Trennfrequenzen bei unterschiedlichen Ordnungen z.B. 12dB / 18 dB

[Siegfried]

Hallo und guten Tag,


derzeit mache ich mir wieder einmal Gedanken wie die Trennfrequenz für einen Zweiweger mit Kalotte zu berechnen ist.
Zunächst einmal ganz Allgemein am Beispiel Standbox Visaton VIB-170.
Kalotte: z.B. KE25 Visaton, 8 Ohm, 25 mm Durchmesser, Trennung BW-3.Ordnung.
Tiefmitteltöner: AL170 Visaton, 8 Ohm, Membrane 132 mm, Trennung 2. Ordnung.
Ich habe diese mal gewählt, da sie mit Boxsim nachvollzogen werden können.
Der org. Bauvorschlag von Visaton mit der org. Weiche scheint nicht das ganz gelbe vom Ei zu sein.
Obwohl die Chassi als solche recht gut sind.


http://forum.visaton.de/showthread.php?t=4286


Nun wollte ich nicht nur ewig herumprobieren bis das Optimum erreicht ist, sondern mal auf dem mathe Weg dies erreichen. Gewiss muß in dem finalen Aufbau Feintuning betrieben werden.


H: 105, B: 22, T: 30
BR rückseitig 25 cm von unten: aus 38 L, 41 Hz
KE25 oben auf 94 cm, versetzt auf 14cm (Mittig ist 11cm)
drunter der AL170 73,5 cm


Hat einer eine Idee wie Trennfrequenzen bei unterschiedlichen Ordnungen berechnet werden?


Gruß

[Darakon]

Hallo Siegfried,


Für mich schwierig zu verstehen, worauf du hinaus willst.

Die Trennfrequenz kann nicht "berechnet" werden (auch nicht bei Trennung gleicher Ordnung), sondern muss so passend wie möglich ausgewählt werden (wobei die Auswahl ein Kompromiss aus mehreren Kriterien ist).
Inwiefern ist die Visaton VIB-170 nicht das gelbe vom Ei? Wie würde denn das Optimum für dich aussehen?
Beziehst du das "Optimum" auf den Achfrequenzgang? Der ist zumindest laut Visaton doch sehr in Ordnung (+/- 1dB).

Auch wenn ich nicht genau weiß, worauf du hinaus willst, würde ich dir VirtuixCAD empfehlen.
Das kann alles! Absolut alles! ;)

[wilbur11]

Hallo Siegfried,

warum nimmst Du nicht Boxsim zum simulieren Deiner Box?
Gerade bei Visatonchassis ist das neue Boxsim die beste Lösung, die es gibt.

Aber woran machst Du es fest, dass die originale Weiche nicht gut sein soll?
Ich meine, wenn Du das wirklich punktgenau erklären kannst, solltest Du auch genügend Wissen haben, um die Weiche nach Deinen Wünschen zu verbessern

[Kaspie]

Hallo Siegfried,
ich möchte auf Deine Frage eingehen

derzeit mache ich mir wieder einmal Gedanken wie die Trennfrequenz für einen Zweiweger mit Kalotte zu berechnen ist.
Zunächst einmal ganz Allgemein am Beispiel Standbox Visaton VIB-170. Kalotte: z.B. KE25 Visaton, 8 Ohm, 25 mm Durchmesser, Trennung BW-3.Ordnung.
AM Beispiel einer Butterworth Weiche 3. Ordnung für den HT :
C1 = 1/3 pi fc Z
C2 = 1/pi fc Z
L1 = 3Z/8pi fc

FW 2. Ordnung für den Bass:
L=Wurzel 2*Z/2Pi fc
C= Wurzel 2/4 pi fc Z

Hier wirst Du ein paar schöne Tools dafür finden.
https://www.lautsprechershop.de/tools/main.htm
Achte bitte auf diesen Satz

Nachfolgende Programme berechnen Weichen für ideale Lautsprecher mit 4 oder 8 Ohm und ebenem Frequenzgang. Diese muss dann noch auf Ihre Lautsprecher durch Messen oder Hörsitzungen angepasst werden.

[Azrael]

Das blöde ist, dass es insbesondere das....:
Nachfolgende Programme berechnen Weichen für ideale Lautsprecher mit 4 oder 8 Ohm und ebenem Frequenzgang. Diese muss dann noch auf Ihre Lautsprecher durch Messen oder Hörsitzungen angepasst werden.....praktisch nicht gibt.

