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

[Sodele]

Alles gut, ich habe jede Menge Zeit.

Generell habe ich mit aktiver Beschaltung es geschafft einen Scan speak H2606/920000 an einen Scan speak 22W/4534G00 anzubinden. Der H2606 hat ja 104mm Einbaugröße und das effektive Waveguide ist vielleicht 80mm. Klar das war im Gehäuse, allerdings mit 24cm Breite, wobei das die Wirkung der Schallführung auch schon mindern dürfte. Also wenn ich da eine entsprechende Schallführung bis 260mm wähle sollte das doch theoretisch machbar sein, also auch ohne deine genannte Winkelung nach außen. Also die wesentlich größere schallführung sollte Anbindung leichter machen und auch den IB Einbau kompensieren.

ich denke wenn es 90 Grad werden ist es auch nicht schlimm. Das sollte immer noch genug sein fürs Heimkino, da alles außerhalb des Referenzplatzes sowieso immer einen größeren Kompromiss darstellt den ein Lautsprecher sowieso schon darstellt.

Ich hatte mir schon diverse Schallführungen von 18Sound und RCF angeschaut.
Beispielsweise das XT1086 oder XT120 von 18S und HF94/H100 von RCF.

sollte ich mich dann eher darauf fokussieren? Lohnt sich überhaupt eine Eigenentwicklung bei meinem Projekt?

[3eepoint]

Die größe des Waveguide ist nur dafür entscheidend, bis zu welcher Frequenz es wirken kann. Die Richtwirkung wird von der Kontur bestimmt*. Daher ist die Schallwandbreite, grade bei In Wall einbau, erstmal "egal". Ich mache mir auch weniger Sorgen um das WG, als um die Mitteltöner, die bei der Übernahmefrequenz schon bündeln könnten, deswegen der Gedanke mit dem anwinkeln.

90° bzw +-45° gehen auf jeden Fall. An mehr bin ich noch bei. Dauert aber noch bis ich dazu was sagen kann ^^

Die von dir gezeigten Waveguides wären definitiv der einfachste Weg. Ist halt die frage ob du den einfachen Weg gehen willst. Mehr lernen tust du beim selbermachen

*Die muss natürlich auch in die Schallführung passen, ein wenig Hand in Hand geht es also doch.

[Sodele]

Ich muss mal schauen ob ich noch die Messungen von dem 8“ habe, dann könnte man eventuell abschätzen ob und inwiefern es zusammen harmonieren könnte.

[Sodele]

So ich habe nachgeschaut, allerdings muss ich die Messungen irgendwann mit Drehteller wiederholen, von Hand ist das unpräzise wie Sau.

Wenn die Messungen korrekt sind dann:

1kHz 0° - 45° : 2,8dB
1kHz 0° - 90° : 6,25dB

1,5kHz 0° - 45°: 3,26dB
1,5kHz 0° - 90°: 8,58dB

Die Differenz 0° zu 45° würde ich als präziser einschätzen als bis 90°.

Wenn ich den -6dB Punkt für 1,5 kHz benennen müsste, dann wären wir wohl bei ca 70°.

Die Messungen waren mit einer Schallwand von ca 24-25cm. Und die Winkel sind natürlich nur für eine Seite.



Die 0-45° sollte ziemlich präzise sein.

[3eepoint]

Dann sollte das vom Winkel her passen =)

Ich hab auch mal n paar Updates zur Software, die ich mittlerweile den Namen Wave Forge gegeben habe, da das Script Waveguides zurecht Dengelt...

-->Neue Zielfunktion

Basierend auf diesen Paper:

https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=21009

Habe ich die Zielfunktion umgestellt. Mein vorheriger Parabelansatz war einfach zu weit weg von der Realität was die Ausbreitung des Schallfeldes angeht. Zudem konnte ich damit least Squares zum beurteilen des Fehlers benutzen. Das Script konvergiert nun auch wesentlich besser. Meist wird der Optimierungsvorgang beendet bevor die maximalen Iterationen aufgebraucht werden da der Fehlerwert nicht mehr kleiner wird.

