Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Membrangegenkopplung von Lautsprechern
3eepoint
09.12.2012, 22:05
Guten Abend wertes Forum, wie in meinem Vorstellungspost erwähnt arbeite ich an einer Methode die Membrane eines Lautsprechers gegenzukoppeln, dies soll hier dokumentiert und diskutiert werden.
Zuerst, was ist eine Membrangegenkopplung ?
Eine Membrangegenkopplung ist eine Erweiterung der Regelschleife der Elektronik, die normalerweise beim Verstärker und dessen interner Gegenkopplung endet. Es heißt also das wir durch einen irgendwie gearteten Sensor auf der Membrane des Lautsprechers dessen Aktionen erfassen, und durch einen soll/ist-Vergleich eventuelle Fehler nachjustieren die normalerweise nicht vom System erfasst werden.
Was bringt eine solche Gegenkopplung ?
Zu aller erst bringt sie eins, Kontrolle ! Die Kontrolle dass das Chassis exact dem vom eingangssignal vorgegebenen Verlauf folgt, und das unabhängig von irgendwelchen Einflüssen der Mechanik, unlinearitäten der Luftfeder im Rücken, alias Gehäuse, oder irgendwelcher Pegelabhängigen TSP.
Welche Methoden gibt es ?
Es gibt eigentlich nur 3 Methoden die sich wirklich durchsetzen konnten.
1. Die am meisten verbreitete ist die Regelung mithilfe einer Sensorspule in einem Magnetfeld hinter der Dustcap. Die Spule ist fest mit der Schwingspule des Chassis verbunden und das Magnetfeld induziert in diese bei jeder Bewegung eine Spannung die Proportional zur Wegstrecke ist. Dies wird bei B&M so gemacht.
Vorteile:
-Proportionaler, sehr einfacher Sensor
Nachteile:
-Feinmeschanisch anspruchsvoll
-Bildet durch den Phasengang der Spule eine Polstelle die man bei Regelschleifen so gering wie möglich halten sollte
2.Capazitive Abtastung
Bei der Kapazitiven Abtastung wird am Lautsprecher zwei Folien angebracht die sich gegenüberstehen und entweder a. Ihre Fläche gegeneinander ändern, oder b. ihern Abstand zueinander. Beides spiegelt sich in einer Änderung der Capazität wieder was sich elektronisch auswerten lässt. Auch hier sind die Verhältnisse linear.
Vorteil:
-Linear
Nachteil:
-Hoher mechanischer Aufwand
-Hohe Anforderungen an die Elektronik da das gewonnene Signal wegen der geringen Kapazitäten sehr klein ist
-schlechter Störabstand eben wegen besagter kleiner werte
-Bildet Capazitive Polstelle
3. Piezo
Eine von Phillips angewendete Methode mitte der 80iger. Ein Piezokristall wird an der Membrane befestigt. Wird diese nun ausgelenkt wird auf den Piezo eine Kraft ausgeübt die ihn verformt. Das veranlasst ihn dazu eine Spannung auf zu bauen die wir auswerten können. Es ist eine Lösung die im DIY Bereich bereits häufiger angewendet wird, in der Elektor war diesbezüglich ein Artikel mitsamt Schaltplan.
Vorteil:
-Sehr einfach in der Handhabung
-Billig
Nachteil:
-Hystereese von bis zu 11%--Daher als Sensor schonmal nur bedingt brauchbar
-Stark capazitive Eigenschaften, daher wieder eine Polstelle
-Mechanische Resonanz meißt um 3kHz
Es gibt noch weitere Ansätze und Methoden auf die ich nicht im Detail eingehen will, sie aber auch nicht unerwähnt lassen möchte:
PID Lichtpunktsensor--Zu kleiner aussteuerungsbereich und sehr schwer auf zu bauen
Laser-- Bandreite kritisch und mechanisch schlecht umsetzbar
Mikrophonkapsel--Dynamik eingeschränkt
Ultraschall--neigt zu Schwingungen und die Abtastrate ist kritisch
Zusammen lässt sich also folgendes sagen, wir brauchen einen Sensor der:
-Eine lineare Phase besitzt
-Eine Proportionale Spannung/Strom in abhängigkeit der auf ihn einwirkenden Kräfte/sich ändernden Position
-Keine mechanische Resonanz hat
-Generell mechanisch einfach ist
-Günstig und gut beschaffbar
-Mit einer einfachen Auswertungselektronik klarkommt
Was kommt also in Frage ?
Eine sogenannte Hallsonde/sensor. Dies sind Sensoren, die auf Magnetfelder reagieren, dies tun sie indem sie in Abhängigkeit der anlliegenden Magntfeldstärke eine sich in sehr kurzer Zeit änderne Ausgangsspannung abgeben. Sowohl Magnetfelder als auch Hallsensoren verhalten sich linear. Ein Hallsensor kostet bei Conrad etwa 4 Euro und wenn die Spule die das Magnetfeld erzeugt (es sollte auch mit MAgneten gehen) mit etwa 1A durchflossen wird ist der Sensor in 2cm Anbstand noch nicht mal zu 0.5% ausgesteuert, bietet also eine ausreichende Dynamik. Zudem kann so ein Sensor bis zu 100kHz messen, bietet also auch die nötige Bandbreite. Also das was wir suchen !
Der Sensor reagiert schon auf kleinste Änderungen, hat also keinen Schwellenwert der erst überwunden werden müssen. Jedoch ist die empfindlichkeit des Sensors nicht berauschend. Daher muss schon vorher eine Verstärkung erfolgen.
Ich hab da natürlich schonmal was vorbereitet ;) Sensor und OP zur Auswertung des Signals liegen schon hier und werden die Tage verbaut =)
Dies dient erstmal nur dem Test ob sich die Schakltung so verhält wie geplant. Ein Test an einem Lautsprecher erfolgt dann, inklusive vorher nachher Vergleich mit und Ohne Regelung im Bereich THD, Frequnezgang ect. Anschließend folgt eine Erweiterung auf einfache ventillierte Systeme, also Bassreflex.
Das solls erstmal gewesen sein =)
:eek:
Da bekomme ich große Augen und lese gespannt mit.
Sehr gut geschriebener Artikel, liest sich auch für einen Laien sehr schön.
Deine Herangehensweise ist vorbildlich, auch wenn ich mangels Fachkenntnis nicht viel konstruktiv beisteuern kann. Man merkt, dass da bereits einiges an Hirnschmalz reingeflossen ist und ich gehe einfach mal davon aus, dass das alles auch stimmt...
Eine Frage bleibt mir dennoch unbeantwortet: Wenn so ein Hall-Sensor eigentlich das optimale Bauteil zur Realisierung einer Membrangegenkopplung ist und auch noch günstig - wieso wurde er dann bisher nicht eingesetzt, sondern nur andere Lösungen?
Viele Grüße
Herr_Mo
3eepoint
09.12.2012, 22:43
Danke für das Lob, hab wirklich ne Menge dadrüber gegrübelt, hoffentlich haut das hin.
Er war es ja schon, T+A hatten das mal in ihren Topmodellen. Und für B&M und co. wäre es doch etwas ungeschickt aufmal zu sagen das die bisherige Technik eher ne Krücke war und nun der Hallsensor das non plus Ultra sind, da wären die Leute die sich da ne Box für 100000 gekauft haben sicher nicht amüsiert. Und marketingtechnisch wäre das sicher auch eine Katastrophe.
Egentlich wollte ich ja auchnoch die Stromgegenkopplung mit reinnehmen, da das dann was aktivtechnik angeht noch soziemlich die Grenze darstellen würde, da fehlt mir aber noch die Grundlage die effeckte erklären zu können, kommt aber noch *MUHAHAHAHAHAHA*
Slaughthammer
09.12.2012, 22:44
Moin,
Das klingt alles doch schonmal gar nicht schlecht, kann mich da meinem Vorschreiber nur anschließen!
Was ich noch nicht verstehe: Wie willst du mit dem Hallsensor die Membranauslenkung bestimmen?
Funktioniert die Gegenkopplung normaler Class AB Amps nicht bereits auch als Membrangegenkopplung? Zumindest was die Membranbewegung angeht, nicht die Position...
Gruß, Onno
3eepoint
09.12.2012, 22:47
Der Sensor kommt auf die Membrane, im Abstand des Maximalen Hub des Chassis kommt ein Magnet (oder Magnetspule) vor das Chassis. Kommt der Magnet nun durch die Auslenkung näher an den Sensor gibt dieser eine Spoannung ab die Proportional zur Magnetfeldstärke ist. Diese ist wiederum proportional zum Abstand. Wir erhalten unser Signal das Via Op vor dem Amp eingespeißt wird und nachregelt.
3eepoint
09.12.2012, 22:50
Moin,
Funktioniert die Gegenkopplung normaler Class AB Amps nicht bereits auch als Membrangegenkopplung? Zumindest was die Membranbewegung angeht, nicht die Position...
Gruß, Onno
Zuspät gesehen.
Die interne Gegenkopplung des Amps hat nichts mit dem zutun was die Membrane davorne macht. Der hier gerne angeführte Dämpfungsfacktor beschreibt nur in wie weit sich die EMK-Induktionen des Chassis auslaufen bzw. bedämpft werden. Die Gegenkopplung des Amps linearisiert nur die Fehler des Amp`s
Eine tolle Idee, ich bin sehr gespannt! Letztendlich könnte man doch auch die Sonde auf die Rückseite der Dustcap setzen und das Magnetfeld mitnutzen, das der Lautsprecher eh schon hat. Oder ist das zu unlinear?
Ich habe das ganze Modell Gegenkopplung mathematisch nur unzureichend begriffen, aber meines Wissens nach ist es nicht irrelevant, ob der Sensor Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Position misst. Was misst denn die Hallsonde? Im www.aktives-hoeren.de steht auch einiges zu dem Themenbereich.
Und IGK finde ich auch superspannend. Wenn es da am Ende sogar ein fertiges Projekt auf Basis eines LM3886 o.ä. gäbe, evtl sogar mit IGK-UGK-Hybrid, dann wäre das ganz ganz großes Kino!
@ Onno:
Das Problem ist: Für den abgestrahlten Schall ist (neben ein paar anderen Faktoren wie der Membranform) die Membranposition am wichtigsten. Die GGK im Verstärker koppelt aber nur die Ausgangsspannung. Diese wird dann im Lautsprecher erstmal unlinear zu Strom verarbeitet (lax gesagt), und dieser unlinear umgewandelte Strom wird wiederum nochmals unlinear in Bewegung umgewandelt. Da bleibt einiges an Linearität auf der Strecke, aber wenn man danach wieder nachregelt ist das ja alles egal...
Hallo 3eepoint,
Tolle Projekt - da hast du dir ja ne Menge vorgenommen.
Ich habe in den 90ern mal sowas gebaut - im wesentlichen die Elektor-Schaltung - mit anderen Speakern. Lief ganz gut und läuft immer noch - bei `nem Freund von mir.
Der Vorteil bei piezos ist die beschleunigungsabhängige Spannung - geringer Schaltungsaufwand.
Es gibt ja auch wesentlich bessere, als die aus den Piezo Hochtönern z. B.:
http://www.innomic.com/fileadmin/IDS-FILES/Sensors/Schwingungssensoren_KS90KS901.pdf
Resonanzfrequenz 65khz!
Ein Problem bei der Hallsonde könnte auch ein direktes übersprechen des Schwingspulenmagnetfeldes sein.
Halte uns auf dem Laufenden
Gruß Andreas
3eepoint
10.12.2012, 15:55
Zum Thema der Magnetfelder, Hallsonden haben den großen Vorteil das sie nur in einer Richtung auf Magnetfelder reagieren. Bei richtiger Positonierung könnte man das Teil also mitten in die Schwingspule packen und es würde das Teil nicht interessieren.
Das Magnetfeld des Magneten des Lautsprechers selber ist leider aufgrund der Aufmodulation der Schwingspule zu nichtlinear und zudem sind die Feldlinien zu einem hohen Maße in der Polplatte gebündelt, gehen also kaum durch die Luft und sind somit auch nicht wirklich erreichbar.
Die Stromgegenkopplung ist mir noch zu waage als das ich das als gesetzt ansehen will. Fackt ist zwar das dadurch die Bedämpung der Schwingspule aufgehoben wird, aber durch die komplexe Last die der LAutsprecher darstellt muss sowas ausgeklügelt werden und noch weitere bzw. weiterreichende Messungen am Lautsprecher vorgenommmen werden als man es normal tut. Wenn es sich herraus stellt das es wirklich diverse Fehler noch wieter behebt werd ich mal schaun ob ich auf Basis des LM3886 was machen kann. Das ganzte ist insofern kritisch als das man in den Regelkreis eine sehr komplexe Last, nemlich unseren Lautsprecher, intigriert. Bevor ich nicht weiter weiß wie sich das Teil auf elektrischer Ebene verhält steht das hinten an, ist aber nicht vergessen ;)
Die Piezolösung über Beschleunigungssensoren habe ich auch schon durchdacht, allerdings habe ich keine "bezahlbaren" Sensoren gefinden, kann natürlich auch sein das ich falsch gesucht habe.
Der Sensor regelt in der geplanten Konfiguration auf Position anhand der Magnetfeldstärke. Das bedingt aber auch ein gewisses Offset um die Ruhelage herum, um einen Abgleich oder ähnliches wird man also nicht umherkommen. Villeicht bekomm ich das auch automatisch hin, mal sehen. Die Themen im aktives hören Forum habe ich auch schon gelesen, wirklich sehr interessant. Letztenendes machen aber alle Sensoren das gleiche, sie liefern in Abhängigkeit von Frequenz ein Signal mit wechselnder Ampitude. Das Problem bei den einzelnen Methoden (Position/Beschleunigung) ist das es teilweise andere Zusammenhänge zwischen ihnen gibt. Ich gebe zu das die Mathematik dahinter nicht ganz travial ist und ich den Unterschied auch noch nicht zu 100% verstanden habe, aber die Positionsregelung ist dadurch das sie explizit die Ruhelage des Chassis als Regelwert hatt die wahrscheinlich genauste.
Das erste Testboard mit einem Sensor und einem TL074 zum untersuchen der Eigenschaften ist schon aufgebaut, ich warte nurnoch auf einen LM7915 damit ich aus meinem Labornetzteil die erforderlichen +-15V rausbekommen kann.
Und natürlich halte ich euch auf dem laufenden =)
BLUE PLANET ACOUSTIC
10.12.2012, 16:14
Hallo...
Was ist mit: sobald gemessen wird ist der Fehler doch schon da...
Also wird ein Fehler korrigiert der schon "vorbei" ist...
Da warte ich mal auf die Antworten... :D
Besser ist doch den Lautsprecher auszumessen und ein DSP auf die "Fehler" des Lautsprechers einzustellen...
Oder???
Cheers,
Nick
Violoncello
10.12.2012, 16:35
Ich kann hier nur nach meinem theoretischem Verständnis antworten, selbst habe ich sowas noch nie probiert.
Besser ist doch den Lautsprecher auszumessen und ein DSP auf die "Fehler" des Lautsprechers einzustellen...
Mit dem DSP korrigierst du die Frequenzdarstellung deines Lautsprecher-Systems, die z.B. über die Fourier-Auswertung von Rosa Rauschen entsteht.
Diese transformierte Form der Darstellung dessen, was dein System wirklich macht (nämlich: sich hin- und herbewegen und dabei Luft mitnehmen) setzt die Annahme voraus, dass das System linear ist. Das ist es aber leider nur näherungsweise (mit zunehmender Auslenkung immer weniger), und genau hier will die Membranregelung ansetzen.
Was ist mit: sobald gemessen wird ist der Fehler doch schon da...
Also wird ein Fehler korrigiert der schon "vorbei" ist...Wenn die Regelung schnell genug ist, wird der Fehler so schnell korrigiert, dass er im Nutzfrequenzbereich quasi "nicht" auftritt.
Audio ist so langsam, dass das eine elektrische Regelung vor keinerlei Herausforderung stellt.
3eepoint
10.12.2012, 17:02
Hui, ein Professioneller =)
Kann mich meinem Vorredner nur anschließen, die Regelung erfolgt analog und ist somit fast in Echtzeit realisiert, ähnlich der Verstärkergegenkopplung. In Verbindung mit einem DSP und Raumeinmessung läuft die Sache natürlich noch zu weiteren Höchstformen auf, allerdings erfasst der DSP bzw. die Raumkorrecktur nur Fehler bei einem bestimmten Pegel. Es gibt zwar soweit ich weiß Peqelabhängige EQ`s ausm PA Bereich, aber die sind mit dem dazugehörigem Controller nicht unter 4k zu haben, jenachdem wieviele Wege.
Also ist die Regelung nahezu in echtzeit. Nur bei steigender Frequenz wird das kritisch da eine gewisse Verzögerung vorhanden ist. So ab ca. 5kHz würde ich meinen das die Aussage wieder zutrifft, aber das lässt sich ja später noch testen. ;)
Okay, also verstehe ich das richtig, dass Sonde und Magnet immer in einem bestimmten Winkel zueinander montiert sein müssen? Das würde also heißen, dass man ohne Aufbauten vor der Membran nicht auskommt. Schade für die Optik, aber hier geht es ja nicht um Optik... ;)
Wie sieht es im Hochton aus? Hier wird man ja mit einer Hallsonde nicht weiterkommen. Hier dann doch kapazitiv, oder ist Sensor-GGK im Hochton nicht so wichtig wie bei Konussen? Oder im Hochton dann doch einfach nur IGK, das sollte ja auch schon was bringen...
Wenn ich das richtig verstehe, dann hat man bei der Positionsregelung per Hallsonde bei Bewegung Veränderungen, die zur Entfernung linear sind. Also kann man über die Schaltung eigentlich die "Empfindlichkeit" des Chassis bestimmen, der Rest sollte von alleine laufen, solange das die Regelung wo die Nullstelle ist. Profis könnten dann die Nullstelle im Betrieb noch verschieben, so dass das Chassis besser um den geklippelten Symmetriepunkt des Antriebs arbeitet. Wäre zwar bei Kleinsignal egal, dafür gibts die Regelung, aber bei Großsignal würde der Amp so in beide Auslenkungsrichtungen gleichmäßig belastet werden. Anders müsste er in eine Richtung mehr schieben, um auf die gewünschte Membranposition zu kommen.
Ich träume nämlich von einem kleinen Aktivmonitörchen mit Sensor-GGK im TMT und IGK im Hochton, dazu noch ein paar andere Schmankerl wie Constant Directivity über den kompletten Frequenzbereich, und da wären deine Forschungen natürlich äußerst hilfreich... :ok:
Diskus_GL
10.12.2012, 17:11
Hallo,
Besser ist doch den Lautsprecher auszumessen und ein DSP auf die "Fehler" des Lautsprechers einzustellen...
wie die Vorposter ja schon geschrieben haben, DSP ist ein eher nachgelagerter Ansatz - die Membranregelung greift vorher.
Ich hatte diesbezüglich letzte Woche das Vergnügen zwei BM8 zu hören. Die waren ohne Raumanpassung und standen nah an der Wand - laut Messung am Hörplatz (mit DIRAC) hatten die mehr als 10 db Bassüberhöhung. Trotzdem klang es nicht so dröhnend und wummernd wie es aufgrund der Aufstellung und Abstimmung zu erwarten gewesen wäre...eher mächtig im Bass aber durchaus noch "kontrolliert" - ich denke die Membranregelung der BM8 hat hier ihren Teil dazu beigetragen.
..insofern "lohnt" es sich schon hier mal was zu entwickeln - Roomcorretion-Software bringt dann zwar immer noch was mehr... aber das kann man dann ja immer noch machen
Grüsse Joachim
BLUE PLANET ACOUSTIC
10.12.2012, 17:18
Hi Violoncello,
Wenn die Regelung schnell genug ist, wird der Fehler so schnell korrigiert, dass er im Nutzfrequenzbereich quasi "nicht" auftritt.
Audio ist so langsam, dass das eine elektrische Regelung vor keinerlei Herausforderung stellt.
Wenn ein Fehler schon passiert ist, kannst Du nie schnell genug regeln...
Aber es mag sein dass Audio zu langsam ist...
Mit dem DSP korrigierst du die Frequenzdarstellung deines Lautsprecher-Systems, die z.B. über die Fourier-Auswertung von Rosa Rauschen entsteht.
Diese transformierte Form der Darstellung dessen, was dein System wirklich macht (nämlich: sich hin- und herbewegen und dabei Luft mitnehmen) setzt die Annahme voraus, dass das System linear ist. Das ist es aber leider nur näherungsweise (mit zunehmender Auslenkung immer weniger), und genau hier will die Membranregelung ansetzen.
Die Nichtlinearität sollte schon mit einfließen...
Klippel/ Laser etc. nimmt gerade solche Nichtlinearitäten auf...
Hier ging es aber um Gegenkopplung... deshalb will ich hier kein neues Thema anfangen.
Cheers,
Nick
Moin Nick,
das Problem ist: Mit einem DSP kannst du zwar den Frequenzgang korrigieren, aber nur den Frequenzgang, wie er unter den Bedingungen der Messungen vorlag. Wenn sich aber nun die Bedingungen ändern, dann stimmt die Korrektur nicht mehr vollkommen. Wenn du z.B. den Pegel erhöhst, macht das Chassis nicht mehr das, was es sollte, da B(x) und Kms(x) sich verändern. Die Sensor-GGK fängt diese Effekte ab.
Der DSP korrigiert, was vorne reingeht, die Sensor-GGK korrigiert, was hinten rauskommt. Und was hinten rauskommt, zählt!
Der Bastler
10.12.2012, 17:52
Interessantes Thema!
Magst du schonmal verraten welchen Sensor du verwendest?(HAL815?)
BLUE PLANET ACOUSTIC
10.12.2012, 18:04
Hi Spatz...
Hm, wenn ich die Fehler des Chassis kenne (Klippel), korrigiere ich schon ein wenig mehr als den Frequenzgang...
bzw könnte ich machen.
Beispiel: der Woofer hat ein schlechtes Ausschwingverhalten bei 800 Hz.
Dann korrigiere ich in Echtzeit diesen Fehler... d.h. der Fehler entsteht erst gar nicht.
die Sensor-GGK korrigiert, was hinten rauskommt. Und was hinten rauskommt, zählt!
... und der Fehler entsteht erst mal und dann korrigiere ich.
Wenn es funktioniert, dann nur weil Audio langsam ist. Und nur im Bass...
Ich sehe die Technik auch nicht im Studio Bereich.
An der RWTH wurde mal eine Zeitlang damit gearbeitet. Ergebnisse habe aber nie gesehen...
Aber ich verfolge die Diskussion im Hintergrund...
Mal sehen was so kommt und ob es technische Erfahrung gibt.
Cheers,
Nick
Bertramxxl
10.12.2012, 18:59
Hallo Joachim ,
das kannst du denken was du willst , aber das einzige was mich im Konkreten Beispiel überzeugen würde das die Regelung dieses Akustische Verhalten erzeugt , wäre eine Möglichkeit diese in der Box abschalten zu können und dann zu Hören ! Alles andere ist im Trüben fischen , oder hat jemand mal die Akustischen Vorteile einer solche Regelung Konkret Bewiesen ?? Und damit meine ich nicht die Erfolgsmeldungen von Herstellern wie Backes und Konsorten sondern unter Reallife Bedingungen entstandene Messungen am Hörplatz im Wohnzimmer o.ä.
Gruß, Holger
Hallo,
wie die Vorposter ja schon geschrieben haben, DSP ist ein eher nachgelagerter Ansatz - die Membranregelung greift vorher.
Ich hatte diesbezüglich letzte Woche das Vergnügen zwei BM8 zu hören. Die waren ohne Raumanpassung und standen nah an der Wand - laut Messung am Hörplatz (mit DIRAC) hatten die mehr als 10 db Bassüberhöhung. Trotzdem klang es nicht so dröhnend und wummernd wie es aufgrund der Aufstellung und Abstimmung zu erwarten gewesen wäre...eher mächtig im Bass aber durchaus noch "kontrolliert" - ich denke die Membranregelung der BM8 hat hier ihren Teil dazu beigetragen.
..insofern "lohnt" es sich schon hier mal was zu entwickeln - Roomcorretion-Software bringt dann zwar immer noch was mehr... aber das kann man dann ja immer noch machen
Grüsse Joachim
Slaughthammer
10.12.2012, 19:24
Moin Spatz,
@ Onno:
Das Problem ist: Für den abgestrahlten Schall ist (neben ein paar anderen Faktoren wie der Membranform) die Membranposition am wichtigsten. Die GGK im Verstärker koppelt aber nur die Ausgangsspannung. Diese wird dann im Lautsprecher erstmal unlinear zu Strom verarbeitet (lax gesagt), und dieser unlinear umgewandelte Strom wird wiederum nochmals unlinear in Bewegung umgewandelt. Da bleibt einiges an Linearität auf der Strecke, aber wenn man danach wieder nachregelt ist das ja alles egal...
danke, dass du versuchst, mir das so ausführlich zu erklären, aber ist stimme da mit deinen Ansichten nicht ganz überein:
1. Eine stehende Membran strahlt keinen Schall ab. Egal in welcher Position. Um Schall abzustrahlen muss sie sich bewegen, wobei sie die sie umgebende Luft komprimiert oder expandiert und so Schallwellen erzeugt. Also ist die Position der Membran relativ egal, der Positionsverlauf über die Zeit, also die erste Ableitung nach der Zeit (der Physiker würde das x-Punkt nennen) ist entscheidend. Und das wäre die Membrangeschwindigkeit.
2. Im Lautsprecher wird Spannung in Strom gewandelt? Ich glaube da hast du etwas Grundlegendes nicht verstanden. Wenn man eine Spannung an einen Verbraucher anlegt, ergibt sich aus dem spezifischem Widerstand des Verbrauchers und der angelegten Spannung ein Strom. Strom und Spannung sind direkt voneinander abhängig, siehe Ohm'sches Gesetz. Was da jetzt bei Wechselspannungen und komplexen Lasten wie Lautsprechern genau passiert würde hier wohl den Rahmen sprengen, bzw so viel Zeit habe ich nicht das zu tippen. Der Zusammenhang zwischen Spannungn und Strom ist jedoch genau so linear, wie die Last, die anliegt ;)
3. "Die GGK im Verstärker koppelt aber nur die Ausgangsspannung."
Fast. Die GGK koppelt die am Ausgang anliegende Spannung, wäre etwas treffender. Dadurch werden die Fehler die direkt am Ausgang entstehen, mitkorrigiert. Man gehe jetzt mal davon aus, dass man ein Aktivsystem hat, bei dem der Lautsprecher direkt an der der Endstufe hängt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers steuert nun die Auslenkung (Position) der Membran. Bei über die Zeit unkonstanter Spannung (Audiosignal) bewegt sich die Membran also. Eine sich bewegende Schwingspule in einem Magnetfeld erzeugt aber selber eine Spannung. Und da kommt dann die GGK wieder ins Spiel. Eine ausschwingende Membran z.B. erzeugt eine Spannung, die am Verstärkerausgang anliegt, und diese wird über die Gegenkopplung kompensiert, was dazu führt, dass eine entgegengesetzte Spannung angelegt wird, um wieder auf 0 zu kommen, was gleichzeitig auch die Membranposition wieder in Richtung 0 zieht.
Wo du letztendlich recht hast, ist dass das ganze System den nichtlinearitäten des Lautsprechers unterliegt, dies somit nicht wirklich diese Unlinearitäten kompensieren kann. Aber besser als ohne GGK dürfte es trotzdem sein.
Sehr, sehr interessanter Thread!
Zur Vollständigkeit: m.E. gibt es noch die Möglichkeit mit einer an der Schwingspule befestigten Blende einen Photosensor als Sensorelement zu nutzen. Hat glaube ich auch mal TA gemacht.
Und ... weils gerade aktuell ist: Der Lautsprecher 'wandelt' nicht Spannung in Strom, vielmehr wandelt er Strom in Kraft.
So, Besserwissermodus wieder aus:D
Slaughthammer
10.12.2012, 20:14
Und ... weils gerade aktuell ist: Der Lautsprecher 'wandelt' nicht Spannung in Strom, vielmehr wandelt er Strom in Kraft.
So, Besserwissermodus wieder aus:D
Nana... das macht aber nicht der Lautsprecher, sondern der Antrieb in selbigem... Der Lautsprecher wandelt elektrische Energie in Wärme (und ein bisschen Schall) um ;)
Beim ersten Überfliegen musste ich hieran denken:
http://www.abacus-electronics.de/76-0-Gegenkopplung.html
aber dann habe ich gesehen, dass es noch erheblich weiter geht. Meine Laienmeinung nach, hätte man doch bereits einen Teil der Vorteile auch, wenn man "nur" den permanet Magneten ("Ständermagnetfeld") der LS gegen einen Elektromagneten zzgl. ausgeklügelter Ansteuerung tauschen würde..??
HIFIAkademie
10.12.2012, 20:57
Hi Nick,
"... und der Fehler entsteht erst mal und dann korrigiere ich. ..."
==> das kann man so aber nicht sagen weil es so nicht ist.
Es ist eben nicht so dass ein Fehler irgendwie in 0.nix entstehen würde und dann da ist. Es ist auch nicht so dass die Regelung erstmal abwarten würde bis der Fehler da ist.
Beides passiert gleichzeitig, es passiert kontinuierlich.
Die Regelung kann also den "Fehler" schon im Entstehen reduzieren. Das geht umso besser, je größer die Regelreserve ist und umso genauer das Sensorsignal ist. Beides ist bei Lautsprechern schwierig und beides kostet Geld.
Da man gerade im Bass nicht so empfindlich auf "Fehler" reagiert, da die Regelung nur die "Qualität" verbessert, nicht aber die Grenzen (max. Schalldruck) verschieben kann, hat man für eine Regelung im Bass meist keine ausreichenden Gründe. Für das Endergebnis ist es meist eher von Vorteil, das Geld nicht in die Regelung sondern in bessere Treiber zu stecken.
capslock
10.12.2012, 21:21
Hier geht so einiges durcheinander.
Erstmal für Nick: unsere ganzen Weichen (auch DSP) gehen davon aus, daß der Lautsprecher ein lineares, zeitinvariantes System ist und biegt nur noch an Frequenzgang bzw. Zeitverhalten rum (die durch Fouriertransformation ineinander überführt werden können).
Linear heißt hier, daß das Ausgangssignal des Lautsprechers vielleicht zeitverzögert kommt, aber immer genau proportional zum Eingangssignal ist. Tatsächlich stimmt das aber für große Auslenkungen nicht mehr. Wenn der Lautsprecher langsam warm wird, ändern sich auch seine Eigenschaften, weswegen er nicht zeitinvariant ist.
Gegenkopplung verstärkt solange das Steuersignal bis der Sollwert vom Sensor erreicht ist. Nichtlinearitäten der Übertragungsstrecke werden mit 1/Schleifenverstärkung des Systems abgeschwächt. Irgendwann ist die Phasenverschiebung der Regelungskette so groß, daß wir eine Verschiebung von 180° hätten, was einem Vorzeichenwechsel gleichkommt. Wenn bei dieser Frequenz noch eine Verstärkung > 1 vorliegt, würde das System schwingen. Deshalb muß man die Schleifenverstärkung ab einer hinreichend geringen Frequenz per Tiefpaß absenken. Bei Op-Amps oder normalen Leistungsverstärkern ist das Frequenzkompensation bekannt.
Audio ist durchaus langsam, insbesondere wenn der Lautsprecher mit einem Spannungsverstärker angesteuert wird, denn dann kommt zur trägen Masse der Membran auch noch der induktive Widerstand der Schwingspule dazu. Genau wie bei einem Audioverstärker sollte man einen (vor Kompensation) möglichst breitbandigen Kreis bauen, der dann von einem einzelnen Tiefpaß im Zaum gehalten wird.
