Luftfeder Simulation

[maha 0]

Hallo!

 

Unter folgender Adresse sollte eigentlich mein Excel-sheet "Luftfeder.xls" runterzuladen sein.

 

http://de.y42.briefcase.yahoo.com/bc/hackl_martin/lst?.dir=/

 

Berücksichtigt ist NUR die Luftfeder!

 

Der Antrieb wird als linear voausgesetzt.

Die Chassisfeder ist nicht berücksichtigt.

Die Membranmasse ist nicht berücksichtigt.

Es ist NICHT die Simulation eines schwingungsfähigen Systems.

 

 

 

ACHTUNG:

 

Diese Simu ist noch eine Baustelle!

Diese Simu ist eine rein statische Betrachtung!

Diese Simu gilt, wenn überhaupt, nur unterhalb Fres!

Diese Simu kann falsch sein!

 

Die Resultate können falsch sein!

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Und Excel-Profi bin ich auch nicht!

 

Gruß, Martin

 

 

[maha 0]

Nocheinmal...

 

Einzugeben sind: (ganz links oben, die 3 roten Felder)

 

1.) Vbox ... in cm3

2.) Die Membranfläche des Treibers..... in cm2

3.) der zu untersuchende Hub ..... in cm

 

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Auswertung:

 

Es existieren diverse Grafiken, interessant ist die (etwas weiter unten) Darstellung des "Output".

Schaut aus wie ein Sinus.

 

Dabei werden der

- theoretische Output.... ein reiner Sinus

- der praktische Output.... "gequetschter Sinus"

- und die Differenz der beiden dargestellt. Diese Differenz ist ein wunderschöner K2!

- andere Kurven (kleiner und höherfrequent) sind Entzerrungsversuche (allesamt bisher unbefriedigend).

 

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Frage: ist das File downloadbar? Oder gesperrt?

 

Gruß, Martin

 

[maha 0]

Achtung: Der "Lagefehler" in der "Sinusgrafik" ist mit dem Faktor 10 multipliziert!

 

Also sooooo schlimm schaut die Wirklichkeit nicht aus!

 

Gruß

 

[Gast Morph]

Hallo,

 

diesen Berg ohne Sauerstoff zu erklimmen ist eine große Leistung!

 

Ist K2 bei dingens denn so wichtig? War es nicht vielmehr K3 oder was? Jedenfalls dürfte regelmäßig der Antrieb das Problem sein.

 

Gruß

 

[GSD 0]

...Mathe ist lang her...keinen Plan mehr...

 

Na wohl doch nicht - oder ?

 

Gruß

 

GSD http://cwm.ragesofsanity.com/s/net6/jump3.gif

 

[maha 0]

Hallo Morph!

 

Na, das Downloaden dürfte ja funktionieren....

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K2....

Die unkonstante Luftfeder bewirkt gar nicht sooo viel..... Das steht eigentlich im Widerspruch zu meinen bisherigen Vermutungen...

 

Deshalb dürfte der Antrieb, bzw. die von ihm geforderte Leistung bei Subfrequenzen, eher der "Böse" sein!

 

Der Grafik kann man optisch natürlich nur den K2 entnehmen. Höherfrequente Anteile bleiben dem Auge verborgen (K4 seh´ich bei etwas gutem Willen auch noch)

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Interessant ist vielleicht noch, dass bei geringerem Hub die Fehler (der Luftfeder) überproportional abnehmen.

Was wiederum bedeutet: viel Membranfläche ist positiv! (eine tolle Erkenntnis :) )

 

Gruß, Martin

 

 

 

 

 

 

[maha 0]

Hallo!

 

Kommt auf die Messlatte an.......

 

Aber mit Mathe hab´ich seit 20 Jahren wirklich nichts mehr am Hut. Die 1ste Ableitung von Sin(x) kann ich gerade noch aus dem Gedächtnis bewerkstelligen. cos x ??? Oder falsches Vorzeichen?

 

Aber auf Grund meiner vielfältigen Betätigungsgebiete ist elektronisch, mechanisch, .... schon einiges hängengeblieben.

 

Gruß, Martin

 

Wissen kann nie schaden!!

Und Wissen entsteht durch fragen!

 

 

[maha 0]

Die verwendeten Formeln reiche ich den nächsten Tagen nach...... (Aus dem Excel-sheet sind sie ja nur schwer zu exrahieren.)

 

Und ohne Formeln fällt das Diskutieren schwer..

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Ach ja...

Es wäre nett, wenn jeder Simu-Downloader sich hier mit "Ich(ot)" o.s.ä. verewigen würde.