-->Umstellung des Meshing
Stellte sich raus, dass das Modell klein genug ist, dass Frequenzabhängiges Meshing langsamer ist als einmal ein Mesh zu bilden. Die Rechenzeit iegt jetzt in etwa bei 30 s. Jetzt kann ich eine Optimierung in 2-3 Tagen durchrechnen statt 2 Wochen.

-->Phase Plug
Ich hatte mich ja ans Design eines Phase Plug gewagt. Zuletzt hatte ich das Problem, für ein Rotationssymmetrisches Modell kiene gleich langen Pfade definieren zu können. Inventor kann keine Splinelängen parametrisieren. Daher hing ich auf 2 Kanälen fest:



Oben ist ein "klassisches Design" mit 2 Kanälen zu sehen. Jetzt kam mir aber, basierend auf einer Lösung von Turbosound, die Idee, ob ich die Kanäle nicht in sich verdrehen könne um die Laufzeiten aus zu gleichen:



Es handelt sich hier noch um ein Negativ, man sieht aber schön, wie die Kanäle radial versetzt sind. Das Modell ist noch nicht fertig, es fehlen noch Zwischenelemente um die Fläche auch wirklich konstant zu halten und dan müssen die Flächenverhältnisse der einzelnen Kanäle zueinander noch optimiert werden. Zudem werde ich diesesmal leider eine 3D Simulation machen müssen, was die Rechenzeit nach oben treiben wird.

-->JBL Schallinse
In der Zwischenzeit habe ich aus neugierde mal eine Schallinse von JBL simuliert, also eines von den Dingern hier:



Das Modell:



Das Ergebniss:



Ich finde das für einen ersten Schnellschuss ganz ok. Oben ist der blanke Treiber, unten mit Linse. Das Prinzip funktioniert auf jeden Fall. Der Ausschnitt ist eine Parabole Kurve an deren Verlauf sich noch was machen lässt. Andere Kurven wären auch denkbar. Leider dauert ein Durchlauf ca. 11 Stunden.

-->Größere Abstrahlungswinkel

Momentan laufen Versuche mal Waveguides für sehr große Abstrahlwinkel zu simulieren. Leider mit mäßigem Erfolg. Es scheint ohne Diffraktionsschlitz ist bei um die 110° einfach schluss.

So weit erstmal wieder von mir. Ich verkrieche mich mal wieder in mein stilles Kämmerlein. Habt n schönes Wochenende =)

[EMP]

Danke für das Update, sehr spannend hier zuzusehen

[3eepoint]

Guten Abend miteinander!

Ich habe denke ich einen guten Schritt nach vorne machen können. Wie ich in den vorherigen Posts schrieb, benutze ich für die Optimierung das Neldar-Mead verfahren, was an sich sehr gut funktioniert. Dieses Verfahren hat allerdings einen Nachteil. Es findet nur selten globale Minnima bzw. sucht auch nicht unbedingt nach ihnen. Grade in dieser Anwendung kann er das auch schlicht und ergreifend auch nicht. Daher habe ich mir gedacht, dass eine art Vorkonditionierer, welcher nach einem guten, im idealfall globalen, Minnimum als Startpunkt für die Simulation sucht ne gute Idee wäre. Ich war noch nie so froh eine Software in Funktionen geschrieben zu haben, so war das zusammenbasteln schnell erledigt.

Wave Forge sucht nun mittels eines genetischen Vererbungs Verfahrens (nachfolgend GA genannt) nach einem guten Anfangswert. Dabei wird das Modell bzw. die Anzahl der Freiheitsgrade stark reduziert. Ich benutze als Ausgangswert für die Kontur eine sogenannte Superellipse[1]. Dadurch kann ich bei gegebenen Durchmesser den Exponenten n und die Länge des Horns variieren. Da es keine Kombination gibt, bei denen sich das Modell dabei zerlegt und die Simulation abstürzt, kann der GA semizufällig Werte ausprobieren und gucken wo der Wert am geringsten ist.

