MFB: Bachelorarbeit TU Delft

[capslock]

Ja, hatte mich gefreut, als ich den Link gefunden und die ersten Seiten gesehen hatte. Aber das ist eher das Ergebnis einer Semester-Gruppenarbeit. Nun gut, ist ja auch keine Masterarbeit.

Mittenbereich regeln: das wird schnell haarig wegen Phasenverschiebungen. Man braucht schnellen Sensor und schnelles Back-end, d.h. z.B. auch eine gesteuerte Stromquelle als Ausgang. B&M hatte mal aus Metallmembran und Gitter einen ganzen kapazitiven Sensor gebaut und das Signal 2x abgeleitet, um ein Beschleunigungssignal zu bekommen. Solange Beschleunigungssignal und Kraft (also Strom durch die Spule, nicht Spannung) in Phase sind, lässt es sich regeln. Idealerweise sollte die Membran noch starr schwingen, was meist Metallmembran heißt. Wie kontaktiert man eigentlich eine Alu- oder Magnesiumkonus oder eine -kalotte?

Ich vermute mal, dass 1-2 Oktaven oberhalb der jeweiligen Reso Stromsteuerung ohne MFB schon viel helfen würde.

CCD: die haben meist erbärmliche Auflösung. Wir wollen unseren Lautsprecher doch nicht mit 6 bis 8 bit ansteuern? (wobei, bei den üblichen Bassverzerrungen wäre das schon eine Verbesserung....) Verwendet wurden auch PSD (Position Sensitive Device), aber auch die sind bestenfalls im knappen Prozentbereich linear.

Vorteil von CCD und PSD: man bekommt eine absolute Lageinformation, die man als Servo für den schnelleren Beschleunigungsregelkreis verwenden kann.

[ArLo62]

Im Bassbereich (Sub) ist MFB ja ok.
Kalle hat ja Recht mit dem Aufbrechen.
Aber die Verzerrung sind auch linear.
Blöd finde ich die Intermodulationsverzerrungen bei kleinen Zweiwegern.
Wenn die Membranen mehr huben modulieren sie die (unteren) Mitten. Da wäre die Regelung optimal.
Gruß
Arnim

[Slaughthammer]

Blöd finde ich die Intermodulationsverzerrungen bei kleinen Zweiwegern.
Wenn die Membranen mehr huben modulieren sie die (unteren) Mitten. Da wäre die Regelung optimal.

Soweit ich das verstehe sind die Dopplerverzerrungen prinzipbedingt und kommen nicht aus unlinearem Verhalten. Dem ist nur mit zusätzlichen Wegen oder reduktion des Membranhubs (Horn, große Fläche) beizukommen. Was dann natürlich seine ganz eigenen Probleme verursacht.

Gruß, Onno

[capslock]

Jein. Es gibt Dopplerverzerrungen, die sind aber klanglich gar nicht so garstig. Und dann gibt es Intermodulation über die Nichtlinearitäten des Antriebs. Habe gerade keinen Link parat, aber die sind wohl bei TMT 1 - 2 Größenordnungen schlimmer als Doppler. Genau deshalb soll der Purifi bei Anwendung als TMT ja so eine Offenbarung sein, hingegen würden mit bei ordentlicher Trennung genug treiber einfallen, die günstiger sind und ganauso gut spielen.

[JFA]

Alles was die Membran abtastet - optisch, kapazitiv, accelerativ (oder wie das heißt ) - scheitert bei hohen Frequenzen am Aufbrechen der Membran, bzw. schon vorher am unweigerlichen Tiefpassverhalten von Schwingspule, Klebestelle und Membran.

Das einzige, was da ginge, wäre so etwas wie Klippel - Strom abgreifen, in ein nicht-lineares Modell packen, und dann das Modell "regeln". Aber ich glaube auch deren Technik macht bei 1 kHz Schluss.

