Wir basteln ein Waveguide oder Constant Directivity, wie geht das?

[Gaga]

Moin zusammen,

Keep going, Christoph!

...

wie immer eine spannende Gute-Nacht-Geschichte

Vielen Dank für eure motivierenden Rückmeldungen!

danke für die Simus. Wenn ich mir die Ergebnisse anschaue, dann wundere ich mich, dass Inverskalotten bisher nur von Focal und Accuton gebaut wurden. Sie scheinen ja prinzipiell schon deutlich anders abzustrahlen und damit auch anders zu klingen. Der Einfluß wird sicherlich größer sein als die Unterschiede im Membranmaterial...

Ja, absolut. Ich wundere mich auch, weshalb die Inverskalotten so ein Schattendasein führen. Außer den Focal TC120 TD5 (siehe hier), den Accuton (zum Beispiel hier) und den TangBand Inverskalotten (hier und im Thread) gibt's noch die Focal Kalotten aus dem Car-Bereich - sonst ist mir auch nichts bekannt. Die TangBand und die C12 von Accuton habe ich zu Hause und möchte diese im Thread hier noch praktisch einsetzen.
Vielleicht ist die Herstellung schwieriger? Die schön breite Abstrahlung wär's doch eigentlich wert...

Wie heißt es so schön? "Ich stelle hier mal meinen Stuhl auf."

Da ich auch viel mit ABEC arbeite kann, ich auch vielleicht ein mal etwas beitragen.

Klasse, das fände ich sehr schön! Gerne auch im ABEC-Thread direkt...

Ich möchte dem Thread alles gute zu seinem 2. Geburtstag wünschen.

Schön, dass Christoph sich so an dem Thema verbissen hat.

Vielen Dank!!! Eine sehr nette Art, das manchmal etwas schleppende Tempo (und meine Lernkurve) im Thread positiv zu betrachten.

Auch wenn ich - berufsbedingt - immer mal Pausen nehmen muss, ich bleibe dran...

Nochmal vielen Dank für euer Interesse und bis bald,
Grüße, Christoph

[Christoph Gebhard]

Hallo Christoph,

German Maestro (ehemals MBQuart) hat auch noch Inverskalotten. Hier ein Test: https://www.toms-car-hifi.de/media/p...1261156887.pdf

Gruß, Christoph

[Gaga]

Hallo Christoph,

German Maestro (ehemals MBQuart) hat auch noch Inverskalotten.

Vielen Dank für den Hinweis! Die sehen auch interessant aus. Die 'Car'-Chassis habe ich wenig auf dem Schirm, da würde sich offenbar ab und an auch ein Blick lohnen.

Moin zusammen,

da ich gerade ganz wenig Zeit habe, zunächst nur eine Abbildung, die die Auswirkung des Versenkens einer Kalotte (hier 25mm Durchmesser, Höhe 8mm, Suspension 1mm) auf das Abstrahlverhalten zusammenfasst. Später mehr...

Viel Spaß, Grüße,
Christoph

[Gaga]

Moin zusammen,

noch ein paar Abbildungen zum Thema der in die Frontplatte versenkten Kalotte. Wie unterscheidet sich das Abstrahlverhalten einer Kalotte, die auf der Frontplatte angebracht ist, im Vergleich zu einer identischen Kalotte, die etwas versenkt in der Frontplatte angebracht ist?

Hier wieder am Beispiel der Kalotte mit D=25mm, H=8mm, Suspension=1mm, der Vergleich der Abstrahlung bei 0°, 30° und 60°, 0mm zurück versetzt vs 2mm in der Frontplatte zurück versetzt:


Hier die entsprechende Abbildung der Directivity von 0°-90°, oben nich tzurück versetzt, unten um 2mm zurück versetzt:

Die um 2mm zurück versetzte Kalotte strahlt über 7kHz bis etwa 17kHz breiter ab. Ich nehme an, wieder durch die aus Winkeln scheinbar kleinere Membranfläche:


Der Effekt - zu seitlichen Winkeln hin breitere Abstrahlung bzw. geringere Einbrüche - sollte auch mit einer flachen Membran, die entwerder bündig auf der Frontplatte sitzt,

oder um 2mm zurück versetzt ist,

zu sehen sein.