Beim Lautsprecher heißt das, daß der Verstärker eine gesteuerte Stromquelle sein sollte, denn dann wird genau das Tiefpaßverhalten der Schwingspule kompensiert. Trotzdem wird man das Sensorsignal bei einem Tiefmitteltöner im Bereich einiger 100 Hz tiefpaßfiltern müssen. Das ist aber nicht weiter schlimm, denn bei Betrieb mit einem Stromsignal ist der Lautsprecher deutlich linearer (Antriebskraft geht mit Bxl statt (Bxl)² wie bei Spannungsteurerung). Man hat zwar Qes auf Unendlich gesetzt, aber genau im Bereich der Resonanzfrequenz hat man ja die Gegenkopplung.
Stromsteuerung hat auch den Vorteil, daß der Strom proportional zur Beschleunigung ist, die ja letztlich auch den Schalldruck macht. Was man als Sensorsignal nimmt, ist fast egal, denn bei einem Sinus lassen sich Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung als reine Phasenverschiebung um jeweils 90°ausdrücken. Besonders einfach geht es mit einem Mikro, dessen Membran quer auf der Dustcap sitzt, weil ja genau den Druck aufnimmt. Und mit Linkwitz-Mod hat ein Elektret auch keine Probleme mehr mit Dynamik.
Es ist auf jeden Fall ganz instruktiv, sich die Patente von B&M durchzulesen.
Kapazitätive Sensoren brauchen sehr hohe Spannungen und sind ausgesprochen nichtlinear (Kapa geht mit 1/d). Spulen gehen ganz gut, das induzierte Signal ist dann halt proportional zur Geschwindigkeit. Über den Hallsensor muß ich nochmal nachdenken. Er würde die Position messen und könnte als DC-Servo für den strom/beschleunigungsgeregelten Kreis fungieren. Als primärer Sensor dürfte die Herausforderung sein, ein Magnetfeld zu machen, das integriert über die Länge des Sensors genau proportional zu dessen Position ist.
Kripston
10.12.2012, 21:26
Hallo,
mal ein paar grundsätzliche Anmerkungen/Fragen zur Membranregelung.
Ganz so trivial scheint das Thema wohl nicht zu sein, denn sonst würde man das ja bei Aktivlautsprechern öfters finden.
- welche Einflüsse auf die Regelung hat die über die Frequenz nicht konstante (komplexe) Impedanz eines Treibers ?
- welche Einflüsse bzw. Grenzen der Regelung gibt es, wenn man KEINE unendlich steife Membran hat (was wohl der Regelfall sein wird....) ??
- Der Verlauf des Membranhubs (siehe Treibermechanik) ist beim Treiber individuell von diversen Parametern abhängig , wie: Masse, B/L, Impedanzverlauf, Einbausituation, Frequenz, fs, Qts etc. pp wie berücksichtigt man das in der Regelung ?
Das ollte erst einmal reichen, mehr folgt evtl. noch.
Ich kann mich auch täuschen:
Ich meine mich an eine Untersuchung/Abhandlung zu erinnern, wonach geregelte Treiber zu mehr Klirr als ungeregelte neigen sollten......
Vielleicht finde ich das Dokument auch wieder....
Gruß
Peter Krips
HIFIAkademie
10.12.2012, 21:36
Hi Peter,
mit Regelung ist der Klirr keinesfalls höher als ohne - aber er ist anders.
Gerade unter der Bedingung, dass die Regelreserve eher knapp bemessen ist, sinken zwar die Oberwellen niedriger Ordnung - dafür kommen aber Oberwellen höherer Ordnung hinzu.
Oberwellen höherer Ordnung werden aber nicht mehr verdeckt und sind darum eher hörbar.
Es ist also gerade im Bass nicht zielführend den Klirr als Wert zu vergleichen, man muss seine Zusammensetzung betrachten.
zu den anderen Punkten:
Generell hat man einen Sollwert (Eingang) und einen Istwert (Ausgang), die Regelung vergleicht diese und versucht den Istwert an den Sollwert anzunähern. Alles andere sind Störgrößen und diese werden eben ausgeregelt, egal wodurch sie begründet sind.
3eepoint
10.12.2012, 22:14
Ach du Schande, da hab ich ja was losgetreten. Bitte hängt mich nicht wenn ich nicht auf alles im Detail eingehe.
@Kripston
Die Impedanz hat auf die Membrangegenkopplung keine Einfluss, nur der Verstärker muss mehr leisten wenn er dagegen ankämpfen muss. Bei der Stromgegenkopplung ist das was anderes, wie ich aber auch schon geschrieben habe will ich das ein andern mal abhandeln.
Dir Grenzen der Regelung bestehen in der Belastbarkeit des Amp`s und des Treibers. Der Verstärker muss in der Lage sein die Membrane im vollen Flug vieder rumreißen zu können, daher werden für solche Anwendungen sehr laststabile Amp`s, am besten in Classe G, ratsam. Die Membrane bekommste mit den Kräften die da wirken nicht kaputt, dafür musst du das ganze schon richtig fliegen lassen, allein die Geometrie des Konuschassis hält schon verdammt viel.
Der Trick der Regelung ist es die Mechanik des Treibers aus zu hebeln, soll heißen der Treiber wird mit Gleichstrom auf Maximalhub gebracht. Der dadurch resultierende Sensorwert wird im Sensorverstärker soweit hochgedreht das er gleich der Maximalen eingangsspannung am Amp ist die diesen ins Clipping bringen würde. Der Rest wird dann ausgeregelt da z.b wei verzögertem Ausschwingen der Amp gegensteuert. Insofern ist da kein weiteres eingehen auf den Treiber nötig.
@HIFIAkademie
JA, die Regerlung kann auch aus dem Billig 10"er von Conrad keinen PA Monsterbass in Studioqualität zaubern. Die Regelreserven ist in diesem Fall die verfügbare Leistung des Amps und die Linearität bzw Dynamikrange des Sensors, die letzten beiden Punkte sind beim Hallsensor hervorragend, wenn man den Angaben zu diesem Bautelmglauben darf, aber um das zu testen bin ich ja hier). Beim Verstärker ist es einzelfallabhängig, mal sehen villeicht nehm ich mich dem auch noch an.
@Capslock
Ein Magnetfeld verhält sich über Distanz bereits linear, da muss nichts mehr weiter erzeugt werden.
Was das Schwingverhalten der Regelung angeht bietet der Halsensor als Halbleiter den Vorteil das er eine lineare Phase besitzt. Daher ist er hier deutlich unkritischer.
@BDE
Der elektromagnet als Antrieb würde im DIY Audio Forum schonmal durchgekaut. Richtig ausgelegt kann man damit das Eisen der Polplatte sättigen und damit aufmodulationen durch die Schwingspule verhindern was Verzerrungen senkt. Allerdings ist das verdammt aufwendig. Zudem ist die Abwärme ein Problem.
Die Jungs von Abakus verwenden Stromgesteuerte Amps, sie haben den Vorteil das sie eine Konstante Leistung in das Chassis pumpen und noch weitere Dinge die ich wie erwähnt noch untersuchen will bevor ich mich dadrauf versteife.
@ Sailor
Ich denke du meinst z.B einen PID Regler oder ? Hier ist das Problem das weitreichende Modifikationen am Chassis erforderlich wären und der Mechanische Aufbau kritisch wäre. Zudem sind diese Sensoren nur so genau wie die Konzentration des Lichtpunktes, wenn der nicht scharf umrissen ist ist das Signal schwammig, da braucht man teilweise schon nen Laser damit das hinhaut.
@ BLUE PLANET ACUSTIC
Der Fehler hat aber nicht genug Zeit zu überleben ;) Wenn der Bass verzögert ausschwingt wird die Regelung mit ALLER Gewalt solange gegensteuern bis das Teil wieder dass macht was das eingangssignal ihm vorgibt. Die Zeit die dazu benätigt wird ist eigentlich nur durch den Amp und dessen Slewrate beschränkt. Wie schnell er die erforderliche Korrektrur ausführt ist entscheidend.
Und was die bereits entstandenen Fehler angeht ist das hier ein Echtzeitvergleich. Mal angenommen wir haben am Eingang 1V und der Sensor liefert 1.1V was bedeutet das das Chassis zuweit auslenkt. Jetzt wird der Amp solange das Ausgangssignal verringern und wenns sein muss auch umkehren bis der Sensor wieder 1V liefert. Das geschieht in Echtzeit, sobald sich das Chassis bewegt dauert es wenige uS bis die Gegenkopplung dem Amp signalisiert ob es stimmig ist oder nicht.
Zudem ist mir nicht bekannt wie ich mit einem DSP das Asuschwingverhalten des CHASSIS (nicht des Raumes) korrigieren kann....
Die nichtlinearitäten des Chassis fließen ja Live in die Regelung mit ein, egal ob sich die TSP verschieben oder die Aufhängung wetterbedingt mal etwas weicher ist. Die Gegenkopplung prügelt das auf die Membrane was das signal vorgibt und das mit allen zur Verfügung gestellten Mitteln.
@ Der Bastler
Es ist ein SS495A1
@ Spatz
Die Regelung ist natürlich im Hochtonbereich mit einem Hallsensor nicht wirklich zu machen, mal abgesehen davon das noch zu untersuchen ist wie das denn mit hohen Frequenzen aussieht. Allerdings stellt sich mir die Frage, wenn ich so auf das Datenblatt meiner Mundorf 1908c AMT`s gucke, was da geregelt werden soll ? Das Wasserfalldiagramm ist Aalglatt und verzerren tut da nichts.
Und zum 3. Mal, IGK ist eine andere Welt wo viel gesagt wird das es eine deutliche Verbesserung geben soll, aber das kommt wenn ich hiermit durch bin. Dann folgt ein kompletter Thread nur zur IGK. Es wird wenn die Grundlagen der Regelung geschaffen sind und alles steht auch eine Box geben in die das einfließen wird, aber das ist noch lange hin und es werden noch einige "Neuerungen" von mir diesbezüglich vorgestellt werden.
Das Chassis muss nicht erst geklippelt werden. Die Gegenkopplung sorgt dafür das es immer die Bewegung von der Nullposition die wir festgelegt haben aus die geforderte Bewegung vornimmt. Der Amp wird in keinster Weise entlastet, eher im Gegenteil, er läuft die Meiste Zeit auf Hochtouren um die Korreckturen zeitnahe umsetzen zu können, deswegen auch meine Empfehlung von Classe G Amps. Hier kommen natürlich Chassis mit hohem Wirkungsgrad und leichter Membrane besser weg da dort weniger bewegte Masse im Spiel ist und zudem weniger energieaufwand wegen dem Wirkungsgrad.
Der Punkt mit der empfindlichkeit verstehe ich mal so das das viel genannte RMS Mysterium vonwegen Feinzeichnung ect wegfällt ô.0
So, ich hoffe ich konnte alle Klarheiten beseitigen ;)
3eepoint
10.12.2012, 22:17
Hi Peter,
mit Regelung ist der Klirr keinesfalls höher als ohne - aber er ist anders.
Gerade unter der Bedingung, dass die Regelreserve eher knapp bemessen ist, sinken zwar die Oberwellen niedriger Ordnung - dafür kommen aber Oberwellen höherer Ordnung hinzu.
Oberwellen höherer Ordnung werden aber nicht mehr verdeckt und sind darum eher hörbar.
Es ist also gerade im Bass nicht zielführend den Klirr als Wert zu vergleichen, man muss seine Zusammensetzung betrachten.
zu den anderen Punkten:
Generell hat man einen Sollwert (Eingang) und einen Istwert (Ausgang), die Regelung vergleicht diese und versucht den Istwert an den Sollwert anzunähern. Alles andere sind Störgrößen und diese werden eben ausgeregelt, egal wodurch sie begründet sind.
Sorry, beim Marathontippen übersehen. Die Regelreserven sind in der tat irgendwo begrenzt, wie ich schon schrieb gibt es aber durchaus diverse Möglichkeiten, dies ab zu schwächen. So ist der Hallsensor von der Dynamik her nichtmal ansatzweise ausgereitzt. Und in wie weit der Verstärker krituisch ist hängt vom einzelfall ab. Lösungsansätze dazu folgen später =)
Hallo,
ich hab den Elektor-Artikel im Netz gefunden.
Nicht uninteressant sind auch die Messungen Vorher/Nachher.
http://www.lup-berlin.de/archiv/Bausatz/bassgegenkopplung.pdf
Gruß Andreas
3eepoint
10.12.2012, 22:42
Ja der Bericht ist mir bekannt, hier sieht man sehr schön wie auch Überschwinger durch das Gehäuse ausgeregelt werden.;)
capslock
10.12.2012, 22:54
@Capslock
Ein Magnetfeld verhält sich über Distanz bereits linear, da muss nichts mehr weiter erzeugt werden.
Spiel mal ein bißchen mit FEMM...
HIFIAkademie
10.12.2012, 23:13
Nach meiner Ansicht belegt der Bericht nicht zwangsweise die Vorteile der Regelung.
Verglichen wurde ja das geregelte und das ungeregelte System. Beide haben aber einen anderen Pegelverlauf so dass gar nicht klar ist, ob der gehörte Unterschied am anderen Frequenzgang oder an anderen Effekten lag. Einen anderen Frequenzgang hätte man hingegen mit einer Steuerung auch hinbekommen.
Was hingegen schön zu sehen ist, ist die Veränderung des Klirr bei unterschiedlichen Frequenzen. Den größten Unterschied gibt es bei sehr niedrigen Frequenzen - also dort, wo die Regelreserve hoch ist. Mit steigender Frequenz wird die Klirrreduzierung mit Regelung sehr klein - also dort, wo die Regelreserve klein ist.
Bei dieser Art der Regelung hat man auch einen Einfluß auf die Raumakustik da die Regelung als aktiver Absorber wirkt. Es ist der Regelung egal ob die Membran von der Musik oder dem Raum angeregt wird.
Moin Spatz,
danke, dass du versuchst, mir das so ausführlich zu erklären, [...]
So ausführlich war das doch gar nicht. Natürlich hast du bei allem was du sagst recht, ich habe es nur ein bisschen zu sehr verallgemeinert. Für die Schallabstrahlung ist die Geschwindigkeit verantwortlich, und nicht die Position. Logisch, ich wollte nur sagen: Für die Schallabstrahlung ist NICHT die Eingangsspannung o.ä. verantwortlich, sondern eben das, was die Membran macht. Da sind wir uns einig.
Mit der Spannung-Strom-Geschichte habe ich mich (wie ja auch oben geschrieben) bewusst lax ausgedrückt. Was ich sagen wollte: Dank der Tatsache, dass ein Lautsprecher eine Spule hat, die in einem Kern schwingt, entstehen eine Menge Effekte, die über einen einfachen Wechselstromkreis hinausgehen. Hier wären unter anderem die Grundresonanz des Chassis, Materialresonanzen, delta(theta) und auch Le(i) und Le(x) (ja, ich war schon auf Klippel-Seminaren) zu nennen. Was ich sagen wollte: An der komplexen Impedanz des Chassis wird so fröhlich rummoduliert, dass allein durch die Modulation der Impedanz schon eine Menge unerwünschter, unlinearer Effekte entstehen. Sehr interessant sind hier auch fortepianus' Abhandlungen zum Thema IGK, falls du die noch nicht kennst.
Gut, dass die GGK im Verstärker die Gegeninduktion aushebelt ist zwar schön, viel mehr macht sie aber auch nicht. Und dieses mehr kann einem aber eine Sensor-GGK an der Membran liefern.
So besser und ausführlicher?
@ 3eepoint:
Ich seh's ja ein... IGK muss warten! :o Wenn es dir als Anreiz hilft: Fortpianus stellt gerade bei Folienwandlern erhebliche Verbesserungen durch IGK fest.
Ich würde allerdings bei meinem Konzept zu einer Kalotte greifen müssen, so dass AMTs leider rausfallen, nicht nur aber auch aus Kostengründen. Aber das ist je ein anderes Thema und kann und soll noch warten...
Zum Thema Klippel:
Schon klar, dass die Membran so oder so genau das macht was sie soll. Dennoch: Da bei einem Chassis fast nie Ruhelage und Symmetrieachse des Antriebssystem aufeinander liegen, braucht ein Verstärker zum Auslenken der Membran in eine Position x eine Spannung y, zur Auslenkung nach -x allerdings eine Spannung y+-z. Ob das problematisch ist weiss ich nicht, ich wollte es nur anmerken.
Zur Empfindlichkeit: Die Membran folgt dem Eingangssignal verstärkt um einen bestimmten Faktor. Erhöht man diesen Faktor, so wird der Lautsprecher bei gleichem Eingangssignal lauter.
PS: Ich war schon lange nicht mehr in Foren unterwegs... ich bitte, meine manchmal ungenaue Ausdrucksweise zu verzeihen!
Diskus_GL
11.12.2012, 00:18
Hallo,
Bei dieser Art der Regelung hat man auch einen Einfluß auf die Raumakustik da die Regelung als aktiver Absorber wirkt. Es ist der Regelung egal ob die Membran von der Musik oder dem Raum angeregt wird.
..das wäre eine Erklärung für meinen Höreindruck der BM8 mit wandnaher Aufstellung... ist ja auch nicht von Nachteil..
Grüsse Joachim
capslock
11.12.2012, 06:18
Für die Schallabstrahlung ist die Geschwindigkeit verantwortlich, und nicht die Position.
Ist es nicht eher die Beschleunigung, die die Luftmassen in Bewegung setzt und den Druck macht, den wir hören?
Sehr interessant sind hier auch fortepianus' Abhandlungen zum Thema IGK, falls du die noch nicht kennst.
Was ist IGK? Hast Du einen Link?
Ist es nicht eher die Beschleunigung, die die Luftmassen in Bewegung setzt und den Druck macht, den wir hören?
Natürlich, aber da ich einfach mal davon ausgegangen bin, dass sich das Chassis nicht von sich aus bewegt, und in der Ruhelage gestartet ist, sind x, v und a direkt miteinander verknüpft. An der Intention meiner Aussage ändert das nichts...
Was ist IGK? Hast Du einen Link?
http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic.php?f=37&t=1492
Dosenfutter
11.12.2012, 07:13
Das Magnetfeld des Antriebsmagnets von einem Lautsprecher ist im Verhältnis zu dem der Spule sehr groß. Die Richtung des Magnetfeldes MUSS zwangsweise in die gleiche oder die entgegengesetzte Richtung der des Permanentmagnets erfolgen, weil es sonst keinen Antrieb gibt. Man müßte also mit dem Hallsensor den Unterschied zwischen dem Magnetfeld des Dauermagnets mit und ohne Auslenkung der Spule erfassen. Die Schwingspule produziert nur ein sehr geringes Magnetfeld, deswegen haben die Lautsprecher in der Regel einen Wirkungsgrad von <2% (2% Wirkungsgrad würde bedeuten, der Lautsprecher macht bei 1W/1m 95dB). Die Änderung des Magnetfeldes ist also im Vergleich zur Gesamtgröße des Magnetischen Flusses minimal. Die Versorgungsspannung/-strom wirkt hierbei auch auf den Sensor ein, was dazu führt, daß die Messung per Hallsensor nur funktionieren würde, wenn man nicht die Schwingspule und den Magneten im Meßbereich hat sondern irgendwo abseits des Antriebsmagnetfeldes auf der Membran einen Magneten platziert (oder den Sensor, das würde aber Probleme mit der Zuleitung ergeben). Die Ungleiche Massebelastung würde aber zu einer Taumelbewegung führen. Klar kann man jetzt auch anführen, daß das bei geringem Pegel kaum etwas ausmacht, als Gegenargument kommt dann aber automatisch, daß das System dann natürlich noch lange nicht den linearen Bereich verlassen hat. Das hat aber auch zur Folge, daß die negativen Einflüsse des Meßsystems erstmal aufgewogen werden müssen, bevor man einen Vorteil daraus ziehen kann. Nun, ich habe das schon ausprobiert und kann sagen, daß ein Hallsensor theoretisch super funktioniert, praktisch aber leider vollkommen durchfällt. Die besten Ergebnisse habe ich bei Chassis erzielt, die von Haus auf keinen großen Hub machen konnten. Wenn man das Geld für die Regelung mit einbezieht, kann man aber inzwischen Chassis kaufen, die auch bei großer Auslenkung sehr viel weniger lineare Abweichung vom analogen Signal haben als ein Hallsensor-gesteuertes System.
Um das abzuschließen: Hallsensor funktioniert in der Praxis einfach nicht (ausreichend gut genug), darauf sind schon mehr Leute in negativen Versuchen gekommen. Die bisher besten Erfahrungen habe ich mit einem Piezo-Beschleunigungssensor erhalten, aber die Justierung auf das jeweilige System macht in der Regel den Einsatz wegen der Kosten einfach zunichte. Ich hab meine Erfahrungen damit Ende der 80er bis Anfang der 90er gemacht. Seit Chassis mit extrem großer linearer (bzw. annähernd linearer) Auslenkfähigkeit auf dem Markt sind, hat die Aktive Regelung leider den kürzeren gezogen. Inzwischen ist (z.B. bei den PA-Chassis) die Belastbarkeit ein wichtigere Punkt als die linearität durch Regelung, weil der lineare Bereich der Chassis sich auf einen viel größeren Dynamikbereich erstreckt.
capslock
11.12.2012, 09:18
Naja, die Feldstärke der Spule kommt schon auf einige 10% des Permanentfeldes. Die Effizienz hat mehr mit der sehr schlechten Ankopplung an die Luft zu tun. Nicht umsonst sind große PA-Pappen (große Fläche, leichte Membran) effizienter als kleine Tröten, weil die "luftige" Membran noch am ehestens impedanzangepaßt ist. Was noch an der Effizienz knabbert, sind große Spulenüberhänge.
Große hocheffiziente Subwoofer-Pappen mit minimalem Überhang sind daher auch genau das, wo eine Regelung sinnvoll wäre, mal so als Energiesparer gedacht.
Dosenfutter
11.12.2012, 11:01
Naja, die Feldstärke der Spule kommt schon auf einige 10% des Permanentfeldes. Die Effizienz hat mehr mit der sehr schlechten Ankopplung an die Luft zu tun.
Das ist wieder was andere. Einige 10%? Sry, aber .. :rolleyes:
Ich will darauf jetzt nicht eingehen, hier nicht zielführend.
Was noch an der Effizienz knabbert, sind große Spulenüberhänge.
Und das ist auch das, was die Messung der Antriebsspule mittels Hallsensor völlig unsinnig macht. Da hat man sogar noch mehr davon, wenn man eine Doppelschwingspule als Feedback nutzt.
Große hocheffiziente Subwoofer-Pappen mit minimalem Überhang sind daher auch genau das, wo eine Regelung sinnvoll wäre, mal so als Energiesparer gedacht.
Sowas gibt's aber kaum mehr. Der Markt geht genau in die andere Richtung, möglichst hohe Leistung und Hub pro Chassis. Durch die Digitalendstufen ist Leistung so billig geworden wie nie zuvor.
3eepoint
11.12.2012, 12:23
@ Dosenfutter
Könntest du bitte mal dein Material zu deinen Versuchen hochladen ? Würde mich mal interessieren.
Wenn sich rausstellt das der Hallsensor untauglich sein sollte macht das auch nicht sooo viel. Die Sache hier dient ja dazu die Machbarkeit zu prüfen.
Was das einsteuen von Magnetfeldern aus Schwingspule und Ko angeht seh ich da kein Problem da Hallsensoren gepolte Bauteile sind. Alles was an Magnetfeldern nicht senkrecht auf die Sensorfläche trifft (im Beispiel unseres Sensors) wird nicht wahrgenommen.
Was haben eigentlich immer alle mit den Kosten einer Regelung ?! Der Hallsensor hat mich 4 Euro gekostet. Der ganze Elektronikkleinkram villeicht nochmal 5. Jetzt zeigt mir bitte ein Chassis wo ich für ca. 10 Euro mehr eine Verbesserung der durch die Regelung theoretisch beeinflussten Parameter habe.
Der Punkt ist so natürlich erstmal vorläufig da das system des Sensors natürlich noch nicht komplett ist. Aber ich glaube kaum das wir dabei über 30 Euro Materialkosten (auf den Sensor bezogen) kommen werden.
@ HIFIAkademie
Es ist auch geplant, falls das alles so klappen sollte, dass ein Vergleich mit/ohne Regelung und Linearisierung mit konventionellen Mitteln durchgeführt wird. Das ist in der Tat eine Schwaachstelle des Artikels.
Aber warum sollte die Regelreserve zu hohen Frequenzen hin klein werden ? Der Hallsensor macht erst bei 20kHz einen Knick.
Zum Thema des linearen Magnetfeldes. Ich habs mit FEMM nachgeprüft, es ist auf Distanz wie es scheint nicht linear, macht aber nichts, ich habe schon einen ersten Ansatz wie man das korrigieren könnte (scheint als würde die IGK doch etwas früher drankommen, wenn auch in anderer Form ;)
3eepoint
11.12.2012, 12:26
Das ist wieder was andere. Einige
Und das ist auch das, was die Messung der Antriebsspule mittels Hallsensor völlig unsinnig macht. Da hat man sogar noch mehr davon, wenn man eine Doppelschwingspule als Feedback nutzt.
WAS ?! Es war NIEMALS davon die Rede die LAUTSPRECHSPULE in irgendeiner Form als Regelung zu nutzen, das wäre in der Tat ein äußerst glückloses Unterfangen. Es geht hier um ein extern zu erzeugendes Magnetfeld welches genutzt wird.
HIFIAkademie
11.12.2012, 15:30
Hi 3eepoint,
Ein Lautsprecher ist ein Tiefpass höherer Ordnung und solche haben eine Todzeit. Das macht die Regelung nicht gerade einfach.
Im einfachsten Fall reduziert man die Open-Loop-Verstärkung mit einem RC-Glied. Wenn du das Spatilitätskriterium bei 2kHz noch erreichst, dann hast du bei 1kHz 6dB Reserve, bei 500Hz sind es 12dB, bei 250Hz dann 18dB, ...
Das ist nicht gerade viel. Gegenkopplung ist eine tolle Sache - aber nur dann wenn man genug davon benutzt. 60-80dB wären nicht übel aber genau die wirst du nicht erreichen.
Wenn aber die Regelreserve zu klein ist, dann tritt genau der Effekt mit der Veränderng des Klirrspektrums ein. Du wirst mit Regelung wesentlich mehr Oberwellen höherer Ordnung erzeugen als ohne Regelung und diese werden im empfindlichen Mitteltonbereich liegen.
Schaue dir mal diesen Artikel an:
http://hifi-selbstbau.de/index.php?option=com_content&view=article&id=239:klirrfaktor-wie-viel-ist-zu-viel&catid=58:verschiedenes&Itemid=70
3eepoint
11.12.2012, 18:42
Hi 3eepoint,
Ein Lautsprecher ist ein Tiefpass höherer Ordnung und solche haben eine Todzeit. Das macht die Regelung nicht gerade einfach.
Im einfachsten Fall reduziert man die Open-Loop-Verstärkung mit einem RC-Glied. Wenn du das Spatilitätskriterium bei 2kHz noch erreichst, dann hast du bei 1kHz 6dB Reserve, bei 500Hz sind es 12dB, bei 250Hz dann 18dB, ...
Das ist nicht gerade viel. Gegenkopplung ist eine tolle Sache - aber nur dann wenn man genug davon benutzt. 60-80dB wären nicht übel aber genau die wirst du nicht erreichen.
Wenn aber die Regelreserve zu klein ist, dann tritt genau der Effekt mit der Veränderng des Klirrspektrums ein. Du wirst mit Regelung wesentlich mehr Oberwellen höherer Ordnung erzeugen als ohne Regelung und diese werden im empfindlichen Mitteltonbereich liegen.
Schaue dir mal diesen Artikel an:
http://hifi-selbstbau.de/index.php?option=com_content&view=article&id=239:klirrfaktor-wie-viel-ist-zu-viel&catid=58:verschiedenes&Itemid=70
Ok, dann wird es wohl nötig sein dem Chassis dieses Verhalten (das Tiefpassverhalten) ab zu gewöhnen, allerdings will ich erstmal Daten sammeln. Zur not kommt halt doch noch eine IGK zu Einsatz, allerdings wird das dan nicht so ausführlich abgehandelt wie ich das vorhatte.....
Kripston
11.12.2012, 20:07
Hallo,
eigentlich wollte ich mit meinen obigen Anmerkungen erreichen, daß a) die Regelprinzipien etwas klarer werden und b) Grenzen klar werden.
Zunächst einmal verstehe ich nicht, wie eine Hubregelung praktisch funktionieren soll.
Das Soll-Signal des Verstärkers mit dem Ist-Signal des Treibers zu vergleichen macht ja IMHO nur Sinn, wenn man per Mikro im Nahfeld den Schalldruck aufnimmt.
Alle anderen aufgeführten Regelungen müssen doch noch passend gefiltert werden, oder etwa nicht ?
Die Membranamplitude analog dem Verstärkersignal zu regeln führt ja nicht zum Ziel, da durch den frequenzabhängigen Strahlungswiderstand mit steigender Frequenz niedrigere Auslenkungen der Membran für gleichen Schalldruck benötigt werden. Außerdem geht die Schnelle ja auch im Quadrat zur Berechnung des Schalldrucks ein, multipliziert mit dem frequenzabhängigen Strahlungswiderstand.
Obendrein wird bei solchen Regelungen, die ja meist direkt an der Schwingspule ansetzen, unterstellt, daß sich die gesamte Membran analog zur Schwingspule verhält bzw. bewegt.
Da habe ich durchaus Zweifel, daß das tatsächlich so ist, denn die unendlich steife, ideale Membran ist wohl noch nicht erfunden.....
Da man ja durchaus der Verlockung erliegen könnte geregelte Treiber in zu kleine Gehäuse zu bauen, könnte man je nach "Härte" der Regelung die Schwingspule überlasten und die Mebran zu Durchbiegungen animieren, was die effektive schallabstrahlende Fläche verkleinern würde.
Da hätte man dann eine echte "Verschlimmbesserung"...
Gruß
Peter Krips
3eepoint
11.12.2012, 20:27
Hmmm..... die Hubminderrung bei hohen Frequenzen ist in der tat ein Argument, da die Box jedoch ohnehin aktiv angesteuert werden müsste wäre das aber korrigierbar.
Warum das nur per Micro sinn machen soll verstehe ich nicht, oder sprichst du mit den filtern auf die Hubreduzierung an ? Es soll die Mechanik linearisiert werden, wenn diese macht was sie soll kann der entstehende Schalldruck gemessen werden und die Box dahingehen entzerrt werden das er wieder stimmt, und das tut er dann immer, egal weswegen sich das Chassis wie ändert.
Es wird natürlich ein Chassis benötigt das ein vernünftiges Maß an Luft verschieben kann, und es ist nicht z.B als Ersatz für ein ausreichend großes Gehäuse gedacht. Die Physik kann auch eine Regelung nicht überwinden. Im Tieftonbereich ist die Sache aufgrund der relativ geringen Periodendauer nicht so kritisch da die Membrane in relativ langer Zeit bewegt werden muss.
Warum soll die Schnelle kritisch sein ? Wenn die Membrane nicht ausm Trott kommt schiebt der Amp nach solange bis die Geschwindigkeit hoch genug ist das die Membrane dem Verlauf folgt. Ich sehe das Problem nicht....
EDIT: Aber du hast recht, wenn das nicht bedacht wird endets in ner Katastrophe...
Hallo Peter,
Die Membranamplitude analog dem Verstärkersignal zu regeln führt ja nicht zum Ziel, da durch den frequenzabhängigen Strahlungswiderstand mit steigender Frequenz niedrigere Auslenkungen der Membran für gleichen Schalldruck benötigt werden.
Da gibt es zwei Möglichkeiten:
- auf konstante Membranauslenkung regeln und VOR der Regelstrecke entzerren. Vorteil: einfache Regelung, Nachteil: zusätzlicher Filter notwendig (kann in "normalen" Filter integriert werden)
- in der Regelung das 1/f²-Verhalten der Auslenkung behandeln
In beiden Fällen muss man der Nullstelle bei f -> unendlich besondere Beachtung schenken.