Im normalen HiFi sehe ich da auch keinen größeren Sinn in der Regelung (ganz allgemein), spannend wird es bei Automotive oder insgesamt allem wo man Kosten und Gewicht sparen muss. Ein kleiner simpler uC kostet nicht viel, Verstärkerkanäle sind sowieso vorhanden, und durch die Regelung kann ich die Chassis ganz billig mit Winzmagneten aufbauen (Wirkungsgrad kommt dann durch die kurze Spule).

[Kalle]

Wir hatten lange Jahre eine BM10 im Haus.
Mit einer hochauflösenden Signalquelle und Vorstufe war das für mich im direkten Vergleich zu den MSW eine Kakophonie. Erst mit einer überarbeiteten Vorstufe aus den 70ern, sie ist sehr sanft und weich fast wie eine gesoundete äh wohlklingende Röhre, war die B&M anhörbar ohne dass sich mir die Nackenhaare aufstellten, anscheinend war die Musik so geglättet, dass es kaum was zu regeln gab.

[capslock]

Alles was die Membran abtastet - optisch, kapazitiv, accelerativ (oder wie das heißt ) - scheitert bei hohen Frequenzen am Aufbrechen der Membran, bzw. schon vorher am unweigerlichen Tiefpassverhalten von Schwingspule, Klebestelle und Membran.

Das einzige, was da ginge, wäre so etwas wie Klippel - Strom abgreifen, in ein nicht-lineares Modell packen, und dann das Modell "regeln". Aber ich glaube auch deren Technik macht bei 1 kHz Schluss.

Im normalen HiFi sehe ich da auch keinen größeren Sinn in der Regelung (ganz allgemein), spannend wird es bei Automotive oder insgesamt allem wo man Kosten und Gewicht sparen muss. Ein kleiner simpler uC kostet nicht viel, Verstärkerkanäle sind sowieso vorhanden, und durch die Regelung kann ich die Chassis ganz billig mit Winzmagneten aufbauen (Wirkungsgrad kommt dann durch die kurze Spule).

BM hat mit dem Gitter über dem Konus bzw. der Kalotte ja das räumlich gemittelte Sginal abgegriffen. Das ging offensichtlich über den gesamten Einsatzbereich von Mittel- und Hochtöner. Habe es leider nie hören können.

Immerhin haben wir ja heute ein paar Mitteltöner und Hochtöner, die über ihren Einsatzbereich nicht aufbrechen. Also Sensor an den Spulenträger und los geht's ...

[Micha_HK]

bez. CCD: es gibt günstig welche mit 1024 Pixel und die sind ja nicht digital, d.h. mit defokussierter Beleuchtung und entsprechender Ladungsbestimmung kann man die Auflösung noch erheblich steigern.

[BiGKahuunaBob]

Alle Jahre wieder

Das Thema eignet sich nur für Spezialfälle, wo die Randbedingungen solche Lösungen erfordern (wie JFA genannt) oder weil man es unbedingt so machen will (aus nicht objektiven Gründen). Das gilt auch für die Klippel DSP Lösung, die man ja kaum am Markt findet.

Die sehr wenigen Messungen die ich bisher zum Thema MFB gesehen habe, zeigten auch nur die Wirksamkeit im Bassbereich und auch da wäre es wahrscheinlich günstiger gewesen für das gleiche Invest 2 oder 3 Treiber mehr zu nehmen (geht aber geometrisch nicht immer).

Grimm hat jüngst einen zweiten Versuch gestartet sich mit dem Thema zu positionieren und ein inhaltlich dünnes Paper dazu publiziert.

[ArLo62]

Naja, die alten Philips MFBs haben wohl für Ihr Volumen guten Bass gemacht. Da war das Stand der Technik (Ende der 60er ne reife Leistung). Damals gab es aber auch kein DSP.
Philips hat hifitechnisch immer wieder Maßstäbe gesetzt (Compact Cassette, CD,...).
Gruß
Arnim

[mechanic]

Das Thema eignet sich nur für Spezialfälle ...

