Membrangegenkopplung von Lautsprechern

[Nobby]

gelöscht, wegen nicht nachgedacht ....

[Kripston]

Hallo Grasso,

einer muss es wohl mal sagen.

Gleich hoch. Er ändert sich im Nahfeld nicht mehr. Wenn man in 1m Entfernung 10 Bel mißt, sind es im Nahfeld geschätzt 12 Bel.

Ich würde es sehr begrüßen , wenn du mal die Einheiten verwenden würdest, die in der Lautsprecherwelt so zu 100 % üblich sind.
Das wären dB und bei Winkeln sind durchgängig Gradangaben, anstatt deiner Pi geteilt durch nochwas Angaben, üblich.

Ich finde es geradezu unverschämt, hier Einheiten zu benutzen, die keine Sau (ausser dir) im Lautsprecherbereich verwendet. und vom Leser erst auf die üblichen Einheiten umgerechnet werden müssten.

Man kann es mit der Individualität auch reichlich übertreiben.

Gruß
Peter Krips

[nical]

naja, find ich jetzt nicht so tragisch: bel und dezi-bel - da braucht man kein studium, kapier sogar ich.
gruß reinhard

[JFA]

Aber JFA kennt vielleicht die Formel, die den Durchmesser des Treibers einbezieht.

Nicht auswendig.

Druesels Zitat paßt hier nicht, denn unser hiesiges Nahfeld wird nicht durch die Schallwellenlänge sondern die Abmessungen des Schwingkolbens definiert.

Falsch.

@Peter: danke.

dass das Problem in der Modellierung des Gehäuses liegt, die geschieht beim Modell nach Leach nemlich nur über einen einzigen Kondensator

Ich habe den Thread in den letzten Tagen nicht allzu detailliert verfolgt, aber wo hast Du denn die Basis für Dein Modell her? Das Original-Modell von Leach (http://users.ece.gatech.edu/mleach/p...ce_electro.pdf) ist definitv korrekte: C_AB als Luftfeder im Gehäuse, parallel dazu die Masse M_AP des BR-Rohres, dazu ein wenig Gedöns wegen mitschwingender Luftmasse.

Welchen Zweck genau hat jetzt R1?

[3eepoint]

@JFA

Das Modell hab ich von hier:
http://www.diyaudio.com/forums/multi...es-1991-a.html

Der Grund für die "Korrekturen" war die fehlende Übereinstimmung mit Boxsim als Referenz, da die Simulationen damit in der Vergangenheit sich sehr gut mit der Realität gedeckt haben. In meinem letzten Post in der letzten Grafik ist der Hochtonpart nochmal zu sehen bzw. der Effeckt den R1 hat, er gleicht die Flanke im Hochton an. Die Frage ist nur, warum das funktioniert.......


In meinem Post davor ist nochmal ein weiterer Vergleich zwischen dem oben gezeigtem blanken Modell von Leach, der reinen TSP-Schaltbild Variante und Boxsim.

Es wird übrigens ein geschlossenes Gehäuse simuliert.

[Grasso]

Falsch

Nein, richtig, Jochen. Das pegelmäßige Nahfeld befindet sich innerhalb einer Entfernung von der Schallquelle etwa so groß wie der Durchmesser des Schwingkolbens, wie Druesels Messung zeigt. Die Schallwellenlänge bestimmt das phasenmäßige Nahfeld, wie es für Dipole benötigt wird.

[JFA]

Grasso,

wie war nochmal das mit der Punktschallquelle und dem Nahfeld?

@3eepoint:
aber irgendwie sieht Dein Modell etwas anders aus. Warum die Änderungen?

R1 sorgt für eine virtuelle Verringerung der Membranmasse, Grenzfrequenz R1=w*{Mass_Mbr}. Gleichzeitig bleibt aber die Membranfläche konstant, also ein bischen mehr Dampf im Kessel. Halte ich für Bastelei, um einen grundsätzlichen Fehler auszugleichen.

Schau mal, wie Dein Strahlungswiderstand modelliert ist.

Oh, nebenbei: kann LTspice eigentlich auch nicht-lineare Simulation?