@Nick: Du hast prinzipiell Recht, aus den Klippel-Daten lässt sich eine Vorrausentzerrung entwickeln. Dazu braucht es nur das Klippel-Modell, das mit den Daten gefüttert werden müssen, und dieses liefert dann die Differenz zum geforderten Signal. Der Vorteil ist, dass die Regelung ohne Rückkopplung funktioniert, also grundsätzlich stabil ist (das gilt NICHT für das Modell), der Nachteil ist, dass das Modell blödsinnig aufwändig ist
.
Ich wüsste nur nicht, dass das schon irgendjemand gemacht hat.
Edit weil hier irgendwo mal T+A erwähnt wurde: wir haben schon alles an Regelung durch, Positionsbestimmung per optischer/kapazitiver Abtastung, Stromgegenkopplung, Modellregelung,... also wirklich alles.
Aber: es gibt einen Grund, warum Regelung nicht mehr "populär" ist. Die Chassis sind heute tatsächlich um einiges besser (im Schnitt, nicht in der Spitze), und man hat festgestellt, dass der Aufwand das Ergebnis nicht rechtfertigt. Was nicht heißt, dass man es grundsätzlich lassen sollte.
capslock
11.12.2012, 20:59
[...]
@Nick: Du hast prinzipiell Recht, aus den Klippel-Daten lässt sich eine Vorrausentzerrung entwickeln. Dazu braucht es nur das Klippel-Modell, das mit den Daten gefüttert werden müssen, und dieses liefert dann die Differenz zum geforderten Signal. Der Vorteil ist, dass die Regelung ohne Rückkopplung funktioniert, also grundsätzlich stabil ist (das gilt NICHT für das Modell), der Nachteil ist, dass das Modell blödsinnig aufwändig ist
.
Ich wüsste nur nicht, dass das schon irgendjemand gemacht hat.
Edit weil hier irgendwo mal T+A erwähnt wurde: wir haben schon alles an Regelung durch, Positionsbestimmung per optischer/kapazitiver Abtastung, Stromgegenkopplung, Modellregelung,... also wirklich alles.
Aber: es gibt einen Grund, warum Regelung nicht mehr "populär" ist. Die Chassis sind heute tatsächlich um einiges besser (im Schnitt, nicht in der Spitze), und man hat festgestellt, dass der Aufwand das Ergebnis nicht rechtfertigt. Was nicht heißt, dass man es grundsätzlich lassen sollte.
Naja, die Parameter des Klippel-Modells einmal einzuprogrammieren und dann aus der Messung auszulesen, kostet vielleicht einmalig ein paar Tage Programmierer-Hirnschmalz. Ich hätte da nur zwei Bedenken:
- wer sagt einem, daß die Parameter konstant sind (Alterung von Spinne und Sicke, Temperaturgang von Magnet, Spule, Weichteilen)?
- ich kenne ein paar Klippel-Messungen (auf diymobileaudio.com und von Dickason in VC), die kommen mir so gar nicht plausibel vor - entweder war das Benutzerfehler oder das Klippel-Modell fittet sich gelegentlich eiskalt in ein lokales Minimum
PS:
Ich kann leider auf Deinen Vorstellungsthread nicht antworten, also hier: auch von mir herzlich willkommen! Meine so ungefähr dritten selbstgekauften Lautsprecher waren T+A PP140, die darauf folgenden dann T160E. Die PP140 fristeten dann ein Zweitdasein, bis die Sicken zerbröselten. Die T160E stehen ausrangiert im Keller, nachdem die Selbstbaukenntnisse zunahmen (by the way, als ich mal die Weiche anschaute, war ich überrascht).
Und wenn Ihr schon viel mit Gegenkopplung gearbeitet habt, was für eine Verstärkertopologie nehmt ihr? Mir kam es immer etwas widersinnig vor, einen eigentlich als Spannungsverstärker designten Verstärker mit schon niedriger open-loop-Ausgangsimpedanz per Gegenkopplung auf hohe Ausgangsimpedanz zu zwingen. Leider habe ich noch keine zündende Idee gehabt, da die üblichen Rail-to-rail-gesteuerten-Gegentakt-Leistungsstromquellen (schönes Wortungetüm) diskret nicht so einfach zu verwirklichen sind.
Naja, die Parameter des Klippel-Modells einmal einzuprogrammieren und dann aus der Messung auszulesen, kostet vielleicht einmalig ein paar Tage Programmierer-Hirnschmalz.
Meinst Du die "paar Tage" die man vor Projektbeginn veranschlagt? :D
Prinzipiell hast Du aber Recht. Der noch größere Aufwand könnte kommen, wenn man feststellt, dass man jedes einzelne verdammte Chassis klippeln muss, weil der verdammte Hersteller eine Serienstreuung wie ne Schrotflinte hat ;)
- wer sagt einem, daß die Parameter konstant sind (Alterung von Spinne und Sicke, Temperaturgang von Magnet, Spule, Weichteilen)?
Gehört mit ins Modell (wo dann die Temperatur eine Einganggröße ist).
ich kenne ein paar Klippel-Messungen (auf diymobileaudio.com und von Dickason in VC), die kommen mir so gar nicht plausibel vor - entweder war das Benutzerfehler oder das Klippel-Modell fittet sich gelegentlich eiskalt in ein lokales Minimum
Sowas habe ich noch nicht gesehen, aber ich halte das durchaus für möglich. Soviel ich weiß ist kein Fitting-Algorithmus dagegen gefeit.
Den VC-Messungen traue ich sowieso nicht sehr weit. Allein die Klirrmessungen sind schon sehr...fragwürdig. Wenn man noch nichtmal die Skalierung der Diagramme richtig hinbekommt, dann läuft da was falsch. Wobei VaDick doch eigentlich als kompetent bekannt ist (nicht von mir persönlich).
3eepoint
11.12.2012, 21:18
Mal ne andere Sache, wegen dem nichlinearen Magnetfeld.
Ich habe mir gedacht da der Strom durch die Spule beim Magnetfeld zählt nehmen wir eine Spule zur erzeugung eines Magnetfeldes. Diese Spule wird normal mit sagen wir 1A Durchflossen, wenn nun der Verstärker ein Eingangssignal bekommt wird das Magnetfeld um selbiges reduziert und dadurch hat der Sensor immer das gleiche Magnetfeld vor der Nase, egal wie weit er von der Spule weg ist, das bedeutet sobald sich eine Differenz in der Distanz einstellt die nicht mit dem Magnetfeld nachvollzogen wird registriert der Sensor einen Fehler. Damit das auch nicht durch die Eigenschaften der Spule beeinflüsst wird ist sie stromgeregelt, das Magnetfeld unterliegt dadurch soweit ich weiß keiner Trägkeit und die Stromgegenkopplung verhindert das die Rückinduktion der Spule den Strom ändert. Somit wäre eine Feste Strecke zwischen Sensor und Spule intigriert die bei Abweichung einen Fehler meldet.
Oder habe ich da malwieder was übersehen ?
Marcus.S
11.12.2012, 22:23
Ich bin zwar quasi Laie, was das Thema Regelungen angeht, aber die Grundidee, nur die Abweichungen vom Verstärkersignal als Grundlage für die Regelung zu verwenden klingt gut (so war dein letzter Post doch gemeint, oder?). Nur reicht es dann doch nicht, wenn du das Eingangssignal des Verstärkers als Referenz nimmst, oder?
Zumindest dann nicht, wenn du nur die "Unzulänglichkeiten" des Chassis ausgleichen willst und nicht auch die des Verstärkers. Willst du nur das Chassis korrigieren, brauchst du je Chassis einen zweiten Endstufenkanal, der das gleiche Signal bekommt wie der "Nutzkanal", an dem aber eine "ideale Last" hängt. Dann könntest du das Ausgangssignal des Verstärkers an dieser idealen Last (wie auch immer die aussehen mag) als Referenz hernehmen und damit das Magnetfeld der Regelspule steuern. Gibts es dann Abweichungen ... siehe deinen Beitrag. Zumindest stark vereinfacht dargestellt.
Möglich, dass ich das falsch sehe. Ich hab nämlich schwer das Gefühl, dass mein nicht abgeschlossenes E-Technik-Studium grad nicht so ganz ausreicht, um eurer Diskussion zu folgen ;)
3eepoint
11.12.2012, 22:37
Die Idee hast du richtig verstanden =) Ich hab noch nicht zu 100% verstanden wie du das meinst, villeicht reden wir schon von der selben Idee, fackt ist das wir, sofern die Methode Hand und Fuß hat einen 2. Verstärker benötigen, dieser muss nicht viel Leistung besitzen, sondern nur einen Gleichstrom schnell und stromgesteuert regeln können. er hängt selbstverständlich an dem Selben Signal wie die eigentliche Endstufe (natürlich VOR der Integration des Sensorsignals).
2. mal nachgedacht, ich glaube jetzt weiß ich was du meinst. Die unzulänglichkeiten der Chassisendstufe werden miterfass solange das Signal das die Sensorspule als Magnetfeld erzeigt dem Eingangssignal folgt. Wenn der Chassisverstärker nun auch nicht linear ist, warum auch immer, wird sich das bemerkbar machen. Allerdings stellt das enorme Anforderungen an den Spulenverstärker, mit ihm würde die Genauigkeit der Regelung entschieden.
Als ideale Last kann man theoretisch einen Draht nehmen, er sollte nur ausreichend fest zu montieren sein das er nicht das wackeln anfängt^^ Es zählt nur der Strom durch selbigen und durch die Stromregelung entsteht kein Kurzschluss. Das Magnetfeld bei 1A würde ausreichen um den Sensor auf 2cm Distanz an zu sprechen, je mehr Strom ich zur Verfügung stelle desto stärker wäre die Aussteuerung bei Abweichung. Beim wickeln einer Spule wird das Magnetfeld verstärkt und wir erhalten ein noch stärkeres Signal. Allerdings steigt auch die Induktivität und der Sensorverstärker wird noch weiter belastet.
Zumindest dann nicht, wenn du nur die "Unzulänglichkeiten" des Chassis ausgleichen willst und nicht auch die des Verstärkers.
Du musst die ganze Regelstrecke betrachten. 2 Möglichkeiten:
a) normaler Verstärker mit Gegenkopplung, Verstärkung ca. 30 dB (typisch für HiFi-Bereich). Die LS-Gegenkopplung greift am LS-Ausgang an (wie auch immer).
b) die Gegenkopplung des Verstärkers greift HINTER dem LS ab. Verstärkung des Verstärkers ohne Gegenkopplung ca. 100 dB.
Jetzt gilt die Regelstrecke bzw. deren Verstärkung. Angenommen die LS-Gegenkopplung hat die Verstärkung 1 (0 dB). In Fall a) hat die Regelung dann 30 dB Schleifenverstärkung, in Fall b) 100 dB. Das heißt, Fall b) kann die Verzerrungen der gesamten Strecke - Verstärker+LS - um 70 dB besser ausregeln als Fall a). Fall a) hat dagegen 70 dB geringere Fehler als Fall b). Was ist besser? Keine Ahnung. Im Zweigel würde ich Fall b) vorziehen, weil der mehr Schleifenverstärkung hat um die üblicherweise kräftigeren Verzerrungen des LS auszuregeln.
Willst du nur das Chassis korrigieren, brauchst du je Chassis einen zweiten Endstufenkanal, der das gleiche Signal bekommt wie der "Nutzkanal", an dem aber eine "ideale Last" hängt.
Das wäre dann eine Regelung mit Modell wie ich sie oben beschrieben habe. Allerdings kann man sich den teuren zweiten Endstufenkanal schenken, wenn man ihn als ideal annimmt (ideal == sehr viel linearer als der Lautsprecher) und das Modell im Niedrigleistungsbereich (sprich OPs) abbildet.
Übrigens gibt es auch eine einfache Regelung, Verzerrungen durch das modulierte Magnetfeld zu verringern: statt einem Permanentmagneten einen Elektromagneten mit Stromquelle. Weil die Stromquelle einen konstanten Strom liefert, wird damit ein konstantes Magnetfeld erzeugt, dessen Schwankungen werden also ausgeglichen (Ingenieursgewäsch: der hohe Innenwiderstand verhindert die Induktion eines Stromes in die Erregerspule).
Und es gibt noch eine viel einfachere Möglichkeit, diese Verzerrungen zu verringern: ein Kurzschlussring. Und wenn man Geld übrig hat, und zufällig einen Produzenten gefunden hat der den engen Luftspalt garantiert, dann kann man auch Teile des Magnetsystems - am besten den Polkern* - in Sättigung bringen (gell, Frank?).
Dann sorgt man noch durch eine ordentlich Spinne (und nicht das übliche verharzte Gewebe) und vernünftige Luftspaltgeometrie + passende Schwingspulenlänge für geringen Auslenkungsbedingte Verzerrungen und die Regelung ist... Geschichte.
Trotzdem geil, sowas zu machen.
3eepoint
11.12.2012, 23:08
Auf die Sache mit dem Elektromagneten komme ich bei Gelegenheit nochmal zurück, ist aber ne andere Baustelle ;)
Ansonsten recht schön beschrieben. Noch ausführlicher als das was ich da hingeklatscht habe (der Part mit der Verstärkung).
Was die genauigkeit des Spulenverstärkers angeht. Wenn wir wollen das die Regelung, sagen wir um den Facktor 10 linearer ist als das "normale" Chassis/Amp gespann (lala Faustformel aus dem Aktives hören Forum) muss dessen Verzerrungen unter denen des Normalsystems liegen. Mal angenommen wir haben bei 100Hz einen Chassis THD von 0.35% und einen Verstärker THD von 0.02% bei 90dB, dann haben wir einen THD gesamt von 0.37%. Den wollen wir nun um ein 10faches unterbieten, das macht dann 0.037% THD den sich der Spulenverstärker erlauben darf, ich behaupte jetzt mal das das machbar ist =)
3eepoint
11.12.2012, 23:11
Und was die Sachen am Chassis angeht, vergiss nicht das Eisen durch Supermalloy zu tauschen, das kann höhere Magnetisierungen ab als Eisen und der Wirkungsgrad wird nochmal gesteigert. Dann hätten wir den idealen Horntreiber der vor Kraft kaum laufen kann und ne Güte QTS unter 0.1 hat XD
Aber im Kern hast du recht. Man könnte mehr schaffen (der PArt mit dem Malloy war ernst gemeint ;) ) und die Sache mit dem Elektromagneten ist auch eine genauere Betrachtung wert...
3eepoint
16.12.2012, 16:44
Soooo, es geht mal ein wenig weiter im Text. Ich hab mir Gedanken zum Sensorspulen Amp gemacht. Es werden wohl 2 LM3886 in Brückenschaltung. Damit ist maximale Kontrolle über die Spule gegeben. Die LM`s werden jeweils Stromgegengekoppelt.
Dadurch das der Strom durch die Spule gleichbleibend ist muss der Amp nur die Spannung gegensteuern, da der LM3886 einen recht weiten Spannungsbereich der Supply hat sollte das also problemlos machbar sein.
Die Platine dafür wird vorerst auf Lochraster realisiert. Als "Grundlage" wird eine Elektor Crecendo dienen von der ich z.B einige der Betriebsspannungen abzwacken werde. Sie wird später auch das Chassis versorgen und sollte mit ca 300W ausreichend Leistung bieten.
Soweit für den Moment, weiter gehts sobald ich alles zusammen habe, kann aber ein wenig dauern =)
Wie schaut es aus, gibt es bereits was neues?
Klassisch:
www.lup-berlin.de/archiv/Bausatz/bassgegenkopplung.pdf (http://www.lup-berlin.de/archiv/Bausatz/bassgegenkopplung.pdf)
Moderne (auf Seite 3):
www.ksdigital.de/media/produkte/produkte_de/LineMaster_Produkt_Deutsch.pdf (http://www.ksdigital.de/media/produkte/produkte_de/LineMaster_Produkt_Deutsch.pdf)
3eepoint
03.01.2013, 02:59
ICh warte noch auf Teile um den Sensor aufbauen zu können, bin aber nachwievor dran ;)
Danke für die Links. Die BM Line Lautsprecher gehören wohl mit zu den ausgefeiltesten Aktivboxen überhaupt.
Ich hatte noch einen Link vergessen (den inhaltvollsten)
http://cyrille.pinton.free.fr/electroac/lectures_utiles/asservissement/acceleration/
Die Kopplung mit Hilfe eines simplen Piezo scheint recht gut zu funktionieren, wenn die Messungen alles so stimmen..
3eepoint
03.01.2013, 13:48
Die Kopplung via Piezo funktioniert wunderbar ! Nur leider haben Piezos wie schon im Anfangspost beschrieben einige Nachteile. Allein schon deren capazitives Verhalten ist für eine Regelschleife die möglichst wenig Polstellen aufweisen solte nicht grade ideal.
Ich kann ja mal schauen ob ich ne 2. Version mit Piezo mache wenn da alle so scharf drauf sind ô.0
Ich kann ja mal schauen ob ich ne 2. Version mit Piezo mache wenn da alle so scharf drauf sind ô.0
Also gegen einen nachbausichere Beschreibung hätte wohl niemand etwas! ;)
3eepoint
03.01.2013, 14:39
Die wirds in jedem Fall geben ;)
Dosenfutter
04.01.2013, 05:41
Ich habe da etwas interessantes gefunden (http://www.mikrocontroller.net/topic/187119#1818077).
Mir ist aber grade eine sehr viel einfachere und sehr effektive Methode eingefallen, wie man die Position der Membran feststellen kann, speziell von Tieftönern oder Subwooferchassis. Man nimmt ein Chassis mit einer stabilen Dustcap und einer Polkernbohrung. Das Gitter der Polkernbohrung und vorhandenes Filtermaterial in der Öffnung muß man entfernen und kann dann ein keilförmiges Stück Pappe oder Plastik einkleben, von hinten auf die Dustcap. An der Oberfläche des Magneten (hinten) befestigt man eine Lichtschranke, z.B. mit langlebigen LEDs und einem Sensor (Phototransistor o.Ä.). Der keilförmige Plastikstreifen wird an der Stelle des Sensors durch die Form konstant 'schmaler', wenn der TT ein positives Signal bekommt, es fällt mehr Licht auf den Sensor. Umgekehrt natürlich genau das Gegenteil, wenn ein negatives Signal kommt, es wird in der Lichtschranke dunkler, da der Keil an der Stelle des Sensors durch die Auslenkung 'dicker' wird - man hat also ein analoges Signal der Lichtstärke, das genau der Position der Membran entspricht. für eine genaue Messung sollte die Lichtschranke wahrscheinlich eine Schlitzblende bekommen, damit der Sensor kein Streulicht einfängt. Man kann an die Schlitzblende (auf der Seite der LED, außerhalb der Öffnung der Blende) noch einen weiteren Sensor einbauen, der die Lichtstärke der LED mißt und ggf. den Strom erhöht, falls die LED(s?) durch die Alterung an Leuchtkraft verlieren sollte. Das ganze kann man selbstkalibrierend machen, indem man beim Einschalten die Membran langsam auf eine bekannte Position fährt, z.B. eine weitere Lichtschranke und eine Zusatzöffnung für die Kalibrierung oder einfach maximale Auslenkung usw.
Vorteile: Man hat gleich ein analoges Signal und eine stets exakte Membranposition. Keine auszugleichende Induktion, Kapazität, Induktivität oder Masseträgheit stört, es ist kontaktlos und kann selbstkalibrierend aufgebaut werden. Selbst wenn die absolute Position falsch sein sollte, folgt die Membran immernoch exakt dem Signal (wenn auch mit einem Offset).
Nachteile: Der Sensor muß ein Phototransistor mit Basisanschluß sein und es muß eine Arbeitspunktregelung vorhanden sein, da sonst die Ladungslöschung B-E zu lange dauert. Es ist wahrscheinlich auch die obere Frequenzgrenze nicht sehr hoch bzw. man müßte wohl eine Testreihe machen für die 'schnellsten' Transistoren. Für einen geregelten Sub müßte es aber ausreichen und die 'gröbsten' & wichtigsten Fehler, vor allem im Tiefbaßbereich - also da, wo die stärksten Abweichungen zu erwarten sind - werden ausgeregelt. Dazu muß der Sensor wirklich in Dunkelheit arbeiten, das sollte aber nicht allzuschwer zu schaffen sein. Ein weiterer Nachteil ist, daß man das Verhalten von ventilierten Gehäusen vermutlich nicht kompensieren kann, das ist aber bei den meisten mir bekannten Regelungen der Fall.
Das Verhalten von Photothyristoren kenne ich nicht genügend, um die Verwendbarkeit einzuschätzen. Gibt sicher auch noch andere Lösungsansätze für die Lichtschranke (Laserdiode usw.)
Ich habe vermutlich auch noch weitere - möglicherweise entscheidende - Nachteile nicht bedacht, vielleicht ist es doch nicht so einfach möglich. Das möge man mir aber bitte verzeihen, ich bin jetzt seit ~20h wach und es fällt mir schwer, mich zu konzentrieren.
3eepoint
04.01.2013, 14:19
Damit ich das richtig verstanden habe, du willst über die beleuchtungsstärke der LED einen Fototransistor aufsteuern. Oder meinst du über die Fokossierung des Lichtstrahls ?
Grundsätzlich hast du recht, eine sehr viel "angenehmere" lösung von den Sensoreigenschaften und deren Kontrollierbarkeit wird es kaum geben.
Das Problem ist das Licht genauso wie ein Magnetfeld einen nicht linearen Zusammenhang zwischen Leuchtkraft und Distanz hatt. Daher wäre auch hier das implementieren einer Fehlerstrecke von nöten wie beim Hallsensor.
Ein Problem wäre das anbringen der Mechanik. Den Keil muss man erstmal in die Dustcap bekomen und so stabil machen das der nciht wegknickt, wibei ic mir das noch gut vorstellen kann.
Kannst du wenn du etwas geschlafen hast mal ne Zeichnung machen ? ;)
Dosenfutter
05.01.2013, 02:22
Damit ich das richtig verstanden habe, du willst über die beleuchtungsstärke der LED einen Fototransistor aufsteuern. Oder meinst du über die Fokossierung des Lichtstrahls ?
Ich meinte die Leuchtstärke der Lichtschranke. Das soll die Leuchtstärke der z.B. LED kompensieren, die ja mit zunehmender Betriebszeit nachläßt. Das muß man aber nicht von Anfang an machen, man kann für den Aufbau und Testphase auch gut drauf verzichten, das ist nur dafür da um die Langzeitstabilität zu garantieren.
Grundsätzlich hast du recht, eine sehr viel "angenehmere" lösung von den Sensoreigenschaften und deren Kontrollierbarkeit wird es kaum geben.
Das Problem ist das Licht genauso wie ein Magnetfeld einen nicht linearen Zusammenhang zwischen Leuchtkraft und Distanz hatt. Daher wäre auch hier das implementieren einer Fehlerstrecke von nöten wie beim Hallsensor.
Das verstehe ich nicht. Die Distanz ändert sich doch nicht?!
Ein Problem wäre das anbringen der Mechanik. Den Keil muss man erstmal in die Dustcap bekomen und so stabil machen das der nciht wegknickt, wibei ic mir das noch gut vorstellen kann.
Der Keil steht senkrecht zur Bewegungsrichtung und bei einem dünnen Material gibt es für die Luft praktisch keine Angriffsfläche. Es muß der Keil also quasi nur die eigene Masse bei der Bewegung 'tragen'.
Kannst du wenn du etwas geschlafen hast mal ne Zeichnung machen ? ;)
Ja, ich stelle morgen mal eine Zeichnung ein.
3eepoint
05.01.2013, 02:26
Ich glaube wir reden aneinander vorbei, mach mal die Zeichnung und dan werden wir denke ich auf nen grünen Zweig kommen ;)
Hallo Dosenfutter,
die Abtastung mit dem Keil wie Du sie beschreibst hatten wir bei T+A schon in den 80ern. Gibt es auch ein Patent zu, was ich jetzt leider nicht wiederfinde.
Gruß
JFA
Dosenfutter
05.01.2013, 09:35
Ah, danke! Das zeigt dann wenigstens, daß es funktioniert. :D
DE000003237262C1: Membrangegenkopplung mit Hilfe eines Hall-Elementes
http://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?window=1&space=menu&content=download_doc_verify&action=download_doc_verify&docid=DE000003237262C1&Cl=2&Bi=1&Ab=1&De=2&Dr=5&Pts=&Pa=&We=&Sr=1&Eam=&Cor=&Aa=&so=asc&sf=vn&firstdoc=3&NrFaxPages=5&pdfpage=1 (http://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?window=1&space=menu&content=download_doc_verify&action=download_doc_verify&docid=DE000003237262C1&Cl=2&Bi=1&Ab=1&De=2&Dr=5&Pts=&Pa=&We=&Sr=1&Eam=&Cor=&Aa=&so=asc&sf=vn&firstdoc=3&NrFaxPages=5&pdfpage=1)
EP000000107777A1: Membrangegenkopplung mit Hilfe eines Hall-Elementes (VISATON)
http://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?window=1&space=menu&content=download_doc_verify&action=download_doc_verify&docid=EP000000107777A1&Cl=15&Bi=1&Ab=1&De=2&Dr=18&Pts=&Pa=&We=&Sr=19&Eam=&Cor=&Aa=&so=asc&sf=vn&firstdoc=7&NrFaxPages=19&pdfpage=1 (http://depatisnet.dpma.de/DepatisNet/depatisnet?window=1&space=menu&content=download_doc_verify&action=download_doc_verify&docid=EP000000107777A1&Cl=15&Bi=1&Ab=1&De=2&Dr=18&Pts=&Pa=&We=&Sr=19&Eam=&Cor=&Aa=&so=asc&sf=vn&firstdoc=7&NrFaxPages=19&pdfpage=1)
3eepoint
05.01.2013, 17:51
Ok, da hat sich also schonmal jemand Gedanken drüber gemacht. Wundert mich das da von Visaton nicht mehr kam ô.0 Danke für die Links, sehr interessant !
Die Kopplung via Piezo funktioniert wunderbar ! Nur leider haben Piezos wie schon im Anfangspost beschrieben einige Nachteile. Allein schon deren capazitives Verhalten ist für eine Regelschleife die möglichst wenig Polstellen aufweisen solte nicht grade ideal.
Ich kann ja mal schauen ob ich ne 2. Version mit Piezo mache wenn da alle so scharf drauf sind ô.0
Der Artikel in Elektor stammt von mir, das Thema gegengekoppelte Bass-Lautsprecher war Teil meiner Diplomarbeit. Das Ganze ist schon knapp 30 Jahre her und ich hatte damals einige Probleme das System zum laufen zu bringen. Eigentlich ist es ganz einfach. In die Gegenkopplungsschleife kommt ein so genannter PI Regler (C9, R10, R11 im Artikel). Die Werte kann man ausrechnen aus den T/S Parametern des Lautsprechers und den gewünschten Parametern. Leider schwang das ganze System im Kilohertz Bereich und damals fiel mir nichts besseres ein als im Übertragungsweg ein Tiefpass (R16, C11, R17, C12, sollte entfernt werden) anzuordnen. Dadurch wurde die Gegenkopplung verringert und auch die berechneten Werte des PI Regler stimmten nicht mehr. Ich habe damals nach Gefühl abgestimmt, d.h. ich habe die beste Sprungantwort genommen.
Der Grund des Schwingen war, das die Staubschutzkalotte in Partialschwingungen ausbrach und im Kilohertz Bereich einen Peak von über 20 dB erzeugte. Das Einstreichen mit Epoxydharz verbesserte zwar das Signal etwas, aber löste nicht das Problem wirklich.
Eine Befestigung durch die Staubschutzkalotte in der Nähe der Schwingspule wäre wohl besser gewesen. Die Geometrie des verwendeten Piezos hat das aber verhindert.
Heute würde ich keinen Piezo mehr nehmen, sondern einen Beschleunigungaufnehmer z.B. von Analog Device (ADXL103).Ob das aber wirklich funktioniert weiß ich nicht.
Ziel meiner Diplomarbeit war, einen Bass-Lautsprecher zu bauen, der kompakt war, ein optimales Einschwingen hatte und dessen Nichtlinearitäten verringert wurden. Dies ist einigermaßen gelungen. Später hat dann Linkwitz sein linkwitz transformation filter veröffentlicht. Auch damit kann man ein optimales Ein-/ Ausschwingen (Qtc=0,5) des Basslautsprechers erreichen. Es wäre sehr interessant, einen direkten Vergleich beider Möglichkeiten zu hören. Lohnt sich der Aufwand einer Gegenkopplung überhaupt?
sonicfury
12.01.2013, 00:19
Ähm.... Einwurf:
-Leistung ist heute sehr billig (siehe Digiamps aller Coleur).
-Chassis sind, dank neuer Mess- und verbesserter Konstruktion (Simulationsproggis+ Klippel) deutlich linearer.
--------------->
Es ist ungefähr 2 mal billiger und 10 mal einfacher und 100 Mal effektiver, 4 aktiv betriebene Woofer, die kaum 1 mm Hub machen müssen aufzubauen als einen geregelten Woofer. Die grosse (und durch billige leistung) betriebene Fläche hubt wenig, kommt gar nicht mal in die Nähe des Bereiches in dem Parametershift und Nichtlinearität losgehen.
Deswegen ist Regelung unterm Strich gestorben.
Einwände?
Nebenbei ziehe ich den Hut vor eurem Knoff- Hoff. Ich hätte mich durch mehrere Formelsammlungen kämpfen müssen, um festzustellen, welche Ableitung/ Funktion ich dürchführen müsste, wenn der oder der Sensortyp eingesetzt wird um den jeweiligen Wert umzurechnen. Sollte ich jemals eine Regelung wollen, weiss ich wen ich Frage! Als Machbarkeitsuntersuchung und aus Neugierde und Spass ist das Thema - unbenommen- absolut interessant und toll!
3eepoint
12.01.2013, 03:15
Ob sich die Sache lohnt oder nicht (sprich ob es im direkten Vergleich mit viel Fläche und eigentlich linearem Bereich) lässt sich ja testen.
Allein aus Gründen der Machbarkeit ist es schon recht interessant und deswegen wird das auch durchgezogen, auch wenns scheitern sollte :rtfm:
... Die grosse (und durch billige leistung) betriebene Fläche hubt wenig, kommt gar nicht mal in die Nähe des Bereiches in dem Parametershift und Nichtlinearität losgehen...
Technisch sicherlich richtig aber vor dem Hintergrund immer kleiner LS (WAF) sehe ich es als nahezu unmöglich an solche Riesen zu verwenden..
Sicherlich gibt es Ausnahmen z.B. die keinen Wert auf das Aussehen ihrer Wohnung legen/ legen müsse oder "Glückliche" die in ihrem Eigenheim es in die Wände integrien können.
Ist die Linkwitz-Transformation wirklich eine Alternative zu einer Regelung?
Ist die Linkwitz-Transformation wirklich eine Alternative zu einer Regelung?
Ich denke ja. Im Gegensatz zu einfachen Filter, die den Frequenzgang gerade biegen, wird wirklich die Güte Q "transformiert".
Und das was man hört ist eher die Verringerung der Güte in Richtung Q=0,5 und weniger den Unterschied ob dies mit Linkwitz Transformation oder Gegenkopplung erreicht wurde.
Eine Güte von 0,5 nennt man auch kritische (optimale) Dämpfung und dies ist ideal, da der LS weder überschwingt noch zu lange braucht um in die Ruheposition zu kommen. Bassreflex, Transmissionline etc. haben, da Filter >= 4. Ordnung und Güte>=0,5, alle ein schlechteres Einschwingen. Andererseits sind die meisten LS eben BR und es scheint den Leuten zu gefallen...
.... Bassreflex, Transmissionline etc. haben, da Filter >= 4. Ordnung und Güte>=0,5, alle ein schlechteres Einschwingen. Andererseits sind die meisten LS eben BR und es scheint den Leuten zu gefallen...
Naja da habe ich auch noch grundsätzliche Fragen ob BR oder CB.
Wenn man BR baut hat man einen geringeren Hub, dadurch ist das Chassis mechanisch entlastet und kann im tieffrequenten bereich lauter. Die Gruppenlaufzeit hat einen Peak.
In CB (gleicher Frequenzgang entzerrt), entfällt die Entlastung duch den Port und der Hub ist über ein größeren Frequenzbereich höher.
