Beschleunigung Tieftöner-Membran?

[jama]

Vor 30 Jahren hatten alle renommierten Lautsprecherhersteller derartige Prestige-Projekte laufen.
soviel waren sie nicht...

Was daraus geworden ist sieht man ja. Der Aufwand, und letztlich die Kosten für den Kunden stehen in keinem vernünftigen Verhältnis zum Nutzen.
ich gebe lieber mein geld für so ne lautsprecher aus als (NUR laut image hi-fi) 3000euros für ein 2weg mit günstigen chassis und eine 6db weiche (scala) ,knowhow hin oder knowhow her...

[Calvin]

Hi,

geregelte Systeme haben mehrere Problemstellen.
- geeigneter Sensor zu günstigem Preis
- Chassismaterial
- Aufwand
- Dynamik
Was kann man mit der Regelung überhaupt erreichen?
Chassisparameter sollten nur noch eine untergeordnete Rolle spielen und die Systemparameter werden durch die Elektronik bestimmt. Einen ganz ähnlichen Ansatz erzielt man mit biquadratischen Equalizern (also Steurungen), die Linkwitztransformation sei nur als Beispiel genannt.
Im Idealfall werden Verzerrungen drastisch reduziert. Das ist analog zu Operationsverstärkern, bei denen praktisch nur noch die Dimensionierung der Gegenkopplung das Verhalten des Verstärkers besimmt. Im Gegensatz zum OP kann jedoch die offene Schleifenverstärkung nicht sonderlich groß gemacht werden, was zur Folge hat, daß das System nicht so gut ausregelt. Dementsprechend werden Verzerrungen nur etwas abgesenkt. So wenig, daß die Wahl eines anderen verzerrungsärmeren Chassis durchaus mehr bringen kann.
Interessanterweise lassen fast alle Forendiskussionen den Punkt Sensor ausser acht, obwohl dieser Punkt m.A.n der hauptsächlich entscheidende ist. Der Sensor bestimmt mit welchem Parameter geregelt werden soll, Beschleunigung, Geschwindigkeit, Position, oder Kombinationen davon. Dementsprechend muss die Regelung ausgelegt werden, was heißen kann, das das Signal mit zusätzlichem Schaltungsaufwand bearbeitet werden muss (Stichworte: einfache oder doppelte Integration, Verhalten von Integartoren). Für die Qualität der Regelung ist es ganz entscheidend, mit welcher Präzision und Dynamik der Sensor den Messwert erfasst. Was nutzt die ganze Regelei, wenn am Ende nichts anderes herauskommt als ein halbwegs gerader Frequenzgang weil der Sensor selbst vielleicht schon stark verzerrt (Hysterese bei Piezo-Beschleunigungsaufnehmern)? Was nutzt es wenn der Sensor zu unempfindlich für kleine Hübe des Treibers (Rauschen bei optischen Wegaufnehmern), oder überlastet bei großen Hüben ist (Mikrofon als Beschleunigungssensor)?
Obwohl die Regelung mit Beschleunigungssensor schaltungstechnisch die einfachste ist muss man sich wundern an wievielen Ecken und Enden Philips in ihren MFB-Boxen zusätzlich kompensieren und korrigieren.
Für den Bassbereich scheinen Geschwindigkeitssensoren (Sensorspule) der beste Kompromiss zwischen Aufwand, Kosten Dynamik und Linearität zu sein. Leider kommt man um einen Eingriff/Modifikation in das Chassis nicht herum.
Kritisch ist auch der Punkt Dynamik zu sehen. Wird ein Treiber hoch ausgesteuert oder gar übersteuert, so hat das üblicherweise zwar hohe Verzerrungen und Verschlechterung des Klanges zur Folge, ansonsten passiert eigentlich nichts dramatisches. Was passiert aber, wenn die Regelung übersteuert wird, z.B. größerer Hub des Treibers als der Wegaufnehmer erfasst, oder clipping des Sensorsignals oder Verstärkers? Aufgrund der Verringerung des BL-Produktes bei größeren Hüben des Treibers wird dessen Schwingspule auf alle Fälle ein höherer Strom aufgezwungen, den der Verstärker auch erst mal liefern können muss. Einige Treiberhersteller spezifizieren den linearen Hub an dem Punkt, an dem das BL-Produkt auf 70% des Maximalwertes abgesunken ist.
Das Sytem muss für diese Bedingungen also Schutzfunktionen und/oder Voraussteurungen beinhalten, was zusätzlichen Aufwand bedeutet.