Die sehr wenigen Messungen die ich bisher zum Thema MFB gesehen habe, zeigten auch nur die Wirksamkeit im Bassbereich und auch da wäre es wahrscheinlich günstiger gewesen für das gleiche Invest 2 oder 3 Treiber mehr zu nehmen (geht aber geometrisch nicht immer).

Das Prinzip ist immer noch "state of the art" - nichts was ich bisher gehört habe, liefert aus 10 Litern Volumen einen derart tiefen und sauberen Bass. Es ist halt nur heute wirtschaftlich uninteressant; in einem Konzern hat man das damals einfach durchgezogen, heutzutage undenkbar.

Da Verzerrungsreduktion eingangs ein Thema waren: Vor 40 Jahren hat ein Institut in Belgien mit den Philips-MFB-Bässen einen interessanten Lautsprecher entwickelt, zwei 20er in Reihe und eine (entzerrte) 50mm Kalotte darüber (veröffentlicht in der Wireless World). Hier THD mit und ohne MFB:



Eines dieser Chassis in einer JAMO 100 Aktivbox zeigt, was eine kleine Kiste damit kann:



Das ist etwas anderes als ein aktueller, per DSP vergewaltigter 4-Zöller !

[JFA]

BM hat mit dem Gitter über dem Konus bzw. der Kalotte ja das räumlich gemittelte Sginal abgegriffen. Das ging offensichtlich über den gesamten Einsatzbereich von Mittel- und Hochtöner. Habe es leider nie hören können.

Hat T+A früher auch gemacht. Ich weiß aus recht zuverlässiger Quelle, dass das eher so mau funktionierte. Also im Sinne von: man hätte es auch weglassen können.

Es sind ja nicht nur die Membranresonanzen, sondern die allgemeine Entkopplung der Schwingspule (Antrieb!) von der Membran. Kalotten dürften da ein wenig weiter kommen, aber mehr als 2 kHz glaube ich nicht

[BiGKahuunaBob]

Das Prinzip ist immer noch "state of the art" -

Die Steuerung via DSP mit dem Klippelmodell wäre für mich eher Stand der Technik, insbesondere auch weil sie ohne Sensor auskommt.

(...) nichts was ich bisher gehört habe, liefert aus 10 Litern Volumen einen derart tiefen und sauberen Bass. Es ist halt nur heute wirtschaftlich uninteressant; in einem Konzern hat man das damals einfach durchgezogen, heutzutage undenkbar.

Ich denke, das kommt drauf an was man alles gehört hat. Aus 10l kann man auch viel elektrisch entzerren und ventiliert auch mehr Pegel erzeugen. Ich denke MFB hat sich in Großserie nicht durchgesetzt weil die Sensorik nicht einfach, günstig und stabil und bestehende Treiber und deren Produktionsprozesse integrieren ließ. Man sieht ja bei den alten und auch heutigen Lösungen was für ein Gebastel das an den Treibern ist. Da ist es oft einfach für das gleiche Geld einen weiteren Treiber zu nehmen und die Performance ist in Summe dann wahrscheinlich nicht schlechter.

Da Verzerrungsreduktion eingangs ein Thema waren: Vor 40 Jahren hat ein Institut in Belgien mit den Philips-MFB-Bässen einen interessanten Lautsprecher entwickelt, zwei 20er in Reihe und eine (entzerrte) 50mm Kalotte darüber (veröffentlicht in der Wireless World). Hier THD mit und ohne MFB:

Der Vergleich müsste aber heute sein, ein modernes Chassie (Klippeloptimierter Motor und Aufhängung) ventiliert gegen ein geschlossenes via MFB. Ich bin mir sicher, das der Unterschied da deutlich geringer wird, insbesondere wenn man das Budget in noch mehr Treiber steckt. Das ist ja auch das was heuet passiert.