Die Gruppenlaufzeit ist identisch, nur ohne den zusätzlichen Peak. Wenn man per Linkwitz entzerrt steigt die GLZ immer weiter an, wohingegen bei einem EQ-Eingriff die GLZ ein Plateau bekommt.
Wenn man nun beides Vergleicht (z.B. Peerless SLS8) und an die xmax-Grenze betreibt hat der CB (20Watt bei 23Hz; 97dB @ 57Hz) und BR (15Watt bei 33Hz; 100dB @ 57Hz).
In CB ist der Hub zwischen 22-50Hz größer (da kein Port zur Entlastung) und in BR gibt es einen Peak in der Gruppenlaufzeit, der 18ms über der des CB liegt.
Provokant gesagt ein BR-System brauch weniger Leistung, kann lauter und klirrt dabei weniger, da Hubentlastung. Warum dann CB?
Wie passt das Ausschwingen (Phasenlaufzeit) dazu? Müsste doch die Inegration der GLZ sein?..
Problem an BR sind Portresonanzen und Verwirbelungen und damit verbundenes verzögertes Ausschwingen, Störungen abseits der Abstimmfrequenz, Nichtlinearitäten und Kompression.
Gruß,
Dominic
Wenn man per Linkwitz entzerrt steigt die GLZ immer weiter an, wohingegen bei einem EQ-Eingriff die GLZ ein Plateau bekommt...
Provokant gesagt ein BR-System brauch weniger Leistung, kann lauter und klirrt dabei weniger, da Hubentlastung. Warum dann CB?
Sehe ich auch so, deshalb wird es gerne von den Herstellen und Konsumenten eingesetzt.
LS Systeme verhalten sich mit guter Genauigkeit wie Hochpass-Filter, CB wie 2.Ordnung, BR wie 4.Ordnung. Und Filter 4. Ordnung haben nun mal ein schlechteres Einschwingen.
Wenn man per Linkwitz entzerrt steigt die GLZ immer weiter an, wohingegen bei einem EQ-Eingriff die GLZ ein Plateau bekommt...
Woher hast du das, ist falsch? Guck mal hier: http://www.linkwitzlab.com/filters.htm#9
Das LS-System verhält sich genau so wie ein HP 2. Ordung, also eine CB. Nur die untere Grenzfrequenz ist jetzt tiefer.
...Woher hast du das, ist falsch? Guck mal hier: http://www.linkwitzlab.com/filters.htm#9
Das LS-System verhält sich genau so wie ein HP 2. Ordung, also eine CB. Nur die untere Grenzfrequenz ist jetzt tiefer.
Ich habe es einfach mit WinISD simuliert... :denk:
3eepoint
20.01.2013, 18:02
Ich hab nun übrigens alles da was ich zum betreiben des Sensors brauche, werd die Tage mal aubauen :rtfm:
Frohes Neues erstmal (war einige Zeit vom Netz abgeschnitten:-( wg. Providerwechsel)
Ähm.... Einwurf:
-Leistung ist heute sehr billig (siehe Digiamps aller Coleur).
-Chassis sind, dank neuer Mess- und verbesserter Konstruktion (Simulationsproggis+ Klippel) deutlich linearer.
--------------->
Es ist ungefähr 2 mal billiger und 10 mal einfacher und 100 Mal effektiver, 4 aktiv betriebene Woofer, die kaum 1 mm Hub machen müssen aufzubauen als einen geregelten Woofer. Die grosse (und durch billige leistung) betriebene Fläche hubt wenig, kommt gar nicht mal in die Nähe des Bereiches in dem Parametershift und Nichtlinearität losgehen.
Deswegen ist Regelung unterm Strich gestorben.
Einwände?
Eine Regelung kostet doch fast nichts (wenn sie erstmal entwickelt ist).
Die vierfache Fläche ist sicherlich überlegen, aber erheblich teurer und größer und mit Regelung eben nochmal besser.
Auch in der Beschallungstechnik wird ja mittlerweile Regelung eingesetzt.
Hier als B6:
http://www.fohhn.com/index.php?id=58&tx_fohhnproducts_pi1[fohhnproducts]=413&cHash=2381ef6bec34afbc6fa1b8e60333c66c
Oder als Hornreflex:
http://www.martin-audio.com/installation/ASXSubwoofer.asp
Von "gestorben" kann also keine Rede sein.
Gruß Andreas
Ich hab nun übrigens alles da was ich zum betreiben des Sensors brauche, werd die Tage mal aubauen :rtfm:
Hallo wann geht es hier weiter? Wie sind die ersten Ergebnisse?
:denk:
http://www.georg-stracke.eu/?p=968
http://www.abacus-electronics.de/37-0-APC-Boxen.html
;)
3eepoint
17.10.2013, 18:26
Ich hab Raus wie ich den Sensor linear bekomme und wie ich mit einem uC damit auf beschleunigung regeln kann. Ich muss mich mal mit "meinem" Informatiker unterhalten wie ich das nun realisiere.
Sobald ich weis wie ich das machen kann gehts dadran wie es implementiert wird. PIC`s sind bis weilen mein Favorit, aber das wird sich zeigen.
Öhm...mit den Links kann ich recht wenig anfangen muss ich gestehen.......
Mit Ergebnissen ist das n bischen schwierig, da ich auf die Oszis inner Schule angewiesen bin.
Sorry das es etwas schleppend vorran geht, dass Abitur ist gnadenlos :rtfm:
Hallo Christian,
das Ganze per µC zu realisieren erscheint mit so bestechend wie ambitioniert! ;)
Welche obere Grenzfrequenz soll denn Deine µC unterstützte Regelung haben? Immerhin muss das Sensorsignal A>D gewandelt werden, dann kommt die µC Rechnerei und D>A Wandlung des Korrektursignales. Die Rechenzeit ist eine sogenannte Totzeit (oder Latenz), welche die obere Grenzfrequenz des Reglers und seine Schwingneigung (mit)definiert (Nyquist Kriterium).
Dein Abitur ist aber erstmal um einige Größenordnungen wichtiger, denn das gibt's nur einmal im Leben, LS Regelungen dagegen ....
Viel Erfolg!
Jungs - das ist spannend. Wenns im Lautsprecherbau was zu verbessern gibt dann genau da! Was sagt ihr denn zu der Auswertung der Gegeninduktion-Methode von Abacus. Das wussten die bei Philips doch damals auch schon - oder?
Franky,
soweit ich verstehe, tastet der Abacus Verstärker nicht die Membranbewegung ab, sondern hält die Stromeinprägung in den Lautsprecher konstant, ist also "Lastunabhängig". Das ist eine rein elektronische Gegenkopplungsgeschichte und keine Membranregelung. Damit sei aber ausdrücklich nichts gegen den positiven Effekt oder die erzielbare Qualität gesagt! Die Abacusse sind mEn richtig gut!
Der Verstärker muß jedoch bestimmte Bedingungen erfüllen.
1. Die Ausgangsspannung soll ausschließlich von der Gegenkopplung abhängig sein.
2. Der Stromfluß muß in Richtung und Größe von der Ausgangsspannung unabhängig seinhttp://www.patent-de.com/19880519/DE3637666A1.html
http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?FT=D&date=19850926&DB=EPODOC&locale=de_EP&CC=WO&NR=8504294A1&KC=A1
3eepoint
17.10.2013, 21:39
@wgh52
Die Rechnung für die Beschleunigung ist nicht sonderlich kompliziert und dürfte damit innerhalb weniger Takte durchgezogen sein, mit bis zu 32Mhz kann man schon fix rechnen, bis der Wandler da den nächsten Datensatz nachschiebt ist der schon lange fertig. Wenn ich es richtig anstelle sollte die Grenze der Regelung weit jenseits von dem liegen was der Speaker liefern kann. Wenn ich von 192kHz Abtastrate ausgehe hab ich etwa 166 Zyklen um die Rechnung durch zu führen. Wie viele ich davon letzten ende brauche wird bestimmen bis zu welcher Frequenz ich auflösen kann ohne das ich durch die Latenz in einen Bereich komme wo das ganze anfängt zu schwingen.
Wie gesagt, genaues muss ich noch abklären.
@all
Die Sache mit der Stromgegenkopplung ist nicht ganz so travial. Man hört immer wieder das es wohl super sein soll, aber hat das mal jemand wirklich genauer untersucht was da im Lautsprecher abgeht ?
EDIT Ein kleiner Schritt nach vorne ist aber schon getan, da ich es wohl mit PIC`s machen werde hab ich mir einen PIC Brenner schonmal zurechtgemacht, wird hier dann mit verlinkt. Platinenlayout ist schon zur ca. der Hälfte fertig ^^
EDIT II:
Ein Problem bei dem ich noch nicht weis wie ich es lösen soll ist das abfallen des Membranhubes zu hohen Frequenzen hin. Villeicht kann ich da analog gegensteuern, werd ich wohl auch müssen, denn da wir es bei Musik mit einem Frequenzgemisch zu tun haben werd ich mit dem uC die Frequenz wohl schlecht auswerten können um da rechnerisch gegen halten zu können.
Hallo Christian,
es wird wichtig sein zu verstehen:
1. Ist das Sensorsignal überhaupt äquivalent zu bzw. direkt vergleichbar mit dem Sollsignal, also ohne Umrechnung, Differenzierung oder was immer, sofort in ein Regelsignal umrechenbar? Z.B. hat B&M in ihren analogen Regelungen einen Integrator im Sollsignal (eigentlich müsste das z.B. induktiv abgenommene Sensorsignal differenziert werden...) um Vergleichbarkeit von Soll- und Sensorsignal zu bekommen.
2. Wie beziehst Du das Sollsignal in die Berechnungen ein? Willst Du das Sollsignal auch AD wandeln und dann mit dem Sensorsignal vergleichen? Soll und Sensorsignal müssen ja möglichst pegel- u. zeitgenau in Beziehung gesetzt werden...
Nicht falsch verstehen: Ich versuche konstruktive Fragen zu stellen um zu verstehen wie Deine Idee funktioniert oder funktionieren kann.
3eepoint
17.10.2013, 23:58
Wiso falsch verstehen ? Nur durch solche Fragen kommt man weiter ;)
Also:
Soweit ich weis ist die Beschleunigung direkt als Indikator für den Sollschalldruck verwendbar, daher werde ich das Ist Signal im Idealfall nicht weiter umrechnen müssen.
Die Eigentliche Reglung soll dann wieder analog geschehen, einfach ein OP als Differenzverstärker am Ampeingang, das ist die simpelste Lösung und handelt nicht noch weitere Totzeiten mit rein.
Das Sollsignal wird nicht in die Berechnung mit ein bezogen. Der uC hat die aufgabe das Sensorsignal, welches die Membranposition wiedergibt, zu linearisieren (es wird ein HAL Sensor verwendet, das Magnetfeld verhält sich jedoch über Distanz expotenziell) und anschließend die Position in eine Beschleunigung um zu rechnen. Der rest geschieht analog und muss dann im Versuchsaufbau erstmal richtig eingestellt werden , wie du schon sagtest pegel und zeitgenau. Villeicht ist eine digitale Lösung auch besser. Nächstes Wochenende hat mein Informatiker Zeit und dann werden wir sehen wo wir damit stehen. In der Zwischenzeit mach ich den PIC Brenner mal fertig und versuche das mit dem membranhub in den Griff zu bekommen
3eepoint
18.10.2013, 00:47
Jungs - das ist spannend. Wenns im Lautsprecherbau was zu verbessern gibt dann genau da!
Nichts für ungut, aber dadrüber würde ich nochmal gaaaaaanz genau nachdenken, ich habs gemacht, und da ist noch einiges ;)
Warum, habe ja ein funktionierendes Beispiel mit den Jamo MSP 100 gerade am laufen.
3eepoint
18.10.2013, 01:04
An den Chassis selber gibt es noch so dermaßen viel das die Reglung zwar ein Schritt in die richtige Richtung, aber noch lange nicht das Ende der Fahnenstange ist.
Die Sache mit der Stromgegenkopplung ist nicht ganz so travial. Man hört immer wieder das es wohl super sein soll, aber hat das mal jemand wirklich genauer untersucht was da im Lautsprecher abgeht ?
http://www.klippel.de/fileadmin/klippel/Files/Know_How/Literature/Papers/Active_Compensation_of_Transducer_Nonlinearities_0 3.pdf
Abschnitt 4.3
Hallo Christian,
... Beschleunigung direkt als Indikator für den Sollschalldruck verwendbar, daher werde ich das Ist Signal im Idealfall nicht weiter umrechnen müssen.OK (obwohl Du wahrscheinlich den Ist-Schalldruck meintest ;)). Aber ist die Eingangsspannung am Endverstärker auch proportional zum zu erzeugenden Schalldruck? Ich hab das jetzt nicht überlegt... :rolleyes:, aber falls ja, müsste die Regelschleife gehen.
... Der uC hat die aufgabe das Sensorsignal, welches die Membranposition wiedergibt, zu linearisieren (es wird ein HAL Sensor verwendet, das Magnetfeld verhält sich jedoch über Distanz expotenziell) und anschließend die Position in eine Beschleunigung um zu rechnen.
Hierzu eine Frage: Welches Magnetfeld mißt Du und wie/wo ist der Sensor plaziert? Ich frage weil die Schwingspule ja ein Magnetfeld zusätzlich zum LS-Permanentmagneten erzeugt... Oder läuft der Hallsensor in einem eigenen Magnetfeld? Wie entkoppelst Du dann die Meßeinrichtung magnetisch von den Schwingspulen- und LS-Magnetfeldern?
B&M nimmt ja einen "Moving Coil" Sensor in eigenem Magnetfeld, welches senkrecht zu den Feldlinien von Schwingspulen- und LS-Magnetfeldern steht und dadurch zumindest "hinreichend" entkoppelt ist.
...noch ein Wikipedia Zitat als Hinweis:
... In analogen Hallsensoren wird der Strom geregelt und die Temperaturabhängigkeit des Signals, der Offset, sowie auffällige Nichtlinearitäten werden kompensiert. Die Qualität dieser Kompensation (sowie die Eichbarkeit des Gesamtsystems) entscheidet über die Eignung und Qualität des Hallsensors als Messgerät...
Es besteht also durchaus Risiko einer "Verschlimmbesserung", bzw. es gibt voraussichtlich viel Abgleichaufwand, z.B. durch Sensor-individuelle Kompensationsprogrammierung (Temperaturgang, Nichtlinearitäten, ...) im µC. Die Sensor- bzw. Sensorsignalqualität am Regler ist, wie bei allen Regelungen, entscheidend!
Das bleibt jedenfalls eine sehr interessante Geschichte! Lass uns wissen wie's weitergeht!
3eepoint
18.10.2013, 15:39
@ JFA
Danke für den Link ! Les ich mir gleich mal durch !
@ wgh52
Das Magnetfeld wird extern über einen Magneten erzeugt, Hallsensoren sind richtungsabhängig, sie reagieren nur auf Magnetfelder die senkrecht zum chip auftreffen, entkoppeln also ähnlich wie die B&M Spulen.
Die Sache mit dem Temparaturdrift ect. ist natürlich ein Problem. In wie weit die von mir erdachte Methode da gegen an kommt wird sich zeigen.
Und falls sich der HAl Sensor als untauglich erweisen sollte kann ich immernoch auf ein Spulensystem wechseln.
Wie gesagt, nächstes Wochenende treff ich mich mit meinem Programmierer, ich hätts auch schon früher gemacht, aber dem werden heute 2 Weisheitszähne gezogen :D
Hier mal ein Vorschlag für ein Lautsprechechassi welches sich wohl gut modifizieren lassen dürfte:
http://www.quint-audio.com/qaudio/files/nsf8-495-4a.pdf
Magnet vorne und hintenrum alle schön frei :w00t:
Danke für den Link ! Les ich mir gleich mal durch !
Steht nicht viel dazu. Aber es wird halt deutlich, was man damit ausregeln kann und was nicht (dazu muss man die Nichtlinearitäten allerdings verstehen). Allerdings hat er was vergessen bzw. wird da nicht betrachtet: power compression. Die kann man natürlich mit einer Stromquelle wunderbar ausregeln, während eine Spannungsquelle dabei vollständig versagt. Kann allerdings auch zum Tod des Chassis führen: ein durch Hitze ansteigender Re ist ein gutes Mittel gegen Überlast. Habe ich z. B. bei einem Subwooferchassis so gemacht: die Kühlung ist so "schlecht" dass es bei hoher Belastung einfach durch ansteigendes Re immer leiser wird. Dabei ist die Kühlung dann wieder zu gut, die Wärme nachher wieder ordentlich abzutransportieren.
Bei einem Subwoofer kann man sowas machen, bei breitbandig arbeitenden Chassis käme ich da nichtmal im Traum drauf*.
Gruß
Jochen
*bzw. würde schweißnass aus eben jenem aufwachen
3eepoint
21.10.2013, 15:43
So, hatte heute schon die Gelegenheit mit der Hamsterbacke (aka mein informatikerkumpel der grade seine Weisheitszähne gezogen bekommen hat) ein kurzes Brainstorming zu machen. Er denk das es möglich ist, genaues kann er aber erst sagen wenn alle Gleichungen stehen und er weis wie sich der Code entwickelt.
Je nach dem in welcher Programmiersprache es einfacher bzw. umsetzbarer wird wird es dann entweder ein AVR oder ein PIC werden.
Sieht an sich aber schonmal gut aus für den PIC.
Mfg 3ee
capslock
22.10.2013, 13:35
Steht nicht viel dazu. Aber es wird halt deutlich, was man damit ausregeln kann und was nicht (dazu muss man die Nichtlinearitäten allerdings verstehen). Allerdings hat er was vergessen bzw. wird da nicht betrachtet: power compression. Die kann man natürlich mit einer Stromquelle wunderbar ausregeln, während eine Spannungsquelle dabei vollständig versagt. Kann allerdings auch zum Tod des Chassis führen: ein durch Hitze ansteigender Re ist ein gutes Mittel gegen Überlast. Habe ich z. B. bei einem Subwooferchassis so gemacht: die Kühlung ist so "schlecht" dass es bei hoher Belastung einfach durch ansteigendes Re immer leiser wird. Dabei ist die Kühlung dann wieder zu gut, die Wärme nachher wieder ordentlich abzutransportieren.
Bei einem Subwoofer kann man sowas machen, bei breitbandig arbeitenden Chassis käme ich da nichtmal im Traum drauf*.
Gruß
Jochen
*bzw. würde schweißnass aus eben jenem aufwachen
Ja, ein stromgeführter Verstärker regelt Power Compression raus, daneben auch die Induktivität und Schwankungen derselben, außerdem geht Bxl (x) nur linear ein und nicht quadratisch wie bei Spannungsführung, d.h. in Summe. Auch ohne Membrangegenkopplung ergibt das deutlich verminderte Verzerrungen und läßt sich durchaus auch bei Mittel- und Hochtönern einsetzen, wenn man den Frequenzgang passen entzerrt.
Großer Nachteil: Q_es geht gegen Unendlich, somit gibt es eine heftige Resonanzüberhöhung, es sei denn, man hat jede Menge mechanischer Dämpfung (Alu-Spulenträger und jede Menge Watte nah an der Membran) oder man hat gerade eine Membrangegenkopplung. Glücklicherweise schreit Membrangegenkopplung geradezu nach Stromführung, da sonst die verfügbare Schleifenverstärkung wegen der Induktivität der Schwingspule arg begrenzt ist. Genau aus dem Grund würde ich sowas auch nie digital ausführen, denn mit Latenz von AD/DA und µC bleibt dann kaum noch nutzbare Schleifenverstärkung.
Großer Nachteil: Q_es geht gegen Unendlich, somit gibt es eine heftige Resonanzüberhöhung, es sei denn, man hat jede Menge mechanischer Dämpfung (Alu-Spulenträger und jede Menge Watte nah an der Membran) oder man hat gerade eine Membrangegenkopplung.
Ein simpler PEQ _vor_ der Regelschleife könnte schon einiges an Verbesserungen bringen. Klar, der passt nur bei einer einzigen Auslenkung exakt, aber wie exakt muss der denn sein? Wo wir dann schon wieder bei dem Thema "reeller Nutzen einer Membranregelung wären".
Mit einem uC würde ich das auch nicht machen wozu der Aufwand? Besser wird es dadurch nicht.
Hi, hatte den thread zufällig gefunden. Ist das projekt weitergegangen?
Für mich ist es doppelt interessant, arbeite bei micronas (die stellen die hall sensoren her)
Mfg
Laurin
Ich habe nicht den ganzen Thread gelesen und weiss nicht, ob das schon erwähnt worden ist, aber es gibt noch eine weitere Methode, die eleganterweise sogar völlig ohne einen Sensor auskommt.
Die Methode wurde in den 1980er Jahren von der Firma Studer/Revox entwickelt, patentiert und in in einem aktiven Studiomonitor auch umgesetzt. Das Prinzip besteht darin, dass ein Verstärker mit negativer Ausgangsimpedanz eingesetzt wird, der Re und Le des Treibers kompensiert. Der Verstärker steuert folglich im Idealfall direkt die induzierte Spannung
u=Bl*v
und damit die Schwingspulengeschwindigkeit v (wenn Bl als konstant angenommen wird).
Allerdings gibt es verschiedene Grenzen der Methode. Bei übermässiger Kompensation von Re und Le schwingt das System, und bei Überschreitung der linearen Auslenkung (Abfall von Bl) wird der Treiber gnadenlos an den Anschlag getrieben. Wenn diese Probleme gelöst worden sind, dann erhält man ein System, das bezüglich Dämpfungsfaktor und Membrankontrolle wirklich einmalig ist.
Ja, dieses sensorlose Prinzip mit negativer Endstufenausgangsimpedanz ist bekannt, wurde auch in Elektor beschrieben und von der Firma Audio-Pro in "ACE Bass" Systemen eingesetzt.
Ich hatte mal Outsider Monoblöcke als Endstufen bei denen diese negative Ausgangsimpedanz sogar einstellbar war. Ich hatte die damals an Coral Boxen mit 15er Bässen und man konnte es deutlich hören wie die Wiedergabe des Tieftons sich änderte.
http://www.springair.de/media/image/thumbnail/47957-0-47957_1000x1000.jpg
Hier der Knopf zum Einstellen
http://www.springair.de/media/image/thumbnail/47957-3-47957c_1000x1000.jpg
3eepoint
28.10.2015, 21:16
Hi, das Projekt ist momentan semi aktiv. Ich habe grade mit dem 3. Semester im Studium begonnen wo es an C-Programmierung, datenaufnahme ect. geht, es also noch andere Ansätze wie Vorentzerrungen der BL-Kennlinie (Was erschreckend einfach zu machen ist, zumindest das aufstelen der Gleichung....) ect. betrachtet werden. Dieses Wissen wird dann mit einfleißen, es wird aber noch dauern. Im Raum steht auch eine Vorstufe auf Raspi 2 Basis, dass steht aber noch am Anfang.
Momentan wäre ein System mit RaspberryPi 2 als Vorstufe mit Rechnung zur Vorentzerrung z.B der antriebskennlinie und anschließender Gegenkopplung zur verbesserungs des Ausschwingverhaltens ect. denkbar, allerdings sind wir in Signalverarbeitung noch nicht so weit als das ich das mal eben hinpflanzen könnte....
Endstufen mit Stromgesteuertem Ausgang sind für eine Gegenkopplung fast Pflicht, da sie sie Phase unter anderem liniarisieren und zudem den Lautsprecher "richtig" ansteuern.
@ Mad Bat
Interessant, kannst du zu den Hal sensoren villeicht etwas sagen ? Linearität, Eigenschaften, irgendwas was man so zu beachten hat ? Die Datenblätter sind zwar meist recht detailliert, aber viel mit sowas gemacht hab ich auch noch nicht.
Mfg 3ee
Hi,
ich kann mal den ausbildungsleiter fragen, habe dieses jahr erst angefangen... Aber vllt finde ich jemand, der sowas genauer sagen kann.
Find ich gut, dass das projekt weitergeht!
Brauch ja auch noch was zum basteln über die nächsten jahre
Gruß
Laurin
Das Prinzip besteht darin, dass ein Verstärker mit negativer Ausgangsimpedanz eingesetzt wird, der Re und Le des Treibers kompensiert.
Das ist keine Regelung, ein Equalizing hat genau den gleichen Effekt. Letzteres kann man natürlich nicht so leicht vermarkten.
Allerdings gibt es verschiedene Grenzen der Methode. Bei übermässiger Kompensation von Re und Le schwingt das System
Das kommt davon, wenn man in einem Verstärker eine Mitkopplung einsetzt.
Endstufen mit Stromgesteuertem Ausgang sind für eine Gegenkopplung fast Pflicht, da sie sie Phase unter anderem liniarisieren und zudem den Lautsprecher "richtig" ansteuern.
Wenn Du einen Stromausgang hast kannst Du Dir die Gegenkopplung sparen.
Hi,
Würde man dann nicht ein problem mit resonanzen (besonders fs) bekommen? Da würde der Verstärker ja durch die impedanzspitze ziemlich stark gegensteuern und den treiber mechanisch killen
Gruß
Laurin
Du meinst jetzt den Strombetrieb? Ja, denn durch den (theoretisch) unendlich hohen Innenwiderstand des Verstärkers ist dann bei Fs nur noch Qms bedeutsam, und das ist meistens ziemlich hoch. Man MUSS also vorher ein Equalizing setzen.
@JFA
genau so meinte ich das... Nur kann ichs nicht so technisch ausdrücken [emoji23]
Man kann auch beide Spielarten so mischen, so dass im Bereich der Resonanzfrequenz eine Spannungssteuerung wirksam wird und im restlichen Bereich eine Stromsteuerung.
Professionelle Entwickler machen so etwas tatsächlich.
Für reinen Mittel- oder Hochton könnte man auf alleinigen Strombetrieb setzen.
Außerdem ist es ebenso möglich beide Spielarten in einem Verstärker über das gesamte Frequenzspektrum umzusetzen.
Man sieht, es gibt jede Menge Platz für den Spieltrieb.
druesel1
12.12.2015, 13:46
Hallo 3eepoint, hallo Mitstreiter,
bin recht neu in diesem Forum, habe aber interessiert in diesem Beitrag herum gelesen. Habe mich richtig gefreut, als ich mitbekam, dass ihr euch nicht nur theoretisch mit dieser Angelegenheit befasst, sondern auch wirklich mal ein wenig auf den Punkt kommen wollt, sprich, es auch praktisch ausprobieren möchtet – meine Hochachtung, denn theoretische Abhandlungen hierüber gibt`s ja wie Sand am Meer, zum Probieren reicht`s meistens nicht, oder es wird als inakzeptabel oder zu aufwändig oder aber Sinnlos abgetan.
Eines möchte ich vorweg nehmen: es ist einfach, sehr sinnvoll, spott billig und zeigt verblüffende Wirkung – wenn es richtig eingesetzt wird (!). Klingt ein wenig wie „die Weisheit mit Löffeln gefressen“, ist aber wirklich nicht so gemeint – sind lediglich eigene handfeste praktische Erfahrungen.
Habe mich in den vergangenen Jahren (durfte zeitig mein Arbeitsleben beenden) sehr intensiv mit genau dieser Problematik hobbymäßig beschäftigt und fertige seit geraumer Zeit derartige Boxen (klein, ca. 12 -15l Nettovolumen, für den Heimgebrauch nicht PA, da gibt’s einfachere Methoden) für Verwandte und Bekannte.
Ich muss eingestehen, dass ich alles Mögliche als Sensor in Betracht gezogen und ausprobiert und gemessen habe, aber leider nicht die hier favorisierte Methode mit Hallsensor. Bis auf den rein mechanischen Aufbau, welcher sich gewiss etwas schwierig gestalten kann, könnte die Verwendung aber sicher in einem begrenzten Frequenzbereich (ich denke bei weitem nicht so hoch wie hier angenommen, der Sensor mag noch so gute Frequenzeigenschaften aufweisen, in Verbindung mit der Mechanik des Lsp läuft euch aber die Phase ganz schell aus dem Ruder und eine relative Phasenstarrheit macht eine Echtzeitregelung erst möglich, und keine andere kann die Unwägsamkeiten, welche wir versuchen wollen zu vermindern, in den Griff bekommen). Vielleicht noch so viel: ich habe mich nach unzähligen Versuchen auf ein Elektretmikrofon, welches nicht auf der Membran befestigt ist, eingeschossen – verblüffend einfach…… wie schon erwähnt.
3eepoint, ich möchte dir keinesfalls das Ruder aus der Hand nehmen, im Gegenteil. Ich würde mich wirklich freuen, wenn dir mit deiner Sensorwahl Erfolg beschieden ist und werde immer wieder mal reinschauen was so passiert. Es liegt mir auch fern ein Parallelthema zu eröffnen, bin aber sehr gern bereit, meine eigenen Erfahrungen zu teilen, wenn Interesse bestehen sollte.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
Also ich werde das bestimmt nicht anpacken in naechster Zeit, aber ich finde es hoch interessant, zumal Du das ja wohl praktisch angepackt hast, aber anscheinend auch die Theorie halbwegs durchleuchtet hast. Also gerne mehr. Wie sieht das praktisch aus. Wo sitzt das Mikro? Schaltplan? Fotos? Wie machst Du die Trennung, in welchem Bereich arbeitet Deine Rueckkupplung? Mehr :D
Hallo Hannes und Michael,
auch ich bin am Prinzip der Mikrofongegenkopplung interessiert, denn ich betreibe B&M Omegas (mit sog. "acoustic Feedback"), kann daher vielleicht (theoretisch wie praktisch) etwas beisteuern.
Die Omegas haben eine ganz einfache P-Regelung (Proportionalregelung) implementiert und das Mikrofon ist dafür auf die TT Membran geklebt.
Vergleiche zwischen auf-Membran und vor-Membran Mikroanordnung könnten sehr interessant sein! Denn z.B. je mehr Abstand das vor der Membran montierte Mikrofon hat, desto höher wird die Totzeit des Regelkreises, also je kleiner die Phasenreserve des Regelkreises. Ob man, bzw. ab welchen Parametergrößen man da was "hört"... wäre interessant.
Weiterhin: Inwieweit andere als P-Regler (z.B. solche mit zusätzlichem Integral- oder Differential-Anteil oder beidem) für eine Mikrofongegenkopplung (verbessernd) in Frage kommen wäre ein weiteres (evtl. auch regelungstechnisch/mathematisch zu erörterndes) Feld.
Es könnte also einiges vorangehen und ich würde gerne mitlernen. Hier oder in einem separaten Thread wär egal.
3eepoint
12.12.2015, 18:00
Hi Hannes und wgh52,
auch wenn hier ein anderer Ansatz verfolgt wird ist jede Form von Erfahrung in dem Thema wilkommen.
Die Reglung via Mic hat ihren Charm, aber auch ihre Grenzen. Es wurde ja schon angesprochen ob man die Vorder oder Rückseite nutzen sollte, aufgrund der unterschiedlichen Druckverhältnisse ist die Vorderseite vor zu ziehen! Wegen des kleinen Volumens im Lautsprecher kommen da auch mal 140dB zu stande, und ich wage zu bezweifeln dass das Mic da noch sauber arbeitet, auf der Vorderseite ist das noch eher möglich.
Wenn ihr mit Schaltungen experimentieren wollt, kann ich euch das hier verlinkte Spice Modell ans Herz legen:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showpost.php?p=165603&postcount=73
Hier könnt ihr euch Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Membrane direkt ausgeben lassen. Wenn man dann ncoh die Sensorkennlinie über die Spice funktionen rein bringt, sollten sich verschiedene Ansätze prüfen lassen.
Ich selber bin momentan in der Uni recht viel eingespannt. Wenn ich Semesterferien habe wird es wieder mehr aufgegriffen, dann hab ich auch an der Hochschule mehr möglichkeiten, sofern nicht wieder was dazwischen kommt......
Ansonsten wie newmir schon sagte, alles was ihr habt her damit! Je mehr wir vergleichen und diskutieren können, desto eher finden wir eine ideale lösung =)
druesel1
13.12.2015, 10:00
Liebe Mitstreiter,
erst einmal danke für die Antworten und das vorhandene Interesse an weiterführenden Darstellungen.
