Rundumstrahler

[TomBear]

Hallo Christoph und Josh.

Kann euch in ca. 2 Stunden evt. weiterhelfen.

Gruß Tommi

[TomBear]

So da bin ich wieder.

Wollte auch schon für Josh den Coax konstruieren.
Hatte aber einen genommen den er in einem Post erwähnt hatte. Fiel mir erst später auf das der falsch ist. Es war ein Triax.
Aber:
Von dem konnte man eine 2D Zeichnung runterladen. Hier steht das Horn aber etwas nach aussen. Dadurch wird die Kontur sichtbar.
Habe die Zeichnung geöffnet und einige Maße hinzugefügt.

[ATTACH=CONFIG]75085[/ATTACH] Quelle: Beyma

Hab hier den Aussenradius eingezeichnet und die 13° eingesetzt. um zu gucken wie weit das Horn öffnet.
Schätze das die Dicke des Horns ca.2mm beträgt.
Hoffe das hilft euch weiter.

Gruß Tommi

Edit: Ganz vergessen, der Radius ließ sich nicht einzeichnen. Das waren 70°.

[Gaga]

Moin zusammen,

vielen Dank, Tommi.

Ich hab mal mit dem oben gezeigten 3D-Modell simuliert. Zunächst mal, um zu sehen, wie gut oder schlecht das hinhaut mit dem Beyma 12cxa400.

Folgende Vereinfachungen:
- Zunächst ohne TSP, ich habe 'fixed driving' verwendet. Daher ist kein Einfluß der TSP auf den Freqeunzgang zu sehen, aber wichtig ist erstmal das Abstrahlverhalten zu sehen.
- Den TMT- und HT-Teil habe ich getrennt simuliert. Das sollte tortzdem zeigen, wie sich die Membrangeometrie und mittige Anordnung des HT-Horns vor der Membran auswirkt. Zudem spare ich etwas Rechenzeit.
- TMT Simulation von 500Hz bis 5 kHz und HT Simulation von 1kHz bis 10kHz oder 16kHz. Das kann ich später erweitern, wenn ich weiß, dass die Simus prinzipiell Sinn machen....
- Weiter habe ich zunächst ohne Gehäuse, d.h. in unendlicher Schallwand simuliert. Damit fällt der Einfluß des Gehäuses, d.h. Fläche Gehäusedeckel und Diffraktion an den Gehäusekanten weg.

Die erste Simulation ist das Hochtonhorn ohne TMT in unendlicher Schallwand. Das soll das Abstrahlverhalten des HT-Horns, bzw. der angenommenen Hornkontur zeigen ('conical 60° coverage').

Sieht so aus:


Etwas ungewohnlich ist der lange Hornhals - hier muß das Horn erstmal durch den Magneten durch, bevor es im Bereich der Konusmembran erweitert werden kann. Die Horntiefe wird etwas 'Ladung' bei niedrigeren Frequenzen beisteuern.

Der Frequenzgang bei 0°, 45° und 90°:


Das Polardiagramm:


...und normiert auf 0°:

Die 60°-Coverage sind von ca 5kHz bis 11kHz 'grob' zu erkennen.

Die Frequenzgänge von 0°-90° in 10°-Abständen:


Einbrüche unter Winkeln sind ab 20° zu sehen. Über alles ganz ok. Spannend ist der Unterschied zum Einbau in den TMT....

Das HT-Horn mit TMT:


Der Frequenzgang bei 0°. 45° und 90°:

Im Vergleich zum EInbau in die unendliche Schallwand etwas welliger (bei 1,5kHz und 5,5kHz). Das war wegen dem abrupten, 'freien' Ende des Hornmunds zu erwarten. Auch dass die Einbrüche unter Winkeln eher weniger werden. Insgesamt bin ich eher erstaunt, das das immer noch recht unproblematisch ist.

