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Alt 29.10.2017, 15:36   #121
ZwackHKH
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Beiträge: 111
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Servus Christian,
Ich vermute wie bei der Reihenschaltungen üblich, entsteht ein Spannungsabfall an jedem Verbraucher. Dadurch glaube ich wird beim zweiten Treiber die Auslenkung niedriger. Aus diesem Grund beeinflussen sich die beiden Treiber gegeneinander. Anstatt miteinander verkoppelt zu sein.

Bitte erschlägt mich nicht meine Grundlagen liegen schon 30 Jahre zurück, und würden nie richtig gebraucht.

Gruß Heinz
ZwackHKH ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.11.2017, 18:29   #122
Gaga
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Registriert seit: 27.02.2011
Beiträge: 1.333
Standard Die isobarische Anordnung, das Koppelvolumen und was da passiert...

Moin zusammen, hallo Heinz,

Zitat:
Ich vermute wie bei der Reihenschaltungen üblich, entsteht ein Spannungsabfall an jedem Verbraucher.
Ich komme nachher darauf zurück...

Mich hat genervt, dass ich ein paar Punkte...
Zitat:
Wo seht ihr die Ursache für das unterschiedliche Verhalten bei Parallel- und serieller Schaltung der beiden Treiber? Wieso verschlechtert die serielle Schaltung das Verhalten des Systems? Oder auch: was macht die serielle Schaltung wechselseitig mit den Schwingspulen des jeweils anderen Treibers? Treibt der resonierende CP-104 den anderen über dessen Schwingspule an? Und könnte ich das durch pfiffige Beschaltung verhindern?
...nicht verstanden habe.

Daher habe ich ein wenig nachgedacht und versuche das '201Hz-Phänomen' nochmals systematisch anzugehen. Dann ist aber auch gut.

Also. Zunächst schaue ich die beiden Extreme der isobarischen Anordung an,
(i) nur ein Treiber (von mir aus mit Doppelschwingspule) am Anfang der Röhre und
(ii) jeweils ein Treiber an beiden Enden der Röhre.

Ich fange mit der einfachsten Variante an. Nur 1 CP-104 steckt vorne in der 27cm langen Röhre:


Der SPL in 1 m Entfernung (in unendlicher Schallwand):


Was ist da los? Die 27cm Länge der Röhre passen zu einer Längsresonanz von 636Hz. So weit so gut.

Was passiert, wenn zwei CP104 an den Enden der Röhre betrieben werden?


Da wir zwei Chassis ansteuern , können wir die parallele Ansteuerung betrachten...


...und die serielle Ansteuerung:


Was passiert hier? Die eben schon beobachtete Längsresonanz bei 636Hz ist ebenso zu sehen. Allerdings stärker, da diese ja jetzt von beiden Seiten her von 2 Treibern angeregt wird.

Zudem ist die Parallelschaltung 6dB lauter als die serielle Beschaltung der Treiber.

Wirklich beachtenswert ist aber, dass bei beiden Varianten kein Peak bei/um 200 Hz zu sehen ist.

Wie verhalten sich die Treiber, wenn jeweils nur ein Treiber angesteuert wird und der zweite Treiber als Passivmembran betrieben wird?
Zunächst die Variante mit aktivem, vorderem Treiber und passivem, hinterem Treiber:


Bei ca 640Hz wieder die Längsreso und ein Einbruch bei ca 100Hz durch die Passivmemebran (die will ja auch angeregt werden).

Andersrum, mit aktivem, hinterem Treiber (wir sehen, was durch den vorderen, passiven CP-104 abgestrahlt wird):


Etwas über 100Hz bewegt sich die Passivmembran also kräftig bzw. strahlt ordentlich ab. Darüber die Längsreso(s), beginnend mit der Reso zwischen 600 und 700Hz.