Sollte es wirklich weitergehen, muss ich persönlich diejenigen enttäuschen, welche auf eine detaillierte theoretische Abhandlung hoffen. Im Nachhinein, nachdem alles stabil zur Zufriedenheit funktioniert, ist es für mich auch recht interessant mal genauer zu schauen, was da fabriziert wurde und weshalb gewisse Grenzen, welche ich gern etwas erweitert hätte, vorhanden sind – wie z.B. der von Winfried angesprochene Abstand des Mikros vor der Membran, welcher mit Sicherheit die Phasenreserve des Regelkreises einengt – aber um welches Maß, wirkt es sich spürbar aus oder nicht wirklich?
Ich würde einfach einmal ein paar einführende Sätze niederschreiben und ihr solltet dann selbst entscheiden, ob ihr an so etwas interessiert seid oder nicht.
Anfangs stand der Wunsch, die unangenehmen Eigenschaften aller Lsp (hier TT gemeint) unterhalb der Resonanzfrequenz in ein Hochpassverhalten überzugehen, auf elektronischem Wege weitestgehend zu beseitigen. Schalldruckabfälle von z.B. 20dB bei 20Hz gegenüber von mir aus 200Hz waren mir entschieden zu viel (Eines vielleicht noch vorweg: ich will hier nicht von Chassis mit >30cm Durchmesser und Boxenvolumen von in die 100te Liter gehend schreiben, da sind diese Begrenzungen auch durch einfachere, mechanische Maßnahmen in den Griff zu bekommen. Ich hatte immer Boxen für den häuslichen Gebrauch im Sinn – die größten bei mir haben knapp 15l Nettovolumen und 2 x 6,5“ TMT + HT, es gibt auch kleinere mit etwa 7l und einem 6,5“ TMT +HT).
Dass es mehr oder weniger gut funktioniert, zeigen B&M, Silbersand und zahlreiche andere wie u.A. schon Philips in den 70ern mit ihrem MFB genannten Prinzip (wenn ich mich recht entsinne sind grundlegende Gedanken hierzu schon in den 30er – 40er Jahren formuliert worden). Alle basieren irgendwie auf einem Prinzip: Gegenkopplung.
Wenn einem dieses Prinzip in Fleisch und Blut übergegangen ist, hat man den größten Teil des Weges bereits hinter sich gelassen – das ist mein voller Ernst. Von ganz besonderem Interesse sind hierbei Überlegungen bezüglich des Phasenverhaltens zwischen Ein- und Ausgang. Wer das bei seinen ganzen Betrachtungen immer im Blickwinkel hat, kommt schneller ans Ziel und lässt sich nicht so leicht aus dem Konzept bringen.
Einmal soweit gekommen, habe ich, als eher praktisch veranlagter Mensch – man möge es mir nachsehen – ganz kurz mal gemessen, wie es mit dem Pegelabfall bei meinen Probanden aussieht.
Tongenerator, Messmikro vor die Membran, Oszi – Ergebnis: bei 20Hz etwa 15dB weniger als bei 200Hz.
Um dies auszugleichen, von evtl. Verzerrungen erst einmal abgesehen, bräuchte ich bei 20Hz ganz grob betrachte ungefähr die 30 fache Leistung gegenüber 200Hz um ähnliche Schalldrücke erwarten zu können.
Sieht auf den ersten Blick ganz schön böse aus, auf den zweiten noch hässlicher, wenn ich eine gewisse Leistungsreserve für meine Regelung (Gegenkopplung) einbeziehe. Bei einem GK-Faktor von nur 2, bin ich dann schon beim 60 fachen, was ich als Lsp-Leistung zwar nicht direkt benötige, welche ich aber unbedingt für den Regelzweck in „Reserve“ halten muss. Jeder sollte sich jetzt einmal vor Augen führen, wie der Frequenzgang des ungeregelten Amp aussehen müsste. Eines sei noch erwähnt, was in diesem Stadium noch nicht zu erkennen ist: bei max. (!!) 500Hz versagen Regelungen dieser Art ihren Dienst fast gänzlich und können die offene Verstärkerleistung nicht mehr herrunterregeln (evtl. später mehr, falls gewünscht). Das bedeutet praktisch, dass erst ab etwa diesem Bereich abwärts der Amplitudengang des Amp angehoben werden kann. …..
Soll für eine einleitende Märchenstunde erst einmal genügen. Lesern, welche auf digitale Verarbeitung in der Regelkette setzen, kann ich leider nicht bedienen, obwohl ihr ja hiermit schon kräftig begonnen habt.
Ich will jetzt noch einmal fragen, ob unter den genannten Voraussetzungen und in der obigen Art, also noch nicht so sehr ins theoretische gehend, weiteres allgemeines (!) Interesse besteht? Bin nicht der Schreiberling und habe oft nicht das Gespür, ob zu schnell zu langsam zu….. deshalb frage ich lieber nach.
Kurz noch zu dir Winfried, wir kennen uns ja aus einem andern Forum schon – mir ging`s hier ein wenig zu theoretisch, pingelig und dogmatisch zur Sache - , deine B&M würde ich mir sehr gern einmal anhören, so um vergleichen zu können. B&M sind hier, durch die Abtrennung der geregelten TT um die 180Hz, vielen Unannehmlichkeiten ausgewichen, welche bei Verwendung eines geregelten TMT dazu kommen – aber das nur am Rande. Aus deinen Beiträgen spricht ja nicht unbedingt der Wunsch, das ganze Prinzip noch einmal aufgedröselt zu bekommen, wenn du aber evtl. weitere Beiträge etwas kritisch unter die Lupe nehmen könntest, wäre ich sehr dankbar über einen schnellen Fingerzeig.
In diesem Sinne
Mit freundlichen Grüßen Hannes
druesel1
13.12.2015, 12:46
Hallo,
hier noch kurz eine Grafik zum Verständnis:
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37209555.jpg
Ein wenig klein geraten. Viell. ist es zu erkennen. So ähnlich muss die Regelung den f-Gang des Amp verzerren um zum gewünschten Ergebnis zu gelangen.
MfG Hannes
3eepoint
13.12.2015, 23:11
Ich bin die nächsten Tage leider wohl nicht in der Lage viel schreiben zu können, das nur schonmal vorweg, verdammte Uni....
An Infos ist alles erwünscht was du hast, wenn was zu schnell ging wird sich schon jemand melden ;)
Der Spannungsverlauf deines Amps in dem ersten Graphen ist so denk ich nicht richtig, das würde ein resonanzverhalten im Bass (Ampseitig) implizieren, sprich ein ernst zu nehmndes Schaltungsproblem. Kanns du erörtern, wie du da drauf kommst?
druesel1
14.12.2015, 16:38
Hallo zusammen,
die erste Winziggrafik ist sogar noch etwas untertrieben dargestellt, wenn es halbwegs maßstabsgerecht wäre, dürfte die Amplitudenerhöhung bei 20Hz etwa doppelt so hoch sein! - alles was an Amplitudenüberschuss vorhanden ist (gegenüber Graf. 3), ist genau das, was durch Gegenkopplung "zunichte" gemacht werden muss und zu allen zu erwartenden Vorteilen "genutzt" wird.
Die Amplitudenverläufe am Amp-Ausgang bzw. am Messmikro verlaufen tatsächlich so.
Eine Anmerkung noch kurz: hat man einen separaten TT-Amp., welcher in seinem f-Gang steil beschnitten ist, kann man sich u.U. den nach unten hin sehr stark steigenden Amplitudengang sparen und stattdessen die Gesamtverstärkung des sagen wir von 20 - 200Hz reichenden TT-Amp auf die Maximalamplitude (Abb. 1) festlegen und denn mit Hilfe der GGK die Amplitude entsprechend herunterziehen (ähnl. Abb. 3) - geht jetzt vielleicht etwas zu weit.
Mal bitte durch den Kopf gehen lassen und bei Unklarheiten gleich wieder nachhaken - so soll`s ja sein.
Im Laufe der Woche werde ich mal eine kleine Fortsetzung vorbereiten.
Bis dann.
MfG Hannes
druesel1
14.12.2015, 17:49
Nochmals hallo zusammen,
hab noch ein paar min. Zeit gefunden und will doch noch einmal ganz kurz das ganz ursächliche Prinzip einer solchen Regelung versuchen zu veranschaulichen, da mich oft das Gefühl beschleicht, dass hier einiges nicht ganz so richtig verstanden wird.
Möchten wir mit Hilfe einer Gegenkopplung eine Regelung des Chassis durchführen, so kann der Sensor niemals eine Amplitudenerhöhung der Ausgangsspng. des Amp. verursachen, solange die Regelung in ihren Grenzen arbeitet. Sobald eine Amplitudenerhöhung festzustellen ist, wird die Angelegenheit zur Mitkopplung, wird instabil und fängt unter gewissen Voraussetzungen an zu schwingen – aber das sollten wir unter allen Umständen vermeiden! Die Sensorspannung muss also unbedingt gegenphasig (!) der Eingangsspng. des geregelten Amp. zugeführt werden (Additionsglied). Somit muss der ungeregelte Amp. so dimensioniert werden, dass immer genügend Verstärkungsreserve vorhanden ist (siehe Abb.1). Die Spannung des Sensors hat nun dafür Sorge zu tragen, dass die Verstärkung so „gedrosselt“ (gegenphasige Spng.) wird, dass wir einen linearen Schalldruckverlauf am Chassis messen können. Der f-Gang der Ausgangsspng. des nun geregelten Amp. ist prinzipiell in Abb. 3 dargestellt. Das Sensormikrofon hat durch seine gegenphasige Spannung die Verstärkung so reduziert, das der Lsp. linear arbeiten kann. Das macht er zum Glück und zu unserer Verblüffung richtig gut – die erforderliche „Dosierung“ kann bei richtiger Dimensionierung problemlos mit einem Einstellregler erfolgen.
Hier kommen immer sofort die EQ-Fans mit der Behauptung, dass sei mit einem DSP auch problemlos möglich. Und da haben sie völlig Recht – das sollte zu schaffen sein, wenn wir eine immer vorhandene Drift verschiedener Parameter einmal völlig außer Acht lassen. Aber alle übrigen Verbesserungen, und es sind nicht wenige (wie z.B. eine in etwa Verdoppelung der sonst möglichen Membranauslenkung bei vergleichbarem THD [nachweislich, aber alles der Reihe nach]) und vor allem keine marginalen. Ein Aspekt, welcher sich ebenfalls einfach messen lässt, sei viell. noch erwähnt, der schöne Amplitudengang des geregelten Amp. (Abb. 3) verändert sein Aussehen ganz erheblich bei minimaler und maximaler Aussteuerung. Das sind so Sachen, welche mit DSP nicht zu händeln sind.
Hoffe, dass bei den noch nicht ganz so sattelfesten Lesern jetzt nicht alle Klarheiten beseitigt sind. Einfach nachhaken wenn gewünscht.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
Als Ergänzung poste ich hier mal ein Prinzipschaltbild der AFB Regelung (stammt aus einem auf jeden Fall lesenswerten und aufschlussreichen Funkschauartikel von 1984 (http://www.johannes-krings.com/BM%20DELTA_1984_09_FUNKSCHAU_REGELUNG.pdf)):
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9742&stc=1&d=1450181677
Interressanterweise wird hier ein PI Regler vorgeschlagen, während in der Omega (soweit ich deren Schaltung entnehme) ein P-Regler verwendet wird. Hier ergäbe sich eventuell bereits ein erstes Experimentierfeld :)
Edit: Bitte hier (http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/showpost.php?p=169361&postcount=128) die Korrektur lesen!
Hallo Hannes,
ich gehe mit Deinen Beschreibungen zwar im Endeffekt konform, aber nicht in jedem Detail ...
z.B. Thema Gegenkopplung/Mitkopplung:
Die Höhe des Sensorsignales bestimmt die (momentane) Regelschleifenverstärkung. WEIL es gegenphasig ist, verringert ein sehr kleines Sensorsignal die Gegenkopplung (Verstärkung wird dadurch größer, mehr Leistung wird abgegeben), ein grosses erhöht Gegenkopplung (Verstärkung kleiner, also wird weniger Leistung abgegeben).
Durch zu wenig Gegenkopplung (also zu hohe Schleifenverstärkung) könnte die Endstufe in die Begrenzung bzw. Übersteuerung geraten (Rechteckausganssignal ;) ), was aber keine Mitkopplung im Wortsinne ist...
Mitkopplung an sich liegt dann vor, wenn das (Gegenkopplungs- oder) Sensorsignal IN Phase mit dem Eingangssignal wäre (bzw. also die Phasenreserve zu gering ist) und dadurch der Regelkreis sozusagen durch selbstanregung schwingt (ggf. auch Rechteckausganssignal ;) ) ohne dass überhaupt ein Eingangs- oder Nutzsignal anliegt: Der Regelkreis wird zum Oszillator ;)
Aber zurück zum nicht schwingenden Regelfall (der eine entsprechende Grundauslegung des Regelkreises bedingt!):
Durch frequenzabhängig unterschiedlich hohe (zum Eingangssignal gegenphasige) Mikrofon-Sensorsignale (verursacht z.B. durch "Ungeradigkeiten" im Treiberfrequenzgang oder z.B. den Hochpasseffekt des eingebauten Treibers) wird die momentane Gesamtverstärkung so gesteuert, dass Unebenheiten in Echtzeit (Totzeit sei mal vernachlässigt) ausgeglichen werden.
Bitte nicht falsch verstehen: Ich versuche nur die Dinge so zu erklären, wie ich sie mal gelernt habe, obiges ise also nur "my 2 cents worth" zum Verständnis, keine Kritik!
Ich habe das noch nicht zuende gedacht ...spontan denke ich, die Rueckkopplung sollte doch eigentlich statt analog auch direkt Digital mit/im DSP moeglich sein ....oder ...ist das zu langsam wegen der Digital => Analog => Digital Wandlung. Hat das schon mal jemand versucht?
Muss das Micro aussen sitzen? Oder kann das auch innen am Basstoener sitzen? Oder nimmt es dann zuviel von den Reflektionen/stehenden Wellen im Gehauese auf.
3eepoint
15.12.2015, 15:33
Digital wird mit den latenzen schwer, 2ms wären bei 500Hz schon zu viel, daher ginge es nur mit dedizierten systmen wo der chip nur die Regelung macht.
Wenn via mic geregelt wird ist denk ich vor der membrane am besten um den Schalldruck relativ gering zu halten. Im Gehäuse selber haut der druckkammereffeckt zu sehr rein und kann das mic übersteuern.
Ich schreib heute abend mehr, bin jetzt noch in der uni
...Interressanterweise wird hier ein PI Regler vorgeschlagen, während in der Omega (soweit ich deren Schaltung entnehme) ein P-Regler verwendet wird. Hier ergäbe sich eventuell bereits ein erstes Experimentierfeld :)...
Nach nochmaliger Ansicht muss ich das korrigieren: Die Omega hat eindeutig einen PI Regler, denn den Gegenkopplungszweig des Regler-OPV bildet eine RC-Parallelschaltung, die effektiv eine untere Grenzfrequenz von ca. 33 Hz ergibt.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9746&stc=1&d=1450206343
Hallo Regelungsfreunde,
Ein paar Kommentare ...
Zum Thema Mikrofon "innen":
IN der Box herrschen komplett andere Verhältnisse als außen
Die Luftfedersteife im Inneren bedämpft die Freiluftresonanz des Treibers
Es entsteht so eine Druckkammer im Inneren, aber außen is näherungsweise "Freifeld" mit beliebig niedriger Federsteife
Die Verhältnisse auf der Außenseite wollen wir optimieren, nicht die auf der Innenseite
Zum Thema DSP in der Regelschleife:
AD>DSP>DA ist sicherlich vorstellbar, aber für IIR Filterung kann man mit 5 ms rechnen, für FIR wird's viel mehr.
Dadurch werden die Totzeiten so groß, dass an "Echtezeitregelung" wie bei Analogregelung gar nicht zu denken ist.
Zu DSP anstatt Regelung:
Heute problemlos machbar, kann Regelung zum Grossteil ersetzen, zusätzlich Frequenz- & Phasengang korrigieren.
Eigentlich spricht nur die nicht automatisierte Anpassung an veränderte Materialeigenschaften und Umgebungsbedingungen dagegen (kein sooo starkes Argument ;) )
Zur Zeit der AFB Lautsprecherentwicklung (erste Hälfte 80er) hatten Mikroprozessoren max. 100 MHz, entsprechende DSP Software nicht vorhanden, PCs waren DOS Maschinen.... Analog Signalverarbeitung war also angesagt!
Wie dem allem auch sei:
Die alten Schätzchen bzw. Technologien zu verstehen und zu betreiben macht (mir/uns) halt Spaß!
AD und DA Wandlung für DSP werden gegebenenfalls gespart
Ich selbst setze gerne (m)einen DEQX DSP vor einer Box mit Regelung ein - zur IIR/FIR (Fein-)Aabstimmung, evtl. auch als Weiche
druesel1
16.12.2015, 09:09
Liebe Mitleser,
(habe gerade Winfried`s letzte beiden Beiträge erst gesehen, welche ja schon einiges Klären. Vielleicht zur Ergänzung aber doch noch dieser kleine Beitrag)
möchte kurz auf Winfried`s Beiträge eingehen, da ich genau in dieser Herangehensweise der Betrachtung oft die Gründe für eine unnötige Verkomplizierung der ganzen Angelegenheit sehe. Im übrigen bin ich ganz besonders an Kritiken interessiert, nur hierdurch wird man doch auf eigene Fehler aufmerksam gemacht und bekommt das Gefühl dass ein gewisses Interesse vorhanden ist – ich bitte förmlich darum und fühle mich in keinster Weise angemacht!
Schön, dass du die kleine Grafik mit in`s Spiel bringst. Das eigentliche Prinzip wird hier klar ersichtlich, nur, was verbirgt sich eigentlich immer hinter den als P- oder PI-Regler bezeichneten Gliedern? Wenn wir uns das mal veranschaulichen sollten fast schlagartig gewisse Sachverhalte in einem anderen Licht erscheinen.
Ich persönlich würde diese Begriffe im hier betrachteten Zusammenhang weniger verwenden, weil sich mir immer das Gefühl aufdrängt, dass dem Betrachter hiermit eine gewisse Kompliziertheit vorgegaukelt werden soll, um die horrenden Preise für derartige Anordnungen zu rechtfertigen.
Was verbirgt sich also schaltungstechnisch hinter den „Reglertypen“:
P-Regler:
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37220660.jpg
PI_Regler:
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37220675.jpg
Der P-“Regler” ist nichts weiter als ein analoger Verstärker ohne f-Gang Beeinflussung – im einfachsten Fall ein Stück Draht.
Der PI-„Regler“ hat im Gegenkopplungszweig eine integrierende Komponente, hier das C, und bewirkt nichts anderes als eine Tiefenanhebung, wovon der NF-Techniker auch reden würde. Und genau das zeigt die Abb. 1 von den kaum zu erkennenden kleinen Grafiken weiter oben – also nichts weiter als die Auswirkungen eines PI-Reglers auf den f-Gang der erst einmal ungeregelten Kette.
Die Entscheidung ob P oder PI habe ich weiter oben auch schon kurz beschrieben, allerdings nicht so klar herausgestellt. Verwende ich den geregelten Amp lediglich für einen TT (z.B. 20 – 200Hz), so reicht ein P-Regler (also eigentlich nichts als genügend Verstärkungsreserve) völlig aus um die gewünschten Effekte zu erzielen. In einem solchen Fall arbeitet der Sensor über den gesamten betrachteten f-Bereich leinear und Phasenstarr genug, um auf entzerrende (f-Gang!) Maßnahmen verzichten zu können. Der oberhalb der hier angenommenen 200Hz liegende Bereich muss jetzt nur Pegelmäßig vernünftig angepasst werden.
Betrachte ich einen Vollbereichsverstärker, bietet sich der PI-Regler an. Hier zieht die GGK den im interessierenden, oder besser beherrschbaren, Bereich erhöhten Amplitudengang soweit herunter, dass ein kontinuierlicher Übergang zum höherfrequenten Bereich gewährleistet ist – reine Dimensionierungsangelegenheit, nichts kompliziertes. Die von Winfried angesprochene Übersteuerungsgefahr ist dagegen eine eher größere Herausforderung – hatte da weiter oben auch schon mal mit ein paar Zahlen hantiert, die so ganz grob von etwa 30fachen Leistungswerten bei sehr niedrigen Frequenzen (geregelt!, also das, was wir wirklich benötigen, im ungeregelten Fall sollte noch eine Reserve draufgesetzt werden).
Einheit geboten wird dem PI-Regler zu Gleichspannungen hin durch einen Parallelwiderstand zum C, welcher die max. Verstärkung festlegt.
Es liest sich dann auch immer gut, wenn ich von 2 x 250W sin schreibe – was brauch der für die kleinen Kisten solche Leistungen, das macht mein 30W Amp auch – die benötige ich wirklich nur für die extrem tiefen Frequenzen, sonst nicht.
Um es noch einmal auf den Punkt zu bringen: es handelt sich eigentlich nur um einen durch festes, weit überzogenes, Equalizing betriebenen Amp, welchem durch das Sensorsignal (am Additionspunkt – 3 Widerstände!) die Überzogenheit genommen wird.
Hätte ich einen Sensor, welcher über den ganzen NF-Bereich ein genügend phasenstarres Signal liefert, könnte ich auf das EQ auch noch verzichten (Sonderfall ist weiter oben erwähnt mit z.B. 20-200Hz Amp) – gibt’s aber noch nicht wirklich.
Hoffe es konnten ein paar dunklere Stellen etwas erhellt werden.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
Edit: Das in Winfried`s letztem Beitrag so trefflich Dargestellte bezüglich Sensor innen/außen kann ich nur bekräftigen. Der Amplitudenverlauf innen hat mit dem von außen gemessenen nur wenig zu tun und dürfte sich für eine unkomplizierte Regelung nur sehr wenig eignen.
druesel1
18.12.2015, 13:28
Hallo Regelkreis,
Weil ich ja immer so auf Gegenkopplung und Phase rumreite, habe ich kurzerhand ein paar kleine Messungen durchgeführt, welche noch einmal das eigentliche Problem und mögliche Grenzen zeigen sollen.
Auch bezüglich Sensorwahl dürften sich einige Bedenken etwas relativieren. Es zeigt aber auch, warum die namhaften Hersteller auch nicht mal so auf die Schnelle eine über den gesamten Bereich geregelte Box auf den Markt bringen können, denn auch diese kochen nur mit Wasser und müssen sich einigen Grenzen beugen.
Die Abb. sollten auch niemanden davon abhalten in diese Richtung zu experimentieren, sie sollen lediglich zu hohe Erwartungen etwas herunterschrauben – so bis in den unteren kHz-Bereich hinein mit einem Chassis – das dürfte sehr schwierig werden. Und auf zu viele Chassis möchte man es ja auch nicht aufteilen um immer wieder nur einen kleinen Bereich vernünftig regeln zu können.
Messaufbau:
Tongenerator mit kleinem Leistungsamp (ist mit eingebaut) an einen 5“ Monacor TMT mit Karbonfasermembran in kleiner Kompaktbox angeschlossen. Sensor (Elektretm.) fest auf der Membran befestigt mit 20kOhm Arbeitswiderstand und 15 V Betriebsspng. versehen.
Soundcard 2-Strahloszi einmal direkt am Chassis und den 2 Kanal direkt am Sensor angeschlossen.
Messfrequenzen: 30Hz, 60Hz, 120Hz, 400Hz alle Spannungsgesteuert
400Hz, Stromgesteuert
Hier mal die Ergebnisse:
30Hz UGK
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230679.jpg (http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230679.jpg)
60Hz UGK
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230681.jpg (http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230681.jpg)
120Hz UGK
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230699.jpg (http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230699.jpg)
400Hz UGK
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230688.jpg (http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230688.jpg)
400Hz IGK
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230691.jpg (http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37230691.jpg)
Die oberen Kurven sind jeweils direkt am Chassis abgenommen, die unteren zeigen das Sensorsignal.
Die Signal verlaufen hier gleichphasig, was natürlich im Regelungsfall nicht so ist, aber hier keine Rolle spielen soll.
Es dürfte deutlich zu erkennen sein, wie schnell sich hier eine Phasenverschiebung abzeichnet. Die ist natürlich Chassisabhängig, aber zeigt die zu erwartenden Verhältnisse. Bei größeren Chassis, dürfte es der höheren Membranmasse geschuldet, noch etwas schlimmer aussehen.
Und diese Verschiebung wird nur unwesentlich vom Sensor hervorgerufen, sondern weitestgehend durch die Trägheit der Membran (so jedenfalls meine Erkenntnisse aus anderen Messungen mit induktiven- und Piezogebern, welche neben einem weiteren feste Versatz, genau die Erscheinungen zeigen, welche auch diese hier mit Elektret aufweisen).
Andere Sensoren weisen zwar andere Amplitudenverläufe auf, welche evtl. beeinflusst werden müssen (Mikro nicht), unterliegen aber alle den „Phasenschweinereien“ des Schallwandlers.
Den Abb. nach zu Urteilen müsste man fast schon bei 120Hz aufhören, in der Praxis kann man es aber schon etwas höher angehen (bei meinen ist bei etwa 300Hz Sense, das vollzieht sich asymptotisch).
Übrigens bringt hier der Einsatz der hoch gepriesenen IGK keinerlei Vorteile, wie die Messungen zeigen. Die Masseträgheit lässt sich offenbar nicht beeindrucken. Chassis mit sehr leichter Membran dürften da mehr bringen.
Bei der ganzen Regelei sollten wir nicht vergessen, dass wir mit dem Sensorsignal, welches ab einer gewissen Grenze schon deutlich dem ansteuernden Signal hinterherhinkt, noch einmal Einfluss auf dieses nehmen und was ab einer gewissen Abweichung zu erwarten sein wird kann sich jeder vorstellen – geht bis zum Schwingen.
Wer den Messungen nicht recht glaubt, sollte es einfach mal selbst ausprobiere und berichten. Evtl. habe ich in meinen Überlegungen auch grundsätzliche Fehler – ihr wisst ja: Alter schützt vor Torheit nicht und Altersstarrsinn gesellt sich schleichend dazu.
In diesem Sinne.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
capslock
18.12.2015, 13:55
Hallo Hannes,
ich bin mir nicht ganz sicher, wo der Nullpunkt Deiner Phasen ist (d.h. ob da mehrfache ganze Phasen versteckt sind). Wenn nicht, geht die Verzögerung bei 400 Hz von ca. 0,5 ms auf ca. 0,25 ms, d.h. Du kannst eine Oktave höher abregeln. Das ist schon ein Wort.
Der Effekt dürfte daher kommen, dass die Induktivität des LS aus der Verzögerungskette rausgenommen wird.
Außerdem hast Du bei Stromgegenkopplung weniger Verzerrungen, brauchst also auch weniger wegzuregeln.
druesel1
18.12.2015, 18:01
Hallo Capslock,
dass mit den Aufsetzpunkten ist wirklich etwas schwer zu erkennen. Die jeweils linke gestrichelte Linie soll diesen Punkt markieren. Die jeweils nachfolgende, ebenfalls positive (!!), Amplitudenspitze des Sensorsignals lässt die Phasenabweichung erkennen. Bei 30Hz so ganz grob etwa 15grd, bei 400Hz so um die 200grd. Die Zeit beträgt bei 400Hz etwa 1,6ms (!) ob U- oder IGK.
Mehr als eine knappe komplette Amplitude sollte sich eigentlich nie ergeben können (?).
Da kann man mal wieder sehen wie wichtig eine möglichst genaue Beschreibung ist - danke für die Hinweise.
Deine letzte Bemerkung ist sehr interessant. Ich will durchaus die Möglichkeit einräumen, dass sich an den THD durch IGK geringfügige Verringerungen ergeben können, aber in Punkto Amplitudengang (bei den hier interessanten Frequenzen um den Resonanzbereicht) muss die GK durch den Sensor schon erheblich mehr aufbieten. Ist aber nen anderes Thema und bringt hier evtl. etwas durcheinander.
Danke noch einmal.
MfG Hannes
Wenn man die Mikrofonkapsel direkt auf die Membran klebt, arbeitet die Kapsel mehr als Beschleunigungsaufnehmer.
Wäre es da nicht besser die Kapsel abzudichten?
Gruß Patrick
Hallo!
5“ Monacor TMT mit Karbonfasermembran in kleiner Kompaktbox angeschlossen. Messfrequenzen: 30Hz, 60Hz, 120Hz, 400Hz Der kleine Lautsprecher ist bei 30Hz unterhalb seiner Resonanzfrequenz. Schon bei selbiger ist die akustische zur elektrischen Phase recht verschoben, unterhalb davon noch mehr. Du darfst also nicht 30Hz als Bezugspunkt für die Phase sondern mußt dafür die Frequenz, die mittig zwischen unterer Resonanzfrequenz und elektrischer Trennfrequenz, die Re/(2PiLe) beträgt, liegt, verwenden. Aber bau das Gerät am besten einmal auf! Uli
Hier mal ein Artikel, wie man einen gegengekoppelten LS praktisch aufbauen kann. Diese Schaltung funktioniert.
Den Piezo könnte man durch ein Mikro ersetzten und man müsste dann die Verstärkung anpassen.
Übrigens, der engagierte Bauer eines GK-LS sollte sich etwas mit der Theorie eines Regelkreises auseinandersetzen, das ist nicht so kompliziert, denn sonst ist das Ganze eher ein Fischen im Trüben.
P.S. Mir fällt gerade ein, man könnte auch einfach ein Simulationsprogramm nehmen und den Regelkreis simulieren.
9778
Hier mal ein Artikel, wie man einen gegengekoppelten LS praktisch aufbauen kann. Diese Schaltung funktioniert.
Den Piezo könnte man durch ein Mikro ersetzten und man müsste dann die Verstärkung anpassen.
Ja, aber die Schaltung funktioniert nur für den Tieftonbereich, was schon mal nicht schlecht ist, aber es wäre nett, wenn man es schaffen könnte den Frequenzbereich bis in den Mitteltonbereich zu hieven. Dazu bräuchte es eine Anpassung der Phasenverschiebung mittels Allpass.
Eine gute Elektretkapsel anstelle des Piezos wäre eine Überlegung Wert.
An dieser Stelle muss du dir Gedanken über einen geeigneten Sensor machen, also wie bekommt man ein geeignetes Ist-Signal. Ein Piezo nimmt die Beschleunigung (Äquivalent zum Schalldruck) an EINER Stelle auf. Jeder LS bricht aber schon bei niedrigen Freuenzen (einige hundert Hertz) in Partialschwingungen auf. d.h. der Frequenz-/Phasengang des Piezos macht Probleme, das System schwang. Geholfen hat der Tiefpass im Regelkeis, das war aber eigentlich ein fauler Kompromiss.
Andere Sensoren könnten sein: Mikro, senkrecht montiert, Schalldruck; Mikro, verschlossen, parallel montiert, Beschleunigung; ein Chip (z.B. von ADI) der Beschleunigung misst; ein Hochtöner im LS-Gehäuse (soll funktionieren)
Messen des Abstands oder der Geschwindigkeit der Membran erfordert großen Aufwand um ein dem Schalldruck proportionales Signal zu erhalten, da die Beschleunigung die erste/ zweite Ableitung des Abstandes/ der Geschwindigkeit ist.
capslock
20.12.2015, 07:50
Hallo Capslock,
dass mit den Aufsetzpunkten ist wirklich etwas schwer zu erkennen. Die jeweils linke gestrichelte Linie soll diesen Punkt markieren. Die jeweils nachfolgende, ebenfalls positive (!!), Amplitudenspitze des Sensorsignals lässt die Phasenabweichung erkennen. Bei 30Hz so ganz grob etwa 15grd, bei 400Hz so um die 200grd. Die Zeit beträgt bei 400Hz etwa 1,6ms (!) ob U- oder IGK.
