Klippel light mit Laser

[FoLLgoTT]

Ich habe mir einen Baumer OADM 20I6441/S14F zugelegt, um Xmax von ein paar Tieftönern zu bestimmen. Der Laser funktioniert inzwischen, allerdings misst STEPS bei mir immer nur halb so viel Auslenkung wie in dem ARTA-PDF angegeben. Er ist direkt an die Soundkarte angeschlossen, da diese recht hohe Spannungen verträgt und auch kein Clipping anzeigt. Der Treiber ist wie in dem PDF ein GF200 (in Reihenschaltung), die Werte müssten also direkt vergleichbar sein. Ich habe die Pegel der Soundkarte (M-Audio Delta 44) in STEPS kalibriert (Multimeter und Loop-back) und die Ausgangsspannung des Lasers nachgemessen (0-10V linear auf 40 mm, Abstand auf 5V eingestellt). Auch 10% THD sind bei derselben Ausgangsspannung wie in dem PDF, also stimmt sogar der von mir bestimmte Verstärkungsfaktor (3,33).

Aus meiner Sicht ist alles richtig, aber irgendwas muss ich übersehen. Ich komme nur nicht drauf. Hat jemand eine Idee?

[Kaspie]

allerdings misst STEPS bei mir immer nur halb so viel Auslenkung wie in dem ARTA-PDF angegeben

Hallo Nils,
auch wenn ich den Grund für solche Messungen nicht verstehe, sollte 1/2 Membranhub ausreichen, um den maximalen Hub zu erkennen?
Manche Hersteller geben auch die Maße Schwingspulenwicklung an. Die Polplattenstärke ist mit einer einfachen Schätzlatte zu ermitteln?

Oder liege ich hier falsch

LG
Kay

[Franky]

Ja, definitiv. Ich war vor kurzem bei einer dreitägigen Klippelvorlesung und habe da viel gelernt. Klippel ist kein Spinner - er versucht für alle Lautsprecher relevanten Themen physikalische und mathematische Erklärungen und Formelbeschreibungen zu finden. Das gelingt auch besser als es sich Leute bis vor kurzem noch vorstellen konnten. Trotzdem lässt er auch öfter in seinen Vorlesungen durchblicken das er eigentlich Fan von Papier ist! Vielleicht ist das die wissenschaftliche Erklärung dafür was manche schon länger aus Erfahrung wussten. Ich war auch in dem Klippel Institut und habe dort mit Studenten geredet. Da prallen Welten aufeinander denn die kennen weder Lansing, Heil noch Otto Braun oder andere. Thiele und Small waren noch bekannt. Ist das jetzt gut oder schlecht - ich hatte bei den Junx aber ein ganz gutes Gefühl! Die belasten sich nicht mehr mit altem Zeugs.

[FoLLgoTT]

auch wenn ich den Grund für solche Messungen nicht verstehe, sollte 1/2 Membranhub ausreichen, um den maximalen Hub zu erkennen?

Der Grund ist, dass man sich auf die Xmax-Angaben der Hersteller nicht wirklich verlassen kann. Zum einen benutzen sie unterschiedliche Formeln, was aber kein echtes Problem ist. Wenn Polplatten- und Wickelhöhe bekannt sind, können natürlich leicht vergleichbare Werte ermittelt werden. Das habe ich für die grobe Auswahl auch gemacht.
Dieser Wert sagt allerdings nicht das geringste darüber aus, wie linear der Antrieb und die Steifigkeit dann wirklich noch sind (siehe Klippel). Daher die sinnvollere Messung bei 10% THD.

Mit STEPS misst man immer nur die Hälfte des Gesamthubs. In dem Diagramm oben bedeutet das also +/- 3,2 mm. Es müsste aber das Doppelte sein, so wie in der PDF-Datei. Das ist mein Problem! Irgendwo scheint die Kalibrierung nicht zu stimmen oder ich übersehe etwas.