Abgesehen von der Verzerrungsreduktion (eventuell auch Gruppenlaufzeit?) hat eine Regelung m.A.n keinen offensichtlich bedeutenden Vorteil, der nicht ebenso durch eine Steurung erzielt werden könnte. Über die Hörbarkeit von Verzerrungen gerade im Bassbereich kann gepflegt gestritten werden. Es scheinen aber selbst Werte im hohen einstelligen Prozentbereich unhörbar zu sein. Das Nutzen-zu-Aufwand-Verhältnis spricht also eher gegen eine Regelung.

jauu
Calvin

[raphael]

Ich habe einen Artikel aus JAES hier. Dort wurde auf die Spule des Tieftöners eine zweite (identische) Spule aufgewickelt. Zusätzlich wurde vor dem Vergleichsglied des Reglers noch eine Kompensationsschaltung eingebaut. Die Gewinne waren deutlich meßbar. Allerdings wurde zusätzlich ein Stromverstärker statt eines Spannungsverstärkers eingesetzt.
Es gab hier schonmal einen Thread zu geregelten Lautsprechern. Damals hatte ich ein wenig gegooglet und erinnere mich, gelesen zu haben, daß die Verwendung einer Spule eines Doppelspulen-Chassis als Sensor-Spule die denkbar schlechteste Variante ist. Andererseits gibt es in der AudioXpress mehrere Artikel wo genau das gemacht worden ist.
Mit optischer Abtastung meinte ich auch die Erfassung via PSD-Element, die es in hinreichender Länge gibt und auch garnicht so teuer sind.

Zurück zur Beschleunigung. Analog Devices hat mal ein Uni-Projekt gefördert, bei dem versucht worden ist, die Beschleunigung als Ist-Wert-Erfassung zu verwenden. Dazu wurde das erfasste Signal zweimal integriert und dann auf einen Subtrahierer gegeben (alles analog). Hat nicht funktioniert, da man herausgefunden hat, daß die Integrierglieder gleichzeitig als Tiefpässe fungierten und die Signalanteile, die eigentlich geregelt werden sollten, bei der Ist-Werterfassung herausgefiltert worden sind. Schließlich hat man den Trick mit der doppelten Integratioin eines sinusoidalen Signals angewendet. Dies ist meiner Meinung nach aber nicht zulässig, da hier die Annahme zugrunde liegt, daß ein stationäres Signal dem Lautsprecher zugeführt wird. Der geregelt Lautsprecher liefert dann zwar gute Meßwerte, die Meßsignal entsprechen aber nicht der Realität, da Musik immer viele nicht-stationäre Anteile enthält, die für unser Hören aber wichtig sind.

Nichtsdestotrotz, ich werde wohl demnächst mal einen der Sensoren nehmen und ihn einfach mal auf einer Membran montieren und mal gucken, welche Beschleunigungen da so auftreten, bei Musiksignalen.

Raphael

[harry_m]

... Die Gewinne waren deutlich meßbar...

aber auch hörbar? Eigentlich widerspricht es dem, was Calvin geschrieben hat nicht: sprich, mit einem besseren Chassis lässt sich der Effekt billiger und einfacher erreichen.

Das Problem mit dem doppelten Integrieren kenne ich auch: das größte Problem ist die Drift, die sich auf die Dauer nicht kompensieren lässt. Egal, ob es jetzt analog oder digital abgewickelt wird: liegt in der Natur der Sache und führt dazu dass man ab und zu einfach den "Reset-Knopf" drücken muss. In der Schaltung, die ich vor vielen Jahren gemacht habe geschah diese automatisch: ich habe dafür die Gleichspannung herausgefiltert und mittels einen Komparators einen "Analoschlüssel" betätigt.

[raphael]

Eben, da habe ich so meine Zweifel, ob es hörbar ist, was da gemessen wird, weil von der falschen Grundannahme ausgegangen wird bzw. wesentliche Bestandteile vernachlässigt werden.

Raphael

[Toni Visa]

Hallo

...die Verwendung einer Spule eines Doppelspulen-Chassis als Sensor-Spule die denkbar schlechteste Variante ist.
...

M.E. ist eine Spule immer noch die Variante, die die wenigsten Störeinflüsse durch das Chassis erfährt.
Das erhaltene Signal ist direkt proportional zur Bewegung der (Antriebs-) Spule.
Ein Problem ist dann gegeben, wenn die Spule das homogene Magnetfeld verläßt. Von da an ist das Signal nicht mehr linear. Dieser Fall muß möglist vermieden werden, da sonst der Verstärker immer weiter nachregelt und den LS zerstört. Es muß also eine Art "Softclipping" eingebaut werden.
Ein zweites Manko ist eine Induktion auf die Sensorspule durch den "Nutzstrom" wenn die Spulen übereinander gewickelt werden. Dieses muß natürlich wieder herausgefiltert werden.
Eleganter wäre es wenn die Sensorspule hinter der Antriebsspule angeordnet wäre. Allerdings ist dann der Kostenaufwand erheblich höher.