Der Effekt lässt sich natürlich auch für weniger hohe Kalotten ebenfalls betrachten. An der Stelle möchte ich aber kurz auf die Beiträge #412 und #416 verweisen. Hier hatte ich im Zusammenhang der Ankopplung von Kalotten an den Hals von Schallführungen angeschaut, wie sich ein 'Step' (kleine, senkrechte Stufe) auf die Abstrahlung auswirkt:


Da die Abbildung aus Beitrag #416 verschwunden ist, setze ich sie hier nochmal rein:

Ein 2mm-Step (oder hier, eine um 2mm zurück versetzte Kalotte), hatte ebenfalls eine positive Wirkung auf das Abtrahlverhalten.

Wie geht's weiter? Vielleicht schaue ich mit praktische Beispiele gut gemachter Kalotten an, oder mache noch einen genaueren Vergleich der konvexen vs der konkaven, inversen Kalotten. Kommt auf euer Interesse und meine verfügbare Zeit an...

Letztlich geht's darum, welche Kalotten besonders gut zur Kopplung an Schallführungen geeignet sind und wir die Ankopplung idealer Weise aussehen sollte. Ideal meint hier eine möglichst gleichmäßige Abstrahlung, Steht ja im Thread-Titel, falls sich noch jemand erinnert...

Bis dahin, Grüße,
Christoph

[FoLLgoTT]

Sehr schön!

Es wird Zeit, dass du die Studien komprimiert in ein Dokument packst, sonst findet man die in dem langen Thread irgendwann nicht mehr wieder.

[Gaga]

Hallo Nils,

stimmt, das wäre sicher sinnvoll. Wenn Du das pdf auf Deine Download-Seite packen würdest, würde ich mir das ernsthaft überlegen....

Gruß,
Christoph

[Gaga]

Moin zusammen,

wenig Zeit im Moment - daher ein kleines Lebenszeichen von mir zum Thema:


Ist ja fast selbsterklärend... Ach ja, die Kurven zeigen die Abstrahlung unter Winkeln von 0°-80° in 10°-Schritten in 1m Entfernung.

Die mit dem Stern gekennzeichneten Varianten - die konkave und konvexe Bauformen mit dem jeweils gleichmäßigsten Abstrahlverhalten - greife ich im nächsten Beitrag wieder auf. Es geht also weiter hier. So ab und zu...

Grüße,
Christoph

[3eepoint]

Moin miteinander!

Ich kann zwar leider nicht sowas wie Gaga hier beitragen, dachte mir aber das euch das in diesem Thema interessieren könnte, folgendes:

Da ich ein, was gewisse Dinge angeht*, doch recht fauler Mensch bin und einen Matlab fetisch habe, hab ich mich hingesetzt und ein Script geschrieben, was mit hilfe von Matlab, Inventor und COMSOL eine Hornkontur in 2D optimiert**. Etwa 400 Zeilen Code und etliche Simulationsversuche später hat das dann endlich auch mal so weit geklappt ,dass ich hier was beisteuern kann. Hier nun meine Ergebnisse:

Zum Ziel:

-Ziel war es ein 2" Horn mit ca 60cm Mundbreite auf CD Verhalten mit Horizontalen -6db@45° zu bringen und das ganze weitestgehend ohne das ich die Kontur manuell nachbearbeiten muss.

-Die Zielfunktion wurde mit Hilfe der Grafiken aus Geddes Directivety in loudspeaker Systems Seite 8 und 9 Figure. 9 und 10 erstellt. Zu finden auf seiner Seite hier: http://www.gedlee.com/Papers/papers.aspx

-Für Winkel über 45° wurden die Pegel gewichtet um dem Algorythmus die Arbeit zu erleichtern und zu verhindern, dass versucht wird, unter meinet wegen 90°, eine Pegelvorgabe zu erreichen welche eventuell physikalisch nicht machbar ist. Das ließe sich bestimmt auch irgendwie berechnen, also was geht, ich weis aber nicht wie....