Mehr als eine knappe komplette Amplitude sollte sich eigentlich nie ergeben können (?).
MfG Hannes
Hallo Hannes,
von Deinen gestrichelten Linien lese ich ab:
UGK: 3,6 - 1,9 =1,7
IGK: 2,9 - 1,3 = 1,6
Ich hätte bei UGK die linke Linie sogar noch zwei Striche weiter links gesetzt und die rechte knapp einen weiter rechts, dann sind wir bei 0,2 bis 0,25 ms Differenz zur IGK.
Ob ganze Phasen versteckt sein können? Warum nicht, wenn sich irgendwo ein Allpass gebildet hat. Du könntest die Phasendifferenz bei verschiedenen Frequenzen messen (so eine Art Bode-Plot) oder vielleicht auch die absolute Laufzeit eines komplexeren Signals.
Was mir gerade noch kommt: das eigentlich relevante Signal für den Lautsprecher ist doch der Strom, d.h. eigentlich solltest Du die Spannung über einem Shuntwiderstand messen. Dann solltest Du 90° Voreilung für die IGK sehen...
druesel1
20.12.2015, 11:48
Liebe Regelungsfreunde,
alle Überlegungen und Hinweise haben schon ihre Bedeutung und sollten in die Überlegungen mit einfließen.
Die von mir gemessenen Werte sollten lediglich dazu dienen, die ganze Angelegenheit nicht nur aus ein regelungstechnischer Sicht zu beleuchten, sondern auch die Probleme und Grenzen aus elektronischer Anschauungsweise darzustellen. Denn der Elektroniker muss die Sache realisieren, nicht der Regelungstechniker – schön, wenn es sich um dieselbe Person handelt.
Sensorwahl, Chassiswahl, Frequenzwahl …. sind völlig willkürlich erfolgt, und sollten nur zu möglichst ganz deutlich sichtbaren Ergebnissen führen. Da ich seit Jahren in Kleinstserie völlig stabile und zur vollsten Zufriedenheit funktionierende Anlagen herstelle, weiß ich schon über Probleme mit verschiedensten Gebern und deren vernünftige Anordnung recht gut Bescheid. Gegen alle Einflüsse von Gebern, IGK, UGK, Induktivität der Schwingspule etc., ist der Einfluss des Masse-Federsystems auf den Phasengang zwischen ansteuernder Spannung (oder auch Strom), und dem sich ergebenden Schalldruck der mit Abstand wohl größte und lassen weiter Einflüsse eher gering erscheinen. Habe mal eine kleine Grafik aus einem Buch von Herrn Joseph DÁppolito, den meisten vom Namen her sicherlich bekannt, herauskopiert, weil im Netz nicht so gefunden, welche genau diesen Zusammenhang veranschaulicht. Gemessen an einem 8“ TT-Chassis.
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37237405.jpg
Bitte mal etwas einwirken lassen und die ganz prinzipiellen Auswirkungen auf die Regelung bedenken – das kann niemand Ausgleichen – die Membran reagiert einfach zu spät und wir haben mit keinem Pass, egal was er verbiegt oder auch nicht, eine Möglichkeit zur positiven Einflussnahme auf diese prinzipbedingte „Schweinerei“, er kann die Zeit nicht zurückdrehen und etwas regeln, was leider noch nicht passiert ist (zumindest aus Sicht der Membran, von welcher wir irgendwie das Signal gewinnen müssen!).
Wenn da jemand eine machbare Möglichkeit sieht, wäre ich hieran sehr interessiert – aber bitte dann auch mit kleinen Erklärungen und nicht nur „Allpass einbauen“ und gut is.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
...Da ich seit Jahren in Kleinstserie völlig stabile und zur vollsten Zufriedenheit funktionierende Anlagen herstelle...
Das klingt fast so, als ob ein kommerzieller Hersteller versucht, sich den Entwicklungsingenieur zu sparen.
Ich bin zwar nicht so sicher, ob das es hier interessiert, aber heute hab ich mal ein TT Chassis aus den Omegas geschraubt und dabei gesehen, dass über die Mikrofonanschlüsse ein 4,7 nF Kondensator geschaltet ist, welcher nicht in der Reglerplatinenschaltung eingezeichnet war:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9786&stc=1&d=1450627469
Da haben wir doch eigentlich einen 6 dB/Okt. Tiefpass im Sensorzweig :rolleyes: oder? Was macht der? Die Stabilität dadurch erhöhen, dass keine hohen Frequenzen vom Mikro kommen? Einstreuungen vermeiden? Das würde ich gerne besser verstehen.
Danke und schonmal frohe Weihnacht!
druesel1
20.12.2015, 19:46
Hallo zusammen,
Rez tu neb, ich weiß ja nicht wie weit du die Beiträge zurück verfolgt hast, aber dass ich was fertiges habe ist schon erwähnt worden und ich hatte nie die Absicht irgend jemandem etwas abzugucken - eigentlich hatte ich lediglich die Absicht etwas mehr Licht in die Sache zu bringen, sonst würde ich doch nicht irgendwelche Messungen hier einstellen, welche, zumindest aus meiner Sicht, zur Klärung irgendwelcher Sachverhalte beihelfen sollen (was sie aber offenbar leider nicht tun), sonst würde ich nur still mitlesen.
Winfried, bei dem in der Omega angewandten Regler handelt es sich um das Musterbeispiel eines reinen I-Reglers mit Amplitudenbegrenzung durch R155, um die Verstärkung Richtung Gleichspannung nicht ans Maximum gehen zu lassen (sonst gehts bei ganz tiefen f in die Richtung welche du weiter oben mit deinen Bemerkungen zu Amplitudenbegrenzung und Übersteuerung erwähnt hast).
Die C über den Mikros führen zwar prinzipiell zu einer weiteren Integration des Signals, um in den Begrifflichkeiten der Regelungstechnik zu bleiben, aber wenn du dir die Werte betrachtest, wirst du ja feststellen, dass diese Integration in einem Bereich weit ab vom Regelbereich liegt und für die eigentliche Regelung nicht von Interesse ist. Sie schwächen lediglich f ab etwa 1kHz, bei dieser Dimensionierung, ab - wodurch auch immer hervorgerufen (Rauschminderung, HF-Einstreuungen, höherfrequente Resonanzen (sollten nicht auftreten, da reiner TT-Amp.)...).
In meinen verwende ich einen ausgeprägten PI-Regler, weil der Amp. den gesamten NF-Bereich abdecken muss und die Kapazität über dem Mikro ist um eine ganze Größenordnung höher - hier muss die Mikrospng. kontinuierlich abgesenkt werden, um ab Erreichen des P-Bereiches keine nennenswerte Einflussnahme des Mikros mehr erfolgen zu lassen.
MfG Hannes
Wenn da jemand eine machbare Möglichkeit sieht, wäre ich hieran sehr interessiert – aber bitte dann auch mit kleinen Erklärungen und nicht nur „Allpass einbauen“ und gut is. Du solltest vielleicht die Regeln für das Tiefpaßverhalten der Gegengekopplung, also die Hochfrequenzstabilität, von Verstärkern kopieren, denn diese Regeln lassen sich genauso auf Hochpässe anwenden: Man läge einen dominanten Hochpaß erster Ordnung in die Verstärkung, sodaß die Phasenverzerrung bei einer Closed-Loop-Verstärkung von 1 kleiner als 2 bliebe. Wenn Du mehr Gegenkopplung bei tiefen Frequenzen wünscht, müßtest Du die Resonanzfrequenz des Tieftöners mittels Vorwärtssteuerung (Linkwitz-Entzerrer oder ähnliches) elektronisch absenken, damit Du den dominanten Hochpaß tiefer rutschen lassen kannst. Du solltest dann auch einen stärkeren Hochpaß vor den Verstärker legen, damit der Lautsprecher nicht mechanisch überlastet wird.
druesel1
21.12.2015, 09:00
Hallo Grasso,
danke für deine Ausführungen und den Versuch einen Lösungsansatz für das Problem darzustellen. Was du schreibst ist prinzipiell schon nachvollziehbar, wird aber an dem eher mechanischen Problem nichts ändern können.
Wenn ich vor dem erst einmal noch nicht geregelten Amp. mit irgendwelchen Pässen arbeite, egal wie auch immer geartet, und phasendrehend wie gewünscht, so bleibt doch die Tatsache, dass das von der Membran wiedergegebene Signal mit einer Verzögerung behaftet ist – in Abb. 6.4 durch die Phasenverschiebung von 0 bis -180 Grad ersichtlich. Das besonders Hässliche an der Sache ist obendrein die Tatsache, dass wir mit unserer Gegenkopplung ganz genau den Bereich beeinflussen wollen, wo diese Drehung maßgeblich stattfindet.
Durch mechanische und/oder elektrische Maßnahmen gelingt zwar eine begrenzte Einflussnahme auf die Steilheit und etwas auf die Frequenzlage des betrachteten Bereiches, jedoch nicht auf die prinzipiellen Gegebenheiten des Masse-Feder-Systems. Regelungstechniker machen mit ihren Theorien selbst die Tieftonwiedergabe mit HT-Kalotten möglich, was aber einfach nicht praxistauglich sein dürfte.
Das Signal, welches ein Sensor aufnimmt, völlig egal wie dieser auch immer beschaffen ist, kann doch nur mit dem durch die Membran erzeugten Signal angeregt werden – und dieses ist nun mal zeitverzögert, egal wie ich es weiterverarbeite. Das Sensorsignal kann ich zwar phasenvergewaltigen wie ich möchte, einen Zeitgewinn bekomme ich nicht hin, es ist immer nur ein Geschiebe zwischen Strom und Spannung des vorhandenen, verzögerten Signals – hiermit muss ich irgendwie leben und das setzt nach oben hin auch Grenzen und nichts weiter wollte ich versuchen darzustellen um überzogene Wünsche etwas zu relativieren – es ging ja mal um den Einsatz eines Hallgebers und die hohen Erwartungen bezüglich Regelbereich.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
Hannes und alle! Man kann schon die Massenträgheit überwinden. Das System wird durch Entzerrung und Gegenkopplung innerhalb seines möglichen Großsignalbereichs linearer. Nur wird dann bei Übersteuerung das Überstehende einfach abgeschnitten, sodaß aus heiterem Himmel ein Kracksen ertönt. Anders Systeme mit wenig Gegenkopplung, die weich begrenzen, was zuerst weniger stark auffällt.
3eepoint
21.12.2015, 16:50
Moin jungs,
ich hab die Schaltung einfach mal in Spice aufgebaut, das Ergebnis ist unten zu sehen. Es wird dabei zwischen der Beschleunigung, dem Hub und der Geschwindigkeit als Sensor signal gewechselt, einfach weil ich es mal spannend fand....
An sich zeigt sich ein überschwingen in den Höhen und im Tiefton, die Verstärkung müsste man auch nochmal angleichen. Ein weglassen von C155 im Schaltplan (in Spice C1) ergab keinen nennenswerten Unterschied im Amplitudengang.
Als nächstes steht der Vergleich bei verschiedenen Sinusfrequenzen aus, villeicht zeigt C155 hier wirkung. Rechtecksignale wären auch noch zu überprüfen...
Schaltung UGK:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25117
Ergebnis UGK:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25114
Schaltung IGK:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25119
Ergebnis IGK:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25118
druesel1
21.12.2015, 17:52
Hallo 3eepoint,
schöner Beitrag und wahrscheinlich auch reichlich Arbeit (kenne das Simuprogamm nicht). Kann allerdings nicht verstehen, weshalb C155/C1 keine größeren Auswirkungen zeigt. Dieses C ist das entscheidende Bauteil der Anordnung und bestimmt von oben bis unten den f-Gang total, da C151 offenbar nicht berücksichtigt wird. Bei wegfall von C155 ergibt sich ein linearer f-Gang auf max. Level über den kpl. Bereich. Weiß jetzt nicht welche Kurve den Amplitudengang darstellt - das liegende S, oder der Höcker? - kann`s nicht recht erkennen.
MfG Hannes
3eepoint
21.12.2015, 18:03
Die Simulation in LTSpice gehen recht schnell von der Hand, das Chassis Modell hatte ich ja schon, der Rest ist malen nach zahlen. Das Tool ist übrigens gratis.
Die durchgezogenen Linien sind Amplituden, die gestrichelten Phasengänge, nächstes Mal gibts ne bessere Beschriftung.
C155 hat einfluss auf die Schwingneigung, ohne geht die Sache mit Rechteckanregung ganz schnell nach hinten los.
Das RC Glied am Eingang habe ich in der Tat vergessen, ich hab grade leider anderweitig zu tun, werde das bei Gelegenheit nachliefern!
druesel1
21.12.2015, 18:38
Hallo Grasso und Mitlesende,
muss doch mal etwas nachhaken - ich kann`s wieder mal nicht lassen - bitte nicht als Gängelei auffassen. Habe noch einen sehr anschaulichen Beitrag entdeckt, welcher auf beeindruckend einfache Weise die Verhältnisse an einem Masse-Feder-System und die auftretenden Phasenbedingungen erklärt. Auch wenn es allen auf die Nerven geht: Phasenverschiebung ist Zeitverschiebung und ich muß mit dem systembedingt zeitverschobenen Sensorsignal ganz genau jene Halbwelle beinflussen, welche am Amp-Eingang gerade dabei ist, die Amplitude aufzubauen und nicht erst die kommende!!
Deshalb in der Praxis nicht enttäuscht sein, wenn ihr nicht das Erreicht was ihr euch vorgestellt habt. Es geht mit einem normalen TT-Chassis nicht sehr hoch (200 -300Hz, dann macht das im Linkartikel gezeigte der Sache den Garaus).
http://www.ahoefler.de/schwingungen/erzwungene_schwingungen/erzwungene_schwingungen.php
Übrigens kann ich Jörns Bemerkungen in seinem Beitrag nur zustimmen. Mit anderen Chassis lassen sich andere Bereiche abdecken, aber auch immer nur in bestimmten Bereichen. Obs aber überall notwendig ist soll jeder selbst entscheiden.
War das letzte Mal - versprochen.
MfG Hannes
druesel1
21.12.2015, 19:36
Hallo 3eepoint,
nicht erschrecken, aber mich lässt die Simu nicht in Ruhe. Bitte das was ich schreibe viell. mal in aller Ruhe (ha..ha), wenn du etwas mehr Zeit hast und es nicht zu aufwändig ist, probieren - nicht dass die nächste, nicht so nach deinem Geschmack ausfallende Klausur auf mein Konto geht ...:(
Das Sensorsignal kannst du doch bestimmt mal ausknipsen?
Jetz ergibt sich (alles nur mal ganz grob über den Daumen gepeilt!) bei 10 Hz eine (alles absolut betrachtet) Verst. von etwa 12 bis 15. Bei 30 Hz etwa 9 und fällt bei 1kHz auf etwa 1,2 ab und geht weiter relativ linear bergab. Sollte dem nicht so sein, könnte irgendein Schalter oder Regler evtl. nicht richtig eingestellt sein, denn die obigen Werte sind ganz leicht im Kopf nachvollziehbar.
Kannst du denn auch die Sensorspannung pasen- und betragsmäßig verändern - diese verändern dann natürlich die Ausgangsamplitude je nach Größe und Phasenlage.
Würde mich wirklich mal interessieren was solche Programme alles so leisten können oder ob dem auch schnell gewisse Grenzen gesetzt sind.
Danke im Voraus.
MfG Hannes
3eepoint
21.12.2015, 23:12
Ich kann beliebige Schaltungen, die an Betrag und Phase des Sensorsignals drehen, in die Signalkette einschleifen, auch mit idealen Bauteilen. Theoretisch gehen auch durch Gleichungen beschriebene Bauteile, dafür brauch ich dann aber die entsprechenden Gleichungen.
Was würdest du denn gerne wie ändern?
Und was genau möchtest du ausknipsen? Einfach den Regler ohne Sensorinput?
Grenzen gibt es gewiss, die Berechnungen dauern so schon recht lange und ganz sauber sind die Kurven auch nicht, das liegt daran, dass hier Differenzialgleichungen gelöst werden, was dem Algorythmus nicht unbedingt schmeckt...
Es geht mit einem normalen TT-Chassis nicht sehr hoch (200 -300Hz, dann macht das im Linkartikel gezeigte der Sache den Garaus).Stimmt. Die Massenträgkeit, also die obere Grenzfrequenz, kann man bei elektromagnetischen Treibern wirklich nicht überwinden, kompensieren. Zu tiefen Frequenzen hin geht es besser, hier braucht man nicht so viel Leistung. Dafür aber Hub.
druesel1
22.12.2015, 12:59
Hallo 3eepoint,
danke für deine sofortige Antwort.
War wohl ein kleiner Schnellschuss von mir. Habe mir die Abb. mal vergrößert und da ist ja schon ne Menge zu erkennen. Erst einmal habe ich gesehen, dass R4 nicht 2, sondern 3k hat, wodurch sich die Verstärkungsfaktoren etwas nach oben verschieben, aber um einen konstanten Faktor – dass ist nicht schlimm.
Außerdem habe ich angenommen, dass in den Grafiken die Ausgangsamplitude des Amp. abgebildet wurde – dass die Sache ja schon viel weiter geht und der Lsp schon mit einbezogen ist hatte ich nicht geschnallt – die SW kann ja offenbar viel mehr als ich vermutet habe. Wer vernünftig liest ist offenbar im Vorteil!
Mich hat bloß deine Aussage, dass C1 keinen nennenswerten Einfluss auf das Geschehen ausüben soll so irritiert, dass ich annahm, irgendeine grundlegende Bedingung sei nicht, oder nicht in der üblichen Größenordnung berücksichtigt worden. Eines bleibt aber trotz allem: C1 bleibt das in punkto Amplitudengang alles bestimmende Glied in der Kette und ich kann mir die geringe Auswirkung beim besten Willen nicht erklären – ich sehe offenbar irgendetwas völlig falsch.
Wenn du U3 in der 0-Stellung belässt und die f linear darstellst, muss sich, zumindest am Amp-Ausgang, eine fast am Anfang beginnende Gerade mit einem Abfall von 20dB/Dekade ergeben. Wenn du C1 eliminierst muss sich eine Gerade bei etwa 20facher Verst. Einstellen. Das wird wohl auch so sein. Mich hätte das nur mal als kleiner Check interessiert – der Einflussnahme von C1 wegen.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
3eepoint
22.12.2015, 13:52
Ich mach heute nacht wenn ich vom Weihnachtsmarkt wieder komme nochmal ne Simulation die den Frequenzgang des Reglers zeigt.
Das ganze getüddel rechts in der shematic ist übrigens das Lautsprechermodell mit kompletten BxL mechanismus, daher auch die lange Rechenzeit. Das standart TSP-Parameter Modell wäre schneller, spuckt aber nicht so viele Daten aus......
Das ganze macht sich den Umstand zu nutze, dass so ziemlich jedes Masse-Feder System in der Mechanik fast 1:1 in elektrische Größen umwandelbar ist, in kombination mit ein paar Gleichungen macht das die sache doch einen ticken realer.
Phasenverschiebung ist Zeitverschiebung und ich muß mit dem systembedingt zeitverschobenen Sensorsignal ganz genau jene Halbwelle beinflussen, welche am Amp-Eingang gerade dabei ist, die Amplitude aufzubauen und nicht erst die kommende!!
Hallo Hannes,
darf ich fragen woher du dein Wissen beziehst? Ich verstehe das nicht! Um es genauer zu sagen, es ist Blödsinn. Tut mir leid, ich habe überlegt wie es netter sagen kann, aber es mußte mal raus.
Warum?
Wenn man einen geregelten Bass-LS bauen möchte, dann sollte man die Regelungstechnik kennen. Thiele und Small haben vor einigen Jahrzehnten gezeigt, dass sich LS im TT-Breich wie ein Hochpass verhalten und das Masse/Feder/BI etc unnötig sind!
@3eepooint: für die Simulation reichen die TSPs. Die Ungenauigkeiten kommen von anderer Seite.
Also besteht die Aufgabe darin einen TP mit Fb/Qb, also den ungeregelten LS, in einen TP mit Fg/Qg (g für geregelt oder gewünscht) überzuführen. Und durch ein bißchen Mathematik und Theorie findet man heraus, das dazu ein PI-Regler notwendig ist. Durch Bestimmung der Übertragungsfuntion und Koeffizientenvergleich können die 2 Werte für R und C des PI-Reglers berechnet werden. Man erhält durch die GK einen "neuen" LS mit neuen F und Q. Das macht übrigens auch die Linkwitz Transform Schaltung. Das ist alles. FAST.
Hannes, wenn du dir mal den Phasengang eines HP ansiehst, wirst du feststellen, dass deine Messungen korrekt sind, nur die Schlussfolgerungen, naja, s.o. Ich finde deine Bemühungen gut und ich würde mich freuen wenn du deine konkrete Schaltung hier veröffentlichen würdest (wie ich es auch gemacht habe). Ich denke auch, dass sie funktioniert. Elektor hatte, ich glaube in einem Halbleiterheft, so eine Schaltung mit Mikro als Sensor veröffentlicht.
Das FAST bezieht sich auf den Sensor, da ist noch einiges zu diskutieren.
Wer LTSpice als zu aufwendig empfindet, hier ist ein einfaches Simulation-sProgramm für Windows und OS X:
http://www.physicsbox.com/indexsolveelec2en.html
Der LS wird einfach als HP angenommen.
@3eepoint:
Ich habe mir gerade deine Simul. mal angesehen.
Ich denke, ihr bezieht euch auf die GK der Omega. C155 bildet dort eher einen I-Regler (R parallel zu C), in deiner Simul. hast du einen PI-Regler (2,2u in Serie zu 390k) eingebaut, was auch so stimmen sollte. Nur die Zeitkonstante f=1/(2*pi*R*C) ist viel zu groß. Wähle C155 doch mal zu 22nF.
Außerdem irritiert mich, dass dort etwas von einer BR-Box steht. Nach Thiele/Small entspricht das einem HP 4.Ordnung und den kann man nicht vernünftig mit mit einem PI-Regler gegenkoppeln.
druesel1
22.12.2015, 18:22
Hallo loki,
ein paar Bemerkungen allgemeiner Art seien mir aber doch noch erlaubt.
Ich freue mich, dass du dich in der Regelungstechnik wie zu Hause fühlst und dir offenbar vieles angeeignet hast und auch über praktische Erfahrungen verfügst. Leider muss ich immer wieder feststellen, dass etliche sattelfeste Regelungstechniker sehr tolle Ideen hervorbringen aber vielfach die Realisierbarkeit oder Praxistauglichkeit dabei vergessen. Das hier besprochene ist ja nichts neues, das wissen wir alle, aber zu einer Serienreife haben es nur wenige gebracht und offenbar nur diejenigen, welche sich der Problematik ein wenig weitergehender genähert haben und nicht, aus welchen Gründen auch immer, an der Oberfläche hängen geblieben sind.
Mit der tiefergreifenden Betrachtung der Phasenbedingungen steht und fällt dieses System der Gegenkopplung. Die viel weiter oben angesiedelte Betrachtung von Filtern und Reglern mit ihren wie auch immer gearteten Einflussnahmen auf Amplituden, Strömen und Spannungen reichen da bei weitem nicht aus - was sich hierbei im Detail abspielt bleibt dem reinen Regelungstechniker in unserer speziellen Thematik verborgen, wenn ihn nicht der Ehrgeiz packt die Angelegenheit bis ganz unten hin zu ergründen.
In einem muss ich dir aber Recht geben: Viele haben schon funktionierende Aggregate zu Stande gebracht, ob mit oder ohne regelungstechnische Kenntnisse. Die allermeisten hatten aber doch zu viele Schwachstellen, welche sich offensichtlich nicht zufriedenstellend beseitigen ließen und die Bastelarbeiten eingestellt wurden – deine gehörten ja offenbar auch dazu. Mit ein wenig mehr Detailwissen und nicht nur globalem Überwissen hätte evtl. aus so manchem Projekt mehr werden können.
Meine Schaltung werde ich nicht in vollem Umfang veröffentlichen! Ich gebe aber gerne auch Details preis, wenn die Zeit reif sein sollte, anderenfalls kommen genau solche Sachen heraus wie hier gerade geschehen.
Nur so viel; das Prinzip ist dem der Omega sehr ähnlich, aber noch einfacher zu realisieren – obwohl es kaum möglich erscheint. Noch eines, es ist nicht ein einziges Spezialbauteil verbaut und keine Manipulation an irgendeinem Teil vorgenommen worden - alles von der Stange und für Jedermann erhältlich.
In diesem Sinne auf weiterhin gutes Zusammenregeln.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
Kleine Ergänzung, da ich den letzten Beitrag bezüglich Simu gerade erst entdeckt habe.
Deine Ansichten bezüglich 2,2µ und 390k bekräftigen mich ganz stark in dem oben erwähnten. Einen großzügig dimensionierte Koppelkondensator und einen zur Spannungsreduzierung vorgeschalteten Widerstand (die Mikros liefern recht hohe Spannungen) mit einer Grenzfrequen von weniger als 1Hz als Regelungskomponente anzusehen lässt selbst den Elektroniker im 1. LJ doch etwas schmunzeln. Bitte nicht immer so kompliziert denken. Hannes
was sich hierbei im Detail abspielt bleibt dem reinen Regelungstechniker in unserer speziellen Thematik verborgen
Meine Schaltung werde ich nicht in vollem Umfang veröffentlichen! Ich gebe aber gerne auch Details preis, wenn die Zeit reif sein sollte, anderenfalls kommen genau solche Sachen heraus wie hier gerade geschehen.
Zum Glück bin kein Regelungstechniker...
Hannes, magst du denn erzählen welche Sensoren du benutzt, wie sie plaziert werden etc., welche Sensoren nicht funktionierten und was der Grund war?
Allein rational gesehen kann es garnicht sein das ich etwas nachregeln kann was schon passiert ist um es ans Ohr zu bringen. Meiner Meinung nach kann man das nur korrigieren nennen was aber einen gewissen vielleicht auch sehr kleinen zeitlichen Versatz haben muß. Auch Lichtgeschwindigkeit ist endlich.
Das mit den Gegenkopplungen war mir schon immer suspekt da man da versucht Fehler die hinten festgestellt werden vorne egalisieren zu wollen.
Darum habe ich das auch aufgegeben zu verstehen. Versucht es auch nicht mir das zu erklären! Für mich kann es keine logische Erklärung dazu geben das ich Fehler die im Jetzt entstehen durch Regelung des Eingangs nicht auftreten sollen. Erst wenn die Fehler aufgetreten sind kann doch nachgeregelt werden - oder etwa nicht?
3eepoint
22.12.2015, 20:46
Das Lautsprechermodell was ich in Spice nutze lässt sich von geschlossen auf BR umbauen, dafür ist der untere DC-Transformer und die Summierer Schaltung da, wenn die abgeklemmt ist, kommt da aber +0 auf den normalen Pegel, hat also keine Wirkung.
Hier mal mit den gewünschten Änderungen:
-Überflüssigen BR-Teil ausgelagert
-RC-Gleid am Eingang nachgerüstet.
-C156 einmal mit 22n und 2.2u gegeneinander.
-Schaltung ohne Sensorsignal.
-Nachtrag zu C154:
Weglassen des selbigen lässt die Regelung bis in den kHz bereich arbeiten, ist also als Bandbreitenbegranzung zu sehen.
Aktueller Schaltpla:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25145
Vergleich:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25146
Und ohne Sensor:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25147
Ich denke ich sollte mal n anderes Chassis raussuchen, das hier ist noch das was in der Spice datei drin war, ein echtes, vergleichbares, wäre denk ich besser, vorschläge? Noch weitere Wünsche oder Anregungen?
Allein rational gesehen kann es garnicht sein das ich etwas nachregeln kann was schon passiert ist um es ans Ohr zu bringen. Meiner Meinung nach kann man das nur korrigieren nennen was aber einen gewissen vielleicht auch sehr kleinen zeitlichen Versatz haben muß. Auch Lichtgeschwindigkeit ist endlich.
Das mit den Gegenkopplungen war mir schon immer suspekt da man da versucht Fehler die hinten festgestellt werden vorne egalisieren zu wollen.
Darum habe ich das auch aufgegeben zu verstehen. Versucht es auch nicht mir das zu erklären!
Es ist ja gerade die Kunst der Gegenkopplung, dass sie so schnell ist, dass man sie nicht bemerkt.
Selbst wenn du im Ultraschallbereich noch hören könntest, die Gegenkopplung ist schneller.
Der Fehler hat gar keine Chance sich auszubreiten, weil er schon im Keim erstickt wird.
Heutzutage hat man Lautsprecherchassis zur Wahl, die viel besser sind, als zu der Zeit, als die Regelung erfunden wurde. Außerdem sind DSPs kein Geheimnis mehr und die Benutzung wird auch immer einfacher. Flexibler und vielfältiger sind DSPs allemal.
Das dürften die Hauptgründe sein, warum kaum noch eine Regelung eingesetzt wird.
Allein rational gesehen kann es garnicht sein das ich etwas nachregeln kann was schon passiert ist um es ans Ohr zu bringen. Meiner Meinung nach kann man das nur korrigieren nennen was aber einen gewissen vielleicht auch sehr kleinen zeitlichen Versatz haben muß. Auch Lichtgeschwindigkeit ist endlich.
Das mit den Gegenkopplungen war mir schon immer suspekt da man da versucht Fehler die hinten festgestellt werden vorne egalisieren zu wollen.
Darum habe ich das auch aufgegeben zu verstehen. Versucht es auch nicht mir das zu erklären! Für mich kann es keine logische Erklärung dazu geben das ich Fehler die im Jetzt entstehen durch Regelung des Eingangs nicht auftreten sollen. Erst wenn die Fehler aufgetreten sind kann doch nachgeregelt werden - oder etwa nicht?
Lichtgeschwindigkeit ist aber schon ganz schön schnell im Vergleich zur Schallgeschwindigkeit. Aber es ist im Prinzip richtig, Regelung/ Gegenkopplung kann nicht alles heilen, aber verbessern. Wie würde ein Verstärker ohne GK klingen?
Ein Beispiel was eine gute dimensionierte GK vermag:
Ich möchte einen Tiefbass bei guter Zimmerlautstärke aus einem kleinem Gehäuse. Mein LS Visaton W 170 S in 7l (Angaben lt. Datenblatt):
Daraus ergibt sich eine Fc=90Hz bei Qtc=1, lin Xmax=4mm.
Mit GK: Fc=45Hz bei Qtc=0,7, lin. Xmax=10mm.
Das ist doch schon was.
Das sind so Dinge die ich vielleicht auswendig lernen kann aber niemals verstehe. Darum habe ich auch ein Studium abgebrochen. Wenn ich was nicht verstehe habe ich auch keine Lust es auswendig zu lernen.
So eine Gegenkopplung merkt also schon das ein Einbrecher die Tür aufmacht. Erst wenn sie aufgemacht wird kommt das Signal schließen. Es muss doch erst einmal Aktivität stattfinden damit Reaktion erfolgt. Es ist doch so das erst mal was passiert sein muß damit geregelt werden kann. Warum soll ich das nicht wahrnehmen. Mir ist das suspekt da ich aktuell passiertes zeitlich nach hinten versetzt regeln will. Da habe ich eine gedankliche Schwierigkeit.
Das Lautsprechermodell was ich in Spice nutze lässt sich von geschlossen auf BR umbauen, dafür ist der untere DC-Transformer und die Summierer Schaltung da, wenn die abgeklemmt ist, kommt da aber +0 auf den normalen Pegel, hat also keine Wirkung.
Hier mal mit den gewünschten Änderungen:
-Überflüssigen BR-Teil ausgelagert
-RC-Gleid am Eingang nachgerüstet.
-C156 einmal mit 22n und 2.2u gegeneinander.
-Schaltung ohne Sensorsignal.
-Nachtrag zu C154:
Weglassen des selbigen lässt die Regelung bis in den kHz bereich arbeiten, ist also als Bandbreitenbegranzung zu sehen.
C1 (22n) in deiner Schaltung darf NICHT parallel zu R2, sondern muss in Serie zu R3 sein. Jetzt hast du einen P-Regler und einen TP als Addierer. So wird das nicht wie gewünscht funktionieren.