[3eepoint]

Mein Modell ist einfach nur die aufgedröselten Subcircuits des Leach Modells da ih gerne die Sachen zich unterdatein arbeite, hier ist das denke ich auch noch vertretbar vom Schaltungsaufwand her. Funktionell ändert das nichts.

Quote:
R1 sorgt für eine virtuelle Verringerung der Membranmasse, Grenzfrequenz R1=w*{Mass_Mbr}. Gleichzeitig bleibt aber die Membranfläche konstant, also ein bischen mehr Dampf im Kessel. Halte ich für Bastelei, um einen grundsätzlichen Fehler auszugleichen.

Das hatte ich mit dem Gedanken im Hinterkopf auch vermutet, um gleich zum Strahlungswiderstand zu kommen, der ist in dem Leach Modell, und auch dem der reinen TSP-Schaltung, nicht berücksichtigt, was Thiel und Small in ihrer Abhandlung auch irgendwo geschrieben haben. Ich denke aber fast, dass es nicht so gebastelt sein könnte wie es vermutet ist. Der Strahlungswiderstand hebt das Tiefpassverhalten der Membranmasse ja teilweise auf, selbiges tut hier R1, welcher sich, wenn man ihn als Strahlungswiderstand nimmt, auch als solcher berechnen lassen sollte, wobei der eigentlich eine komplexe größe sein müsste wenn ich mich nicht irre,also da noch eine Spule/Kondensator fehlt....

Spice kann Kapazitäten und Induktivitäten nicht-linear simulieren, dazu gbt es extra eingabemasken um z.B entsprechende Kernmaterialien zu simulieren. Ansonsten kann man so ziemlich jedem Bauteilwert eine mathematisch definierte Kennlinie verpassen, also auch Widerstände nicht Linear,oder irgend einer Funktion folgend, machen.

[druesel1]

Hallo 3eepoint,


ich bewundere deine Beharrlichkeit, den Sachen auf den Zahn zu fühlen und staune immer wieder, was diese Programme so ausspucken, wenn man sie ordentlich füttert.


Mir erschließt sich nur leider nicht so ganz, was jetzt mit den schönen Berechnungen bezweckt werden soll?


Habe wahrscheinlich nicht aufmerksam genug gelesen und einiges nur überflogen und ein wenig den Faden verloren. Wenn das jetzt alles als Grundlage für möglichst genaue, weiterführende Simulationen dient leuchtet mir das ein – dann erübrigt sich meine Frage.


Sollte es allerdings doch schon zielgerichteter auf das ursprüngliche Thema des Gesamtbeitrages abzielen, würde ich den Faden verloren haben, denn wie so eine Kurve im Normalfalle in etwa verläuft wissen wir ja alle.


Und ich dachte, dass genau jene Unzulänglichkeiten, welche unterhalb, bei und etwas über der Resonanzfrequenz entstehen durch einen Sensor, wie immer auch geartet, „weggebügelt“ werden sollen – mittels Gegenkopplung, da sind sich wohl fast alle einig, hoffe ich. TSP und Co. brauch man da eigentlich nicht überstrapazieren, die interessieren eigentlich fast gar nicht, denn genau jene Dinge zu deren Berechnung wir sie überwiegend beanspruchen, werden durch die elektronische Einflussnahme „ausgehebelt“ (keine Resonanzauswirkungen, kein HP-Verhalten ...), so noch ein ausreichend hoher Gegenkopplungsfaktor zur Verfügung steht (Leistungsreserven!) und das Chassis nicht an seine mechanischen Grenzen gelangt.


Sollte das Ansinnen jetzt wirklich zur „Fundamentgründung“ gedacht sein, vergiss das geschriebene einfach, dann hast du dir für das Gesamtkonstrukt aber ganz schön was vorgenommen. Ich werde mich bemühen, dem ganzen folgen zu können.


Danke für deine Bemühungen.


