen anderen Fällen bestimmen Schwingspulengleichstromwiderstand und Ohmsche Widerstände der Zuleitung und der Weiche die elektrische Bedämpfung.

 

Ein paar Formeln:

Macht man für das mechanische Teilsystem ein elektrisches Ersatzschaltbild (ganz grob: Serienschwingkreis; durch Ankopplung anderer mechanischer Teilsysteme aber beliebig komplizierbar), so wird die Dämpfung durch einen elektrischen Dämpfungswiderstand R_es ausgedrückt, der mit dem elektrischen Widerstand R_e im elektrischen Teilsystem durch folgende Beziehung verknüpft ist:

 

R_es=(B*l*B*l)/R_e

 

mit

B magnetische Induktion

l Leiterlänge im Magnetfeld

R_e Schwingspulengleichstromwiderstand

 

Gibt es neben dem Schwingspulengleichstromwiderstand noch andere Widerstände durch Weiche und Kabel, so sind diese als R_vor zu berücksichtigen und R_e in obiger Gleichung ist zu modifizieren:

 

R_e’=R_e+R_vor

 

Also:

R_es’=(B*l*B*l)/R_e’

 

Die elektrische Güte Q_es ist proportional zu 1/R_es , bzw. Q_es’ ist proportional zu 1/R_es’.

 

Daher gilt:

Q_es’=Q_es*(R_e+R_vor)/R_e

 

Demnach erhöht ein Vorwiderstand die elektrische Güte.

 

Höhere Güte bzw. geringere Dämpfung bedeutet aber längere Ausschwingzeiten der Membran und damit schlechteres Impulsverhalten.

 

Davon abgesehen, ich bin kein solcher Purist, dass ich deinen Vorschlag einer Pegelverringerung durch Vorwiderstand (,die nicht durch die Veränderung der Güte im mechanischen Teilsystem, sondern durch den Spannungsabfall an R_vor im elektrischen Teilsystem zu Stande kommt,) als völligen Unsinn abtue. Schließlich ist das menschliche Ohr tolerant gegenüber verzögertem Ausschwingen im Tieftonbereich und stört sich mehr an der Amplitudenüberhöhung. Auch trägt meist der Raum mehr zum Abklingverhalten von Bassimpulsen bei als der Lautsprecher selbst.

 

Beim Bandpassgehäuse mit seiner Kopplung mehrerer mechanischer Systeme ist es in der Tat so, dass eine Erhöhung der Güte die Wiedergabekurve in die Breite drückt. Wenn das ventilierte Volumen zu groß wäre, würde der Subwoofer sehr schmalbandig und laut spielen und eine solche Maßnahme sinnvoll (trotz verlängerter Ausschwingzeiten). Deine Aussage zur dabei sinkenden unteren Grenzfrequenz ist richtig. Die obere Grenzfrequenz steigt aber auch.

 

Den Bandpass habe ich jedoch nicht schmalbandig ausgelegt. Bei der erforderlichen Abschwächung von schätzungsweise 3 bis 6 dB (je nach dem, welche Satelliten ich nehme), würde daher durch einen Vorwiderstand die Wiedergabe in der Mitte des Bandpasses so weit abgesenkt, dass eine starke "Badewanne" entstände, also Pegelüberhöhungen am Rande des Bandpasses. Die subjektiv wahrgenommene Impulsqualität wäre dann doch merklich beeinträchtigt.

 

Aber ich habe mein Problem auch nur knapp beschrieben. Der Subwooferpegel ist nämlich vor allem im oberen Bereich zu laut, sprich: Der Übergang zu den Satelliten passt ebenfalls nicht, weil sich die Übertragungsbereiche von Sub and Sat überschneiden. Ich hatte früher nicht vermutet, dass dies derart stört. Verstopfen der Bassreflexrohre brachte keine wesentliche Verbesserung.

 

Sicher lassen sich alle Probleme mit passiven Filtern beheben, wenn man genügend Zeit und Geld investiert. Bei meinen Standboxen hat die Anpassung zwischen Tiefen und Mitten auch geklappt, nachdem ich diverse Filterschaltungen durchprobiert und die Mitteltöner ausgewechselt habe. Ich habe davon noch reichlich Bauteile übrig. Bei meinem Sub lässt sich mit Impedanzentzerrung, fetten Spulen und Kondensatoren bestimmt ein ordentliches Ergebnis erreichen, aber die Lösung passt dann nur für ein bestimmtes Paar Satelliten und möglicherweise nur für einen Hörraum.

 

Aktiv ist da einfacher, flexibler und nicht teurer.

 

Mit freundlichem Gruß

 

Peter Klopp

 

 

[matus 0]

na super erklaert,

aber wieso bei "zu lautem Bandpass" nicht einfach mehr

daemmen oder eine hoeher ohmmige, evtl vom wert her groessere

spule nehmen ?

feinabstimmung geht uebers ohr, das computerhirn wird

akkustisch gekitzelt und die taschenrechner abgeschaltet

gute nacht

 

[klopp 0]

Hallo Matus,

 

zu deinen Vorschlägen zur Lautstärkeverminderung:

 

Stärkere Bedämpfung:

Vergrößert man das rückwärtige effektive Gehäusevolumen durch die Beigabe von Dämpfungsmaterial, so rutscht das Frequenzband nach unten und der Wirkungsgrad sinkt. Dies hat aber Grenzen (,da max. etwa 30 % effektive Volumenvergrößerung,) und ist bei mir leider schon ausgeschöpft.

Stopft man Dämpfungsmaterial in das Frontvolumen oder den Bassreflexkanal, so wird die Wiedergabe auch leiser. Ich habe dies mit einem Stück Schaumstoff im Bassrelexschlitz ausprobiert, musste aber feststellen, dass der Bass immer noch bollerte, wohl auch weil das Überlappproblem mit den Satelliten hierdurch nicht gelöst wurde. Wenn das Überlappproblem nicht wäre: Da das Dämpfungsverhalten von Wolle etc. nicht linear ist (mit dem Schallpegel), halte ich bei argem Verstopfen eine starke Beeinträchtigung der Impulswiedergabe für möglich.

 

Höherohmige Spule:

Bewirkt ein größeres R_vor. Im letzten Beitrag erläutert.

 

Höhere Induktivität der Spule:

Passive Lösungen sind möglich, auch für mein Problem, aber teuer und nicht treffsicher zu erreichen. Eine passende Spule wäre wohl um die 30 mH groß (als Ferrobarspule 35 DM / Stück, evtl. Trafokern je >60 DM notwendig wegen Verzerrungen), wobei zur Feinabstimmung (oder bei wechselnder Raumakustik / wechselnden Satelliten) noch andere Werte vorhanden sein sollten. Damit der durch die Spule gebildete Tiefpass einwandfrei funktionieren kann, d.h. ohne Wechselwirkung mit den beiden Höckern im Impedanzverlauf des eingebauten Treibers, müssen diese Höcker durch Saugkreise (jeweils 15-20 DM) entzerrt werden. Finanzieller Aufwand 130 DM Minimum ohne Erfolgsgarantie.

 

Trotzdem danke für deine Anregungen.

 

MfG Peter Klopp