 

Das Erstellen bedurfte schon einiger Stunden!

 

Gruß, Martin

 

 

PS: Geplante Erweiterungen......

 

- einbeziehen des Antriebs (ev mit den Daten von Klippel)

- einbeziehen der Chassisfeder (damit auch eine Abschätzung normal abgestimmter CB-Systeme möglich wird, wo die (lineare?)Chassisfeder ca. 50% ausmacht)

 

 

 

[GSD 0]

Hi Martin,

 

ich hab mal mit deiner Simu etwas herumgespielt. Wenn die Theorie annähernd der Realität entspricht (ich muß mir nochmal deine Postings und Geistesergüsse ansehen), dann würde sich meine Vermutung einer zunehmenden unsymmetrischen Auslenkung bei verkleinerten Volumina (hatte ich mal im Visaton-Forum rein theoretisch in den Raum geworfen) bestätigen. Aber welche Konsequenzen bzgl. Musikwiedergabe (nicht statisch) ergeben sich dann daraus ? Hmmm...wäre evtl. mal interessant da weiterzudenken.

 

Gruß

 

GSD http://cwm.ragesofsanity.com/s/net6/jump3.gif

 

[maha 0]

Hallo!

 

Mein derzeitiges Fazit:

 

1.) Die Unsymmetrie (FederUnKonstante) der "Luftfeder" sieht besorgniseregend aus.

Die Auswirkungen sind aber eher gering.

 

Ein 10-zöller in 10 Liter Volumen erzeugt bei +-5mm Hub etwa 1% K2 (geschätzt).

(bei +-1 cm 1,7%; bei +-1,5cm 2,5%

 

Nocheinmal: die blaue "Lagefehlerkurve" ist mit dem Faktor 10 multipliziert.

 

 

2.) Verwundert hat mich, dass der "Fehler" wirklich ein so "schöner" K2 ist (K4,..?)

 

 

3.) Ich habe noch ein Diagramm eingefügt, das die gesamte Kraft der Luftfeder auf die Membrane zeigt. (auch hubabhängig) Na, da kommen schon einige Newton zusammen.

 

4.) Wegen 3.) gewinnt natürlich die Linearität des Antriebs bei höherer Leistung an Bedeutung.

 

5.) ????

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Aber welche Konsequenzen bzgl. Musikwiedergabe (nicht statisch) ergeben sich dann daraus ?

 

Ich denke, weit unterhalb der Resonanz darf man die "Membranbewegung" schon "statisch" sehen. Und Membranhub = erzeugtes Signal. (?)

 

Gruß, Martin

 

[Mwf 0]

Hi Martin,

 

...nein -- größere Box ist positiv! (ebenfalls eine tolle Erkenntnis)

 

weil:

doppelte Membranfläche auf gleichem Gesamtvolumen = halbes Volumen pro Membran = doppelte Luftfedersteife pro Membran...

 

es bleibt -- wie schon früher gepostet -- das evtl. erstaunliche Ergebnis:

 

>>>Verzerrungen durch Luftfeder-Nichtlinearität sind bei konstantem Gesamt-Gehäusevolumen von der Membran-Fläche/-Anzahl unabhängig<<<

bzw.:

 

>>>sie sind nur abhängig vom erzeugten (Außen-)Schalldruck<<<

bzw.:

 

>>> für einen bestimmten Schalldruck (-Intensität/-Leistung)

bei gegebener Frequenz und einer definierten Luftfeder-Verzerrung (z.B. 10%)

ist eine bestimmtes Mindest-Gehäusevolumen notwendig,

egal ob URPS, CB oder BR ! <<<

--- vorausgesetzt: perfekte Treiber ohne jegliche Eigen-Verzerrung ---

 

Eine Schallführung (wave guide, also Horn, aber auch schon Aufstellung einer konventionellen Box in einer Raumecke) kann durch verbesserte Anpassung Membranbewegung/Luft die gegebenen Grenzen überschreiten, d.h. kleiner gebaut werden.

Natürlich nur, wenn man die Baugröße des "Horns" nicht mit einbezieht...

und ggfs. K2-Verzerrungen einer Druckkammer vernachlässigen kann...

 

 

Leider weiterhin unklar:

die Ursache für erhöhte K2-Verzerrungen (Visaton-Messung) beim URPS.

 

Meine Einschätzung:

Die Ursache muß im Antrieb liegen und durch abwechselnd umgedrehten Einbau (evtl. getrennte Kammern) oder "Compound"-Anordnung zu reduzieren sein.