Viele Grüße,
Michael

*edit*:
....außer vielleicht bei einigen Folienhochtönern.

[fosti]

Wie so oft schon gesagt zählt alleine die funktionierende akustische(!) Filterordnung. Elektrische Topologien sind nur ein Ideal. Aktiv geht das relativ einfach:
Speakers white paper (https://www.grimmaudio.com/wordpress/wp-content/uploads/speakers.pdf)

[Kaspie]

Wie so oft schon gesagt zählt alleine die funktionierende akustische(!) Filterordnung. Elektrische Topologien sind nur ein Ideal. Aktiv geht das relativ einfach:
Speakers white paper (https://www.grimmaudio.com/wordpress/wp-content/uploads/speakers.pdf)

Hi Fosti,
ich hau mal einen raus: Akustische Filterordnungen sind Bandpasskonstruktionen, Schallwand , Horn ....Alle anderen Filter sind immer elektrisch:)


Nun wollte ich nicht nur ewig herumprobieren bis das Optimum erreicht ist, sondern mal auf dem mathe Weg dies erreichen. Gewiss muß in dem finalen Aufbau Feintuning betrieben werden.

Hat einer eine Idee wie Trennfrequenzen bei unterschiedlichen Ordnungen berechnet werden?


Und jetzt noch hier:

Ich habe diese mal gewählt, da sie mit Boxsim nachvollzogen werden können.
Viel besser kann man an das Thema nicht angehen um die Zusammenhänge (auch noch an einem Beispiel) zu erkennen.
Und da hilf aktiv nur soweit weiter, dass man dieses Thema auch mal aktiv mit einer Passivweiche angeht.
Es gäbe da aber auch noch eine Möglichkeit, so etwas mit passiven Elementen zu filtern und aktiv mit Verstärkern zu betreiben. Wurde in einer alten K+T Anfang der 90 er besprochen (an einem großen Visaton FL Horn). Filtersteilheit wären dann aber etwas kleiner.

[Azrael]

Hi Fosti,
ich hau mal einen raus: Akustische Filterordnungen sind Bandpasskonstruktionen, Schallwand , Horn ....Alle anderen Filter sind immer elektrisch:)
Mit "Akustischer Filterordnung" ist hier aber die am Ende akustisch gemessene Filtersteilheit gemeint, die sich aus der elektrisch realisierten Filtersteilheit und den Filter-Eigenschaften des Treibers sowie des Gehäuses zusammensetzt.

Viele Grüße,
Michael

[wilbur11]

Hi Fosti,
ich hau mal einen raus: Akustische Filterordnungen sind Bandpasskonstruktionen, Schallwand , Horn ....Alle anderen Filter sind immer elektrisch:)
.


Hallo Kay, das möchtest Du mir bitte einmal genauer erklären; wo bitte ist da die Bandpass bzw womit soll der gebildet werden?
Eine nach Tabellen errechnete Weiche mit 12 dB Abfall (elektrisch) ist genauso wenig ein Bandpass wie eine mit gemessenen Werten bestimmte Weiche mit 12 dB Abfall akusstisch...

Ist schon echt spannend hier :D

[fosti]

Erzengel Azrael hat es schön auf den Punkt gebracht......:prost:
Mönsch Kay, hätte nicht gedacht, dass man Dich darauf hinweisen müsste.....ABER: Gleich kommt wieder die Kaspie-typische "wie winde ich mich aus der Situation Taktik"...... :D

[Kaspie]

Hallo Willi,

eine akustische Filterung über Bandpass entsteht durch ein Bandpassgehäuse, das vornehmlich in Basskonstruktionen ;Bose Akustimas ...,. in Hörnern ist das Klipschorn zu nennen. Selbst in Druckkammertreibern ist das Prinzip nicht unbekannt.
Das hat was mit akustischer Filterung zu tun, da es hier thematisiert wurde. Mit der Visatonkonstruktion hat das nichts zu tun.
Hallo Michael,

Mit "Akustischer Filterordnung" ist hier aber die am Ende akustisch gemessene Filtersteilheit gemeint, die sich aus der elektrisch realisierten Filtersteilheit und den Filter-Eigenschaften des Treibers sowie des Gehäuses zusammensetzt.
Das widerspricht meiner gerade getätigten Aussage nicht.
Was akustisch hinten rauskommt, wird wie Du geschrieben hast , durch viele Faktoren beeinflusst.