Zum Ergebnis:


-Einmal was dabei aus der direkten Optimierung entstanden ist:



-Das sieht ja schonmal gut aus, ist aber ein einfaches 2D Modell***, zur Übertragung in 3D bedurfte es noch ein wenig Arbeit was die Vertikale Kontur anging, die Horizontale blieb aber unverändert:



-Ein zwei kleine einschnitte gibt es noch, aber da will ich jetzt mal die Kirche im Dorf lassen. Alles in allem halte ich das für ein 2" Horn schon für sehr brauchbar.
-bei 45° sind es eher -8dB als -6dB geworden.

-Der auf Achse Frequenzgang sieht noch etwas wild aus. Da da aber keine all zu großen Einbrüche oder peaks zu sehen sind (man beachte die 2dB Skalierung!) denke ich das kann man so lassen.
-Zudem wurde mit einer konstanten beschleunigung, also keinem gelumpten Treiber simuliert.



Zusammenfassung:
-Es konnte ein Skript geschrieben werden welches über eine 2D Berechnung der Horizontalen Kontur auf ein nahezu beliebiges horizontales Abstrahlverhalten akzeptabel optimiert und dieses in eine 3D Struktur übernommen werden kann, wobei der axiale Frequenzgang weitestgehend akzeptabel erscheint.
-Hier noch ein paar Bilder von der Kontur:



-Und des BEM-meshings, da Inventor gezickt hat konnte ich das Modell leider nur halbieren und nicht viertel, hat knapp 8 Stunden gedauert das zu berechnen...


-Spannend ist auch, dass das entstandene Horn große Ähnlichkeiten mit dem M2 Horn von JBL aufweist. Ich wette wenn ich die Abstrahlung in der Vertikale auch noch optimieren würde wären die geometrien fast identisch

-Die Optimierung lief ca 2 Tage und hat über 600 Iterationen durchlaufen****. Ich muss die Abbruchbedingungen nochmal tunen

-Eine überlegung ist auch die Stützstellen während der Simulation zu erhöhen um eine bessere Auflösung zu erhalten.

-Ich denke das meiste verbesserungspotenzial besteht noch beim übergang von 2D zu 3D


Ich hoffe das ist für euch hier interessant. Die Graphen sehen leider etwas komisch aus, ich denke da werde ich mal Matlab bemühen müssen, was Comsol da ausspuckt befriedigt mich da nicht wirklich... Euro Meinung würde mich auch mal interessieren. Ich bin stark am überlegen ob ich das Horn mal bauen soll, oder denkt ihr ich sollte da nochmal bei?

Fast vergessen, ich wollte mich an dieser Stelle nochmal bei java4ever und Gaga sleber bedanken, zum einen bei java für die Unterstützung mit Problemen in Comsol und bei Gaga natürlich für die Arbeit die er hier in dem thred leistet!

Soweit von mir =)

*wie etwa das von Hand modellieren einer Hornkontur
**Da die drei Programme direkt miteinander interagieren können boot sich das so an
***Um rechenzeit zu spaaren, so dauerte eine Iteration nur ca. 3-4 Minuten
****Gerechnet auf einem AMD Rayzen 1700X mit 8 Kernen und 32Gb Ram

[java4ever]

Comsol 5.4 ist übrigens nochmal *deutlich* schneller.
Auf meinem TR1950X (die doppelte Version des 1700X) läuft Comsol 5.4 durchschnittl. 40% schneller als Comsol 5.3a.