Dagegen spricht:

Murphy hat keinen Unterschied gehört, und Weide die Vorteile des K2-Verhaltens eindrucksvoll geschildert...

 

 

Gruß,

Michael

 

 

[maha 0]

Hallo Michael!

 

...nein -- größere Box ist positiv! (ebenfalls eine tolle Erkenntnis)

 

Hast ja recht..

 

 

Aber:

Ich hab´ mir gestern für einige Chassis die polynomischen Beschreibungen der hubabhängigen Antriebskraft (B*I) von www.Klippel.de geklaut.

 

Die baue ich heute, falls Zeit bleibt, in Grafiken ein....

Nur vorab: schon bei +- 1mm Hub sinkt bei manchen Treibern das B*I auf 80% ab.

-> viel Membranfläche, wenig Hub

 

Gruß, Martin

 

[maha 0]

Hallo nocheinmal....

 

So, die Klippel "B*I-Daten" sind verwurstet.

 

Leider schaffe ich es mathematisch nicht, den Hub aus dem Polynom so herauszudröseln, dass die "Grafik" wenigstens eine Diskussionsgrundlage bietet.

 

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Ich kann meine "falsche" (bzw. interpolierte )Grafik schon halbwegs lesen.

 

Daher gibt´s auch ein erstes Fazit:

 

Unter der Annahme, dass die Klippel-Daten stimmen (leider sind dort hauptsächlich Billig-13er zugänglich), ergeben sich Hub-Fehler, die weit größer sind, als die Fehler durch die Luftfeder.

 

Z.B. wird bei Klippel ein Chassis mit W130S bezeichnet. Das von Visaton? Die B*I Hubabhängigkeit dieses Chassis ist besonders groß. So groß, dass es eigentlich unbrauchbar ist! (Vielleicht auch nur eine Serienstreuung des Messexemplars?)

 

Ein mit W100S bezeichneter Treiber (Visaton??) ist wenigstens um die Nulllage symmetrisch, die Resultate bis zu einem Hub von +/-1mm brauchbar.

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Ich kann natürlich überhaupt nicht beurteilen, ob teure Woofer, also Bass-Spezialisten, auch mit solchen Problemen zu kämpfen haben. (JBL, symmetric field??!!)

 

Falls ja, dann wäre der URPS-Ansatz richtig.

Lieber 4 Treiber auf 1,5 mm Hub beschränken, als einen 6 mm auslenken lassen.

 

Gruß, Martin

 

PS: Laut "Klippel" schwankt die Feder"konstante" der Chassisfeder (bei den zugänglichen Treibern) bis zu 100%! Je nach Hub.

Dagegen ist die "Luftfeder" eigentlich vollkommen linear.

 

 

[Frog 0]

Hi Maha

Du denkst zu viel! *ggggg*

Gruss vom Dr.ÖrpZ

Frog

 

PS:Was die Boxenelite Überfordert ist für einen Börsenmakler(oder so?)...leichtes Spiel

 

[maha 0]

Hallo DDr. Örpz!

 

Zu viel denken.... Mag sein!

 

ABER....

Speziell im von Dir erwähnten Gebiet, ist das Hinterfragen besonders wichtig. Bzw. lohnend!

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Und Nachdenken macht Spaß, besonders wenn es vollkommen Fachfremdes betrifft. Hin und wieder (meist?) lande ich zwar in einer Sackgasse, das ist mir aber egal.

Hier im Forum krieg ich dann eh´ gleich eine auf den "Deckel".

Bei LS-Gedankenspielen darf ich mir Fehler leisten. Das ist doch schön.

 

Obwohl ich mich um Fehlerfreiheit bemühe.

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PS:Was die Boxenelite Überfordert ist für einen Börsenmakler(oder so?)...leichtes Spiel

 

Nein, natürlich nicht!

Warum schreibe ich so oft: "denke ich", "glaube ich"?? Weil ich ja wirklich keine Ahnung habe. Und das stört mich!

Manchmal bringen aber Fachfremde doch ein Steinchen ins Rollen - sei es nur durch blödes Fragen oder Aufstellen von seltsamen Theorien.

 

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So, jetzt geh´ich in den Garten, die Wasserleitung fertiglöten! Hoffentlich ist kein Installateur in der Nähe!

 

Gruß, Martin

 

[maha 0]

Hallo!

 

Das Excel-sheet "Simu-Luftfeder+Antrieb.xls"

wurde um eine Simu des Antriebs ergänzt -

auf "Blatt 2".

 

Allerdings nur mit den Daten von 2 billigen Chassis.