Ich mache das, weil ich derzeit das DBA für mein neues Heimkino plane. Und da zählt vor allem eins: ein hoher Maximalpegel bei extrem niedrigen Frequenzen (<20 Hz). Ich möchte möglichst effizient kaufen (Max-SPL pro € bei niedrigem Klirr). Daher das Lightklippeln.

[Kaspie]

Hallo Franky,

Die belasten sich nicht mehr mit altem Zeugs.

Die erfinden die Physik also neu?

X Max bezeichnet die Strecke um den Ruhezustand der Membran bist das sie das homogene Feld des Magnetfeldes verlässt? Rückwärtsbewegung + Vorwärtsbewegung= Linearer Hub?
Thiele und Small hatten mit Chassisentwicklung nicht wirklich was zu tun.

Ist das jetzt gut oder schlecht

Wenn sie Thiele und Small für die Erfinder der Lautsprecher halten, ist das eher nicht so prickelnd. Evtl wollen die Studenten ihre Erfindungen und Entwicklungen als Patent anmelden, obwohl es diese schon seiten den 30 er Jahren des letzte Jahrhunderts gibt?
Das wäre dann eher nicht so gut?

LLG
Kay

[FoLLgoTT]

X Max bezeichnet die Strecke um den Ruhezustand der Membran bist das sie das homogene Feld des Magnetfeldes verlässt? Rückwärtsbewegung + Vorwärtsbewegung= Linearer Hub?

Das ist zu einfach. Die Nichtlinearitäten und Unsymmetrien betreffen nicht nur das Magnetfeld, sondern z.B. auch die Federsteifigkeit und die Induktivität.

Literatur von Klippel:
- Loudspeaker Nonlinearities – Causes, Parameters, Symptoms
- Nonlinearity Poster

[Franky]

Hallo Kay, ist wie immer im Leben - es geht weiter. In einen einzigen Kopf geht nie all das was es schon gibt oder gegeben hat. Geht auch viel verschütt weil vielleicht zur falschen Zeit was vorgestellt wurde. Ich nehms keinem 25jährigen mehr übel wenn er nicht von all dem Ahnung hat wie ich - dafür weiß der von anderem viel mehr was mich nicht mehr interessiert.

[Matthias]

Hallo Nils,

GF200 mit einer Spule (3 Ohm) bei 28Hz und 5V: 7,3 mm Peakhub (eine Richtung)
GF200 mit zwei Spulen in Reihe (6 Ohm) bei 28Hz und 5V: 4,0 mm Peakhub (eine Richtung)



(AJ-Horn simuliert den Effektivhub, also Peakhub geteilt durch Wurzel 2. Der Laser misst natürlich den Peakhub.)

Abweichungen von der Simulation können entstehen durch Serienschwankungen/Alterung/etc..


Grüße
Matthias

[Kaspie]

Das ist zu einfach. Die Nichtlinearitäten und Unsymmetrien betreffen nicht nur das Magnetfeld, sondern z.B. auch die Federsteifigkeit und die Induktivität.

Weswegen ich den Bereich der "Luftpumpen" auch verlassen habe. Zum Leidwesen meiner Frau werkeln bei mir zwei Stück 38 cm Bässe mit unterhängiger Schwingspule in einem Monolautsprecher von ca 600 L Volumen. Das Konzept ist aus Anfang der 1950 er Jahren.
Die Zusammenhänge waren damals schon lange bekannt
Ich habe einen Heimlautsprecher! Die Profivariante war dann ein Altec Lansing A7-500 mit je einem Treiber. LG
Kay

[Franky]

Ist doch ok - will aber niemand mehr.

[JFA]

Hallo Matthias,

(AJ-Horn simuliert den Effektivhub, also Peakhub geteilt durch Wurzel 2.

ist das wirklich so? Das wäre dann ziemlich dumm, weil man immer umrechnen muss. Außerdem steht am Diagramm "...amplitude", was dann noch zusätzlich falsch wäre.