Zur Hornkontur würde ich folgendes sagen:
Der Witz an der ganzen Geschichte ist ja letztendlich, dass in der Kontur der 2" Eingang zwischendrin auf einen 1" Querschnitt (oder in der Richtung) reduziert wird.
Je kleiner der "Anfangsquerschnitt, desto einfacher lässt sich eine breite Directivity erreichen.
Generell habe ich die Erfahrung gemacht: Je breiter die Directivity, desto schwieriger zu erreichen.
Ab einem gewissen Punkt kommt man eben nicht mehr ohne Diffraktionskanten aus.

Auch eine große Vereinfachung an für diese Kontur:
Wenn Kunden ein Horn brauchen, wird in 99% der Fälle gefordert, dass dieses Horn keine Hinterschnitte o.Ä. hat, wenn eine zweiteilige Form für das Fertigungsverfahren steigert die Kosten massiv (Form, anschließendes Zusammenkleben, etc)

Aber nichts desto trotz: Gute Arbeit!
Dasselbe kriegt man übrigens auch mit den in Comsol integrierten Tools hin, da geht die Optimierung nur des öfteren mal kaputt, da die Algorithmen eher einfach gestrickt sind (Nelder Mead, etc), während Matlab so tolle Sachen wie Simulated Annealing, Genetic optimization, etc. bietet

[3eepoint]

Danke für das Lob 5.4 hab ich noch nicht installiert, bei Versionswechseln in Comsol bin ich immer etwas nervös was diesmal zerschossen wurde....

Dasmit der Anfangsbreite ist mir auch aufgefallen, aber ein 1" Treiber ist für dieses Projekt nicht vorgesehen. Ein anderes Projekt (das mit dem Waveformer wo du mir auch mal bei geholfen hast) geht das direkt mit einem passenen Anfangsschnitt am Ende des Formers an.

Die Comsol integrierten sachen habe ich umschifft da ich doch arge Probleme hatte mit der Zielfunktion und wie du schon sagtest, sie killen sich gerne mal selber. So konnte ich alle Parmeter so setzen das sie auch eingehalten werden. Hier werkelt übrigens auch ein einfacher Nelder-Mead in Matlab. Ich mache grade einen Kurs für machine Learning in Matlab um den ab zu lösen. Auch wenn sie gut funktioniert ist mir diese "Optiker methode", sprich: ändern->besser/schlechter?->wenn besser: weiter in die richtung/wenn schlechter:versuchen wir es mal da, irgendwie etwas ineffektiv.


Ich schau mal wie ich das konstruckt zum 3D Drucker meines Vertrauens bekomme. Mein Vater braucht auch ein Horn für ein Projekt, wenn ich schonmal dabei bin

[Gaga]

Hallo 3ee,

das ist extrem spannend, Hut ab!!! Vielen Dank!

Ich melde mich noch in Ruhe, vermutlich mit einer Reihe von Fragen....

Grüsse,
Christoph

[roomcurve]

Sehr beeindruckend, alleine schon die Optimierung und Automatisierung über 3 unterschiedliche Programmen, vor sowas habe ich allerhöchsten Respekt obwohl ich selber viel mit Matlab arbeite!

[fosti]

Krass! Habe gerade COMSOL ge-updated........

[ctrl]

Hallo,

das ist heftig beeindruckend!

-Ziel war es ein 2" Horn mit ca 60cm Mundbreite auf CD Verhalten mit Horizontalen -6db@45° zu bringen und das ganze weitestgehend ohne das ich die Kontur manuell nachbearbeiten muss.

Habe ein kleines Problem mit den abgebildeten Sonogrammen. Zeigen diese nur den Bereich 5-14kHz oder übersehe ich da was?

Welcher Einsatzbereich für das 600mm Horn ist denn angedacht?

Gruß Armin

[3eepoint]

@roomcurve

Die 3 Programme zu verlinken war dank der LiveLink features von Comsol eigentlich recht geschmeidig, vorallem wenn man die .mph aus Comsol als .m für Matlab speichert, dann kommt man ganz easy an die Befehle ran. Es ist halt einfach nur viel

@ctrl

f**k du hast natürlich recht! Das hätte mir bei schreiben der Auswertung auffallen müssen! Das sieht im nachhinein so aus als ob ich die besten bereiche rausgesucht hätte hier für das rotationssymmetrische:



Und hier für das Endergebnis:



-Beide 500Hz-20kHz Linear skaliert normiert auf 0° ohne pegelskalierung ect.