Das Polardiagramm:

Die 'Einbrüche' bei 1,5kHz und 5,5kHz sind auch da auf Achse zu sehen. Den Einbruch auf Achse bei 5,5kHz finde ich unproblematisch, der ist typisch für runde Hörner/Waveguides, vershwindet aber unter Winkeln. Der Einbruch bei 1,5 kHz ist auch, bzw. gerade unter Winkeln vorhanden. Das legt eine Trennung bei 1,5kHz oder höher nah. Das ist auch im Datenblatt zu sehen und Beyma empfielt entsprechend:
'Recom. HF crossover 1,5 kHz or higher (12 dB/oct min slope)'

Passt ganz gut soweit.

Das Polardiagramm normiert auf 0°:

Auch hier ist die Coverage von 60° (+/-30°) einigermaßen zu erkennen. Und warum eine Trennung bei 1,5kHz oder höher empfohlen wird.

Noch die Frequenzgänge von 0° bis 90°:

Erstaunlich gut >1,5kHz. Aus meiner Sicht geht das Horn im TMT recht gut (bis zumindest 10kHz).


Aber was macht das HT-Horn vor der TMT-Membran?

Das sieht so aus:


Der Frequenzgang bei 0°, 45° und 90°:


Aha. Die einsetzende Bündelung ab 600/700 Hz ist zu sehen. Bis 1,5kHz verläuft der FR recht gut, zuminest bis 45°. Darüber macht das vorgesetzte HT-Horn offenbar Probleme.

Das Polardiagramm:

Bis 1,5kHz ok...

Das auf 0° normierte Polardiagramm:

Bündelung bei 1,5kHz grob im Bereich +/-30° - daher offenbar die Gestaltung des Abstrahlverhaltens des HT-Horns.

Die Frequenzgänge von 0°-90° in 10°-Schritten:


Richtung 1,5kHz wird's eng. Ich muss anmerken, dass ich bei diesen Simulationen die (teilweise) Abstrahlung über die Sicke nicht berücksichtigt habe. Das kann ich später noch tun.

Was nehme ich mit?
- Die Simulation scheint mir über alles halbwegs sinnvoll - auch sie lässt eine Trennung um 1,5kHz sinnvoll erscheinen.
- Die angenomme Horn-Außenseite mit 10cm Durchmessser scheint ok - zumindest verhagelt das nicht komplett das Abstrahlverhalten des TMTs.
- Ich finde den Treiber hinschtlich seiner Eigenschaften - vor dem Hintergrund der Coax-Anordnung - gut gelungen.

Durch den großen Membrandurchmesser und das Horn strahlt der Treiber ab etwas unter 1kHz relativ gerichtet ab. Mal sehen, ob das für die Konstruktion eines 'Reflektors' oder Waveguides günstig ist.

Der Kegel-Reflektor von Radipotar scheint größer als der Membrandurchmesser (@Josh: Ich glaube Du hattest den Durchmesser und WInkel des Kegels abgemessen, muss ich nachschauen).

Dann könnte ich mit einer Simulation mit (Kegel-)Reflektor weitermachen und anschließend darüber nachdenken, was man ggf. besser machen kann.

Hast Du schon eine Idee für den Reflektor/das Waveguide?

Könnte etwas dauern mit den weiteren Simulationen, da der Prozesser meines Simu-Rechners bei der dauerneden Vollauslastung zu heiß wird und gerne einen größeren Kühler haben möchte. Muss also zunächst umbauen...

Grüße,
Christoph

PS: Zum Vergleich - hier sind ausführliche Messungen des 12CXA400Nd von Vance Dickason zu finden.

[TomBear]

Hi Christoph und Josh.

Musste etwas verschieben und hatte etwas Zeit über.
Da hab ich auch mal den Beyma konstruiert. Hab dem ein Gehäuse gegönnt und das Chassis versenkt.
Beim Beyma hab ich die Kontur vom Horn angepasst und den Übergang verrundet.
Das Gehäuse hat eine Grundfläche von 36x36cm. und 2cm breite 30° Fasen.
Darüber ist die neue Version meines (Tribid-) Reflektors.

So siehts dann aus (Farbgebung ignorieren):

[ATTACH=CONFIG]75092[/ATTACH] [ATTACH=CONFIG]75093[/ATTACH] [ATTACH=CONFIG]75094[/ATTACH]

Und sollte der Rechner wieder einen kühlen Kopf haben, die Step-Datei:


  Komplett.zip (Größe: 24,51 KB / Downloads: 2.866)

P.S.: Der Hochtontreiber ist nicht vorhanden, da ich nicht weiss wie der aussieht.

