Welche Daten muss ein Horntreiber haben?

[VISATON]

Jedes Kind weiß, dass ein Chassis für ein Horn eine sehr geringe Güte haben muss (Qts sehr klein). Damit wäre die Frage oben schon beantwortet. Wenn man jetzt aber fragt, "warum eigentlich?", sind selbst die Fachleute meist überfragt. Deswegen die dringende Bitte an alle, mir mal genau zu erklären, warum ein Treiber mit hoher Güte in einem Horn nichts zu suchen hat. Hinter dieser Frage steckt natürlich der B 200, den ich in ein Rearloaded-Horn einbauen möchte, wenn mich nicht schnell noch jemand davon abhält.

Admin

[DocByte]

Ein Horn ändern die akustisch-mechanische Impendanz des Chassis sodass das Chassi mehr Energie benötig, Farad kann dir dazu etwas sagen, ich habe noch ein altes Klinger Buch da steht auch eine erklärung drin, finde ich aber auf die schnelle nicht.

[Tomtom]

Hallo,

also, dann will ich mich mal aus dem Fenster hängen...

Einen Grund könnte ich mir darin vorstellen, dass dadurch, dass die gesamte Strahlungsimpedanz des Hormundes auf die Membran transformiert wird und diese deshalb enormen Kräften ausgesetzt ist, sie diesen natürlich auch entgegenwirken können muß, um überhaupt zu funktionieren. Das aber erfordert einen möglichst starken Antrieb, der wiederum gewöhnlich mit einem niedrigen Qes verbunden ist.
Der Antrieb muß kurz gesagt so stark sein, dass er eine Membrane mit der Fläche des Hormundes treiben könnte...



mfg

Tomtom

[Tomtom]

Hallo,

Fortsetzung:

Je höher demzufolge Qes, desto geringer der Wirkungsgrad des Hornlautsprechers.
Ab einer gewissen Grenze kann man da wohl besser BR-Lautsprecher verwenden.


mfg

Tomtom

[Farad]

jawohl Tomtom. Das sehe ich genauso. Durch die den starken Antrieb kommt das Chassis gegen den hohen Strahlungswiderstand an, den die Luft dem chassis entegensetzt.

Ausserdem muss die Pappe recht stabil sein, aber das versteht sich vonselbst.

Erfahrungsgemäß funkionieren auch Treiber, die eine höhere Güte aufweisen. Dann ist der Bass aber ncihtmehr so knackig, dafür etwas lauter. Ich habs mir immer so erklärt, dass das Impulsverhalten bei weitem nicht so gut ist, und man sich böse überschwinger einfängt. Durch das Horn steigt die güte im eingebautem Zustand an. Ist Qts schon hoch, gibts hässliche Buckel... aber da brauch ich Visaton wohl nix erzählen...


farad

[Basstler]

Ach was Tomtom kommt aus KA-City, das ist ja mal cool. Ein Forumsuser der richtig in der Nähe wohnt...

[gegentakt*]

Ein Horn soll ja primär einen besonders guten Wirkungsgrad erreichen, physikalisch beruhend auf einer besonders guten Anpassung der Chassismembran an den Strahlungswiderstand der Luft. Und (wie immer) wirkt auch hier der innerhalb einer bestimmten Zeit - sprich freqenzabhängig – zu beschleunigenden und abzubremsenden Masse einer Membran ihre Trägheit entgegen.
Bei tiefen Frequenzen reduziert die Impedanztransformation des Horns die Membranauslenkungen und damit die Trägheitskräfte, mit steigender Frequenz und Auslenkung steigt jedoch bei gleichem Schalldruck der von der Membran zu bewältigende Energieumsatz, weil die Massenträgheit wieder zunimmt (klar: bei höheren Frequenzen muß in kürzerer Zeit zum Erreichen der Endgeschwindigkeit die Membran stärker beschleunigt werden).
Für eine obere Grenzfrequenz = 2 * fs / Qes muß für einen möglichst breitbandige Wiedergabe die Resonanzfrequenz erhöht bzw. die (in Horntreibern dominierende) elektrische Güte reduziert werden. Oder anders ausgedrückt: je niedriger die Resonanzfrequenz bzw. je höher die Güte eines Treibers ausfällt, desto geringer ist seine obere Grenzfrequenz in einem Horn – sollte ein B200 backloaded wenigstens noch einen Teil des unteren Grundtons bis 300Hz wiedergeben, benötigte er dazu ein Qes von 0,27... (0,7 hat er...), bei ungeeignet hohen Güten passiert genau das, was Farad oben schon geschrieben hat.
(Klinger forderte ja schon beizeiten Treiber mit hoher Resonanzfrequenz und riesigen Magneten und Paul Voigt konstruierte und baute um 1945 einen Treiber mit einem Qes von 0,05 !)

