Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Spitzenkraft einer Schwingspule berechnen?
FoLLgoTT
02.01.2021, 18:00
Weiß jemand, wie man die Spitzenkraft einer Schwingspule berechnet, so wie sie bei Tauchspulenmotoren (Voice Coil Actuator) angegeben wird?
Hintergrund: ich aktiviere gerade mein federgelagertes Podest und habe das testweise mit einem umgerüstete 12"-Tieftöner ausprobiert. Das klappt wunderbar und der reicht im Grunde von der Kraft her aus. Nun suche ich nach einem Tauchspulenmotor, da der resistenter gegen Scherkräfte ist (hoffe ich zumindest). Die Preise variieren aber zwischen 50 € und >1000 €. Daher würde ich gerne wissen, welche Spitzenkraft mein jetziger Treiber (JBL CS1214) erzeugt, damit ich weiß, wie viel Kraft ich benötige. Ich wäre für jede Hilfe dankbar! :)
Timo Kirschke könnte Dir da mit Sicherheit weiterhelfen. Mir fällt gerade sein Nick aus den Foren nicht ein.
https://ibtk.de/project/project.html
FoLLgoTT
02.01.2021, 18:10
Timo Kirschke könnte Dir da mit Sicherheit weiterhelfen.
Danke! Timo kenne ich, wir hatte vor Jahren mal Mailkontakt. Könnte ich mal wieder aufleben lassen.
Moin Nils,
die Treiberkonstante BxL sagt ja "wieviel Newton pro Ampere"......jetzt ist die Frage wieviel Ampere die Spule verträgt.
:prost:
10Tm machen bei 1A 10N
3eepoint
02.01.2021, 18:18
Die Kraft die die Schwingspule ausüben kann ist ein Produkt aus BL und dem Spulenstrom i, also ist
F=BL*i
Die Frage ist also was der Maximale Strom ist den du da durchjagen kannst. Der JBL ist mit 4 Ohm und 250W RMS angegeben, wann wir P = R*i^2 nach i umstellen bekommen wir:
i = root(P/R)
Mit unseren Zahlen kommen wir auf ein i von 7.9 A. Mit unserer Gleichung von oben und dem BL könnte man nun die Kraft berechnen, ich finde aber keine TSP zu dem Treiber. Wenn wir jetzt einfach mal einen BL von 10 annehmen kommen wir auf knapp 79 N,irgendwo in der Richtung wird sich das bewegen*.
*Das geht natürlich alles von statischen Werten aus und ignoriert die Abhängigkeit der Parameter von der Auslenkung etc.
Edit: Ich hätte mal die Vorschau benutzen sollen. Fosti war schneller =)
FoLLgoTT
02.01.2021, 18:28
Danke euch beiden. Die TSPs gibt es hier (https://www.hometheatershack.com/attachments/cs1214_ts-pdf.120081/). Der hat ein BxL von 14 Tm. :)
Ok, dann muss ich noch herausfinden, welche Leistung ich da bei Frequenz X reinpumpe.
FoLLgoTT
02.01.2021, 18:33
Falls es jemanden interessiert, die Versuchsanordnung sieht im Moment so aus. Das Podest ist auf bedämpften Stahlfederisolatoren gelagert und hat seine Resonanzfrequenz bei ca. 12 Hz (mit Personen drauf).
58066
Der Treiber ist auf dem festen Teil (mit dem Fundament verschraubt) und die Schwingspule ist mit dem federgelagerten Podest verbunden:
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Die Anregung funktioniert wirklich gut und ist sehr direkt. Jetzt fehlt eben nur noch ein vernünftiger Motor, der gegen Scherkräfte weitestgehend gefeilt ist. Die Schwingspule mit ihrem schmalen Luftspalt neigt da schnell zum Kratzen. ;)
Ich bin nicht der Treiber Experte(und evtl. verstehe ich das Problem auch falsch), aber wären Führungen nicht eine bessere Alternative zu einem "scherfesten" Motor?
FoLLgoTT
02.01.2021, 18:40
Ich bin nicht der Treiber Experte(und evtl. verstehe ich das Problem auch falsch), aber wären Führungen nicht eine bessere Alternative zu einem "scherfesten" Motor?