Gruß Tommi

[TomBear]

Hi Josh.

Ich weiss nicht ob das irgendwo stand.
Hast Du den Beyma schon, oder liebäugelst Du mit dem?
Je öfter ich mein oder Christophs Modell angucke, umso mehr glaube ich das wir bei der innenkontur vom Horn falsch liegen.

Gruß Tommi

[Gaga]

Hi Tommi,

weshalb meinst Du, dass die angenommene Kontur des HT-Horns falsch ist, bzw. was ist falsch daran?

Grüße,
Christoph

[josh_cpct]

hallo!

Super und spannend. Die Simulation ist sehr nahe an den Daten von Beyma. Das passt doch hervorragend. Die 1.5 und 5.5 kHz Knicke zB. Danke Christoph!
Die Unterbrechung zum Einbau des Kühlers gleicht einer Werbeunterbrechung zum spannenden Finale des Blockbusters
Highlight wird das Frequenzgang Diagramm des Beyma Hochtöners mit 0-70-80-90°. Auf Original Kegel. Und mit Tommis eingetauchtem Exponentialreflektor.

Ob die Kante am Horn hier so wesentlich ist?
was noch sein kann, dass der Hals des Horns nicht durchgängig 38mm durch den Magnet bleibt. Sondern sich hinter dem Phaseplug auf 1 oder 1.2“ verjüngt. Dass der HT ein 1.4“ Treiber ist heißt ja nur dass es zum Horneingang 1.4“ hat. Innerhalb des Magneten könnte man auch als Treiber-Flarerate sehen. Ich habe einige Kompressionstreiber gesehen bei denen der Phaseplug-Ausgang etwas, manchmal sogar viel kleiner war als der Ausgang des Treibers.

Ich habe mittlerweile zwei Paar Reflektoren organisiert. Nur 10cm klein. Einer exponentiell, der andere Konisch 90°. Aber beide massiver Spritzguss.
Zumindest für einen Prototyp würde das als Spitze gut gehen. Nach oben würde ich dann erweitern mit Pappe oder Styropor. Beschichtet und sandgefüllt.
Styroporhalbkugeln habe ich auch schon. Den Beyma Treiber noch nicht. Die Treiber-Kaffee-Kasse ist gerade leer
Bald…

Tommi, das Potar Gehäuse war scharfkantig 4 eckig mit 40cm Seiten quadratisch.
Der Kegel hat oben 56cm Durchmesser auf 90°. Der Treiber war eben eingelassen. Und die Spitze max fingerbreit über dem Treiber. Nicht eingetaucht.

Gruß
Josh

[TomBear]

Hallo zusammen.

@ Christoph
In der HT-Simu sieht das so aus als wenn die Rundung vom Horn nicht durchgehend wäre. Vielleicht nur optische Täuschung durch den Blickwinkel?
Und meins muß ich noch mal überprüfen, ob ich das richtig gemacht habe. War auf die Schnelle konstruiert.

@Josh
Hatte zwar im Hinterstübchen das Du die Potar nachbauen willst, aber nicht das es 1:1 ist.
Deswegen hab ich das Gehäuse nur so groß wie nötig gemacht, und den Kegel dementsprechend angepasst.
Kann das aber nochmal mit Originalmaßen konstruieren.
Geht aber erst Ende nächster Woche.

Morgen gehts erstmal für eine Woche nach Leipzig. Soll ja ne schöne Stadt sein.

Gruß Tommi

[Gaga]

Hallo zusammen,

In der HT-Simu sieht das so aus als wenn die Rundung vom Horn nicht durchgehend wäre. Vielleicht nur optische Täuschung durch den Blickwinkel?