Von dort startet dann der Neldar-Mead Teil des Programms und Optimiert die Kontur dann weiter. Ich habe noch keine 3D Simulationen gemacht, aber die entstandenen Konturen sprechen eine eindeutige Sprache:



35°x20°



45°x30°



55°x40°



65°x50°

Alle Hörner sitzen in einem gleich großen grauen Kasten um einen besseren Vergleich zu haben. Man sieht sehr schön, dass je enger das Abstrahlverhalten wird, desto länger wird das Horn. Zudem zeigt sich ein steilerer Übergang am Hornhals bei breiteren Abstrahlungen. Allerdings denke ich stößt mein Programm bei weiten Abstrahlwinkeln an seine Grenzen. Die ersten Hörner schlossen noch mit einem Restfehler von 1000-1400 die Optimierung ab. Das 65x50 Horn lag zuletzt bei 14000. Hier erreiche ich wohl langsam das Land der Diffraktionskanten, zu denen die derzeitige Implementierung leider nicht in der Lage zu sein scheint.

Ich werde die Tage mal das ganze in 3D simulieren um zu gucken, wie nahe die Hörner an ihre vorgesehenen Charakteristiken kommen. Anschließend will ich mal versuchen, wie es sich denn mit den Öffnungswinkeln der Kompressionstreiber verhält und ob ich das mit berückichtigen kann.

Noch eine andere Sache. Ich überlege derzeit wie ich eine Namenskennung für die Hörner machen könnte, momentan denke ich da an sowas wie Halsdurchmesser.Abstrahlwinkel.AbmessungenBreitexh öhe.Run/Oval/Eckig. Das erste wäre also 1.3520.1515R, dass zweite 1.4530.1515R usw. Haltet ihr das für sinvoll damit man sich direkter auf Hörner bzw. Versuche verständigen kann? Wie kommen eigentlich die JBL Nummern zustande?

So weit wiedermal von mir, einen schönen Sonntag Abend euch noch =)

[1]https://de.wikipedia.org/wiki/Superellipse

[fosti]

Alles schön und gut, aber für unterschiedliche Abstrahlwinkel müsste es doch auch 2 Geometrien geben, welche dann miteinander verhackstückt werden müssen?!

[3eepoint]

Wenn du z.B. ein 65x30 Horn haben willst, wird das natürlich zum Problem. Kleinere Winkelunterschiede kann durch die Kontur noch abgefangen werden. Bedeutet für mich, dass es Grenzen gibt, welche Abstrahlwinkel sinnvoll kombiniert werden können. Zumindest bei meiner Methode. Grundsätzlich kann man das Geometrisch sicher ineinander übergehen lassen, allerdings weis ich 1. nicht wie in Gottes Namen ich das Programmiere und 2, wie die Volume Gradient Methode das verkraftet bzw wie ich der das bebringe.... aber ein berechtigter Einwand.

[3eepoint]

Sähe dann wahrscheinlich so ähnlich aus wie die hier:



http://horns-diy.pl/horns/e-jmlc/e-jmlc-1000/




Edit: Grade noch eingefallen, eine Umsetzung wie die Mataray Hörner wäre auch denkbar. Der Versatz zwischen den hörnern müsste sich in der Diagonale eenfalls Mannipulieren lassen um dort die Impedanzanpassung sicher zu stellen. Dafür müsste ich den Aufbau meiner Geometrie in Matlab nochmal anders angehen.

[3eepoint]

Hallöchen miteinander!

Ich habe mal meinen Arsch an die Wand bekommen und die im vorherigen Post angesprochenen Änderungen, sprich den Blend von zwei Waveguidegeometrien, in mein Programm implementiert. Hier ist das erste Ergebnis:




Kontur Horizontal 45°



Kontur Vertikal 30°



Frequenzgang auf Achse



Polar Map Logscale, Vertikal oben und Horizontal unten, Normiert auf 0°.



Polar Map Linscale, Vertikal oben und Horizontal unten, Normiert auf 0°.