Was meinst du mit Führung? Linearmotoren?
Nur für mein Verständnis und bevor wir aneinander vorbei reden: Das Problem ist, dass das Podest schwankt (vorne/hinten oder rechts/links) und deswegen die Schwingspule an den Magnet drückt (was zu kratzen führt wenn die auf/ab Bewegung durchgeführt wird)?
phantastix
02.01.2021, 18:50
http://www.linkwitzlab.com/frontiers_2.htm#N
Da gibt es ein Excel-Sheet (http://www.linkwitzlab.com/SPL-dependent.xls), mit dem man die Kraft der Membran berechnen kann. Und da die Membran direkt an der Schwingspule hängt, müsste das die gleiche Kraft sein.
Tom
Powersoft hat da interessante Produkte im Angebot
https://www.powersoft.com/en/products/transducers/mover/
https://www.powersoft.com/en/products/transducers/m-force-technologies/
https://www.powersoft.com/en/products/transducers/memo/
Nils, ich würde an etwas mit Blattfedern arbeiten.....die sind unempfindlicher als Sicken und Zentriermembranen was Scherkräfte angeht.....und wenn es um Kraft geht ist der Tauchspulantrieb auch nicht der effizienteste ......ich habe einige EI-Kerne zersägt.....da gibt es mehr Wums....
P.S.: das was Franky gefunden hat schaut auf den ersten Blick nicht schlecht.
Ich glaube der MOVER ist in etwa das was gesucht wird. Kann ja laut Beschreibung unter Tanzflächen montiert werden.
FoLLgoTT
02.01.2021, 19:36
Nur für mein Verständnis und bevor wir aneinander vorbei reden: Das Problem ist, dass das Podest schwankt (vorne/hinten oder rechts/links) und deswegen die Schwingspule an den Magnet drückt (was zu kratzen führt wenn die auf/ab Bewegung durchgeführt wird)?
Genau, das kann vor allem passieren, wenn man auf das Podest steigt. Das ist nicht viel, da die Federn recht steift sind. Aber so viel Spiel hat die Spule ja auch nicht.
http://www.linkwitzlab.com/frontiers_2.htm#N
Da gibt es ein Excel-Sheet (http://www.linkwitzlab.com/SPL-dependent.xls), mit dem man die Kraft der Membran berechnen kann. Und da die Membran direkt an der Schwingspule hängt, müsste das die gleiche Kraft sein.
Danke, schaue ich mir mal an. :)
Powersoft hat da interessante Produkte im Angebot
Ist mir bekannt. Nur leider kostet ein Exemplar ca. 800 €. Von den Eigenschaften her ist das genau das, was ich suche. Mich wurmt es nur etwas, dass man einen ausreichenden Effekt schon mit einem 50-€-Treiber hinbekommt...
Wir haben im Heimkinoverein (https://www.heimkinoverein.de/forum/thread/19717-k%C3%B6rperschallwandler-shaker/) einen Thread zu dem Thema. Da wird der auch diskutiert.
Nils, ich würde an etwas mit Blattfedern arbeiten.....die sind unempfindlicher als Sicken und Zentriermembranen was Scherkräfte angeht.....und wenn es um Kraft geht ist der Tauchspulantrieb auch nicht der effizienteste ......ich habe einige EI-Kerne zersägt.....da gibt es mehr Wums....
Klingt interessant.
Eine andere Antriebsalternative benutzen übrigens die Earthquake-Shaker (https://www.earthquakesound.dk/en/product-category/gaming-audio/tactile-transducers/). Das sind Moving-Magnet-Aktuatoren. Die könnte man sich wahrscheinlich auch relativ einfach selbst bauen. Kraft haben die sicherlich genug. Oder man nimmt einen fertigen und klebt eine Stange an die Schwungmasse und verbindet die mit dem Podest.