Nein, das ist keine Täuschung, siehst Du schon richtig. Ich habe der Kontur des HT-Horns einen konischen Bereich mit 60°-Öffnungswinkel gegeben. Grund ist das Satement vom Beyma-Datenblatt:

60º coverage horn for HF dispersion control

Das ist damit am einfachsten zu erreichen. Den Übergang vom geraden Hornmund zum konischen Abschnitt habe ich verrundet. Ebenso danach den Übergang zum ca 180°-Öffnungswinkel des Hornmunds.

was noch sein kann, dass der Hals des Horns nicht durchgängig 38mm durch den Magnet bleibt. Sondern sich hinter dem Phaseplug auf 1 oder 1.2“ verjüngt. Dass der HT ein 1.4“ Treiber ist heißt ja nur dass es zum Horneingang 1.4“ hat.

Hier habe ich angenommen, dass die Bohrung durch den Magneten einfach gerade ist, also eine 'Bohrung'. Grund war, dass ich es als fertigungstechnisch ziemlich aufwändig eingeschätzt habe, hier eine sich verjüngende oder erweiternde Kontur herzustellen. Muss natürlich nicht so sein.

Letztlich ist es schwer, das besser zu machen, wenn der Treiber nicht vorliegt und dessen Geometrie genauer vermessen werden kann. Zum Glück haut die Simulation aber aus meiner Sicht hinreichend hin, um die Wirkung eines Reflektors bzw. einer Schallführung zu simulieren.

Ich würde zunächst den Treiber im Gehäuse und danach mit dem Kegel von Potar simuieren:

Der Kegel hat oben 56cm Durchmesser auf 90°. Der Treiber war eben eingelassen. Und die Spitze max fingerbreit über dem Treiber. Nicht eingetaucht.

Danach mögliche Modifikationen, wie z.B. den Kegel den Tommi entworfen hat. Die bisheringen Simulationen legen nahe, dass es sinnvoll ist, die Kegelspitze nächer an oder ein Stück un das Horn zu bringen. Mal sehen, bin gespannt....

Grüße,
Christoph

[TomBear]

Hi Christoph.

Deswegen wollte ich meine Version überprüfen.
Ich habe keine Ahnung von Hörnern und konnte mit den 60° nicht viel anfangen .
Bin von den 13° des Triax ausgegengen und ein Kreissegment angefügt, das ich auf das Innenmaß gekommen bin.
Deshalb dürfte mein Horn nicht richtig sein.
Wie sind den die 60° überhaupt zu verstehen?

Gruß Tommi

[Gaga]

Hi Tommi,

Wie sind den die 60° überhaupt zu verstehen?

Der 'coverage angle' beschreibt, in welchem Winkel das Horn gerichtet abstrahlt, also dessen directivity. Per Definition der Winkel, in dem der Schalldruck unter Winkeln -6dB gegenüber dem Schalldruck auf Achse (bei 0°) geringer ist.

Das kann man z.B. am normierten Polardiagramm ablesen:


Die Farben stellen ja Bereiche mit einem bestimmten Schalldruck dar (siehe Zuordnung rechts in der Abbildung). Ich habe zwei Linien eingezeichnet, die ungefähr den Übergang zur '-6dB-Farbe' markieren. So ganz genau ist das jetzt hier nicht gemacht, es ist ja auch zu sehen, dass das bei einem Horn Frequenzabhängig ist. Unter 1,5kHz verliert das Horn seine Bündelung (hier die Simulation des Beyma-Horns vor dem Konus). Zu hohen Frequenzen wird die Bündelung stärker (d.h. die coverage kleiner). Hier sind es ungefähr +/-45° von 2-6kHz....

Passt also nicht ganz zur Angabe von Beyma (60° bzw. +/-30° coverage horn).

Grüße,
Christoph

[TomBear]

Hallo zusammen.

Bin zurück und konstruiere mal die Potar-Kopie.
Erstmal das 40 cm Gehäuse mit 90° Kegel 56cm und dann mit halbwegs angepassten 40 cm Tribrid-Reflektor.

Kurze Erklärung zum Namen:
Angefangen hatten wir mit einem 90° Kegel. Dann kam Christoph mit der Spitze.
Danach die Simu mit 120° Kegel. Daraus enstand eine Mischung / Hybrid aus beidem.
Ich hab noch einen dritten Kegelabschnitt mit 150° eingefügt, um mehr Schall zur Seite und weniger nach oben zu leiten.
Ausserdem ergibt sich dadurch eine Art Horn.
Deswegen nenne ich das Tribridreflektor.
Da man die einzelnen Abschnitte an den verwendeten Treiber anpassen kann, dürfte sich das auch etwas von exponentiell oder hyperbolisch unterscheiden.