Die elektrische Trennung diente in erster Linie dazu, die Chassis nicht zu zerstören, Die Schallwände , auch Hörner wurden danach ausgelegt, dass es auch akustisch passt. Heute geht man das anders an, da es einfacher und auch allgemein gefälliger ist.
Und hier hat man mit elektrischer Filterung angefangen, was auch seht gut funktionierte.
Zumindest ist es eine Basis um weiter zu machen und später auf die Simprogs zu kommen.

[fosti]

Oh.....die Windung kam schon :D

[Olaf_HH]

Ich finde, der Siegfried sollte uns mal sagen, was er denn an dem Visaton Weichen Design bemängelt, so das wir zielgerichtet Tipps geben können.
Mein Beitrag von Gestern schein nicht gespeichert zu haben.
Wenn Siegfried einfache Test mit Übergängen machen möchte, empfehle ich gerne den Hifi Selbstbau Weichenrechner (https://www.hifi-selbstbau.de/index.php/onlinerechner/47-frequenzweichen/114-frequenzweichen-rechner)zum Gefühl bekommen.

@all, Bitte nicht wieder eine dieser nicht endenden Prinzipien "Ich habe aber mehr Recht als Du" Diskussionen :-)

[Kaspie]

Oh.....die Windung kam schon :D
Nö Fosti,

ich beschreibe nur das, was unsere Altvorderen getan haben und auf das Dein Wissen aufbaut. Das ist Basiswissen, mehr nicht;)
Was ist Deiner Meinung nach daran falsch?

[Siegfried]

Ich finde, der Siegfried sollte uns mal sagen, was er denn an dem Visaton Weichen Design bemängelt, so das wir zielgerichtet Tipps geben können.


Auf die Tips bin ich gespannt.

Das mache ich gerne.
Doch -
"Wochenend und Sonnenschein, und dann mit Ihr im Wald allein" - Fahrad fahren. Kaffee und Kuchen .... .
Heute Abend melde ich mich. Bis dahin.
:prost:

[fosti]

Kaspie, ich halte mich jetzt mal an Olaf_HHs Vorschlag und sage nix......

[Siegfried]

Nun -
der Bauvorschlag von Visaton ist wie folgt:
AL170 oben, Ke25 drunter, Daten und Fakten siehe:

http://forum.visaton.de/showthread.php?t=21459

https://www.visaton.de/de/produkte/hifi-surround-bauvorschlaege/2-wege-boxen/vib-170-al/bauanleitung


Bild 1: Frequenzweiche Visaton siehe

http://forum.visaton.de/showthread.php?t=4286

Den Frequenzgang, den wir präsentiert bekommen, ist anders, wie das, das wir in Boxsim eingeben. Ist mit meinen Messungen fast identisch.
Nach den eingegebenen Werten zeigt Boxsim folgendes in Bild 2:

Bild 1: Visaton-Weiche (unten)

51058

Der FQG ist nicht linear.
Dadurch klingt sie sehr „hell“. Über den Bassbereich reden wir hier nicht.
Die Resonanzen des Alu-Töner wirken bis in den oberen Hochtonbereich hinein.
Nur mit vergrößertem Widerstand löst sich dieses Problem nicht.

Also eine neue Überlegung.
Bis jetzt sind die Flanken der Trennung unterschiedlich. Klar: einmal 12 dB und einmal 18 dB Abfall.

Die maximale obere Trennfrequenz [ Tm ] des AL 170 errechnet sich wie folgt:
Schallgeschwindigkeit / Membrandurchmesser = die Trennfrequenz.
34´300 cm / 13,2 cm ≈ 2´600 Hz
Höhere Frequenzen sind unerwünschte Resonanzen die steil abgeschnitten gehören.
Der Schnitt ist bei ca. 84 dB / 2´600 Hz
Der Pegel des Chassis mit dem niedrigsten Wert wird herangezogen. In diesem Fall ist es der AL 170 mit ca. 84 dB bei 70 Hz.
51059