So, hier sieht man das es bis 5kz die -6dB erfüllt, dann kommt der Bereich wo die vertikale Kontur etwas reingrätscht und dann ein -8dB Bereich und ganz oben macht er dann langsam zu. Sieht dann schon etwas weniger Cremig aus, dennoch alles andere als schlecht. Die Plots sind jetzt so wie sie mir am PC Angezeigt werden, ich hab da einfach nicht drauf geachtet und mich auf den Export verlassen, sorry... ich hoffe ich hab damit jetzt keine Erwartungen enttäuscht

-Einsatzbereich
Weis ich noch nicht 100% ig, ich würde es gerne ab 800Hz mit einem 12"er verheiraten. Der 2" Treiber liegt hier auch schon. Erstmal muss ich gucken wie ich das gebaut bekomme Zudem will ich Comsol auf 5.4 bekommen und ein neues Feature ausprobieren um mal zu gucken ob so eine Verengung sich nicht negativ auswirken kann.

@Gaga

Nur her damit, ich beantworte was ich kann.

[Gaga]

Hi 3ee,

jetzt nochmal in Ruhe. Ich bin ja mächtig beeindruckt, was Du da auf die Reihe gekriegt hast und hier einbringst.

Die Kontur ist gar nicht mal so unterschiedlich zu der Kontur, mit der ich mich z.B. in Beitrag #447 beschäftig hatte:


Zumindest was...

Der Witz an der ganzen Geschichte ist ja letztendlich, dass in der Kontur der 2" Eingang zwischendrin auf einen 1" Querschnitt (oder in der Richtung) reduziert wird.
Je kleiner der "Anfangsquerschnitt, desto einfacher lässt sich eine breite Directivity erreichen.

...die Verengung am Hals mit dem Ziel der breiteren Abstrahlung zu den hohen Frequenzen hin betrifft.

Besonders spannend an Deinem errechneten Horn finde ich die Kontur am Hals:


Könntest Du diese noch etwas genauer zeigen? Ich hatte ja auch 'zu Fuß' versucht, ähnliche Konturen auszuprobieren und zu untersuchen.


Eine zweite Bitte:

hab ich mich hingesetzt und ein Script geschrieben, was mit hilfe von Matlab, Inventor und COMSOL eine Hornkontur in 2D optimiert**. Etwa 400 Zeilen Code und etliche Simulationsversuche später hat das dann endlich auch mal so weit geklappt ,dass ich hier was beisteuern kann.

Kannst Du in einfachen Worten grob beschreiben, wie so etwas geht? Ich kann das nicht , bin aber sehr interessiert, zumindest das Prinzip zu verstehen.

Grüße,
Christoph

[3eepoint]

Hi Gaga,

Zur Kontur, gerne doch:


Zum Ablauf, das klingt ehrlichgesgat etwas größer als es ist. Comsol bietet ein softwareschnittstelle welche sich LiveLink nennt.

Das "Gehirn" sitzt in Matlab, Matlab steuert Comsol und sagt Comsol das es entweder die momentanen Koordinaten Werte aus Inventor lesen soll, z.B durch ausführen des LiveLinks Comsol-Inventor, was in Matlab-code in etwa so aussieht:

model.component('comp1').geom('geom1').feature('ca d1').importData;

Die einzelnen objekte sind nicht gut benannt aber auskommentiert Damit zieht sich Matlab über Comsol die Daten aus Inventor. Mit anderen Befehlen, die soweit ich weis einer Java-syntax nicht unähnlich sind*, kommt man dann an die restlichen Daten. Der LiveLink arbeitet im Hintergrund und macht dabei die eigentliche Schnittstelle. Das bekommt man mit Octave/ABEC/hier-CAD-einfügen sicher auch so hin, nur hat Comsol halt den CAD Import und das meshing mit drin, da seh ich für so ein Vorhaben die größten hürden da ich aus dem Stand nicht weis wie man das umsetzen könnte man braucht halt ne API die einem die Zugriffe gibt, Matlab/Comsol/Inventor hat diese API relativ benutzerfreundlich drinne und füreinander zugeschnitten.