Gruß Tommi

P.S.: Leipzig ist eine ganz tolle Stadt. Hatte mir das ganz anders vorgestellt.

[TomBear]

Hallo zusammen.

Habe nach Josh´s Angaben mal die Potar konstruiert:

Gehäus 40x40cm. Habe eine 2cm Fase angebracht.
90° Kegel, Durchmesser 56cm, Abstand 1cm zum Horn. Die Kante leicht verrundet.

[ATTACH=CONFIG]75146[/ATTACH]
STEP-Datei:
  Mit 56cm Kegel.zip (Größe: 19,94 KB / Downloads: 2.893)


Dann noch meine Version mit 40cm Tribrid- Reflektor.
Hier taucht die Spitze 1cm ins Horn ein.
Ergibt optisch einen gleichmäßigeren Verlauf.

[ATTACH=CONFIG]75148[/ATTACH]

STEP-Datei:
  Mit Tribid-Kegek.zip (Größe: 23,35 KB / Downloads: 2.810)

Bin echt gespannt auf den Unterschied.

Gruß Tommi

[TomBear]

Hallo zusammen.

Habe einige verlinkte Threads mal überflogen/ gelesen. Unter anderem von Christoph.
Wenn ich das richtig verstanden habe wird das, zumindest bei mir, ein Radialhorn bzw. eine Art Acoustic-Lense.
Ist das richtig?

Gruß Tommi

[Rainer]

Hallo Thommi,

mal eine ganz dumme Frage.
Der Kegel der Potar ist im orginal oben offen.

Was macht das bezüglich der Schallabstrahlung aus?

[TomBear]

Hallo Rainer.

Nee,ist ne gute Frage.
Kann ich Dir aber nicht beantworten. Bin ja Anfänger und fuchs mich gerade in die Materie rein.:o
Müsste Dir jemand Anderes beantworten. Habe nur auf Winkel und Durchmesser geachtet und zur Sicherheit die Kante abgerundet.
Werde das Modell aber nochmal überarbeiten, da mir auch 2 kleine Fehler aufgefallen sind.

Gruß Tommi

[Gaga]

Moin zusammen,

Wenn ich das richtig verstanden habe wird das, zumindest bei mir, ein Radialhorn bzw. eine Art Acoustic-Lense.
Ist das richtig?

Wenn Du den Reflektor recht nahe an die Membran bringst (was aus meiner Sicht sinnvoll ist), kann man Mebrna-Gehäuse und 'Reflektor' als eine Art Radialhorn betrachten. Also den Verlauf im Querschnitt nach Horn-Kriterien betrachten und entsprechend so günstig wie möglich gestalten.

mal eine ganz dumme Frage.
Der Kegel der Potar ist im orginal oben offen.

Was macht das bezüglich der Schallabstrahlung aus?

Hallo Rainer - das ist keine dumme Frage. Tatsächlich vermute ich, dass es keinen großen Unterschied macht, ob dieser Kegel oben offen oder geschlossen ist. In beiden Fällen besteht am Kegel-Ende eine scharfe Kante, entweder die ganzen 180° (offen) oder 135° (Kegel geschlossen). Beides wird zu einer relativ starken Diffraktion (Ausbildung von Sekundärschallquellen) führen, ähnlich wie an den Kanten der Schalwand einer Box (90°).

Mit Ripple Tank kann man halbwegs bildlich darstellen, was da passiert:

HIer eine Punktschallquelle mit offenem 'Reflektor' davor:


Solange Schallwellen an dem Reflektor langlaufen, sieht das recht gleichmäßig aus:


Was passiert, wenn die Schallwellen an das Ende der reflektierenden Wand kommen?