 

http://de.y42.briefcase.yahoo.com/bc/hackl_martin/lst?.dir=/

 

Gute Nacht, Martin

 

[maha 0]

Hallo!

 

Wenn man bedenkt, dass so ein armer W130S gleichzeitig mit einer Bassattacke auch noch Stimmen "bringen" soll.......

 

... dann wundert man sich

 

...die Stimme mit 50 Hz "amplitudenmoduliert"

... bei der positiven Basshalbwelle noch halbwegs linar

....bei der negativen kräftig verklirrt

 

Gruß, Martin

 

 

 

[Grz 0]

 

 

[maha 0]

Hallo!

 

Simu ergänzt um Schaubilder die für einen Treiber namens W130S (Visaton?) die Hubabhängigkeit der Chassisfeder, und im Vergleich dazu die Hubabhängigkeit der Luftfeder (für Vbox=10 Liter bzw. 2 Liter) zeigen.

 

Fazit: Die Luftfeder ist enorm linear!

 

Gruß, Martin

 

PS: Hoffentlich steckt nicht irgendwo ein Rechenfehler drin....

 

[maha 0]

Hallo!

 

Langsam lern´ ich Excel kennen

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Neu eingebaut:

 

Simu des "Output" eines 13er Chassis unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Antriebs- und Chassisfeder-Fehler. (Unter Freiluftbedingungen!)

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Unter der Voraussetzung halbwegs fehlerfreier "Rechnungen" und Annahmen.....

 

Das derzeitige Fazit:

 

-Eine "straffe" Luftfeder linearisiert die Gesamtfeder (Luft+Chassis)!

Und zwar gewaltig. Natürlich unter der Voraussetzung, dass man die Daten des 13ers auf echte Basschassis übertragen darf.

 

-die Chassisfeder arbeitet ähnlich unlinear wie der Antrieb.(beim betrachteten 13er)

 

-Es ist ein Wunder, dass 2-Weg Boxen überhaupt funktionieren!

 

-Excel ist geil!

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Gruß, Martin

 

 

 

[maha 0]

Hallo!

 

http://de.y42.briefcase.yahoo.com/bc/hackl_martin/lst?.dir=/

 

File: Simu-.........04

 

Ich habe heute meine "Rechengänge" und die zugehörigen Gedanken dokumentiert.

 

Puhh.... Viel Arbeit, denn wer weiß denn noch, was er sich vor einer Woche gedacht hat!

 

An die Mathematiker, Physiker und Excel-Profis: Nicht lachen! Besser kann ich´s nicht.

 

Fehler, rechentechnisch und gedanklich, sind durchaus möglich!

 

Gruß, Martin

 

 

 

[maha 0]

Vergessen.......

 

In der untersten Zeile des Excel-sheets kann entweder Blatt "Luftfeder" oder Blatt "Antrieb" ausgewählt werden.

 

Gruß, Martin

 

[Gast horngacher]

Hallo,

 

erst mal geht es mir im Folgenden nicht um „Klang“; Weide`s Aussagen zum Klirr des Urps

und die dadurch verbesserten klanglichen Eigenschaften sind einleuchtend, doch handelt es

sich beim Urps somit um ein „Effektgerät“ (im positiven Sinn) und nicht um signalgetreue

Reproduktion.

 

„Die Luftfeder wird als „linearer“ bezeichnet“

Dazu meine ich:

 

1. Die elektrische Dämpfung spielt die mit Abstand größte Rolle, was auch gut ist, da sie

direkt beim Antrieb ansetzt.

 

2. Die Aufgabe der Zentrierspinne ist in erster Linie doch die Zentrierung der Schwingspule

mittig bzw. symmetrisch zur Polplatte (kann das die „linearere Luftfeder“)

 

3. Eine starke mechanische Dämpfung (mechanische Verluste!!) müßte sich klanglich

negativ auswirken ( der oftmals „knackigere“ Baß bei hart aufgehängten Membranen rührt einfach von den bei diesen Chassis oft fehlenden Tiefbaß und dafür verstärkt wiedergegebenen Bereich um 100 Hz her).

 

4. Zur mechanischen Dämpfung ist die Zentrierspinne der Luftfeder überlegen, da sie in der

Nähe des Antriebs wirkt. Selbst wenn die Luftfeder linearer sein sollte, wäre sie erst besser wenn der elektrische Antrieb ebenfalls auf die ganze Membranfläche direkt wirken würde. Da dies nicht der Fall ist führt eine starke Luftfeder unweigerlich zu Partialschwingungen, Verformungen der Lautsprechermembran.