TO = Tiefton Trennfrequenz optimal hier bei ca. 1300 Hz
TK = Tiefton Trennfrequenz Kritisch hier bei ca. 1300 Hz * 3 = 3900 Hz
TM = Tiefton Trennfrequenz Mitte zwischen TO und TK


TM als Formel: Schallgeschwindigkeit / Membrandurchmesser
34300 cm / 13,2 cm = 2600 Hz

51060


Das selbe mit dem Hochtöner. Nur anders herum.
Zwischen Hm und Ho
51061


So liegt, meiner Meinung nach, die Trennung zwischen TM und HM.
ca. (HT 1800 Hz + TT 2600 Hz) / 2 = 2200 Hz.


Jetzt noch ne gleiche Flankensteilheit.

51062


51063

51064


Tieftöner Linkwitz 4. Ordnung ( -6 dB)


Läßt sich ja zum Optimalen berechnen . Oder?




Und jetzt zu den Überlegungen und Tips von Euch.

[Siegfried]

Guten Tag,

nun der zweite Teil.

Als erstes möchte ich mich für eine falsche Angabe entschuldigen. :o
Die Formel
"So liegt, meiner Meinung nach, die Trennung zwischen TM und HM.
ca. (HT 1800 Hz + TT 2600 Hz) / 2 = 2200 Hz." ist FALSCH.

Es muß heißen: (HT 1800 Hz * TT 2600 Hz) ^(1/2) = 2´163 Hz

Hz = 6 * 8 Ω * 103 / ( 4 * Pi * 1,8 mH ) = 2´122 Hz mit diesem Wert werden wir weiter rechnen.

( so etwas kommt davon, wenn Mann alt und senil wird)



AM Beispiel einer Butterworth Weiche 3. Ordnung für den HT :
C1 = 1/3 pi fc Z
C2 = 1/pi fc Z
L1 = 3Z/8pi fc

FW 2. Ordnung für den Bass:
L=Wurzel 2*Z/2Pi fc
C= Wurzel 2/4 pi fc Z


Vielen Dank für die Formeln. Natürlich kenne ich auch diese.

Mir geht es in erster Linie darum, kein Gemisch aus verschiedenen Ordnungen zu verwenden.
Somit bin ich auf folgende Formeln gekommen

Hochtönertrennung nach Linkwitz-Rilly mit 4. Ordnung

Kondensator H1 C1 = = μF
C1 = 106 / ( 4 * Pi * 8 Ω * 2´122 Hz ) = 4,69 μF ≈ 4,7 μF
Hz = 106 / ( 4 * Pi * 8 Ω * 4,7 μF ) = 2´116 Hz

Kondensator H2 C2 = = μF
C2 = 106 / ( 2 * Pi * 8 Ω * 2´122 Hz ) = 9,37 μF ≈ 2 * 4,7 μF
Hz = 106 / ( 2 * Pi * 8 Ω * 9,37 μF ) = 2´122 Hz

Spule H3 L3 = = mH

L3 = 3 * 8 Ω * 103 / ( Pi * 8 * 2´122 Hz ) = 0,45 mH
Hz = 3 * 8 Ω * 103 / ( Pi * 8 * 0,45 mH ) = 2´122 Hz

------------------------

Tieftönertrennung nach Linkwitz-Riley 4. Ordnung
Trennpunkt -6dB 84 dB - 6 dB = 79 dB / 2´122 Hz


Spule T1 L1 = = mH
L3 = 6 * 8 Ω * 103 / ( 4 * Pi * 2´122 Hz ) = 1,80 mH
Hz = 6 * 8 Ω * 103 / ( 4 * Pi * 1,8 mH ) = 2´122 Hz

Kondensator T2 C2 = = μF
C1 = 106 / ( 2 * Pi * 8 Ω * 2´122 Hz ) = 9,38 μF≈ 2 * 4,7 μF
Hz = 106 / ( 2 * Pi * 8 Ω* 9,38 μF ) = 2´122 Hz

-------------------------




Hier sehen wir die Weiche der beiden Chassis ohne Korrekturbauteile



51093

Die Korrektur besteht aus den rot gefärbten Bauteilen
Die Tieftonspule könnte eine CFC 16 ( 1,29 mm2), bzw. eine BL 140 (1,4 mm2) sein.
Parallel zur Tieftonspule liegt "ein" Kondensator (0,1+0,15) mit Widerstand 22 Ohm.
Diese bewirken eine präzisere Flanke.