Eines dieser Chassis in einer JAMO 100 Aktivbox zeigt, was eine kleine Kiste damit kann:



Das ist etwas anderes als ein aktueller, per DSP vergewaltigter 4-Zöller !

Naja, ich sehe da nichts besonderes. Aus einer 30l Box 28 Hz zu entzerren ist heute ein leichtes. Ich denke die besagte Jamo hat heute keinerlei Vorteile gegenüber modernen Aktivboxen in dem Formfaktor, eher im Gegenteil (Beispiel KH310)

[wgh52]

Hallo!

Für interessierte Leute: B&M hat 3 Regelmechanismen realisiert, die alle zuverlässig und durchaus "anhörbar" funktionieren:

1. Induktiv: Eine Spule greift die Membranbewegung ab, das Eingangssignal wird integriert und mit dem Sensorsignal verglichen, genutzt wird ein P-Regler. Dieses Prinzip wird in Bass und Mittelton bis ca 1500Hz eingesetzt und kompensiert im Prinzip hauptsächlich die Einbauresonanz bis zu einer wählbaren unteren Grenzfrequenz. Gibt man mehr Volumen, gibt's auch mehr Pegel, aber die effektive Systemgüte ist halt fix und nur abhängig von der Integratorauslegung.

2. Akustisch: EIn Mikrofon nimms auf der TT Membran den Schalldruck auf, das Eingangssignal wird mit dem Sensorsignal verglichen, genutzt wird ein PI-Regler, der auch die untere Grenzfrequenz bestimmt. Einsatz bis ca. 200Hz, Die Schalldruckkurve wird bis zur gewählten unteren Grenzfrequenz linearisiert.

3. Kapazitiv: Ursprünglich war ein Gitter vor dem TT, aber das wurde ziemlich schnell aufgegeben. Später wurden dann nur noch Gitter hinter der Alu-Kalotte platziert. Der bei Bewegung fließende Umladestrom wird per I/U Wandler am HT Chassis aufbereitet, das Eingangssignal wird integriert und mit dem Sensorsignal verglichen, genutzt wird ein P-Regler. Eingesetzt ab ca. 800Hz. Im Bereich über 8...10kHz knn es zu einer Resonanz kommen die aber heutzutage per DSP beherrschbar wäre, und so entstehende Schärfe kompensiert wäre (ich hab's erfolgreich probiert).

Überlebt hat bei B&M die bis heute verwendete induktiv abtastende Regelung im Bass. Bei Silbersand auch, Herrn Müllers, in allen Bereichen regelnde Technologie, gibt's bis heute, auch neu, hört sich sehr gut an.

Der Aufwand für die kapazitive MT/HT Regelung ist absolut immens! Mit hoher Gittervorspannungserzeugung, Modulation des Nutzsignales auf die hohe Spannung, Abtasten der Membran, Integration des Eingangssignales, die Regelung selbst usw. Sowas baut niemand mehr freiwillig und gleich das auch noch in der Produktion optimal ab! Aber mbMn kann man auch diesen Monsteraufbau optimal abstimmen und dann klngt das sehr sauber! ...besser als moderne Sachen? Ich denke nein, aber nur wenn man tiefer in die Tasche greift und gut abstimmen kann!

Ich selbst machs bei meinen BMs so:
Die BM Chassis bleiben an ihren Regelungen und ihren Endstufen (natürlich alles revidiert...), die Weiche mache ich extern mit DEQX und ebenso die entsprechende Abstimmung. Mir gefällt's hervorragend! Aber ich sage NICHT, dass wären die besten Lautsprecher für's investierte Geld! Es ist halt auch Liebhaberei dabei.