Ich hoffe das beantwortet das ein wenig. Sofern eine Schnittstelle vorhanden ist sollte sich das aber generell umsetzen lassen. Hier ist sie vorhanden und daher hab ich mich an die Umsetzung gemacht. Den reinen Datenaustausch kann man zur Not durch import/export von Datein erledigen. Das kann man in Matlab/Octave machen, auch ohne API im Rücken, dass scriptbasiert "bedienen" der anderen Software muss aber möglich sein. Ich weis nicht in wie weit ABEC sowas kann oder ob es da noch andere Methoden gibt.

*oder filleicht sogar sind, ich kann kein Java

[ctrl]

Hallo,

Sieht dann schon etwas weniger Cremig aus, dennoch alles andere als schlecht. Die Plots sind jetzt so wie sie mir am PC Angezeigt werden,...

Finde auch, das sieht ziemlich gut aus. Um es perfekt zu machen, vielleicht noch die Abszisse auf eine log. Anzeige umstellen

Kannst Du in einfachen Worten grob beschreiben, wie so etwas geht? Ich kann das nicht , bin aber sehr interessiert, zumindest das Prinzip zu verstehen.

Dem würde ich mich anschließen. Ist weit außerhalb meiner Liga, aber das Prinzip würde ich ebenfalls gerne verstehen.
UPDATE: Danke, du warst schneller als mein Beitrag ;-)


Bin momentan ebenfalls an einem großen Horn/WG.
Ein 300mm MT-HT-WG mit 67mm Hals für eine MT-Kalotte plus Super-HT (wahrscheinlich Bändchen). Ziel ist kein perfektes CD-Verhalten, sondern eine leichte Einschnürung der Abstrahlung zu hohen Frequenzen hin (im Super-HT darf es dann wieder breiter strahlen). Würde, wenn möglich gerne bei 5-600Hz (nur Hifi) zu einem 15'' Sub-Chassis trennen. Der Super-HT soll bei 7-8kHz einsteigen.

Im Vergleich zu deiner Simu, liegen da noch Welten dazwischen - allerdings schon in der Schallwand simuliert (nur der MT im WG, ohne Super-HT):


Da muss die Schallwand wohl noch optimiert werden um eine bessere Unterstützung im Bereich 1kHz zu erhalten.

Gruß Armin

[3eepoint]

Hi ctrl,

ich hab die absichtlich linear gemacht da ich finde das in dem Sonogramm sonst die Übersicht bei den hohen Frequenzen, wo es hier am frickelichsten ist, etwas fehlt. Wenn du willst mach ichs dir aber noch log

Das Prinzip hab ich in meinem vorherigen Post umrissen, ich kann aber gerne nochmal ins Detail gehen falls ich an der Frage vorbei geschrieben habe

Dein Projekt sieht interessant aus. Ich will bei meinem Script nochmal gucken wie es mit anderen Abstrahlungen aussieht. Theoretisch kann ich die Zielfunktion ja so umschreiben, dass fast beliebige Muster gehen, aber erstmal muss ich das was ich habe "serienreif" bekommen. 5-600Hz sollten mit der Konstellation aber gut machbar sein. Welche MT-Kalotte hast du denn im Auge?

[ctrl]

Hallo,

Welche MT-Kalotte hast du denn im Auge?

Die Auswahl ist nicht so groß. Mir scheint die Dayton RS52AN-8 am vielversprechendsten (geht tief und ist günstig). Habe diese aber noch nicht vorliegen und mich daher bei den Maßen an einer vorhandenen alten DSM-50 FFL orientiert - diese spielt aber nicht tief genug.

Gruß Armin