Da in der Simu ein CP-104 eingebaut ist, können wir auch schauen, was an der (offenen) Schwingspule des jeweils pasiven CP-104 passiert (das sieht für beide Schaltungsvarianten identisch aus, da die Anordung ja vollkommen symmetrisch ist):


Schön zu sehen, wie die Spannung an der Schwingspule um 100 Hz anfällt. Hier bewegt sich der passive CP-104 ja auch am stärksten. Ich vermute, das hattest Du mit 'Spannungsabfall' am Verbraucher' gemeint?

So weit so gut. Passt alles prima zusammen. Spannend wird's jetzt natürlich, wie die entsprechenden Simulationen für die isobarische Anordnung aussieht! Und warum da die 200Hz-Reso auftaucht. Und was die isobarische Anordung dann überhaupt bringt...

Im nächsten Beitrag.

Bis dahin,
Christoph
Gaga ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 01.11.2017, 23:28   #123
Gaga
Erfahrener Benutzer
 
Registriert seit: 27.02.2011
Beiträge: 1.333
Standard Die isobarische Anordnung, das Koppelvolumen und was da passiert...

Na denn. Was also passiert - im Vergleich zu (i) nur einem Treiber oder (ii) zwei Treibern an den beiden Enden in der 27cm-Röhre, wenn der zweite Treiber 7cm hinter dem ersten CP-104, mit dem entsprechenden Koppelvolumen tCab1, montiert wird?

Nix Gutes. So viel kann ich schon mal sagen.

Schauen wir genauer hin:


Worin unterscheidet sich dieser Aufbau prinzipiell von den beiden im letzten Beitrag gezeigten Anordnungen? Es passieren mehrere Sachen, die problematisch sind:
- Es entsteht das Koppelvolumen tCab1 zwischen den beiden Treibern. Na und?
Ein Vergleich zur Variante mit einem Treiber: Wäre im einfachen Fall (ein Treiber am Anfang der Röhre) ein Treiber mit Doppelschwingspule eingebaut (und diese seriell verschaltet) gewesen, dann würden die beiden Spulen jetzt nicht mehr auf eine Membran arbeiten (und über diese mechanisch direkt gekoppelt sein), sondern über das Koppelvolumen tCab1.
- Die beiden Treiber werden mit ihren Membran Vorder- und Rückseiten unterschiedlich stark belastet. Das ist ungünstig, weil eine Quelle für Klirr, den man ja mit der isobarischen Anordnung gerade gerninger bekommen will.

Wie sieht nur der SPL bei paralleler bzw. serieller Schaltung der beiden CP-104 aus?

Parallel beschaltet:

Die 7cm Abstand der Treiber passen zu einer Resonanz bei ca 2450Hz. Das passt, sonst alles gut.

Seriell beschaltet:

Die Resonanz der 7cm-Zwischenkammer ist noch da - und bei etwas über 200Hz hat sich die bekannte Resonanz daz gesellt, um die es sich in den letzten, gefühlten 200 Beiträgen geht.

Die Ursache liegt zweifellos im Koppelvolumen begründet. Also schnell angeschaut, was passiert bei der Variation des Koppelvolumens (Abstand der Treiber 3.5cm, 7cm, 14cm und 20cm)?


Das:

Die rote Kurve zeigt den SPL-Verlauf für den 7cm-Abstand (wie oben). Bei Verkleinerung des Abstands (=Koppelvolumens) auf 3.5cm verbessert sich die Situation entsprechend: Die Resonanz schiebt sich zu höheren Frequenzen hin (knapp unter 300Hz) und wird schwächer. (Was Bizarre schon in Beitrag #104 vermutet - ich brauch' halt manchmal etwas länger...) . Sobald die Membranen aufeinander liegen würden, wäre die Reso dann vollends weg.
In die andere Richtung? Bei 14cm und 20cm Abstand liegt die Reso noch tiefer, bei unter 200Hz. Dass die Reso von 14cm auf 20cm nicht mehr weiter nach unten wandert, liegt vermutlich daran, dass die Membran der hinteren CP-104 mit kleiner werdendem rückseitigen Volumen stärker gedämpft wird. Die Längsreso des Gehäuses wandert aber entsprechend weiter nach unten (hier von ca 1300Hz auf etwas unter 900Hz). Klar ist also, dass ich das Koppelvolumen so weit wie möglich verkleinern muss. Das wussten wir allerdings schon vorher...