Die BM10 war ein Abstimmungsmonster, möglicherweise wegen einer schlechten, z.B. der gleichmäßigen Abstrahlung abträglichen, Weichenkonstruktion. Ich weis das aber nicht genau, da müsste man z.B. mal unseren "Chlang" oder auch andere Weichen-/Abstrahlungsgurus ranlassen, dann könnte das ein Sahnestück werden! DSP macht's möglich

[JFA]

Ich denke MFB hat sich in Großserie nicht durchgesetzt weil die Sensorik nicht einfach, günstig und stabil und bestehende Treiber und deren Produktionsprozesse integrieren ließ.

Ich denke, es wurde damals eingeführt, weil die Chassis zu murksig waren. Dann, als die immer besser wurden, passte das Kosten-Nutzen-Verhältnis nicht mehr. Heutzutage, wo Elektronik Centware, Kupfer und Magnetmaterial dagegen teuer in China eingekauft werden muss, kann das schon wieder anders sein.

[capslock]

Bist Du bei 1. sicher, dass integriert wird? Die Spule misst v = x*, Integral ist x, also Auslenkung. Nicht eher differenziert? Das wäre dann nämlich v* = a und somit die richtige Regelgröße für den Spulenstrom.

Dito beim kapazitiven Sensor. Die Kapazität ist proportional x. Dann hängt es davon ab, wie das Signal gewonnen wird, aber das wird bestenfalls proportional x* sein, d.h. man braucht eine weitere Ableitung, keine Integration.

Wird da wirklich mit Frequenzmischung gearbeitet, um das Signal zu erhalten? Ich hätte gedacht, dass das wie ein großes Kondensatormikro einfach über Ladungsverschiebung funktioniert.

Benutzt Silbersand heute induktive Regelung für alle Treiber? Hast Du zufällig ein Bild von einem Sensor parat? Der induktive Sensor von den alten B&M kommt mir nämlich nicht sehr linear in der Auslenkung vor.

[ArLo62]

Heute ist das alles kein Problem zu entzerren. Irgendein Modul, realistische 250 Watt, 130€, na und?
Früher war Leistung teuer, die Chassis i.d.R. nicht so leistungsfähig. Heute 500 Watt Bass, Megahub, kein Thema.
Die Entwicklung fing schon vor 90 Jahren an. Die MFBs von Philips kamen vor 50! Jahren. Da waren viele hier noch im großen Teich.
Was wäre denn heute mit guten Chassis und guter Regeltechnik möglich, egal es kostet?
Das letzte Quäntchen sehe ich nirgendwo. Ok, lohnt sich also nicht...??
Gruß
Arnim

[wgh52]

@capslock

Ich BIN sicher, dass das Eingangssignal integriert wird (habe/kenne die Schaltungen ). Die Sensorspule erzeugt eine Spannung die proportional zur Membranschnelle (Geschwindigkeit) ist und nicht zur Beschleunigung! Um dieses Sensorsignal nicht differenzieren zu müssen (was Nachteile und Schwierigkeiten hat), integriert man das Eingangssignal, das ist einfacher.

An Alle,

Ich hatte ja Methode 4 ganz vergessen...

4. Gegeninduktions-/Differenzspannungsgegenkopplung:
Man nimmt zwei TT mit gleichem Fs und Qts, aber unterschiedlichem elektrischem Verhalten, betreibt diese in gemeinsamem Volumen mit geweils eigenen Endstufen. Nun tastet man die Differenz der Gegeninduktionsspannung an beiden Schwingspulen ab, nimmt sie als Maß für die Membrangeschwindigkeit und verwendet dieses Signal als Sensorsignal, das Eingangssignal wird wieder integriert und die Differenz als Regelsignal gebildet. Der Abgleich ist unerwarteterweise durchaus gut machbar, implementiert war diese Technologie in BM-20 und BM-3 (letzere hatte ich 16 Jahre mit Modifikationen in Betrieb).

Zu Philips MFB:
Für einen Hobbykollegen modernisieren/revidieren wir gerade ein Paar MFB587. Schaut man in die Transistorgrabschaltungen wird man ziemlich überwältigt was alles mit Transistoren geht, wo wir heute OPV Massen verbraten! Auch die vielen Funktionen von Weiche über Überlastabsicherung und Weiche bis zu den Standbyautomatiken und was nicht alles flößt Respekt für die Entwickler der Mitte der 70er Jahre ein. Und die Dinger gehen!