 

5. Eine gleichmäßige akustische Belastung vor und hinter der Membran (bzgl. linearer,

positiver und negativer Auslenkung der VC) galt schon immer als optimal.......wie

macht es Urps ????

 

6. Den Antrieb trifft wohl keine Schuld an den Urps Verzerrungen.

 

 

Wahrscheinlich wurden von Anderen in der unendlichen Urps Diskussion meine Punkte schon genannt, bitte dies zu entschuldigen.

 

 

Mit freundlichen Grüßen H.

 

 

[maha 0]

Hallo Horngacher!

 

1.) Ich hab´ mir die Arbeit rund um die Luftfeder nur deshalb angetan weil es mich selber interessiert hat. Und alle disbezüglichen Überlegungen können falsch sein!

 

2.) Es geht auch mir nicht um den Klang.

 

3.) Die Erkenntnisse bezüglich der Luftfeder, des Antriebs und der Chassisfeder beziehen sich m.M. auch auf viele andere Bass-Systeme. Sind also nicht URPS-spezifisch. Eher allgemein gültig, für Schwinger die unterhalb der Einbauresonanz betrieben werden. (?)

 

4.) Die Chassisfedern der von Klippel untersuchten Chassis sind wirklich deutlich nichtlinearer als die extrem straffe Luftfeder beim Urps.

 

5.) Federn, also auch die Luftfeder, dämpfen IMHO nicht. Eine "straffe" Feder erhöht nur die (Einbau)Resonanzfrequenz.

 

6.) Die Zentrierung ist wahrscheinlich nicht nur "Feder", sie dämpft auch (?) (Natürlich soll sie vorrangig ´zentrieren´)

 

7.) URPS: Leider muß der Antrieb wegen der starken Luftfeder heftig Leistung liefern. Vielleicht existieren ausser den bei Klippel beschriebenen "Phänomenen", die ja für alle "Bass-Systeme" gültig wären, auch noch andere nichtlineare Effekte....... z. B. bei hoher Leistung im Sub-Frequenzbereich???

 

8.) URPS: Die Membrane wird nicht nur durch "Beschleunigungskräfte" (Membranmasse und angekoppeltes Luftvolumen) belastet, sondern auch durch eine, im Vergleich zu CB oder BR, wesentlich stärkere Luftfeder. Die greift zwar flächig an, (genau wie die Beschleunigungskräfte) ist aber verdammt kräftig.

An die "Steifigkeit" der Membrane werden beim URPS sicher erhöhte Anforderungen gestellt.

 

Eventuell könnten "Verformungen" der Membrane der Grund für den K2 sein. Die Membrane ist ja nicht symmetrisch bezüglich der angreifenden Lasten.

 

9.) Falls man die "Klippel"-Daten (von Antrieb und Chassisfeder) auch auf Qualitäts-Basschassis hochrechnen darf, dann sollte der Ansatz: "viele Chassis bei proportional verringertem Hub" eigentlich richtig sein. Egal ob CB, URPS oder BR. Nur bleibt beim URPS das Gehäuse klein.

Hubveringerung sollte auch das Markenzeichen von Hörnern sein. Dieser Ansatz erscheint mir auch in völlig neuem Licht.

 

10.) Ich mach´ mal eine Woche Denk- und Hifi-Pause. Die bisherigen Resultate verblüffen mich schon irgendwie.

 

Andererseits decken sie sich mit meinen uralten Annahmen und Vermutungen, auf deren Basis ich vor 10 Jahren mein "Wohnzimmersystem" konstruierte: Membranfläche!

Oder andersrum..... Ist die Membranfläche zu gering, bringt ein Beschneiden der Subfrequenzen Klangvorteile. Eine "kleine" Bassmembrane kann 50 Hz zwar reproduzieren - der "Output" ist aber viel zu leise. Daher: weg mit Subfrequenzen.

 

MfG Martin

 

[maha 0]

Hallo

 

http://de.y42.briefcase.yahoo.com/bc/hackl....view=l&.last=1

 

Unter dieser Adresse gibt es die neueste Version der "Visualisierungen" ( ) von seltsamen Membranbewegungen downzuloaden ( ).

 

Die Simu enthält die allerneuesten und tiefgreifendsten Erkenntnisse. Alle unglaublich wahrheitsbehaftet! Gedankengänge sind sogar dokumentiert!!! Wahrscheinlich unverständlich, aber immer noch präziser als die Taumelauslenkungen diverser Chassis im Bassbereich.

 

Bewegungungen beginnen kontrolliert, enden aber bei steigender Amplitude im Hubchaos. Fast wie im wirklichen Leben.

 

Gruß, Martin