Ansonsten hatte ich auch die Idee, bei einem Treiber eine nichtmagnetische Führungsstange durch den Polkern zu schieben und dann hinter dem Magnet die Kraft abzugreifen. Die Stange könnte man dort zentrieren und auf der anderen Seite über ein Blech, das über den Korb geschraubt wird. Das sollte die Schwingspule in Position halten. Das Blöde ist nur, dass so ein Treiber mit Korb relativ groß ist. Das hintere Podest ist zu niedrig, als dass ich da noch Löcher ins Fundament bohren könnte. Daher wäre mir ein kleiner Antrieb lieber. Den kann ich leichter unterbringen.
Wäre nicht die einfachste Lösung den Treiber am Boden und am Podest mit einem Kugelgelenk zu montieren? Solange die gut geschmiert sind, sollte der Treiber eigentlich keine Biegebelastung (was glaube ich eher der Fall ist, viel Scherung dürfe da nicht dabei sein) mehr abbekommen.
Oder vielleicht mehrere kleinere Treiber nehmen?
FoLLgoTT
03.01.2021, 07:22
Wäre nicht die einfachste Lösung den Treiber am Boden und am Podest mit einem Kugelgelenk zu montieren? Solange die gut geschmiert sind, sollte der Treiber eigentlich keine Biegebelastung (was glaube ich eher der Fall ist, viel Scherung dürfe da nicht dabei sein) mehr abbekommen.
Gute Idee!
Oder vielleicht mehrere kleinere Treiber nehmen?
Das hatte ich sowieso vor. Ich denke 2 - 4 Treiber wären mehr als genug. Aber selbst die kleinen sind mit ihrem Korb groß im Vergleich zu den Direktantrieben...
FoLLgoTT
03.01.2021, 08:32
So, ich habe mal mit einem Multimeter Spannung und Strom am Treiber gemessen bei den Auslenkungen, die für mich mehr als ausreichen. Das Maximum war bei 20 Hz mit 3,4 A an 15 V (51 W) und darunter wird es durch die Resonanzfrequenz weniger. Bei 30 Hz sitzt ein Tiefpass.
Das heißt, ich komme gerade mal auf knapp 50 N. Unglaublich, dass so wenig schon ausreicht. Das macht die Dimensionierung relativ kostengünstig. Danke noch mal an alle! :)
Welche Auslenkungen hast du, bzw. "reichen dir"?
FoLLgoTT
03.01.2021, 08:49
Welche Auslenkungen hast du, bzw. "reichen dir"?
Das müsste ich noch mal genau mit dem Laser messen. Ich habe zwar schon den Amplitudengang gemessen und entzerrt, aber absolute Werte habe ich nicht. Dafür muss ich genau die Spannungen und Empfindlichkeiten der Messkette kennen. Mache ich vielleicht noch mal.
Die Amplitude ist natürlich auch nicht überall auf dem Podest identisch, da es ja eine Kippbewegung macht. Hinten ist sie am stärksten, dort befindet sich auch die Lehne der Sitze.
War nur eine reine Neugierde Frage, also extra wegen mir brauchst du dir da keine Arbeit machen :)
Hast du dann mit dem Popometer beurteilt, ob es "ausreichend" ist? Waren die 20 Hz über oder unter der Resonanzfrequenz des Podests und hast du voll besetzt oder leer gemessen?
FoLLgoTT
03.01.2021, 09:06
Hast du dann mit dem Popometer beurteilt, ob es "ausreichend" ist? Waren die 20 Hz über oder unter der Resonanzfrequenz des Podests und hast du voll besetzt oder leer gemessen?
Ja, Popometer. ;)
Ich hatte das Podest bisher ohne Person, mit einer und mit zweien gemessen. Der Unterschied zwischen keiner und einer ist viel größer als zwischen einer und zweien. Die Resonanzfrequenz liegt bei ca. 12 Hz und wandert mit mehr Gewicht etwas nach oben. Die Federn dämpfen dann anscheinend stärker. Die haben ja einen dämpfenden Kern.
Das sieht dann mit dem Laser gemessen so aus:
58072
Das Podest hat seinen eigenen Kanal im DSP. 12 Hz sind bereits um ca. 5 dB abgesenkt und 5 Hz um 10 dB angehoben. Ist nur eine grobe Entzerrung für den Test.
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