Gruß
Jochen

[Matthias]

Hallo Jochen,

das ist wirklich so:

5.3 Membranamplitude in mm
Dies ist der Frequenzgang des Effektivwerts der Membranauslenkung bei einer bestimmten Eingangsspannung. Der Spitze-Spitze-Wert liegt bei dem 2,83-fachen des Effektivwertes.
...

Grüße
Matthias

[Kaspie]

Ist doch ok - will aber niemand mehr.

Beim Wunsch nach maximalen Pegel und geringsten Klirrfaktor sollte man sich mehr um Volumen und Fläche als um die maximale Auslenkug Gedanken machen?
Auch hat das Gehäuse Einfluss auf den Hub.
Ob bei einem 20 cm Chassis der x max bei 12 W oder 12,5 W ( ist jetzt nur ein aus der Luft gegriffenes Beispiel ) erreicht ist, sollte dabei recht uninteressant sein? Jedenfalls für mich.
Solche x-max Messunungen sind mir bis dahin noch nicht bekannt geworden. Wenn ein Bass bei gewünschten Pegel verzerrt, ist entweder das Chassis falsch gewählt( Wirkungsgrad) oder das Gehäuse falsch dimensioniert?

Anders herum gefragt:
Was bringt mir eine solche Messung? Hat es Einfluss auf den Klang, der Tiefe oder zu erwartenden Lautstärke ?

LG
Kay

[FoLLgoTT]

GF200 mit einer Spule (3 Ohm) bei 28Hz und 5V: 7,3 mm Peakhub (eine Richtung)
GF200 mit zwei Spulen in Reihe (6 Ohm) bei 28Hz und 5V: 4,0 mm Peakhub (eine Richtung)

Danke für die Simulation. Dann ist mein gemessener Hub bei Reihenschaltung ja doch nicht so weit entfernt. THD dagegen schon. Ich messe heute Abend noch mal mit einer Spule und krame noch mal den anderen GF200 raus, der noch im Keller liegt. Vielleicht ist dieses Exemplar ja wirklich schon deutlich gealtert (ist ein paar Jahre alt und hat auch Sonne abbekommen).

Beim Wunsch nach maximalen Pegel und geringsten Klirrfaktor sollte man sich mehr um Volumen und Fläche als um die maximale Auslenkug Gedanken machen?

Das Gehäuse wird wahrscheinlich als Bassreflex für ca. 20 Hz abgestimmt. Beim Volumen bin ich eher frei, da es Flachgehäuse für die Wand werden. 300 l pro Treiber sollten kein Problem sein. Die Maximale Auslenkung bestimmt aber (neben der Kanalkompression) weiterhin den Maximalpegel bei ca. 30 Hz. Dort ist der Pegel hubbegrenzt.

Ob bei einem 20 cm Chassis der x max bei 12 W oder 12,5 W ( ist jetzt nur ein aus der Luft gegriffenes Beispiel ) erreicht ist, sollte dabei recht uninteressant sein? Jedenfalls für mich.

Die Spannung (also Leistung) interessiert mich auch nicht. Die ist für mich nur als Hinweis interessant, ob mein Messungaufbau richtig kalibriert ist.

Interessieren tut mich nur die Auslenkung bei 10% THD. Mit der Auslenkung und der Membranfläche kann leicht Max-SPL ausgerechnet werden. Außerdem wird so ersichtlich, welche Komponenten den Maximalpegel begrenzen (K2, K3, IMD2...).

Was bringt mir eine solche Messung? Hat es Einfluss auf den Klang, der Tiefe oder zu erwartenden Lautstärke ?

Einfluss hat die Messung nur auf das, was ich damit anstelle.