3eepoint
22.12.2015, 21:35
Baust du jedes mal einen Unfall, wenn du beim Autofahren etwas nachlenken musst? Die abweichung ist da auch schon erfolgt, kann aber nachgebessert werden. Die Reglung macht es genau so, nur das sie deutlich schneller ist,so ca. 200.000km/s vs 343m/s, man beachte das k^^.
EDIT:
C1 (22n) in deiner Schaltung darf NICHT parallel zu R2, sondern muss in Serie zu R3 sein. Jetzt hast du einen P-Regler und einen TP als Addierer. So wird das nicht wie gewünscht funktionieren.
Hoppla, eben erst gesehen, wird gleich geändert, bin momentan noch an nem Bericht dran.
Das sind so Dinge die ich vielleicht auswendig lernen kann aber niemals verstehe...
Soo schwer ist es nun auch wieder nicht ;)
Die Gegenkopplung guckt was rein kommt und vergleicht im selben Moment was wieder raus geht.
Sobald auch nur eine klitzekleine Abweichung erfolgt, regelt die Gegenkopplung sofort dagegen und das sehr sehr schnell.
3eepoint
23.12.2015, 03:06
So, hier mit C154(C1) in Reihe, das Sieht gleich ganz anders aus!
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25150
Was mich jetzt irritiert ist der starke Überschwinger bei 22nF, kann aber auch an der Uhrzeit liegen, ich denk da morgen nochmal drüber nach.....
So, hier mit C154(C1) in Reihe, das Sieht gleich ganz anders aus!
Was mich jetzt irritiert ist der starke Überschwinger bei 22nF, kann aber auch an der Uhrzeit liegen, ich denk da morgen nochmal drüber nach.....
Ha, jetzt sieht man die Vorteile der Simulation / Theorie! Aber der Reihe nach. Da die Ergebnisse nicht den Erwartungen (Theorie) entsprechen, muss etwas falsch sein.
Durch Hannes Ausführungen, es handele sich um einen I-Regler, war ich auf der falschen Fährte. Der OpAmp ist im Übertragungszweig! Dabei handelt es sich also um einen Tiefpass mit ca. 35Hz im Übertragungszweig und einen reinen P-Regler. Bei der Omega bildet R151 den "Regler". Der TP macht aus dem System so eine Art Bandpass, der dann durch die Regelung linearisiert wird.
Ich würde jetzt erstmal einen Schritt zurückgehen und den simulierten LS überprüfen, also das Signal spl_mbr. Dazu muss der Regelkreis aufgetrennt werden (U3 sel=4). Das Signal acc sollte den gleichen Verlauf haben. Das Signal vel sollte um 6db und das Signal exc um 12dB pro Oktave abfallen (TP). Dann wäre noch herauszufinden um was für einen LS es sich überhaupt handelt (TSP), damit man spl_mbr einordnen kann.
Erst dann würde ich die Omegaschaltung simulieren und auf jeden Fall dann eine "klassische" Regelung. Das erfordert einen zusätzlichen OpAmp als Regler (>Elektor: IC5 ist der PI-Regler, IC6 der Summierer, R16/17, C11/12 und IC7 entfallen). Wenn die TSP deines simulierten LS mit denen des in Elektor eingesetzten übereinstimmen, sollte die Simul. funktionieren.
Gruss
Rainer
druesel1
23.12.2015, 11:01
Liebe Mitstreiter,
erst mal schnell ein paar Bemerkungen zur Simu. Bitte nicht vergessen, dass wir es mit einer, offenbar gut funktionierenden, Schaltung zu tun haben, welche ja offensichtlich gut ihren Dienst versieht.
Des weiteren möchte ich einmal auf die Frequenzachse aufmerksam machen und zu bedenken geben, dass die Techniker von B&M ganz bestimmt nur den f-Bereich bis viell. 20Hz nach unten hin im Sinn hatten. Was sich hier unter dieser Frequenz abspielt möchte der Techniker möglichst rasch begrenzen, da durch den weitern Verstärkungsanstieg ganz rasch der Amp übersteuert wird – bei mir verwende ich ein Kerbfilter mit etwa 18Hz Resonanzfrequenz mit all seinen Nachteilen, aber manchmal muss man halt Kompromisse eingehen.
Die Entscheidung ob I- oder PI-Regler hängt ganz allein davon ab, ob ich einen reinen TT-Kanal oder eine breitbandige Konstruktion im Sinn habe – und bei der Omega handelt es sich ja offenbar um einen TT-Amp.
Hier ist der reine I-Regler genau die richtige Wahl, da die Regelung über den gesamten f-Bereich (20-180Hz) problemlos betrieben werden kann. Bei mir z.B. handelt es sich um einen Vollbereichs-Amp und ich verwende einen ausgeprägten PI-Regler – die integrierende Komponente sollte genau dort ihre Wirkung verlieren, wo der Sensor nicht mehr in der Lage ist, einen positiven Einfluss aus zu üben – daher muss ich bei mir dessen Signal nochmals einer Integration unterziehen (der Techniker in mir schreit förmlich danach hier einfach zu schreiben: ich senke mit ne`m C die Höhen ab, werde mich aber bemühen beiden Sprachen eine Chance zu geben) denn wir sollten auch nicht aus den Augen verlieren, dass wir letztendlich einen möglichst linearen Schalldruckverlauf über den betrachteten Bereich erzielen möchten – das Ziel sollte nicht zu kurz kommen, sonst haben wir am Ende mit Zitronen gehandelt.
3eepoint, die Ausgangsamplitude des ungeregelten Amp zeigt genau den zu erwartenden Verlauf – macht die Simu top – C1 sorgt für den Anstieg Richtung tief und R2 sorgt für eine vernünftige Begrenzung der Amplitude. Wenn ich C1 vergrößere sinkt natürlich der Anstieg und bring uns nicht genügend Verstärkungsreserve, die wir unbedingt benötigen. Mit 22n und R5 mit 33k kann man nach meiner Meinung gut leben um die Druckverluste des Chassis mit ausreichender Gegenkopplung ausgleichen zu können – das möchten wir ja, falls das schon in Vergessenheit geraten war.
Rainer, welchen Sensor ich verwende hatte ich schon öfter erwähnt: ein Elektretmikro mit ausgeprägter 8-Charakteristik vor der Membran (um es gleich vorweg zu nehmen, der Mikrofonabstand beträgt etwa 2cm und trägt nur unwesentlichen zur Phasenabweichung bei, das Masse-Feder-System hat hier leider das Zepter in der Hand) , also nicht den direkten Beschleunigungen der Membran ausgesetzt. Kleines Bild zeigt die Anordnung (es ist nicht schön, war wo anders schon mal hilfreich) und einen Größenvergleich.
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37146449.jpg
(http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37146449.jpg)
Recht intensiv habe ich Piezogeber (u.A. aus einer alten MFB von Philips) und induktive Sensoren (hier auch Doppelschwingspule) ausgemessen (alte Kristall- und Magettonabnehmer haben gute Dienste geleistet). Funktionierte Prinzipiell alles irgendwie (Doppelschwingspule am wenigsten – Übersprechen viel zu groß) und Piezogeber recht unlinear und für mich kaum reproduzierbar. Überall war ein „Sensorverstärker“ mit gewissen Anpassungsmaßnahmen unerlässlich.
Hängen geblieben bin ich letztlich beim Elektret: Spannung proportional Schalldruck, Amp eingebaut – kein zusätzlicher Verstärker nötig, einfache Befestigung, problemlose Wiederbeschaffung und stabile Parameter, Einschleifen in den Regelkreis mühelos….und noch dazu spottbillig.
Der Amp ist von den Boxen abgesetzt, Anbindung über 2 adriges Diodenkabel (Sensorsignal und Chassisversorgung – hoffentlich liest kein Kabelfanatiker mit) – 10m mühelos machbar – Regelung machts möglich!, hat ein ungeregeltes Schaltnetzteil welches 2 D-Amp mit 250W an bis zu 16 Ohm (+/- 95V) versorgt.
Soll mal reichen, sonst scrollt jeder gleich weiter.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
Hallo Rainer, noch ganz kurz zu deinem letzten Beitrag, welchen ich gerade sehe.
Bitte mal ganz kurz einen Gang zurückschalten. Sehr schön, dass du die 35 Hz erwähnst. Was hierunter ist interessiert offenbar nur den Regelungstechniker, der Nf-Techniker möchte hier langsam Schluss machen, da das Ziel doch in greifbare Nähe gerückt ist – viel mehr wollen wir doch gar nicht!
Bis zu den erwähnten 35Hz handelt es sich um einen P-Regler, für mich ein halbwegs linearer Amp, ab dort geht er in ein reines I-Verhalten über, für mich nichts weiter als ne lineare Höhenabsenkung.
Bitte das Ziel nicht aus den Augen lassen!! Hannes
Weil wir gerade so schön beim Simulieren und Einstellen sind, der Vollständigkeit halber hier mal die Schaltung aus dem uralten Funkschauartikel:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9803&stc=1&d=1450866642
Ich poste sie "wegen der Potis" und der Beschreibung der Regelung im Artikel:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9805&stc=1&d=1450868671http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9806&stc=1&d=1450868671
Vielleicht bringt das hier ja auf Ideen. Und: Ja - hier geht's um Tiefton, aber dort muss man ja nicht stehen bleiben... ;)
my 2 cents worth...
Hannes,
beim Betrachten der Bilder kamen bei mir Gedanken auf:
1. Ist die einseitig aufgehängte Mikrofonhalterung nicht auch ein, dem "vollen" Schalldruck flächig ausgesetzes, schwingungsfähiges, Masse/Federsystem, welches also (irgendwo) eine Resonanzstelle hat? Was sind da Deine Erkenntnisse?
2. Optisch sieht es so aus, als ob die Aussensicke bei großen Hüben die Mikrofonhalterung berühren könnte, das has Du sicher berücksichtigt, aber wieviel Abstand ist denn da?
3. Hast Du mit Mikrofonhalterungen experimentiert, die über die ganze Chassibreite reichen und dadurch zwei Befestigungspunkte haben?
4. Hast Du mit Halterungen experimentiert, die dem Schalldruck weniger (reflektierende) Angriffsfläche und mehr Stabilität senkrecht zur Membran bieten, wodurch die Schwingungsanfälligkeit evtl. minimiert würde (vielleicht 6-8 mm Rundmaterial Holz oder Alu oder...)?
Danke für deine Erkenntnisse! Mir juckt's irgendwie in den Fingern die Omega-Regelung mal mit vor die Membranmitte gesetzen Mikros zu testen...
Hallo Hannes,
ja so habe ich mir das vorgrstellt. Natürlich habe ich noch Fragen.:)
1. Verkraftet so ein billiges Mikro die hohen Schalldrücke (>>120dB)?
2. Haben diese Micros nicht eine begrenzte Dynamik, so 50-60dB?
3. Hast du die Mikros schon mal seitlich, in der Schallwand versenkt, direkt am Korb ausprobiert? Das sähe besser aus und ist mechanisch stabiler.
4. Was passiert, wenn der LS an ist (ohne Musik) und z.B. neben einem leise brummenden Kühlschrank steht? Das wäre bei zu Hause so. Das Mikro nimmt das Signal ja auf. Brummt dann der LS in Gegenphase? Stört es nicht?
5. Spielt der Frequenzgang der Mikros keine Rolle? Hier:
http://www.hifi-selbstbau.de/grundlagen-mainmenu-35/softwaremesstechnik-mainmenu-66/367-500-mikrofonkalibrierungen-eine-uebersicht
wurden 78 billige Mikro vermessen. Bei 20Hz sind +/- 3dB locker drin.
Gruss Rainer
3eepoint
23.12.2015, 15:05
Ich würde jetzt erstmal einen Schritt zurückgehen und den simulierten LS überprüfen, also das Signal spl_mbr. Dazu muss der Regelkreis aufgetrennt werden (U3 sel=4). Das Signal acc sollte den gleichen Verlauf haben. Das Signal vel sollte um 6db und das Signal exc um 12dB pro Oktave abfallen (TP). Dann wäre noch herauszufinden um was für einen LS es sich überhaupt handelt (TSP), damit man spl_mbr einordnen kann.
Gruss
Rainer
Ok, mach ich heute Abend. Irgend ein Wunschchassis? Sonst nehm ich eins aus den K+T oder HH Ausgaben die ich da habe.
Ok, mach ich heute Abend. Irgend ein Wunschchassis? Sonst nehm ich eins aus den K+T oder HH Ausgaben die ich da habe.
Ja, der W170S von Visaton. Er ist interessant, da er ein lin. Xmax von 4mm hat aber eine Grenzauslenkung von +/- 10mm (lt. Datenblatt). Eigentlich ideal für eine GK. Und er ist billig.
Hast du auch ein Spicemodel von Elektret-Kapseln, z.B. MCE 4000 von Monacor? Die könnte man dann später einbauen, über spl_mbr. Das würde dann viele meiner Fragen beantworten. Vielleicht kann man ja auch den brummenden Kühlschrank mit einbauen... Ist ernst gemeint, wie verhält sich eine Regelung bei Anregung von außen, z.B. Türknallen? Knallt sie zurück?
3eepoint
23.12.2015, 15:48
Ja, sie knallt zurück. Einer der Gründe warum ein Limiter rein sollte, mit den Elektretkapseln muss ich mal gucken, geht aber sicher.
Ich würde den 170er dann mit der Boxsim Berechnung vergleichen als referenz.
druesel1
23.12.2015, 17:03
Hallo Mitstreiter,
Winfried, die Abb. sind absolut topp – ganz genau das was wir brauchen – besser und einfacher kann man es nicht in Worte und Schaltungen fassen (muss wohl ein Elektroniker geschrieben haben –hi,hi..:joke:). Hier stellen sie natürlich die Sensoramplitude und nicht das Nutzsignal ein (mache ich auch so), aber prinzipiell ist das völlig schnuppe, nur dass bei der Omega-Variante sich stets die „Grundlautstärke“ ändert und an anderer Stelle neu eingestellt werden muss.
Die Schaltung (Abb.1) eignet sich prinzipiell für alle üblichen Sensorarten, nur dass evtl. das Sensorsignal in der Amplitude vernünftig angepasst werden muss.
Um nicht alle Fragen von Rainer und dir einzeln abarbeiten zu müssen, versuche ich einmal ein paar Verallgemeinerungen zu formulieren und kopiere einfach einige Zeilen aus einem anderen Forum mit ein (sind aber von mir selbst) – passt viell. nicht immer 100%ig, müsste aber gehen.
Sensorbefestigung:
Holz (20x60x3) und Alu (20x60x2) fest auf Frontplatte, Mikro weich am Ende befestigt. Abstand zur Sicke ca. 15mm, Mikro-Membran gut 23mm. Max Membranhub somit +/- 22mm – ist im Normalbetrieb noch nie angestoßen. Ort über der Membran völlig unkritisch; keine sichtbare Phasenbeeinflussung und nur geringe Amplitudenerhöhung in der Mitte. Ausrichtung der Kapsel bei üblicher Kugelcharakteristik völlig unerheblich (ob Öffnung Richtung Membran, seitlich oder selbst nach vorn verursacht nur geringfügige Amplitudenbeeinflussung). Bei den von mir verwendeten mit 8-Charakteristik muss die Öffnung Richtung Membran zeigen. Eindrehen führt sofort zur Amplitudenabnahme bis zur völligen Auslöschung und beginnt dann wieder mit invertiertem Signal.
Beschleunigungsaufnahme durch Resonanzen oder Gehäuseschwingungen verursacht keine nennenswerte Beeinflussung im Regelbereich. Auf der Membran befestigt sieht es etwas anders aus. Auch bei senkrechter Befestigung sind die Beeinflussungen bei weitem größer, auch die Sensorspannung ist merklich höher (zeitigere mögliche Verzerrungen).
Bei Befestigung neben der Membran sinkt die Sensorspng. merklich und muss evtl. noch einmal angehoben werden. Auch die Fremdschallaufnahme kommt in einen Bereich, den ich nicht tolerieren wollte – muss ja nicht sein.
Zur Pegelfestigkeit:
Die Mikros mit 8-Charakteristik sind gegenüber denen mit Kugelcharakteristik wesentlich unempfindlicher (bitte nicht verallgemeinern!). Sie sind schaltungstechnisch so eingebunden, dass sie eine Spannung von etwa 14Vss verzerrungsarm abgeben können (kleine Druckkammer (Ohrstöpsel)). In der Hörpraxis ergeben sich bei Spitzenlautstärken max. 10Vss.
Die Mikros weisen eher zu höheren f hin nennenswerte Pegelunterschiede auf, unten sind sie recht linear allerdings mit ganz erheblichen absoluten Pegelabweichungen untereinander. Ist aber völlig unerheblich, wenn nicht wie in den Omega parallel geschaltet – hier gehen nur ausgemessene Exemplare vernünftig.
Fremdschallaufnahme:
Hier möchte ich einfach mal was einkopieren und für sich sprechen lassen.
Ich hoffe Winfried ist mir nicht böse deshalb, aber genau diesbezüglich hatte er einmal eine Frage formuliert.
__________________________________________________ ______________________
wgh52 hat geschrieben:... Was passiert eigentlich mit der AFB Regelung, wenn ich einen mit Weiche getrennten Subwoofer einsetze (der seinerseits aber keine akustische Gegenkopplung hat)? Das AFB Mikro nimmt ja dann einen (kleinen) Teil des tieffrequenten Subwooferschalls auf, hat aber (in erster Näherung file:///C:\Users\Hannes\AppData\Local\Temp\msohtml1\01\cli p_image001.gif) kein Sollsignal, weil die Weiche ja dämpft, und müsste deswegen doch versuchen den vom Mikro aufgenommenen Schall wegzuregeln, würde den Tiefbas also (etwas) dämpfen. Diese Sache würde ich im Sinne von "auf den Zahn fühlen" gerne verstehen...
Hallo Winfried,
ich werde mal versuchen aus meiner Sicht viell. noch ein wenig zur Verwirrung beizutragen.
Zunächst einmal, du hast Recht mit deiner Einschätzung, dass der vom Mikrofon „extern“ aufgenommene Schall als Störgröße von der Regelkette „empfunden“ und verarbeitet wird. Das bedeutet, dass am Additionspunkt des Regelkreiseinganges (nichts kompliziertes, lediglich 3 Widerstände, mehr nicht!) lediglich das Mikrosignal und kein (nennenswertes, der Weichentrennung wegen) Nutzsignal vorhanden ist, den Amp. durchläuft (alles passiert relativ Phasenstarr!) und erst jetzt vom Mikro wieder phasengedreht aufgenommen wird und quasi sein eigenes Signal abschwächt. Das ganze passiert nicht etwa wie hier vielleicht gemutmaßt werden könnte alles nacheinander, sondern zumindest so phasenrichtig, dass Selbsterregung oder gleichgeartete Effekte auf keinen Fall auftreten können. Es stellt sich in diesem Fall ein stabiles Gleichgewicht im Regelkreis ein, welches durch den exakten Gegenkopplungsfaktor (dieser ändert sich allerdings ganz gravieren über der Frequenz im Regelbereich) auch beschrieben werden kann. Das ufert jetzt aber etwas aus und könnte an anderer Stelle durchaus mal betrachtet werden.
Zusammenfassend ausgedrückt: die durch Mikrofonspannung und Verstärkungsfaktor zu erwartende Ausgangsleistung des (ungeregelten) Amp. wird mit vorhandener Regelung einfach kleiner. Und zwar um einen Faktor der durch die Größe der Gegenkopplung bestimmt wird – aber stabil ist (zumindest sein sollte).
Deine Befürchtung ist als soweit berechtigt. Für Marketingzwecke könnte man jetzt aufhören, um die Regelung zu verdammen. Ich werde aber versuchen die Verhältnisse noch etwas genauer unter die Lupe zu nehmen.
Wie ich sehe habe ich die kleinen Messschriebe, mit den roten und grünen Sinuswellen (etwas weiter oben) nicht weiter kommentiert und möchte es kurz nachholen, damit keine Fehlinterpretationen aufkommen und deine Befürchtungen evtl. etwas relativiert werden.
Zur 1. Abbildung (70Hz mit 15cm Mikroabstand):
[B]Messbedingungen:
f=70Hz, hier trat das Übersprechen am deutlichsten zu tage
Sub mit separatem Amp. einmal in ca. 15 cm Abstand zum Sensor (Mitte Chassis) und einmal in ca. 30 cm.
Regelamp ohne Ansteuerung, also nur Gebergesteuert
Messsignale: elektr. Ausgangspegel an den Lsp. (akustische Sinusform noch o.k.)
Spannungsteiler am Subamp.: 1/100 (grüne Kurve)
Spannungsteiler am Regelamp.: 1/10 (bitte bei der Darstellung beachten!!) (rote Kurve)
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37156978.jpg
Pegelunterschiede (Spannung!) an den Verstärkerausgängen grob 4,5 fach in der Darstellung, somit durch die Spannungsteilung bedingt etwa 45 !
Um es etwas marketingwirksamer darzustellen überschlagen wir das mal mit den auftretenden Leistungen, welche demzufolge um den Faktor 2000 auseinander liegen. Das bedeutet auf deutsch, dass du für eine u.U. 1W betragende „beeinflussende“ (je nach Phasenlage) Verstärkerleistung, durch die Regelung verursacht, etwa 2kW Verstärkerleistung am Sub benötigen würdest.
Bei den Bedingungen in der 2. Abb. mit etwa 30cm Abstand und einem Spannungsverhältnis von rund 90, würden 8kW nötig sein.
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37156979.jpg
Akustische Messungen dürften hier wohl nicht mehr möglich sein – mir würde da kein Erfolg versprechender Messaufbau in den Sinn kommen.
Entscheide bitte selbst, ob du hier Bedenken haben musst. Für mich persönlich wäre es kein negatives Entscheidungskriterium. Ich denke mal die etwas heiklen Überlegungen mit HP im Regelzweig erübrigen sich damit gänzlich – ist auch nicht ohne größere Änderungen so mal auf die Schnelle getan, würde mich aber nicht scheuen, dir das auseinander zu dröseln (nicht druesel`n !).
__________________________________________________ _________
Ich hoffe die Zusammenhänge sind noch ersichtlich geblieben.
Wünsche allen schon mal ein besinnliches Weihnachtsfest – alles Gute. Bis demnächst.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
Hallo Hannes,
danke für Deine anschaulichen Erklärungen, die ich durchaus verstehe! Mir würde es allerdings noch um einiges leichter fallen Dir zu folgen, wenn Du nicht mit riesengroßen Wattzahlen, sondern einfach mit Spannungs- oder Schalldruck-Verhälrnissen in "dB" argumentiertest, weil ich dann nicht erst auf etwas mir verständliches umrechnen müsste :thumbup: Im Sinne von "mit eindrucksvollen Zahlen Stimmung machen" war mir Marketing schon immer eher suspekt :D
Ich nehme aus Deiner Darstellung mit, dass die durch einen Subwoofer verursachte "Störgrössenordnung" so gering ist, dass sie regelungstechnisch nicht relevant wird. Das ist OK und beruhigend :) Hintergrund meiner Überlegungen oder Befürchtungen war der eventuelle Einsatz von mikrofongeregelten Subwoofers zusammen mit den mikrofongeregelten Omegas :rolleyes:
Das Thema Mikrofon-/Sensor-Befestigung möchte ich hier nicht (überziehend/ablenkend) vertiefen, interessierte mich halt bei meiner Anmerkung dafür ob "einseitige Einspannung der Mikrofon-Halterung" wirklich optimal bzw. unkritisch ist... So rein "gefühlsmäßig" käme mir nämlich eine mittige Mikrofon-Befestigungung mittels stabiler, senkrecht zur Abstrahlung "stomlinienförmiger", Halterung über der Membran, z.B. mit vier Stützen, einigermaßen optimal vor. Wie gesagt, das müssen wir hier nicht vertiefen, ich will nicht ablenken...
Hallo,
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9803&stc=1&d=1450866642
die Schaltung lässt sich ja recht einfach aufbauen (Bauteilkosten wenige Euro)
echt verlockend sowas mal auszuprobieren
mal ein Beispiel:
Tieftöner:
Visaton W 170S 4 im 10l Gehäuse (geschlossen)
lt Datenblatt:
Sd 129cm2
Obere Polplattenhöhe 4 mm
Wickelhöhe 12,5 mm
Hub +- 4.25mm
ergibt unter Freifeldbedingungen max ca. 100dB/1m bei 100Hz u. bei 40Hz noch 85dB
mit Regelung viell. 5dB mehr unterhalb 100Hz
Mikro: MCE-4000
Empfindlichkeit: 5mV/Pa@1kHz
befestigt ca. 15mm vor der Membran - da beträgt der Schalldruck schon 136dB (bezogen auf 100dB/1m)
ergibt am Mikroausgang ca. 600mV eff. bzw. 1.7Vss, dass sollte eigentlich funktionieren, bei einem grösseren
Tieftöner könnte es aber schon knapp werden (wenn ich mich nicht verrechnet habe :denk:)
gibt's evtl. noch andere (unempfindlichere) Mikro's die >140dB verkraften ?
Grüße Nobby
3eepoint
25.12.2015, 23:16
Ok, ich hab die Ersatzschaltung für die Mics gefunden, mit den PArametern sollte ich es simulieren können. Ich werd dann nach den Angaben von Nobby mal was simulieren.
Schöne Feiertage euch!
Ok, ich hab die Ersatzschaltung für die Mics gefunden, mit den PArametern sollte ich es simulieren können. Ich werd dann nach den Angaben von Nobby mal was simulieren.
Schöne Feiertage euch!
@3eepoint:
Da bin ich mal gespannt!
Ich habe noch eine Bitte. In den Simul. sehe ich die Kurven auf meinem Bildschirm kaum. Kannst du die Kurven dicker machen und eine hellere Farbe verwenden?
Den W170S würe ich in einem sehr kleinen Gehäuse simulieren, so ca. 6l. Dann hat der eine hohe Güte und man sieht später gut ob und wie die Regelung funktioniert.
140dB Grenzschalldruck hatte ich auch abgeschätzt und nach meinem Verständnis wird das ein normales Elektret-Mikro nicht mal annähernd linear schaffen (wegen des FETs).
Es gibt übrigens tatsächlich Mikros, die bis 170dB aufnehmen. Preis unbezahlbar vermutlich.
Bei thomann habe ich ein dynamisches Mikro gefunden (t.bone MB55) mit 138dB für 15,90€.
Jedes Kondensatormikrofon kann umempfindlicher für Schall gemacht werden, indem ein Kondensator elektrisch parallel zum Schwingkolben gelegt wird. Bei einer kleinen Elektretkapsel wird das nachträglicherweise fummelig, es dürfte aber auch schon angepaßte Modelle geben, nicht nur für Headsets sondern auch für noch höhere Pegel. Hier (http://www.pollin.de/shop/dt/NzkzOTMzOTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Kondensator_Mikrofone/Kondensator_Mikrofon_KINGSTATE_KEC_1838CBJ.html)ei ne Kapsel mit nur -38dB Empfindlichkeit (13mVeff Ausgangsspannung bei 92dB Schalldruck) und 10V Betriebsspannung, was für 130dB (im Nahfeld) reichen könnte.
druesel1
26.12.2015, 19:05
Hallo Mitstreiter,
im Notfall guckt ihr hier mal...https://suite.io/richard-mudhar/43nf2nh, oder sucht unter Linkwitz mod.
MfG Hannes
3eepoint
26.12.2015, 22:32
So, als erster kommt hier die Validierung des Lautsrechermodels anhand der Boxsimdaten des W170S-4 in 10L,
-Frequenzgang ist ohne Schalldruckdaten berechnet um Resoanzen ect. nicht drin zu haben
Die Beiden Plots sind, da Spice und Boxsim unterschiedlich scalieren, In mathematica eingelesen worden und gegenüber gestellt worden:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25173
So leid es mir auch tut, aber auf den ersten Blick ist das Spice Model offensichtlich fürn Arsch...... Dass der Bafflestep nicht berücksichtigt wird war ja klar, aber die Abweichung allein von der Flankensteilheit schon im Tiefton? So ist das nicht zu gebrauchen.....
Oder kann mir jemand sagen welche Randbedingungen bei Boysim noch zm tragen kommen könnten? Bis jetzt spricht es eher gegen das Spice Modell.
Hier nochaml der aktuelle Schaltplan, man beachte die Änderungen in den Parametersätzen und das ersetzen einiger Parameter durch Gleichungen, um mehr in Spice direkt zu haben:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25174
Sofern es nichts gibt, was ich bei dem Spice Modell übersehen haben könnte, würd ich vorschlagen, dass wir uns an ein vernünftiges Spice modell machen, wir werden es zum testen von Schaltungen eh brauchen. Wer ist dabei? Und was für features wären gewünscht? Ich hätte da schon n paar Sachen, pflicht wäre für mich:
-TSP-Basiert
-Beschleunigung ect. ablesbar, auch für schaltungen ect.
Kirchner hat einen Beschleunigungsaufnehmer im Angebot. Vielleicht ist das ja auch eine Option.
http://www.kirchner-elektronik.com/shop/index.php?time=1451166932&seite=produktdetail&artikelnummer=1060&rubrik1=Zubeh%F6r&rubrik2=Zubeh%F6r
3eepoint
26.12.2015, 23:07
Wäre er in der Tat, aber um das zu prüfen bräuchte es eine Typenbezeichnung und ein Datenblatt, beides finde ich auf der Seite nicht, sind die anderweitig zu bekommen?
EDIT: Ich habe grade mal das "Standart" TSP Modell im Vergleich in Spice reingehackt, der Verlauf ist fast gleich, ich würde fast glauben das Boxsim noch mehr berücksichtigt als Spice und das Gehäuse falsch modelliert ist o.ä
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/showthread.php?p=48397#post48397
3eepoint
26.12.2015, 23:15
Ich schreib mal ne Mail, danke für den Tip!
Huhu,
das Leach Model scheint mir arg komplex, irgendwie weiss man da nicht so genau wie alles funktioniert
habe kurz mit:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9827&d=1451168888
rumprobiert
das scheint zu passen (Bafflestep u. sonstigen Schnickschnack sollten wir viell. vorerst ignorieren ;) )
Grüße Nobby
3eepoint
26.12.2015, 23:38
Leider ist das GENAU das Modell welches ich zum Vergleich simuliert habe, die beiden geben sich nicht viel oberhalb von 100Hz.......
Bafflestep Ect. ist bereits ignoriert worden ;)
Ich glaube es ist hier noch irgendeine Halbraumbedingung oder sowas am Werk wovon ich nichts weis......
Leider ist das GENAU das Modell welches ich zum Vergleich simuliert habe, die beiden geben sich nicht viel oberhalb von 100Hz.......
Bafflestep Ect. ist bereits ignoriert worden ;)
Ich glaube es ist hier noch irgendeine Halbraumbedingung oder sowas am Werk wovon ich nichts weis......
mmh ...
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9828&d=1451170382
wie sieht das bei dir aus ?
Grüße Nobby
3eepoint
26.12.2015, 23:58
Geb mir das bitte mal als CSV aus Spice, dann kann ich die mal direkt gegenüberstellen.
EDIT:Ich sehe gerade, dass du den Strom über C1 geplottet hast, der Wiederum sieht dem ziemlich ähnlich, ich vergleich das eben selber.
3eepoint
27.12.2015, 00:36
Also, hier der Vergleich zwischen dem Leach, Boxsim und TSP Modell:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25175
Man sieht, dass sich Boxsim und die TSP im Bass einig sind, und Leach aus der reihe tanzt. Wenn ich die Schaltung der Modelle in Spice vergleich denke ich, dass das Problem in der Modellierung des Gehäuses liegt, die geschieht beim Modell nach Leach nemlich nur über einen einzigen Kondensator, die Idee wäre nun, Leach und die TSP version im gehäuse zu kombinieren, ich denke dann ist die Sache im Bass im Frequenzbereich validiert, zum Bereich über 2kHz denke ich, das hier die Filtersteilheit "zu gut umgesetzt" wird, da muss ich aber noch schauen wie ich das modellieren kann.....