Abhängig von der Größe des 'Reflektors' / der Wand und der Wellenlänge (hier klein gegenüber dem Reflektor), können sich die Schallwellen (wenn sie die Kante erreicht haben) plötzlich in den ganzen Raum ausbreiten. Die Wellen beugen sich um die Kante und gleichzeitig vermindert sich dadurch der Druck. Dadurch entsteht eine gegenläufige Schallwelle weg von der Kante (Sekundärschallquelle). So passiert das auch an einer Gehäusekante eines Lautsprechers.



Die gebeugten Schallwellen erzeugen hinter dem Reflektor ein Interferenzmuster (sie löschen sich je nach Abstand der Kanten und Frequenz durch die Phasenunterschiede teilweise aus).
Das kann man in der Abbildung (etwas heller gemacht) gut sehen:


Die Schallwelen, die gegenphasig von der Kante zurück in den Raum laufen interferieren auch mit dem Direktschall der Schallquelle. Das ist etwas besser zusehen, wenn ich die Helligkeit der Schallwellen vermindere:


Auch da gibt es abhängig von der Wellenläge des Schalls Interferenzen/Auslöschungen. (durch die Pfeile gekennzeichnet.

Aus diesem Grund versucht man (oft) den Übergang vom Horn-Mund zu verrunden, so dass kein plötzlicher Druckabfall an der Kante des Hornmunds entsteht und in das Horn zurückstrahlt. Oder halt wieder das Beispiel der Gehäusekanten der Frontplatte bei Lautsprechern, die oft auch aus demselben Grund verrundet werden.

Zurück zum Rundstrahler: Daher der verrundete 'Reflektor' den Tommi entworfen hat.

Ein Vergleich von offenem Kegel...


Geschlossenem Kegel:


Kegel mit Verrundung:


Wie stark und störend die Auswirkung einer solchen scharfen Kante an einem Reflektor-Kegel tatsächlich ist, kann dann halt simuliert und muss letzlich gemessen werden.

Daher bin ich sehr auf den Rundstrahler von Tommi gespannt - und wie gut sein 'Reflektor' (bzw. die Kontur des aus Reflektor und Membran-Gehäuse gebildeten Radialhorns) ist, sich misst und natürlich am wichtigsten, sich anhört....

Grüße,
Christoph

[ArLo62]

Hallo Christoph! Vielen Dank für die Darstellung, Erklärung und für den Link zu Ripple Tank. :prost:Echt gute Simulation.

[TomBear]

Hi Christoph.

Sommerflaute vorbei, weiter gehts.

Ich bin auch gespannt. Wird aber wohl Oktober werden.
Zum einen bin ich noch an der Kontur der Deckplatte am knobeln, zum anderen zickt mein CAD-Programm etwas. Oder ich merke gerade wieviel ich in den letzten Jahren vergessen habe.:o
Habe in der Zwischenzeit Kontakt zu einem bekannten Forumsmitglied zwecks 3D-Druck aufgenommen. Er wollte sich den Thread mal angucken, und sich dann noch mal melden. Hat sich aber noch nicht zurückgemeldet. Abwarten.

Zu Potar und Beyma:
Werde den Orginalreflektor etwas überarbeiten.
Innen hohl und mit den Maßen von Darakon. 57cm und 11mm Abstand.
Ist vielleicht nur marginal, aber wenn schon, denn schon.

Beim Beyma wird ja noch gerätselt was mit dem 1,4´ HT gemeint ist. Der Hornanfang oder der Treiber.
Hab ja wenig Plan, aber bedeutet Kompressionstreiber nicht das der Treiber größer ist als die Öffnung?
Mich macht stutzig das der Schwingspulendurchmesser über 70mm hat, wenn ich mich nicht irre.

Du hattest ja die Messwerte von der ND-Version verlinkt.
Da ist mir folgendes Bild aufgefallen:

[ATTACH=CONFIG]75208[/ATTACH] Quelle: audio xpress

Könnte man nicht anhand des Bildes die Größe des Treibers (ungefähr) ermitteln?

Gruß Tommi

[TomBear]

@Josh

Hi Josh,
Du hattest am Anfang geschrieben das der Beyma 5-600 Öcken kostet.
Sind 430,- ein gutes Angebot?

https://www.blue-music.de/index.php


Gruß Tommi