Ich kann ja schlecht von jedem Kandidaten 8 Exemplare kaufen und jedes mal ein komplettes DBA aufbauen, nur um den Maximalpegel zu mesen. Abstimmen würde ich die sowieso alle gleich (eben auf besagte 20 Hz Bassreflex), also zählen doch nur noch Membranfläche und Xmax. Und letzteres möchte ich durch die Messung ermitteln. Außerdem bekomme ich so ein Ergebnis, das von der Abstimmung unabhängig ist, falls ich mich doch anders entscheide. Es ist ja noch nichts in Stein gemeißelt.

Um mal eine Größenordnung zu nennen: im Moment habe ich diverse Tieftöner mit 12"-21" im Auge. Randbedingungen sind allerdings die Einbautiefe und der Preis. Ansonsten würde ich mir einfach 8 x Aurasound NS18 einbauen.

[ente]

Hallo Nils,

noch eine Frage als Ergänzung zu meiner Mail: Welches Mikro setzt du ein?

Gruß
Heinrich

[FoLLgoTT]

noch eine Frage als Ergänzung zu meiner Mail: Welches Mikro setzt du ein?

Hallo Heinrich,
ich benutze ein Behringer ECM-8000. Den Messabstand hatte ich gestern aber auch schon auf knapp 20 cm erhöht. Die THD-Kurven änderten sich dadurch nicht.

[FoLLgoTT]

So, der GF200 THD misst sich mit nur einer Spule identisch, wie zu erwarten. Auslenkung und THD steigen beide doppelt so schnell an wie mit beiden Spulen in Reihe.



Der zweite GF200, der hier noch rumliegt, misst sich minimal besser als der erste (3,9 mm Xmax). Allerdings haben die beiden eine höhere Resonanzfrequenz (34 Hz) als in dem PDF von Heinrich (28 Hz). Bei 34 Hz komme ich auf +/- 5,3 mm. Das ist aber trotzdem noch weit von Heinrichs 7 mm entfernt. Rechnerisch ist Xmax übrigens 6 mm. Vielleicht handelt es sich hier wirklich um Serienstreuung oder Alterung.

Naja, zumindest stimmt die Auslenkung meiner Messungen recht gut mit Matthias Simulation überein.

PS: Mit dem Stromausgang des Lasers bekomme ich nahezu dieselben Werte wie mit dem Spannungsausgang.

[FoLLgoTT]

Hier mal was Interessantes: Xmax (10% THD) über der Frequenz aufgetragen. Von einem einzelnen Xmax-Wert, wie er im Datenblatt des Herstellers zu finden ist, kann also keine Rede sein.



PS: ab 45 Hz kam ich mit 10V nicht mehr an 10% THD heran.

[FoLLgoTT]

So, Heinrich war eute da und hat seinen Laser-Aufbau mitgebracht. Bei seinem netten Besuch haben wir dann auch die Ursache für die starken Abweichungen herausfinden können. Es war das Mikrofon!
Mein Behringer ECM-8000 misst im Vergleich zu Heinrics Audix TM-1 deutlich höhere nichtlineare Verzerrungen. Und das schon bei geringen Auslenkungen.

Hier die Messungen vom Peerless XXLS12 bei 27 Hz.

Behringer ECM-8000:


Audix TM-1:


Ich hätte wirklich nicht gedacht, dass das Mikrofon hierbei so viel ausmacht. Ich werde THD-Messungen im Hobbybereich ab jetzt immer mit einer gewissen Skepsis betrachten.

Sehr schön ist bei den Messungen das Abknicken der Auslenkung bei knapp 12 mm zu erkennen. Das stimmt mit den theoretischen 12,5 mm des XXLS12 gut überein.

[ente]

... kleine Ergänzung:

Vergleich Audix TM1 mit einem professionellen Klasse 1 Mikrofon siehe:

http://www.artalabs.hr/AppNotes/ARTA-HB-D2.3.pdf

Seite 182 Bild 9.2.5. Im Bild 9.2.4 ist der Vergleich mit einem Mikrofon in der Preisklasse des Behringer ECM 8000 zu sehen.

Gruß
Heinrich