Gruß
Toni Visa

[hreith]

Hi Calvin ,

hier die Klirrmessung aus der stp 4/09.
Links die im Bass geregelte Backes&Müller BM2, rechts die ungeregelte Geithain RL940. Beide sind aktive 2Wegeriche, haben ein ähnlich großes Gehäuse, ähnliche Membranfläche, kosten ähnlich viel ....


Bis hart an die Belastungsgrenze ist der Klirr der BM2 im Bass sehr gering, steigt dann sprunghaft an.
Ab dem Grundton ist der Klirr der ungeregelten Geithain geringer.

[Toni Visa]

Hallo

Die RL940 scheint mir der bessere LS zu sein, aber man dardf nicht ausser acht lassen, daß die BM2 an ihrer Grenze arbeitet während die RL940 noch 6dB Luft hat. Ohne Korrekturmaßnahme kommt die RL940 sicher auch nicht aus. Im Bassbereich findet doch auch eine Erhöhung statt. Im Tiefbass unter 30Hz ist die BM2 deutlich stärker.

Gruß
Toni Visa

[hreith]

Hi Toni Visa,

naja, wer der bessere Lautsprecher ist, lässt sich wohl alleine aus dem Bildchen nicht ablesen. Es ging mir auch nur um die Veranschaulichung der unterschiedlichen Optimierungsversuche bei ansonsten ähnlichen Randbedingungen. Das Geld und der Aufwand, der bei B&M in die Regelung geflossen ist, scheint bei der Geithain in der Verbesserung des Treibers versenkt worden zu sein.
Die Diagramme legen den Verdacht nahe, dass der Sensor der B&M ab dem Grundton mehr klirrt als der Treiber der Geithain. Im Bass, wo die Auslenkungen sehr groß und der Klirr der Treiber damit entsprechend hoch wird, ist der Sensor wohl im Vorteil, ab dem Grundton aber nicht mehr. Wodurch der Grenzpegel begrenzt wird (Treiber, Sensor odr Elektronik), lässt sich aus dem Diagramm so nicht ablesen.

[Toni Visa]

Hallo hreith,

die Verzerrungen von LS werden wohl nur zu einem geringen Anteil durch die nichtlineare Bewegung der Spule hervorgerufen, Vielmehr sind es die Partialschwingungen. Die werden durch bessere Materialien reduziert.

Der Grenzpegel (Maximallautstärke) wurde von den Redakteuren angegeben.

Gruß
Toni Visa

[harry_m]

...Partialschwingungen. Die werden durch bessere Materialien reduziert...

Jepp. Das wir einer der gründe sein, warum ein bekannter HiFi-Hersteller aus Nordeuropa neuerdings auch Tieftöner mit Alu-Membranen ins Programm aufgenommen hat. Die werden aber schwarz gefärbt und sind als solche auf Anhieb nicht zu erkennen.

[hreith]

Hi Toni Visa,

ab dem Grundton, wo die Auslenkungen relativ gering sind, mag die Membran dominant sein. Im Bass mit den hohen Auslenkungen dürfte die Antriebseinheit den wesentlichen Anteil am Klirr erzeugen.
Soweit mir bekannt ist, gibts bei der stp 2 Werte für den Grenzpegel. Der Wert bei der Klirrmessung (Maximallautstärke) stammt aus dem Messlabor. Dabei wird der Testling solange gequält, bis bestimmte frequenzabhängige Grenzwerte für Klirr oder Kompression überschritten werden. Darum kann hier auch z.B ein Wert von 99,5dB stehen den so wohl kein Mensch angeben könnte.
Nur der Balken bei Grenzdynamik in der Bewertung entspringt dem subjektiven Empfinden im Hörtest.

[walwal]

Jepp. Das wir einer der gründe sein, warum ein bekannter HiFi-Hersteller aus Nordeuropa neuerdings auch Tieftöner mit Alu-Membranen ins Programm aufgenommen hat. Die werden aber schwarz gefärbt und sind als solche auf Anhieb nicht zu erkennen.

So klingen sie nicht metallisch

[MFB]

wie ermitteln denn die Zeitschriftenschreiber die untere Grenzfrequenz?
Müßte nicht der Pegel bei 400Hz als Referenz (0dB) genommen werden?
Gruß
Jürgen

[hreith]

Hi Jürgen ,

das dürfte bei jeder Zeitschrift untrschiedlich sein und wie es die stp macht weis ich im Moment auch nicht. Den Vergleich mit einem Referenzpegel bei 400Hz würde ich jedenfalls als ungeeignet empfinden. In dem Fall wäre ja ein einzelnder Sinus-Ton der Bezugspunkt und das ist bei einem Konstrukt wie einem Lautsprecher sicher keine wirklich gute Idee. Ich halte es für wesentlich warscheinlicher, dass hier ein wie auch immer gefärbtes Rauschsignal als Referenz benutzt wird.