Mit freundlichen Grüßen Hannes

[3eepoint]

Hi Hannes,

erstaml danke für das Lob, Sinn dieses Unterfangens ist es, den zu vergleichenden Regelungsschaltungen auch ein vernünftiges zu regelndes System zu geben. Wenn wir hier z.B ein ideales Micro nehmen, kann einen das in der Realität, wo Sachen selten ideal sind, schnell zum verhängnis werden. Und im Endeffeckt haben wir dann eine Entwicklungsumgebung, die es uns ermöglicht, ohne großen Aufwand beliebige Schaltungen und Sensoren zu testen, deren Endergebnisse möglichst nahe an der Realität sind, ohne direkt Material zu riskieren. Ich würde z.B nur ungerne eine Endstufe einfach so auf IGK umbauen ohne vorher zu wissen wie sich das verhält.

Wenn es Fragen zu Spice ect. gibt werd ich die nach kräften versuchen zu beantworten!

Mfg 3ee

[3eepoint]

Kannst Du ja mal bei Leo Kirchner anfragen. Ich habe den damals bei der MoDiPo bei einem Resonanzphänomen zu schätzen gelernt.

http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/s...8397#post48397

Hab Antwort bekommen, die Dinger sind nicht geeicht und laufen von 30-3kHz, mehr wird nicht angegeben, wäre also jedes Mal ein Schuss ins blaue wenn man damit ne Regelung aufbaut....

[Grasso]

Grasso,

wie war nochmal das mit der Punktschallquelle und dem Nahfeld?

Irgendwie. Aus Druesels Zitat:

Nahfeld und Fernfeld einer Schallquelle sind nur im Zusammenhang mit dem Verhältnis des Abstandes r des Aufpunktes von der Schallquelle zur Wellenlänge λ der Schallsignale zu sehen.

Ich weiß nicht, was der Aufpunkt ist, aber ich habe eine Vorstellung: Ich würde sagen, eine Punktschallquelle hat ein phasenmäßiges Nahfeld, dessen Grenze einfach von der Signalfrequenz und somit Schallwellenlänge abhängt. So definieren Antennentechniker das Nahfeld. Eine Punktschallquelle hat aber kein pegelmäßiges Nahfeld, weil sie keine Ausdehnung besitzt: Das pegelmäßige Nahfeld ist dort, wo der Abstand zur Schallquelle kleiner als ihre Ausdehnung ist.

[JFA]

Grasso,

nahe an einer Punktschallquelle sind Druck und Schnelle nicht mehr in Phase. Dort gilt das 1/r²-Gesetz dann nicht mehr. Der Übergang ist ungefähr durch r == λ gekennzeichnet.

Die Größer der Schallquelle hat auch einen Einfluss, keine Frage. Aber wie ist denn der Phasenunterschied bei Membrandurchmesser 17 cm und Wellenlänge 3,4 m?

@3eepoint
Dann ist Dir bei Deiner Übernahme aber einiges verloren gegangen. Der Strahlungswiderstand wird von Leach simuliert, und ist im Ursprungsmodell auch vorhanden. Schau es Dir nochmal genauer an.
Außerdem lohnt ein Blick in den Zwicker/Zollner, da ist ein komplettes BR-Modell mit konzentrierten Elementen (allerdings linksseitig des BL-Transformators). Die Akabak-Hilfe ist auch gut.

Kann denn Spice auch die Frequenzanalyse nicht-linear? Oder muss man dann tricksen?

[3eepoint]

Soweit ich weis, macht Spice keine Unterschiede zwischen den Simulationen was die Möglichkeit der nicht-linearen Simulationen angeht, sonst ließen sich ja z.B verzerrungen gegen Pegel bei Verstärkern nicht berechnen ect., was übrigens wunderbar geht!

Ich hab mir das von dir verlinkte Originalmodell noch mal angesehen, auf der PDF Seite:10 Fig.14 im Acustical circuit stellen R_A1M,R_A2M so wie C_A1M doch den Strahlungswiderstand der Vorderseite da, oder? Zumindest sind sie mit air front load acoustic resistence in der vorrangehenden Beschreibung aufgelistet. Die sind zusammen mit den restlichen Parametern des Gehäuses über die Verbindung von SmPm und SmUm verbunden, die quasi eine spannungs strom wandlung machen (SmPm liest die Spannung und SmUm ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle, die von SmPm gesteuert wird), was mir also fehlt ist das Acustical circuit element, welches dort abgebildet ist, welches, denk ich, dort wo Cmep2 und Lceb2 derzeit sind, eingekoppelt werden muss.