51094

So sollte das Ergebnis aussehen.
51095

Bauteilliste:

1 * CFC Spule 16 [ 1,8 mH, 0,5 Ω ], 1 * BL Spule 1,0 [ 0,450 mH ],

1 * MKP [ 0,15 μF ] + 1 * MKP [ 0,10 μF ], 5 * MKP [ 4,7 μF ],

1 * Widerstand [ 1,5 Ω ], 1 * Widerstand [ 8,2 Ω ], 1 * Widerstand [ 47 Ω ], 1 * Widerstand [ 22Ω / 10W ]


Gewiß neigt der Eine oder Andere dazu statt zwei 4,7μF einen 10 μF Kondensator zu verwenden.
Wohl gemerkt, ich, also meine Wenigkeit, habe das Gefühl, daß, wenn die Kondensatoren eine gleiche Anstiegszeit haben (alle der gleiche Typ), dass es dann besser klingt.
Bei Jimmy Hendrix "voodoo chile" werden wir dies bestimmt nicht heraushören. Bei Kammerkonzerten sieht es schon anders aus.



wilbur11
Aber woran machst Du es fest, dass die originale Weiche nicht gut sein soll?
Konnte ich dieshier zeigen?
Und - die Spulenanordnung ist viel zu dicht.

Ich hoffe, daß ich nicht zur Langeweile beigetragen habe.
Es würde mich doch sehr freuen, wenn meine Überlegungen bestätigt werden können - oder - das Gegenteil mit Fakten bewiesen wird.

Siegfried


:bye:

[Olaf_HH]

@Siegfried, erst mal vielen Dank für deine Erklärungen.
@Fostie :-)

Zu deiner Aussage, es müssen möglichst gleiche Flankensteilheiten sein, das sehe ich anders. Die akustische Flankensteilheit, sprich möglichst gleichmäßig Symetrische Flanken sind wichtig, so dass keine Überhöhung oder Senke entsteht, das kann aber bedeuten das elektrisch da schon unterschiedliche verwendet werden müssen.

Zur Weiche, Herr Hausdorf der diese Box entwickelt hatte, wusste schon was er tut :-)
Wie ich selbst gerade lernen musste, muss mann auch Messungen unter Winkel machen, dann ergibt sich oft der beste Frwquenzgang, unter gerader Messung können da ohne Probleme abweichungen vom Ideal sein.
Es ist wichtig was akustisch am Besten klingt, und da gibt es schon gewaltige Unterschiede.

Mit reiner Berechnung wirst Du hier vermutlich nicht weiterkommen.

Aber viel Spaß weiterhin, ich denke das dein Weg den Du beschreiten willst diverse Stolpersteine haben wird und letztendlich nicht zum Zeil führt, meiner Meinung nach.

Es wäre aber Trotzdem schön, wenn Du uns weiterhin teilhaben lässt.

[Kalle]

Bei Jimmy Hendrix "voodoo chile" werden wir dies bestimmt nicht heraushören. Bei Kammerkonzerten sieht es schon anders aus.




Konnte ich dieshier zeigen?

Hallo Siegfried,
meine Meinung dazu, nöh. Gerade dein Beispiel Kammerkonzert hinkt hier mächtig.
Meine Hörerfahrung ist eine ganz andere, gerade je ausgefeilter der Frequenzgang im Fokus des Entwicklers steht, desto mehr fallen andere wichtige Kriterien hinten hinunter. Je mehr Bauteile in einer Frequenzweiche verbaut werden, desto mehr
bleibt der Klang auf der Strecke, wo sind die Diagramme des Impedanzverlauf, wo die Phase, wo die Sprungantwort?
Die Linearität des Frequenzgangs ist nur ein Kriterium und meiner Meinung nach nicht unbedingt das Wichtigste für die wirklichkeitsnahe Darstellung eines Flügels oder eines Chellos.
Wenn man den natürlichen Abfall der einzelnen ausgewählten Chassis und die Möglichkeiten der Gehäusegestaltung nutzt kann man auch mit einer Zweiwegweiche mit einer Spule, einem Kondensator und einem Widerstand ganz gut auskommen.
Jrooß Kalle