AUch wenn's ganz schön ist, dass ich langsam verstehe, was eine solche isobarische Anordnung so alles anstellt - wie war das noch mit den offenen Fragen?
Zitat:
Wo seht ihr die Ursache für das unterschiedliche Verhalten bei Parallel- und serieller Schaltung der beiden Treiber? Wieso verschlechtert die serielle Schaltung das Verhalten des Systems? Oder auch: was macht die serielle Schaltung wechselseitig mit den Schwingspulen des jeweils anderen Treibers? Treibt der resonierende CP-104 den anderen über dessen Schwingspule an? Und könnte ich das durch pfiffige Beschaltung verhindern?
Warum das unterschiedliche Verhalten bei serieller und paralleler Schaltung? Die Treiber sind durch das Koppelvolumen miteinander verbunden (und gleichzeitig getrennt). Beide Membranen werden mechanisch unterschiedlich stark belastet (bedämpft). Sie regen sich also über das Koppelvolumen gegenseitig unterschiedlich stark an. Dabei induzieren sie durch de Bewegung eine Spannung in die jeweilige Schwingspule, die bei Parallelschaltung unmittelbar 'kurzgeschlossen' ist, bei serieller Beschaltung jedoch nicht. Offenbar schwingt das System 'Membran1-Koppelvolumen-Membran2-Schwingspule2-Schwingspule1' (frequenzabhängig) munter vor sich hin. Leider krige ich das entsprechende Erstatzschaltbild noch nicht auf die Reihe - was aber nützlich wäre, um die möglichen sinnvollen Maßnahmen zur Korrektur zielgerichtet zu versuchen.

Ich fange aber mal Schritt für Schritt an das obe beschriebene System der beiden Membranen und seriell verschalteten Schwingspulen besser zu verstehen.

Dazu (und als kleine Motivation für Euch) zunächst der SPL, die Impedanz und die Spannung an den beiden Schwingspulen für die isobarische, serielle Anordnung mit 7cm Abstand der Treiber.
SPL:

Impedanz:

Spannung an CP-104 vorn (rot) und hinten (blau):


Dazu im Vergleich die entsprechenden Simulationen, bei denen nur der vordere CP.104 angesteuert wird und der Hintere als 'Passivmembran arbeitet (Schwingspule offen).
SPL:

Impedanz:

Spannung an den beiden CP-104-Schwingspulen (rot = vorne, aktiv; blau = hinten, passiv, offen):


Wie würdet ihr das Problem (neben der Verkleinerung des Koppelvolumens) schaltungstechnisch angehen?

Mehr dazu so oder so im nächsten Beitrag.

Grüße,
Christoph

Geändert von Gaga (15.11.2017 um 21:20 Uhr).
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Alt 13.11.2017, 00:02   #124
Bizarre
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Keine Ahnung was man da (praktikabel) schaltungstechnisch ändern könnte , außer die CP-104 durch WAL416 ersetzen...

OK, also andere Schallgeschwindigkeit im Koppelvolumen,, d.h. H2 oder SF6 statt Luft ( mit letzterem oder wars irgendein FKW hat doch Elektor vor zig Jahren schon mal rumgesponnen...)

Ois a schmarrn, völlig gaga
__________________
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Alt 18.11.2017, 01:48   #125
Gaga
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Hallo Manfred,

Zitat:
...außer die CP-104 durch WAL416 ersetzen...
Da triffst Du den Nagel auf den Kopf. Ob der WAL416 in etwas 3 Litern gut untergebracht wäre, bin ich mir nicht sicher. Aber der Visaton W130X oder einer der kleinen Wavecor würd's vermutlich tun, so wie der WF120BD03, den Christoph Gebhard für einen PC-Lautsprecher in einem ca. 3.3 Liter-Gehäuse eingesetzt hat...