[mechanic]

Die Steuerung via DSP mit dem Klippelmodell wäre für mich eher Stand der Technik, insbesondere auch weil sie ohne Sensor auskommt.
Ich denke, das kommt drauf an was man alles gehört hat. Aus 10l kann man auch viel elektrisch entzerren und ventiliert auch mehr Pegel erzeugen. Ich denke MFB hat sich in Großserie nicht durchgesetzt weil die Sensorik nicht einfach, günstig und stabil und bestehende Treiber und deren Produktionsprozesse integrieren ließ. Man sieht ja bei den alten und auch heutigen Lösungen was für ein Gebastel das an den Treibern ist. Da ist es oft einfach für das gleiche Geld einen weiteren Treiber zu nehmen und die Performance ist in Summe dann wahrscheinlich nicht schlechter.

Das hat Philips in "Großserie" gefertigt, mit Pre-Receiver dazu, alles im eigenen Haus selbst gefertigt. Nur war in der Preisklasse das System VV und Aktivbox nicht erfolgreich. Heute werden Standard-Chassis zugekauft und müssen in der Lautsprecherbox möglichst profitabel sein. Eine kleine Platine mit einem Piezoelement, einem FET und einem Widerstand sind da schlicht zu extravagant und teuer (und halt nur in Aktivboxen mit entsprechender Elektronik kundenspezifisch einsetzbar - Stückzahlen ...)

Man kann mit DSP viel "entzerren" - bei 10 Liter Volumen heißt das heute aber in der Regel "verzerren"...

Der Vergleich müsste aber heute sein, ein modernes Chassie (Klippeloptimierter Motor und Aufhängung) ventiliert gegen ein geschlossenes via MFB. Ich bin mir sicher, das der Unterschied da deutlich geringer wird, insbesondere wenn man das Budget in noch mehr Treiber steckt. Das ist ja auch das was heuet passiert.

Dann schau dir mal die Klirrschriebe von solch kleinen Kisten bei Timmi an (KT macht da eh bei 50Hz Schluß). Warum sind denn 40Hz von einem 15-Zöller so locker gegenüber einem bemühten 6-Zoll-Zwerg - ist Klirr im Bass vll. doch ein Thema ?
Und mehr als ein Basschassis kriegt man in 10 Liter nicht rein !

Naja, ich sehe da nichts besonderes. Aus einer 30l Box 28 Hz zu entzerren ist heute ein leichtes. Ich denke die besagte Jamo hat heute keinerlei Vorteile gegenüber modernen Aktivboxen in dem Formfaktor, eher im Gegenteil (Beispiel KH310)

Die Jamo hat aber nur 10-12 Liter netto, Elektronik ist definitiv kleiner geworden !

Und - glaubt doch bloß nicht, dass heute alles soooo viel besser geworden ist. Setzt euch vor so richtig gute 40 oder mehr Jahre alte "Vintage"- Kisten und staunt, was die Kerle damals alles auch ohne Simulations-Tools, Klippel und DSP so alles konnten !

P.S. Frag mal Olli, warum er so viel Mühe in "uralte" Chassis verschwendet.

[mechanic]

Zu Philips MFB:
Für einen Hobbykollegen modernisieren/revidieren wir gerade ein Paar MFB587. Schaut man in die Transistorgrabschaltungen wird man ziemlich überwältigt was alles mit Transistoren geht, wo wir heute OPV Massen verbraten! Auch die vielen Funktionen von Weiche über Überlastabsicherung und Weiche bis zu den Standbyautomatiken und was nicht alles flößt Respekt für die Entwickler der Mitte der 70er Jahre ein. Und die Dinger gehen!

Wasser auf meine Mühle !