3eepoint: Ich verstehe nicht warum du nicht einfach einen HP 2. Ordnung (als LS) nimmst mit gegebenem Q und f. Bis 500Hz ist das ausreichend, kein baffle step. Thiele und Small haben ja gerade mathematisch gezeigt, dass man die anderen Parameter eben nicht braucht. Das war eine großartige Leistung. Dann wären die Frequenz-/Phasengänge bis 500Hz von Boxsim und Spice gleich.
Der membran_coupler wandelt das dann in spl/acc etc um.
Vielleicht bekommmst du die Parameter/Modell so hin, das es für den W170S passt, aber passt das dann auch für beleibige LS?
Mikro: MCE-4000
Empfindlichkeit: 5mV/Pa@1kHz
befestigt ca. 15mm vor der Membran - da beträgt der Schalldruck schon 136dB (bezogen auf 100dB/1m)
Ahem...
Es gibt in der Akustik auch so etwas wie das Nahfeld, wo das 1/r-Gesetz nicht mehr gilt.
Ahem...
Es gibt in der Akustik auch so etwas wie das Nahfeld, wo das 1/r-Gesetz nicht mehr gilt.
Und wie hoch ist dann der Grenzschalldruck bei 15mm/30mm/50mm?
druesel1
27.12.2015, 16:11
Hallo,
JFA hat da schon völlig Recht, im extremen Nahfeld gelten gänzlich andere Bedingungen - theoretisch könntest du ja ansonsten einen unendlich hohen Schalldruckpegel erlangen wenn du den Abstand immer weiter verringerst. Mit Berechnungen wird dir kaum jemand weiterhelfen können - nicht oder nur sehr bedingt möglich. Hierzu ein kleiner Auszug:
" Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V.; DEGA-Empfehlung 101
1.7.4 Nahfeld, Fernfeld
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.
Im Fernfeld gilt: r > λ.
Im Nahfeld gilt: r < λ.
Nahfeldverhältnisse sind gekennzeichnet durch einen hohen Anteil akustischer Blindleistung und eine nur geringe Wirkschallleistung bzw. Intensität im Quellbereich.
Ursache ist für r << λ eine Phasenverschiebung zwischen Druck und Schnelle von 90°. Dem Nahfeld folgt das freie Schallfeld (Direktschallfeld), in welchem der Schalldruckpegel z.B. bei einer Kugelwelle (siehe 2.3.2) infolge ~p2 ~ r −2 mit 6 dB pro Entfernungsverdoppelung
abnimmt."
Immer wieder diese sch... Phasenverschiebung.
MfG Hannes
Und wie hoch ist dann der Grenzschalldruck bei 15mm/30mm/50mm? Gleich hoch. Er ändert sich im Nahfeld nicht mehr. Wenn man in 1m Entfernung 10 Bel mißt, sind es im Nahfeld geschätzt 12 Bel. Aber JFA kennt vielleicht die Formel, die den Durchmesser des Treibers einbezieht. Druesels Zitat paßt hier nicht, denn unser hiesiges Nahfeld wird nicht durch die Schallwellenlänge sondern die Abmessungen des Schwingkolbens definiert.
3eepoint
27.12.2015, 18:11
@loki
Das Hp-Modell ist mir für meinen Geschmack zu sehr genähert, ich hab lieber ein Modell mit allen Parametern.
So, ich denke ich habs soweit fast, hier erstmal der aktuelle Schaltplan:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25176
Ich habe die Subcircuits aufgedröselt und die Rechnungen der jeweiligen Abschnitte benannt, ich hoffe es ist einigermaßen übersichtlich geworden. Cmep2 und Lceb2 stellen das geschlossene Gehäuse da, der Teiler von 5 bei beiden gleicht die Resonanzfrequenz des Gehäuses an, die noch zu tief liegt. Da dies aber für alle eingaben der TSP der Fall sein sollte, müsste diese, zugegebener Maßen etwas lasche, Korrektur allgemein gültig bleiben.
Hier die Simulation mehrere Werte für R1 von 500 bis 5kOhm in 100er Schritten:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25177
Ich Hoffe, der Regenbogen ist einigermaßen zu erkennen, es hat sich rausgestellt, das der induktive Anteil der Membranmasse in dem Schaltbild die Verantwortung für den Höhenabfall trägt, die selbe Maßnahme bei der Schwingspuleninduktivität brachte keinen Unterschied, ist aber für die Modellierung von Kern-Nichtliniaritäten/Eisenverusten interessant, dazu aber mal wann anders mehr, die Frage, die nun im Raum steht: Welchen Effeckt beobachten wir hier, und wie lässt er sich, wie Loki schon schrieb, auf beliebige Lautsprecher berechnen? Im tieffrequenten Bereich sollte das kein Problem darstellen, da hier auf Basis der TSP und Gehäuseparameter gerechnet wird. Zu guter letzt der Vergleich zwischen Boxsim und Spice:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25178
Der Unterschied zwischen MKIII und MKIV ist das hinzukommen von R1=1kOhm. Die Frage die sich mir hier zu jetzt noch stellt, ist, in wie weit der Bafflestep und die Aufstellung in Boxsim für die restliche Differenz noch zur Verantwortung zu ziehen sind, oder ob es das schon fast wäre.....
druesel1
27.12.2015, 18:56
Hallo Mitleser,
2minütige Messung sollte etwas Aufschluss geben können.
Gemessen mit digitalem Schallpegelmessgerät WS1361; 100Hz; 6,5"-TMT; 6l CB.
Abstand zur Membran / Pegel
20cm / 80dBa
10cm / 86,1dBa
5cm / 91,8dBa
3cm / 95dBa
1,5cm / 97,5dBa
1mm / 99,9dBa
Der Messpunkt über der Membran ist unkritisch, solange die Fläche nicht verlassen wird - Plegel ändert sich kaum merklich.
MfG Hannes
gelöscht, wegen nicht nachgedacht ....
Kripston
27.12.2015, 19:48
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
naja, find ich jetzt nicht so tragisch: bel und dezi-bel - da braucht man kein studium, kapier sogar ich.
gruß reinhard
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/papers/spice_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
27.12.2015, 23:17
@JFA
Das Modell hab ich von hier:
http://www.diyaudio.com/forums/multi-way/177654-marshall-leach-vented-box-loudspeaker-spice-model-aes-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.
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.
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
28.12.2015, 12:00
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
28.12.2015, 18:26
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
28.12.2015, 18:49
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
28.12.2015, 19:48
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/showthread.php?p=48397#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,
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.
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
29.12.2015, 14:05
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?
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
29.12.2015, 16:05
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
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 :D
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
29.12.2015, 16:40
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.
mein erster Versuch die Regelung aus dem Funkschau-Artikel mit LTspice nachzubauen
s. http://www.johannes-krings.com/BM%20DELTA_1984_09_FUNKSCHAU_REGELUNG.pdf
alles stark vereinfacht ( ich habe bewusst eine "fiese" Lautsprecher-Gehäuse Kombi gewählt ca. Fs=80 Qg=3 )
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9853&d=1451426346
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
Pack sie in ein zip, das geht.
Ansonsten eine pn an den admib, damit das bei Foren update in Januar mit eingerichtet wird!
einmal zur besseren Vergleichbarkeit die Phase gedreht
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9854&d=1451427664
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 Größe der Schallquelle hat auch einen Einfluss, keine Frage. Aber wie ist denn der Phasenunterschied bei Membrandurchmesser 17 cm und Wellenlänge 3,4 m? Ich weiß nicht, wieso ich Druck und Schnelle gleichzeitig messen sollte. Wenn ich im Freifeld mit diesem Lautsprecher (mit zubetonierter Korbrückseite, als Monopol) 100Hz wiedergebe und mich von 1 m Entfernung auf 50cm nähere, steigt der Pegel um knapp 6dB. Obwohl die Wellenlänge mit 3,4 m viel größer als jene Entfernungen ist! Der Pegel ist praktischerweise die Intensität, und diese ist als Leistung je durchstrahlter Fläche definiert. Also steigt die Intensität knapp um das Vierfache, wie Deine obige quadratische Formel wohl ausdrücken sollte. Das ist für mich das pegelmäßige Fernfeld. Erst wenn die Kehrwerte der Entfernungen in die Größenordnung des Durchmessers des Lautsprechers kommen, im Nahfeld, wird die Beziehung zwischen Pegel und Entfernung immer flacher bis hin zur Konstanz. Die Wellenlänge aber ist für die Beziehung zwischen Pegel und Entfernung egal. Die Wellenlänge bestimmt im Freifeld nur den Wirkungsgrad und die Abstrahlcharakteristik.
@Grasso
Und wie hoch ist dann der Grenzschalldruck bei 15mm/30mm/50mm?
Gleich hoch. Er ändert sich im Nahfeld nicht mehr. Wenn man in 1m Entfernung 10 Bel mißt, sind es im Nahfeld geschätzt 12 Bel...
2minütige Messung sollte etwas Aufschluss geben können.
Gemessen mit digitalem Schallpegelmessgerät WS1361; 100Hz; 6,5"-TMT; 6l CB
Abstand zur Membran / Pegel
20cm / 80dBa
10cm / 86,1dBa
5cm / 91,8dBa
3cm / 95dBa
1,5cm / 97,5dBa
1mm / 99,9dBa
Grasso vielen dank für deine "konstruktiven" Beiträge hier
und wenn es eben nicht passt dann wird es passend gemacht ... so langsam geht mir der Hut hoch ...
Ich würde mich freuen, wenn ein Moderator die theoretischen Betrachtungen zu Nahfeldern in ein neues Thema auslagern könnte. Laut Druesels Messungen wäre das pegelmäßige Nahfeld erst bei einem Abstand kleiner als der Schwingkolbendurchmesser, den man durch Pi geteilt hat. Bei hohen Frequenzen, wo der Lautsprecher schon bündelt, ist das pegelmäßige Nahfeld, besser Konstantpegelfeld genannt, aber bis zu größeren Entfernungen vorhanden als bei tiefen Frequenzen. Denn wenn ein ebener Strahler stark bündelt, erzeugt er eine beinahe ebene Welle, und diese ist ein Konstantpegelfeld bis zu unendlichen Entfernungen. Also gilt für den Sonderfall eines Konstantpegelfelds, in dem die Größe des ebenen Strahlers viel größer als lamda ist, daß der Abstand viel größer als lamda sein darf.
gezippte Datei zum probieren ...
druesel1
30.12.2015, 09:13
Hallo Nobby,
deine Simu ist sehr gut nachvollziehbar und auch das Ergebnis leuchtet ein. Ich vermute aber, dass es in der Praxis doch erhebliche Unterschiede geben wird, weil ein Fakt höchstwahrscheinlich nicht mit in die Simu einfließt, genau jener, welcher die ganze Angelegenheit in der Praxis voll im Griff hat.
Das von der Membran abgegebene Signal ist im betrachteten f-Bereich ganz erheblich frequenzabhängig zeitverzögert (phasenverschoben) zum Amp-Eingangssignal, bei der Resonanzfrequenz schon 90 Grad und steigt dann weiter auf 180 Grad zu höheren f. Man kann sich leicht vorstellen, was das für die Spannung am Additionspunkt bedeutet.
Eigentlich gehörte in die Simu z.B. zwischen Lsp und Mikro noch ein frequenzabhängiges Verzögerungsglied. Wie man das formelmäßig einbindet weiß ich überhaupt nicht – ist also nur altkluges Gequatsche.
Es würde die Simu nicht einfacher und die Ergebnisse schon gar nicht schöner machen, würde aber praxisnäher sein.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
Eigentlich gehörte in die Simu z.B. zwischen Lsp und Mikro noch ein frequenzabhängiges Verzögerungsglied. Wie man das formelmäßig einbindet weiß ich überhaupt nicht – ist also nur altkluges Gequatsche.
da hast du wohl recht ... so um die 50us (Schalllaufzeit Lautsprecher -> Micro) oder doch mehr ?
nur warum ein frequenzabhängiges Verzögerungsglied ?
Grüße Nobby
Ich weiß nicht, wieso ich Druck und Schnelle gleichzeitig messen sollte.[...] Der Pegel ist praktischerweise die Intensität, und diese ist als Leistung je durchstrahlter Fläche definiert.
Bingo!
Kann doch nicht so schwer sein.
druesel1
30.12.2015, 13:04
Hallo Nobby,
du scheinst frei zu haben, sonst könntest du nicht so am Ball bleiben – schön für dich.
Leider ist die von dir in Erwägung gezogene Verzögerung das geringste Übel – um Größenordnungen geringer als jene Verzögerung, welcher wir uns ohne völligen Umbau des Chassis (Masselos o.ä.) nicht entziehen können. Mach dir bitte mal die kleine Mühe und schau dir Abb. 6.4 in Beitrag 140 und den etwas Lustig anmutenden Link aus Beitrag 152 (http://www.ahoefler.de/schwingungen/erzwungene_schwingungen/erzwungene_schwingungen.php) an.
Die Steilheit der Kurve dürfte durch Bedämpfung der Box zu beeinflussen sein, nicht aber der prinzipielle Verlauf. Und das Unangenehme an der Sache ist die Tatsache, dass hier nicht nur eine Phasenschieberei zw. Strom und Spng. stattfindet, sondern eine durch eine handfeste Zeitverschiebung verursachte Verschiebung, welche nicht mehr zu korrigieren ist – das geht dann schon in die Richtung der Gegenkopplungsbezweifler (zu denen ich keinesfalls gezählt werden möchte, das funktioniert sogar noch im GHz-Bereich hervorragend).
Leider habe ich im Netz nur sehr wenig hierüber gefunden und Berechnungsgrundlagen schon gar nicht.
Messungen hierzu hatte ich mal im Beitrag 131 eingestellt, waren damals nicht so interessant und für die meisten Zusammenhanglos und offenbar unzureichend erläutert. Bei genauerem Hinsehen erkennt man, dass bei 400Hz eine Verschiebung > 180 Grad auftritt, was eigentlich nicht möglich ist. Die einzige Erklärung, welche ich hierfür habe, ist die weitere Addition von Schlllaufzeit und beginnendem Einfluss des Masse-Feder-Systems des Mikrofons – sind aber nur Vermutungen.
Mit freundlichen Grüßen Hannes
da hast du wohl recht ... so um die 50us (Schalllaufzeit Lautsprecher -> Micro) oder doch mehr ?
nur warum ein frequenzabhängiges Verzögerungsglied ?
Grüße Nobby
Genau wie bei 3eepoint stimmt dein LS Spice Modell nicht und bis das nicht stimmt würde ich nicht simulieren. Arbeitet ihr am/mit dem gleichen Modell?
Oder den LS als HP mit Q und f, aufgebaut mit einem OpAmp, als Modell nehmen.
Hannes Erklärungen bezüglich nicht zu korrigierender Phasenschiebereien würde ich auch mal ignorieren. Da sehe ich später noch Diskussionsbedarf.
druesel1
30.12.2015, 14:50
Liebe Mitstreiter,
weil z.Zt. sehr viel theoretisiert wird – was auch mir hilft vieles besser zu verstehen, obwohl ich fast täglich praktisch damit umgehe – habe ich mal ein paar Messungen am Objekt durchgeführt, welche erkennen lassen sollten, was man so erwarten kann – wohl bemerkt mit Mikro vor der Membran, wofür ich mich letztendlich entschlossen habe.
Alle Messungen sind rein akustischer Natur mit einem geeichten Kondensator-Messmikrofon vorgenommen. Verwendet habe ich für alle Messungen die kleinen Boxen rechts oben mit ca. 6l Volumen und einem 6,5“ TMT.
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37146449.jpg
(http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37146449.jpg)
Sie sind nicht korrigiert, also ungeschönt und nicht für Werbezwecke gedacht und sollen lediglich das auf einfache Weise erreichbare veranschaulichen.
1. Frequenzgang:
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37275116.jpg
(http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37275116.jpg)
Frequenzgang 20 -200Hz ohne Regelung
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37273588.jpg
(http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37273588.jpg)
Frequenzgang 20 -200Hz mit Regelung
2. Klirrfaktor:
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37138430.jpg
(http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37138430.jpg)
30Hz; etwa 90dB in 1m; ohne Regelung; THD lt. Programm 17%
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37138428.jpg
(http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37138428.jpg)
30Hz; etwa 90dB in 1m; mit Regelung; THD lt. Programm 2,6%
3. Ein-/Ausschwingen:
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37138433.jpg
(http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37138433.jpg)
100Hz; 10 volle Schwingungen; ohne Regelung (Überlagerung wird durch Kerbfilter vor dem Regelkreis verursacht (durch provisorische Überbrückung sauber) – halt ein Kompromiss)
http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37138432.jpg
(http://soundpressureconstant.com/mediapool/116/1160949/resources/37138432.jpg)
100Hz; 10 volle Schwingungen; mit Regelung
Das ist dass, was ich mit meinem Aufbau reproduzierbar erreiche.
MfG Hannes
Da kann man schon einiges erkennen.
Der Gegenkopplungsfaktor beträgt bei 30Hz ca. 14dB, d.h. Faktor 5. Der Klirrfaktor ist um ca. 5 reduziert, 17/5=2,6 (großzügig gerundet), paßt also.
Mit GK hast du im Freqzuenzgang bei 33Hz eine Überhöhung, die Güte ist >1. Gut zu sehen ist das auch beim Ausschwingen, mit GK schwingt der LS stärker aus als ohne GK. Hier würde ich noch optimieren.
Bei meiner Version mit dem Piezo wurde das Ausschwingen deutlich besser (kleineres Q). Ich hatte meinen Bass, als er fertig war, einigen "Freaks" (Backes&Müller BM20 Besitzer) zum Hören gegeben. Q und fs konnten eingestellt werden mit Potis. Als ich den Subwoofer wieder zurückholte und die gehörmäßige optimale Güte/ Resonanzfrequenz ermittelte kam folgendes raus:
Qts=0,5 und Fs=20Hz. Das ist das Ideal. Leider gab es auch Probleme, die aber hier keine Rolle spielen.
Hannes, auch wenn ich manchmal kritisch bin, es ist schon eine tolle Leistung, so etwas in Kleinserie zuverlässig zu bauen!
3eepoint
30.12.2015, 18:27
Erstmal schön das ich mit Spice nicht mehr alleine bin ^^
@Nobby
Kleiner Tip zu Spice, wenn du schon ideale OP`s nimmst, dann nimm den UniversalOPamp2, mit den anderen idealen Modellen hatte ich bis jetzt nur Probleme....
@druesel1
Schöne Messungen, vorallem leicht zu machen. Zum thema Phase über 180°@400Hz, Lautsprecher nähern sich diesem Zustand oberhalb der Resonanzfrequenz an, das ist völlig normal, dazu kommt halt noch der Zeitversatz aufgrund der Schalllaufzeit, selbiger ist (wahrscheinlich, mir kam da grade ne idee.....) nicht korrigierbar. Das lässt sich aber leicht berechnen, ich such die gleichungen schon zusammen und teste das dann in Spice, das wird dann ein Zusatzmodul zwischen dem LS Modell und dem Mic, ein Allpass mit entsprechenden Phasengang zu definieren ist keine schwarze Magie.
Im Ernstfall bekommt man das Phasenverhalten des Chassis mit einer IGK "glatt".
Das "schlechte" Ausschwingen kommt übrigens wohl aus dem Überschwinger im Bass durch eine zu hohe Güte, das sollte sich in der Schaltung leicht anpassen lassen.
Eine neue Simu mit den Änderungen kommt dann im neuen Jahr! Wie Loki schon sagt muss erst das Modell stimmen, wobei ich immer noch denke, dass der HP Ansatz zwar einfach, aber nicht umgreifend genug ist.
@Loki
Kannst du bitte mal ne Simu als Gegenversuch mit dem HP starten? Nobby benutzt das normale TSP Modell, ich das Modell nach Leach.
2ter Versuch mit 50us Verzögerung
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/attachment.php?attachmentid=9857&stc=1&d=1451510299
die Auswirkungen sind sehr gering über 1KHz ändert sich was
wie gesagt, ein fiktiver Lautsprecher im geschlossenen Gehäuse Qgesamt ca. 3 u. Fg 80 Hz - Rot mit Regelung Grün ohne
Lautsprecher Modell können wir ja nochmal diskutieren ... aber das einfach durch einen Hochpass 2ter Ordnung zu ersetzen, leuchtet mir nicht ein.
Grüße Nobby
3eepoint
31.12.2015, 02:44
Verdammt, du warst mir dem Delay schneller als ich ^^ Übrigens kannst du mit Rechtsklick auf die Skalen den Phasengang "wrappen" lassen, dann sieht man im HF bereich die Sprünge besser ;)
@ Nobby:
Warum ich einen HP 2. Ordnung vorschlage? Schau die doch mal deine Simul. bis 100Hz an. Das ist ein genau ein HP, wie Thiele/Small heraus fanden, das ist nicht von mir.
Ab 100Hz folgt bei dir ein TP 1. Ordnung. Nur so verhält sich kein LS. Ampl. und Phase müßten gerade weitergehen.
Jetzt nehmen wie mal einen anderen LS zum simulieren, den Visaton Al170. Die Simul. wird ein ähnliches Ergebnis bringen. Toll, oder nicht? Eingebaut in eine GK wird dieser LS aber wahrscheinlich schwingen oder eine Schwingneigung haben, so bei 6kHz, weil er eine starke Überhöhung hat. Um das zu simulieren, müßte man einen PEQ (plus den HP) in den Übertragungsweg einbauen, der das Verhalten bei 6kHz einigermaßen nachbildet. Und dann würde die Simul. die Schwingneigung zeigen. Die scheinbare höhere Genauigkeit eines "echten LS-Spice Modells" braucht man nicht und funktioniert in engen Grenzen.
Gestern habe ich mir mal LTSpice installiert, es ist nicht gerade bedienungsfreundlich. Als Beispiel habe ich mal Linkwitz genommen und mir scheint auch er verwendet nur Q und F.
Ich sehe ganz andere Probleme/ Fragen mit der GK.
1. Unabhängig vom LS-Modell, kann man simulieren ob sich das Verschiebungsvolumen beim W170S verdoppelt (xmax=4mm linear, weitere 6mm Grenzauslenkung)? Welche PA-Leistung ist dafür notwendig?
2. Das Mikro ist im GK-Zweig. Es rauscht und verzerrt. Wie wirkt sich das auf das GK-System aus?
3. Wie wirken sich Störungen (Geräusche) von Außen aus?
4. Wie weit darf das Mikro entfernt sein?
5. Mikro als BA?
6. .....
Was eine GK bringt ist Kontrolle. Bei mir sah es so aus (Piezo als Sensor): Wenn ich an das Chasis klopfe, erzeugte dies ohne GK ein dumpfes, nachschwingendes Geräusch, wie bei jedem LS. Mit GK hatte ich das Gefühl die Membran ist arretiert, sie will sich nicht bewegen, das Klopfgeräusch war höher und verschwand schnell.
@ Hannes: Wie verhält sich dein System mit Mikro als Sensor?
3eepoint
31.12.2015, 15:51
Sowohl Hub als auch die Leistung kann man in Spice ausspucken lassen, wo lagen denn deine Probleme mit der Bedienung?
Bingo!
Kann doch nicht so schwer sein.
Im Nahfeld steigt die Intensität noch etwas an, obwohl die durchstrahlte Fläche das nicht mehr tut. Weil der Lautsprecher seine Leistungsabgabe nicht geändert hat, kann das nur dadurch erklärt werden, daß Schalldruck und -schnelle zunehmend phasenverschoben gegeneinander sind.
Sowohl Hub als auch die Leistung kann man in Spice ausspucken lassen, wo lagen denn deine Probleme mit der Bedienung?
Die Spice-Versionen für Win/OS X unterscheiden sich im GUI komplett. Um mit LTspice OS X zu arbeiten sollte man die Win-Version kennen. Die OS X Version ist viel moderner, aber leider nicht OS X-GUI gemäß.
Um weiter zu kommen, habe ich als Basis das LS-Modell von Linkwitz (HP 2. Ordnung) genommen. Ich denke, wenn er es als ausreichend betrachtet, dann ist es gut genug.
Die Bilder zeigen verschiedene GK-Faktoren, keine (nur LS) bis stark, entspricht alles der Theorie.
So richtig klar ist mir noch nicht wie Ltspice und die Ausgabe funktionieren, aber simulieren kann ich schon ein bißchen.:)
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1484&pictureid=25304
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1484&pictureid=25303
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1484&pictureid=25302
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1484&pictureid=25301
Hier sind die spice-files:
9926
3eepoint
04.01.2016, 18:50
Hi Loki,
ok, ich wusste nicht, dass du die OS X Version nutzt, da hat in der Tat irgend wer bei LT richtigen Mist verzapft, das Problem hatten/haben wir bei uns im Studiengang auch bei den Mac benutzern.
Die Simulation sieht an sich gut aus, wenn du jetzt noch von Nobby die Delay/Micro kombi mit rein nimmst wäre dein Vergleichsmodell soweit schon fast fertig =)
Was mich noch etwas wundert sind deine Schaltungswerte, warum hast du da einen 10Meg Widerstand? Auch die 1Meg im Regelkreis sehen etwas viel aus.
Was meinst du mit Ausgabe?
Ich war auch fleißig und hab versucht, das Leach Modell zu vervollständigen. Hierbei habe ich mir JFA's Aussage zu Herzen genommen, und mal versucht das von Leach gezeigte BR-Modell vollständig zu übernehmen. Nach einigen Stolperstellen bin ich nun an folgenden Punkt:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25305
Man sieht hier das Chassis in einer BR-Box wie in Leach s.6, die Widerstände links dienen der Überprüfung der berechneten Werte. Sie sind alle an 1V angeklemmt, bedeutet, dass durch 1/I der errechnete Wert aus den Gleichungen im Modell raus kommt, was sie, nach langwieriger Klammersetzung in Spice, auch endlich im gewissen Rahmen tun, vgl. dazu die Spice Netlist in Leach S.6. Das Proggram könnte echt mal nen Gleichungseditor wie in Lyx ect. vertragen.....
An einem Punkt komme ich aber nun noch nicht so richtig weiter, und zwar sollte der rechts verbaute ideale Trafo die Impedanz aus Gehäuse und Strahlungswiderstand so ankoppeln, dass sie wie L und C aus dem vorherigen Modell wirken, wie man am Verlauf sieht, tut es das leider nicht:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1018&pictureid=25306
Ich nehme an, dass Leach den SPL anders da raus bekommt, ich wolte aber erstmal den aktuellen Stand raushauen, bevor ich da noch weiter ran gehe, villeicht hat JFA ja hier noch 1-2 Worte zu zu sagen? Was auch noch fehlt, ist die Kopplung von Port und Membrane über die bei Leach eingezeichneten Stromquellen kpUw und kwUp, was mich auch wundert ist, dass ich die Länge des Ports noch nirgends angeben musste, wobei diese für die Berechnung des BR-Teils ja mit ausschlaggebend sein müsste.....
Soweit erstmal wieder von mir.
R1 habe ich benutzt, um den GK-Faktor einzustellen. Im Schaltplan gibt es im Moment keine GK, also ist das der Frequenzgang des LS. Normal sind 10k-100k
Ich komme nicht weiter weil:
1. Wieso wird überhaupt etwas geplottet? In V1 steht nur 1Volt und irgendwo steht .ac oct 10 10 10k. Warum werden bei RUN 3 Frequenzgänge angezeigt (Vout, Veq und Vout/Veq)? Wo kann man das ändern. Wie stelle ich feste Werte für die Y-Achse ein.
2. @Nobby: Mikro-Delay? Wie ist das realisiert? Ich sehe nur eine Voltagesource B1, die keine Verbindung hat. Wenn da noch spice directive sind kann ich sie nicht lesen.
3. Warum wird der OpAmp U1 nicht mit Spannung versorgt?
4. Ist E1 so etwas wie ein idealer PA mit V=20?
5. Ich würde gerne echte OpAmp nehmen, z.B. NE5532, Modell? Hier gibt es zwar eine Anleitung, aber im Moment noch unverständlich: http://jeastham.blogspot.de/2011/11/adding-ne5532-op-amp-model-to-ltspice.html
3eepoint
04.01.2016, 20:33
1.Ist ne "macke" das er 3 Sachen plottet, ist aber nicht schlimm, er nimmt halt dann an was du gerne sehen wolltest. Das .ac steht für eine Analyse im Frequenzbereich, also Amplitude gegen Frequenz. Das ist die Simulationsanweisung, wodurch er weis, was er machen soll, .tran ist z.B der Zeitbereich.
2.Das delay wird über eine sogenannte behavioral source gemacht, das sind spezielle Quellen, die auf kommandos hören, hier z.B ein Delay von x sekunden der spannung V()
3. Nobby hat eins der Spice Modele verwendet die das nicht unbedingt brauchen. Die dienen dazu, die Simulation einfacher zu machen. Deiner ist aber auch nicht angeschlossen.
4.Ja
5.Diese Modelle sind momentan noch etwas heftig und bringen nur begrenzt viel. der UniversalOPamp2 ist das Mittel der wahl wenn es um Prinzipschaltungen geht wie hier.
Hallo,
jetzt bin ich aber echt stinksauer.
Ich habe zweimal versucht, einen längeren Beitrag zu schreiben, während ich angemeldet war und beide Male meldet das System beim Klicken auf ANTWORTEN, dass ich nicht angemeldet bin und der Beitrag ist futsch.
Wie kommt so etwas?
Gruß
Thomas
Hallo,
jetzt bin ich aber echt stinksauer.
Ich habe zweimal versucht, einen längeren Beitrag zu schreiben, während ich angemeldet war und beide Male meldet das System beim Klicken auf ANTWORTEN, dass ich nicht angemeldet bin und der Beitrag ist futsch.
Wie kommt so etwas?
Gruß
Thomas
Ha, ist mir auch schon mehrmals passiert. Das ist ein "Sicherheitsfeature". Du mußt vor dem Anmelden "angemeldet bleiben" o.ä. markieren. Dann kannst du dir Zeilt lassen.
Moin,
ab und zu mal "Vorschau" klicken hilft auch, dann läuft der Timeout neu los.
Zur Ergänzung noch Bilder des Einschwingens. Man sieht gut, wie die GK das Einschwingen verbessert.
Mit Spice gab es Ärger, eine Simulation mit der behavioral source und GK war nicht möglich. Es klappte erst als ich sie überbrückte.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1484&pictureid=25359
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=1484&pictureid=25358
3eepoint
08.01.2016, 13:31
Wenn was mit Spice nicht stimmt wäre es schön wenn du die ASC oder zumindest n Screenshot anhängen könntest damit man das Problem lösen kann ;)
Ansonsten schöne simulation! Das entspricht schon stark dem was man da sehen möchte.
Wenn was mit Spice nicht stimmt wäre es schön wenn du die ASC oder zumindest n Screenshot anhängen könntest damit man das Problem lösen kann ;)
Ansonsten schöne simulation! Das entspricht schon stark dem was man da sehen möchte.
Hier sind die spice files.
Dies ist nur eine Simul. Jetzt wäre der Zeitpunkt konkrete, geeignete Chassis zu simulieren. Deshalb mein Aufruf:
Welche LS-Chassis eignen sich gut für die GK?
Die chassis sollten eine hohe Grenzauslenkung (damit die nicht auf den Magneten aufschlagen) haben, billig sein und längere Zeit verfügbar. Ich habe zwei chassis gefunden: W170s und W300, beide von Visaton
Hi,
vllt. Sollte man bei den kriterien auch den wirkungsgrad mit einbeziehen. Denn wenn man ein chassis verwendet, dass zwar bei höheren Frequenzen viel wirkungsgrad hat, aber bei 60-80hz im gehäuse schon abfällt, muss man dann untenrum wahnsinnig viel Leistung reinschieben, die ja auch irgendwo herkommen muss.
Mfg
Ja, idealerweise hätte der Treiber keinen linearen Hub, sodaß der Wirkungsgrad (im Kleinsignalbereich) maximiert wird. Der lineare Hub ergäbe sich rein mithilfe der Gegenkopplung.
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