Tatsächlich ist der Aufwand, die beiden CP104 in isobarischer Anordung in einer furnierten Pappröhre unterzubringen irgendwie...
Zitat:
völlig gaga

Zu den (guten) Gründen, davon die Finger zu lassen, später mehr in einem Fazit.

Aber da ich in meinen Threads eh dazu neige, mir möglichst pädagogisch wertvoll selbst ein wenig mehr gefährliches Halbwissen über die Elektroakustik und den Lautsprecherbau beizubringen, mach' ich hier mal munter weiter.

Nach den vielen Simus zur Abwechslung mit Messungen.

Wie war der Stand der Dinge? Klar war, dass die hintere Membran durch das zu große Koppelvolumen nicht mehr gut an die vordere Membran gekoppelt ist (also die beiden Chassis in isobarischer Anordnung nicht mehr wie ein Chassis mit doppelter Membran-Masse und halbiertem Vas betrachtet werden können), sondern die Membranen des jeweils anderen CP104 sich eher wie Passivmembranen verhalten.

Dazu die Messung aus Sicht des vorderen, äußeren CP104. Dieser wird bei der Messung aktiv angesteuert, der hintere (innere) CP104 ist passiv. Für diese Messung habe ich (anstelle ein Mikrifon einzusetzen) einfach die Spannung an der Schwingspule des inneren CP104 abgenommen, währen am vorderen CP104 der Sinus-Sweep gelaufen ist. Das sieht dann so aus:


Tatsächlich ist gut zu sehen, wie die Membran des inneren CP104 bei etwas über 200Hz als Passivmembran schwingt. Zudem sind die Resonanz des Koppelvolumens und die BR-Abstimmung zu sehen. Soweit so gut und auch schon in den ABEC-Simus zu sehen.

Wie kriege ich nun die 210-Hz Reso (Schaltungs-technisch) doch noch weg?
Folgende Überlegung: Wenn der hintere CP104 ja eh (über 250 Hz) schon nicht mehr gut an den vorderen CP104 gekoppelt ist und ein Eigenleben führt, warum dann versuchen, die beiden CP104 über den ganzen Frequenzbereich parallel laufen zu lassen? Es wäre ja ohnehin ok, wenn der hintere/innere CP104 den Bassbereich<200Hz unterstützt und der äußere CP104 dei ABstrahlung >250Hz übernimmt.

Da die beiden CP104 seriell verschaltet sind - was passiert, wenn ich zur Schwingspule des inneren CP104 einen Kondensatpr parallel schalte? Das würde so aussehen:


Je nachdem, wie man das betrachtet (obacht, serielle Weiche), werden die an der Schwingspule des inneren CP104 anliegenden, höheren Frequenzen 'kurz geschlossen', während der vordere CP104 noch über die Schwingspule des hinteren CP104 mit tiefen Frequenzen versorgt wird (und auch über den vorgeschalteten Kondensator).

Na wie nu? Hier die Messungen (am äußeren Bass, nah) ohne und mit einem 37uF- oder 47uF-Kondensator parallel zur Schwingspule des inneren CP104:


Das sieht mit dem 47uF-Kondensator doch schon mal gar nicht so schlecht aus: Der 210 Hz-Peak ist kaum noch zu sehen und über 250Hz hat der vordere CP104 sogar einen etwas höheren Schalldruck. Ein guter Ausgangspunkt, um den kleinen PC-Lautsprecher doch noch fertig zu entwickeln...

Bis dahin, Grüße,
Christoph
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Alt 18.11.2017, 13:28   #126
Gaga
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Moin zusammen,

nachdem die Beschaltung des inneren CP104 mit einem Kondensator in die richtige Richtung gezeigt hat, gleich noch einen Schritt weiter.