Was mich am meisten freut: Der Frequenzgang ist so weit störungsfrei geblieben! Aufgrund der Starken Kurvenunterschiede hatte ich befürchtet, dass ich mir Reflektionen einhandeln werde. Dem ist aber, dank der VGM denke ich mal, nicht so. Die 30° funktionieren gut 2 dB besser als die 45°, Ursache weis ich so aus dem Stand nicht. Da das Horn relativ klein geraten ist (15x15 cm) setzt die Kontrolle erst recht spät ein. Der nächste Versuch wird mit 30x30 cm gefahren, mal sehen wie es sich da verhält.

Ich bin so weit sehr zufrieden. Für Anregungen, Fragen und Vorschläge bin ich nach wie vor dankbar =)

[JFA]

Ich bin so weit sehr zufrieden. Für Anregungen, Fragen und Vorschläge bin ich nach wie vor dankbar =)

Schmeiß die Superellipse weg. Been there, done that. Nimm stattdessen Bezierkurven oder NURBS-Flächen. Einfaches Verfahren mit beliebig vielen Freiheitsgraden, Umkehrung der Krümmung geht damit auch, Knickpunkte auch (dann aber nur aus zusammengesetzten Funktionen).

[3eepoint]

Die Superellipse dient nur als Startfunktion und wird von dem genetischen Part der Optimierung genutzt. Der darauf folgende Neldar Mead Part verformt den Spline dann anhand der Koordinatenpunkte ohne die Elipsenfunktion. Die bietet sich als initial gues halt gut an. Oder meinst du was anderes?

[JFA]

Das heißt, du reduzierst die durch den Vorkonditionierer gefundene Kurve auf 3(?) (Start, Mitte, End) Punkte und machst daraus einen kubischen(?) Spline? Geht auch, denke ich.

[3eepoint]

Fast, der Vorkondizionierer benutzt die Gleichung für die Superelipse um 10 Koordinatenpunkte in einen Spline zu schreiben. Hier darf dann nur n(der Exponent) und L(Länge des Horns) geändert werden. Die 10 Punkte ergeben sich dann. Der nachfolgende Part bekommt die Punkte, welche sich aus der n/L kombination mit dem geringsten Fehlerwert ergeben, dann zum Feinschliff übergeben. Hier werden dann die 10 xy Koordinaten der Punkte verändert. Reduziert wird also nicht. Der Spline in Comsol ist eine Interpolationskurve, zumindest laut dem Manual.

[3eepoint]

Ein weiterer Zwischenstand:





Sieht aus wie ein Mantaray Horn, nur mit weniger Kanten. Ich versuche jetzt mal das in 3D zu simulieren.

[Sodele]

Das schaut sehr interessant aus. Weitermachen!

[3eepoint]

Das schaut sehr interessant aus. Weitermachen!

Zu befehl!

Also. Um die beiden Konturen zu verbinden führe ich ein Distanzstück ein. Stellt sich natürlich die Frage, ob ich mir damit unerwünschte Effekte einhandel. Um das zu überprüfen, habe ich das mit der 2D Kontur für die horizontale mal überprüft:



Hier zu sehen ist das Horn in einem Gehäuse. Das Horn ist nach hinten um 100 mm mit einem geraden Stück verlängert. Die Membrane ist blau markiert. Die Abstrahlung ändert sich dadurch wie folgt:



-->Vorher



-->Nachher

Für mich kein signifikanter Unterschied. Aber ein normiertes Sonogram kann trügen, was sagen die Kurvenschaaren aus?



--> Vorher



--> Nachher

Aha, hier sehen wir ein kleines Problem. Wir bekommen eine Fehlanpassung. Normal wäre das ein Problem, allerdings sollte uns hier die Korrektur der Impedanz über die Diagonale nochmal den Hintern retten. Dazu betrachten wir das Horn mal in 3D, in diesem Fall eine Version mit 30 x 30 cm BxH:



Leider habe ich nicht die Rechenleistung zur Verfügung, um bis 20 kHz zu rechnen, 17 sollten aber erstmal ausrechen:




--> Die VGM hat ihren Job hervorragend gemacht! +-1 dB würde ich als hervorragend betiteln.