Demnach ist alles was sich linksseitig von SmUm befindet, von M_AB abgesehen, demnach dann das jeweilige Gehäuse ?

Was n Text.....alle klarheiten beseitigt?

[JFA]

Dann sollte ich mich doch mal wieder näher mit SPICE beschäftigen. Bisher habe ich nur ideale Schaltungen damit simuliert, hat gereicht bis hierhin. Jetzt brauche ich aber ein nichtlineares Modell, und bevor ich das selber schreibe...

Ich hab mir das von dir verlinkte Originalmodell noch mal angesehen, auf der PDF Seite:10 Fig.14 im Acustical circuit stellen R_A1M,R_A2M so wie C_A1M doch den Strahlungswiderstand der Vorderseite da, oder?

Ja. Das Modell ist aber nur für einen Mitteltöner (=> geschl. Gehäuse). Deshalb nur der einzelne Kondensator.

Schau Dir lieber Fig. 9 an. Da sind 3 Modelle, einmal elektrischer, dann mechanischer, dann akustischer Kreis. Die Kopplung entsteht über die gesteuerten Quellen (ich hätte ideale Übertrager genommen, vielleicht hat die Methode aber Vorteile in Spice). Die Luftmasse des Ports ist da drin M'_AP + M_A1P. R_A1P, R_A2P und C_A1P sind der Strahlungswiderstand des Ports.

[3eepoint]

Ales klar, ich werd mich da neu Jahr mit beschäftigen, bin die Tage über Silvester unterwegs und werde da nicht zu kommen.

Zu Spice nochmal:

Spice MUSS sogar nicht linear rechnen können, sonst ließen sich z.B Spulen oder Trafomodelle garnicht richtig auf Sättigung untersuchen. Für Kondensatoren und Spulen gibt es bereits eingabemasken, in der Yahoo Spice gruppe stehen auch beispiele drin. Geht natürlich alles zu Lasten der Rechenzeit, im Zweifelsfall kann man aber auch Simulationen via Shell script parallel starten und am Ende zusammenfügen....

In Spice sollte man keine Übertrager für sowas nehmen, da das Programm sich aus gegebenen Werten weitere Hintergrundparameter, die für das Modell benötigt werden, berechnet, dass geht schon beim Kopplungsfaktor los, da kann Spice den Wert k=1 nicht verarbeiten, und macht 0.99904hastenichtgesehen draus, da die eingabe k=0.0999999.....auch nicht geht, die gezeigte Methode macht dies nicht und ist direkter, schont die Sache auch rechnerisch etwas.

Groß schreiben musst du dabei eigentlich nichts, du kannst z.B für die Kapazität als Aufhängung C als funktion der Spannung/stromes definieren, und dann die Näherungsfunktion eingeben, die die Federsteifig gegen Auslenkung beschreibt. Die Funktion kannst du wiederum aus Messungen ableiten, Matlab, Mathematica und Octave haben alle sogenannte Fit Funktionen, die Gleichungen an solche Messkurven anpassen und eine solche Modellierung ermöglichen. Haben wir letztens in einem Laborversuch, anhand der Erwärmung einer Spule, sogar gemacht, war ein wenig knifflig, ging aber.

Ich würd gerne fragen was du simulierst, ich fürchte aber das es beruflich sein wird, und du dadrauf nicht antworten kannst/darfst....

Mfg 3ee

[JFA]

Spice MUSS sogar nicht linear rechnen können,

In der zeitabhängigen Analyse wusste ich das schon, das ist auch nicht weiter kompliziert (bis auf die notwendige Arbeitspunktfindung). Wusste nicht, dass das auch bei .ac möglich ist.