Die Messung der mit 47uF beschalteten CP104 zeigt noch einen von ca 200Hz auf ca 800Hz um 2.5dB leicht ansteigenden SPL. Lässt sich der FR durch einen Widerstand vor dem Kondensator einstellen? Das würde so aussehen:


Dazu die Messungen am vorderen CP104, nah, ohne oder mit vorgeschalteten R's mit 2.2, 4.7 oder 15 Ohm:


Etwas vergrößert und mit Beschriftung...

...wird deutlich, dass sich der 220Hz-Peak mit einem RC-Glied parallel zur Schwingspule des hinteren/inneren CP104 prima in den Griff kriegen lässt.

Im Vergleich zum unbeschalteten Konstrukt:


Von 150Hz bis 800Hz sieht das schon recht linear aus. Vielleicht messe ich noch mit einem etwas kleinerem Widerstand...

Auf jeden Fall werde ich auf der Basis jetzt weitermachen und (a) das Koppelvolumen noch etwas verkleinern, (b) die Dämpfung im hinteren BR-Volumen optimieren und (c) das BR-Rohr abstimmen.

Grüße,
Christoph
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Alt 18.11.2017, 13:37   #127
Tobias
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Hallo,
das sieht ja vielversprechend aus.
Was macht die Imp.?
Würde mich interessieren.
Weiter so
__________________
Gruß Tobias
________________
Tobias ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.11.2017, 14:40   #128
Gaga
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Hallo Tobias,

Zitat:
das sieht ja vielversprechend aus.
Was macht die Imp.? Würde mich interessieren.
Na denn...

Die Impedanz, beide CP104 in Serie, ohne und mit dem RC-Glied R=2.2 ohm und C=47 uF:

Grün=unbeschaltet

Impedanzmessung der einzelnen CP104, innen und außen (der jeweils andere CP104 ist unbeschaltet, Schwingspule offen):

Grün=innerer CP104

Und der innere CP104 ohne und mit dem RC-Glied R=2.2 ohm und C=47 uF:
Grün=unbeschaltet

Jetzt bleibt natürlich zu messen, wie sich das RC-Glied auf den SPL <200Hz auswirkt...

Gruß,
Christoph

Geändert von Gaga (18.11.2017 um 17:59 Uhr).
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Alt 18.11.2017, 15:00   #129
Tobias
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Danke Gaga,
Ich hatte befürchtet, dass die Imp und den Keller rutscht,
Ist aber noch im grünen Bereich.
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Gruß Tobias
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Tobias ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.11.2017, 21:32   #130
Gaga
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Moin zusammen,

ja, die Impedanz bleibt schön oberhalb von 6 ohm - der zweite CP-104 ist ja immer noch in Serie.

Der Vollständigkeit halber noch die Messung von Bass und BR-Rohr nah, ohne und mit dem RC-Glied (immer noch 2.2 ohm und 47uF parallel zur Schwingspule des inneren CP104). Der Pegel ist bei allen Messungen identisch:


Durch die 'Entkopplung' der Membranen ist das 220Hz-Problem fast verschwunden. Zudem gewinnt der SPL über 250Hz am vorderen Bass um 3dB und der Pegel am BR-Rohr ebenfalls ca. 2-3dB.

So geht's also prinzipiell weiter. Ich versuche noch das Koppelvolumen zu verkleinern. Das RC-Glied wird dann entsprechend angepasst.

Die oben gezeigten Messungen wurden mit einer liegenden Röhre durchgeführt. Es fehlen also noch Messungen der Röhre vertikal, mit dem Bass nach oben bzw. dem Bass nach unten zur Tischpatte hin. Kommt alles noch...

Bis dahin,
Christoph
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Stichworte
akabak simulation , isobaric , lage br-port , pc-lautsprecher , schreibtisch

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