-->Die Abstrahlung sieht auch gut aus. Sie könnte für meinen Geschmack noch enger an den Ziellinien liegen, aber hey, es ist der 2. Versuch. Untenrum scheint es zudem zum Pattern Flip zu kommen. Ich bin mir nicht ganz sicher, es kann aber sein, dass ich die Startfrequenz der Optimierung noch zu hoch eingestellt hatte und der Bereich deswegen nicht betrachtet wurde.

Ein anderer Ansatz für die Optimierung wäre noch, dem Vorkonditionierer nicht mehr die Länge, sondern die Breite als Parameter zu geben. So könnte ich die erste Kurve mit festem Kantmaß errechnen und die zweite dann in der Breite anpassen lassen und mir so den Versatz spaaren. Damit gebe ich dann aber auch eine Beschränkung aus der Hand. Was mich auch noch stört, ist das die Impedanzanpassung noch besser funktionieren könnte. Derzeit terminiert die Optimierung wenn der Wert von 2.9 auf 1.9 runter ist und das schon nach recht wenigen Iterationen. Ich denke da geht noch was....

So weit wiedermal, einen schönen Sonntag noch =)

[3eepoint]

Hallo miteinander!

Ich wollte malwieder von mir hören lassen, auch um ein wenig Eingebung zu bekommen, in welche Richtung ich weitermachen soll.


-->Auf JFA hören

Jochen, du hattest vollkommen Recht, die Superellipse war ne blöde Idee. Bezier macht vieles deutlich einfacher! Damit sind jetzt auch Ein/Ausgangswinkel von Treiber und/oder Schallwand mit einbeziehbar.

-->Verschiedene Kurven für Horizontal/Vertikal und Längenversatz

Grundsätzlich kommen wir damit natürlich dem Ideal für die jeweilige Abstrahlung näher, jedoch provoziert, grade bei kleineren Hörnern, der Übergang wo die kürzere der beiden Kurven ansetzt, einen Impedanzsprung dessen Ausgleich zwar an sich geht, aber im Modell nicht so schön aussieht:



Die Diagonale ist ein wenig zerknittert, hier sieht man es nochmal etwas besser:



Ohne das Distanzstück ist das kein Problem wie die vorherigen Versuche gezeigt haben und die Ergebnisse sind nun alles andere als schlecht. Was meint ihr? Die Abweichung in der Abstrahlung zugunsten der Impedanz in Kauf nehmen?


-->Öffnungswinkel Horntreiber

Wie oben schon erwähnt ist der Austrittswinkel des Horntreibers jetzt ein Parameter. Ob und wie stark sich selbiger auswirkt* werde ich in den nächsten Tagen mit ein paar Versuchen auf die Probe stellen.

-->Arbeit aus dem Nachbarforum

An dieser Stelle möchte ich den aktuellen Status bzw. ein paar interessante Entwicklungen aus dem Nachbarforum vorstellen. Mabat hat Versuche unternommen, seine mit ATH 4 erstellen Hörner mit einer Spherischen Wellenfront zu füttern. Zur Erinnerung, moderne Kompressionstreiber liefern meist eine Plane Wellenfront**. Dabei hat er festgestellt, dass die Directivety controle unabhängig vom Treiberdurchmesser wird. Ein 2" Treiber konnte selbst bei 20 kHz noch gute Ergebnisse liefern. Über die Sinnhaftigkeit lässt sich natürlich streiten. Aber die Feststellung selber finde ich interessant.