In Spice sollte man keine Übertrager für sowas nehmen, da das Programm sich aus gegebenen Werten weitere Hintergrundparameter, die für das Modell benötigt werden, berechnet, dass geht schon beim Kopplungsfaktor los, da kann Spice den Wert k=1 nicht verarbeiten, und macht 0.99904hastenichtgesehen draus, da die eingabe k=0.0999999

Auch nicht ideale Übertrager? Wäre ja schön doof.

Ich würd gerne fragen was du simulierst, ich fürchte aber das es beruflich sein wird, und du dadrauf nicht antworten kannst/darfst....

Darf ich, das ist nichts geheimnisvolles.

Letztendlich nicht viel anderes. Deswegen passt mir das mit deinen Simulationen im Moment ganz gut
Mir fehlt eine nicht-lineare Analyse von ganzen Lautsprechern. LEAP kann das zwar, aber
- traue ich dem manchmal nicht über den Weg (Ergebnisse KÖNNEN nicht stimmen)
- es fehlt eine Frequenzgang über Zeit Funktion (was interessiert mich denn, wie sich der Lautsprecher nach 1h bei 100W verhält? Herrjeh, ich bin kein PAler, mich interessiert es nach 1/2/3.../10s!)
- die Einflussmöglichkeiten sind begrenzt (gerade das thermische Modell kann ich kaum beeinflussen)

Wenn ich SPICE im Hintergrund für die nicht-lineare Analyse benutzen kann, dann kann ich mir etliches an Arbeit sparen. Sonst sind das sicherlich ein paar Mannwochen effektiv, je nachdem was ich an bisheriger Software sonst noch nutzen kann. Matlab oder ähnliches Gedöns kommt mir nicht ins Haus, ich kann dieses bloat nicht ab. Zu viel dabei was ich nicht brauche.

[3eepoint]

Ich wüsste nicht warum das bei der .ac nicht ginge, die Gleichungen und Abhängigkeiten die man festlegt bleiben ja.

EDIT:Ich fürchte ich muss hier zurückrudern

The ac small-signal portion of SPICE computes the ac output variables as a function of frequency. The program first computes the dc operating point of the circuit and determines linearized, small-signal models for all of the nonlinear devices in the circuit. The resultant linear circuit is then analyzed over a user-specified range of frequencies. The desired output of an ac small- signal analysis is usually a transfer function (voltage gain, transimpedance, etc). If the circuit has only one ac input, it is convenient to set that input to unity and zero phase, so that output variables have the same value as the transfer function of the output variable with respect to the input.

Verwundert mich aber zugegeben stark.....ich werde mal weiter forschen warum das so ist, es fällt mir schwer das so hin zu nehmen....

Solange der Übertrager aus 2 Spulen besteht die gekoppelt werden macht Spice das, da sonst Parameter für die Maschenberechnung/Differenzialgleichungen fehlen, wie soll z.B sonst ein Übertrager mit x Windungen behandelt werden ohne den Widerstand zu kennen? R=0 ist für Spice rechnerisch nicht möglich, da dann U=R*I nichtmehr berechnet werden kann, dafür gibt es halt dann die steuerbaren Quellen.

Willst du die thermischen Sachen dann auch in Spice machen?

Das Bloat kenn ich nur zu gut, die Software ist uns von der Hochschule aus vorgegeben/nahegelegt worden, wir sind bei Mathematica hängen geblieben, war auch nur als Beispiel gemeint.

[Nobby]

mein erster Versuch die Regelung aus dem Funkschau-Artikel mit LTspice nachzubauen
s. http://www.johannes-krings.com/BM%20...U_REGELUNG.pdf


alles stark vereinfacht ( ich habe bewusst eine "fiese" Lautsprecher-Gehäuse Kombi gewählt ca. Fs=80 Qg=3 )


Links Grün ohne Regelung
Rechts Rot mit Regelung

da besteht noch einiges an Optimierungsbedarf, aber im Prinzip sollte es funktionieren

wäre ganz praktisch wenn man ".asc" Dateien hier im Forum hochladen könnte

Grüße Nobby

[tiefton]

Pack sie in ein zip, das geht.
Ansonsten eine pn an den admib, damit das bei Foren update in Januar mit eingerichtet wird!