[1]
Aufbau des Plugs
[1]
Ergebnis Plug
[1]
Ergebnis Sphärische Quelle

Die Kanäle machen Quasi das Gegenteil von dem Phase Plug des Kompressionstreibers und verzögern die äußeren Anteile der Schallwelle um sie von Planar zu Sphärisch zu verformen. Scheint ganz gut zu klappen... Ich hatte auch schon einen ersten Versuch unternommen, so einen Plug in mein Programm zu integrieren, was auch ok funktioniert, der Winkelunterschied am Ausgang der durch die Superellipse zustande kommt macht Probleme. Seid dem Rausschmiss der Superellipse als Basis habe ich es aber noch nicht wieder versucht. Ähnliche Ergebnisse hatte ich auch schon mal mit einem Kalottenhochtöner in der Simulation. Ich hab den Zusammenhang zwischen der Wellenfront aber nicht hergestellt.


Die nächsten Tage geht es dann mit dem Öffnungswinkel weiter. Ich habe leider nicht ganz die Zeitlichen Kapazitäten bzw. die Ideen um hier schneller weiter zu machen, da ich mein Verstärkerprojekt noch im Januar zur Prototypenreife bringen will. Ich bin für Ideen und Anregungen dankbar und wünsche allen ein Frohes Jahr 2022 =)


*DASS es sich auswirkt ist denke ich mal klar, nur das wie steht noch im Raum.
** Zumindest annähern und bei nicht zu hohen Frequenzen.

[1]https://www.diyaudio.com/community/threads/acoustic-horn-design-the-easy-way-ath4.338806/page-441

[3eepoint]

Hallo miteinander!

Ich hab malwieder Zeit gefunden etwas an den Hörnchen zu arbeiten und bin auch etwas wieter gekommen.

-->Elemenieren des Knicks
Ich hatte im vorherigen Post ja geschrieben, das der Ansatzt zwei Konturen zu kombinieren zu dem Problem führt das die Geometrie dadurch leicht verzerrt wird. Grund dafür ist, dass ab dem Punkt wo die zweite Kontur ansetzt sich der Volumenverlauf des Horns sprunghaft ändert und das kann die VGM nicht kompensieren. Bzw. versucht dies und stößt dabei an geometrische Grenzen die einfach nicht "smooth" sind. Ich hab das Problem wie folgt gelöst: Ich lass den Querschnitt an der Stelle einfach weg
Das funktioniert so wie ich das sehen kann ohne große Einschnitte:

SPL

Polar

Die Position der Referenzlinien stimmt nicht ganz. Comsol hat da malwieder andere Pläne beim plotten als ich.....

Horn

Oder zumindest seh ich da nichts was dadrauf hindeuten könnte. Der große Block dient nur der Simulation.


-->Weiteres
Die generierung der 3D Struktur ist auch aufgeräumter geworden und die Kurven um einiges Smoother dadurch. Alles was jetzt noch aufkommen könnte wird sich durch benutzung der Software zeigen.

-->Phase Plug
Hier hat sich einiges getan! Ich habe mittlerweile ein Script geschrieben das in der Lage ist, mir einen Phase Plug zu generieren mit n Kanälen beliebigen Querschnitts und konstantem Verlauf. Sieht momentan so aus:


Das ganze wir auch schon in Comsol geschrieben. Ich muss also "nurnoch" die Optimierung drumherum schreiben und ein paar Bedingungen abfangen. Das Manipulieren der Verläufe funktioniert so weit schonmal gut. Nur die Aufteilung der Fläche in Contraints zu gießen das sich die geometrie nicht selber zerstört bereitet mir etwas kopfzerbrechen. Das Programm soll die Flächenverhältnisse der Kanäle am Ausgang finden bei denen der geringste Pegelunterschied auftritt. Die Kanäle bleiben dabei alle gleich lang und haben einen konstanten Querschnitt.
Sobald das läuft schau ich mal wie weit ich das auch für "normale" Treibermembranen anwenden kann. Derzeit funktioniert das ganze nur für Schüsseln wie dem 6ND430 oder ähnlichen Treibern. Da muss ich mir noch was überlegen wie man die Sicke vernünftig mit einbindet, da die in der Compressionskammer sonst munter für Resonanzen sorgt.

Das wars erstmal wieder. Jetzt mach ich mir mal Gedanken um ein Projekt wo man das alles einfließen lassen könnte. Ein schönes Wochenende noch =)