Vielleicht noch ein kleiner Blick auf Qes innerhalb der Zusammenhänge der TSP und den daraus abzuleitenden Treibereigenschaften:
Qes = (Re / [B * L]²) * (Wurzel [Mms / Cms])
Aus der Gleichung erkennt man für einen niedrigen Wert für Qes die Notwendigkeit einer niederohmigen Schwingspule mit langem Draht (was deren Masse leider erhöht), ferner eine leichte Membran (was deren Verformung zufolge der an ihr wirkenden hohen Kräfte leider auch erhöht) und einen kräftigen Antrieb.

[Krips]

Hallo,

dem einen oder anderen hier ist ja meine kritische Haltung möglicherweise bekannt (gell, gegentakt...).
Ohne da jetzt eine neue Grundsatzdebatte lostreten zu wollen:
Fakt ist, dass ein sehr grosser Teil der zu der Funktionsweise der Hörner existierenden Aussagen/Berechnungsvorschriften, sagen wir mal salomonisch, alles andere als gesichterte Erkenntnisse sind.

Davon kann eigentlich jeder ein Lied singen, der mal versucht hat, nach den gängigen Vorschriften ein Basshorn für den Wohnraum zu bauen.

Meiner Meinung nach ist der einzig nennenswerte Effekt von Hörnern die Veränderung des Abstrahlverhaltens durch Bündelung.

Und die gigantischen Antriebe mit Qts 0,05 erhöhen zwar den Wirkungsgrad im oberen Bereich, aus einem wohnraumtauglichen (zu kleinen) Horn kommt aber dann nichts heraus, was man ernsthaft als Bass bezeichnen könnte.

Man kann übrigens sehr wohl auch mit höherem Qts wie z.B. beim B200 Hörner bauen, wenn das nicht so wäre, gäbe es ja all die FRS 8 - Hörner nicht.
Nicht auszudenken, was mit dem B200 möglich wäre, wenn man bedenkt, dass man dem FRS 8 mit den Hörnern ja fast noch eine Oktave unter fc abringen konnte.
Zur ersten Erprobung könnte man ja mal ein funktionierendes FRS 8 Horn (wie meins ) mal massstabgerecht auf die B200-Masse "aufblasen" und mal sehen, was passiert..
Allerdings wäre das Horn dann schon richtig gross (wie übrigens alle halbwegs gut funktionierenden Hörner...).

mfg
Peter Krips

[gegentakt*]

Der britischen Lautsprecherfachmanns Martin Colloms schrieb in seinem Buch „High Performance Loudspeakers“:

„Der Autor (--> Colloms meint sich selbst) ist sich der Gefahr zur Verallgemeinerung bei diesem Thema bewußt. (...) Hornssysteme (sind) nicht zu Topqualität in der Lage und die meisten Entwürfe sind erheblich schlechter als typische, direktstrahlende Systeme. Der Hauptgrund für die Wahl von Hornlautsprechern, die traditionell im PA-Bereich eingesetzt werden, ist ihr hoher Wirkungsgrad verbunden mit der Möglichkeit, das Abstrahlverhalten besser kontrollieren zu können (der Übergang zur 4Pi-Abstrahlung erfolgt bei tieferen Frequenzen). Beides sind entscheidende Bedingungen, wenn große Säle beschallt werden müssen.“

Und dazu gehört ein gewisser linearer Hub und eben ein starker Antrieb, diesbezüglich defizitäre Chassis mit einem Hornsystem vom Hub befreien- und im Wirkungsgrad aufpäppeln zu wollen, halte ich für ein Mißverständnis. Ein B200 mag mit seiner Güte/Resonanzfrequenz von 0,7/40Hz zwar gerade noch für eine obere Grenzfrequenz um etwas mehr als 100Hz in einem Horn geeignet zu sein, eine sich an der Horngröße realistischer Weise orientierende untere Grenzfrequenz ermöglicht dann aber vielleicht gerade 1 Oktave Bandbreite, wenig für ein derart kompliziertes Gehäuse und m.E. unter diesen Bedingungen immer noch nicht genügend Entlastung vom Hub bietend (vom Klirrfaktor durchgewalkter leichter Papiermembranen und Horn-typischen Laufzeiteffekten gleich gar nicht zu reden).

[VISATON]

Vielen Dank für die Antworten. Genauso (der Beitrag von P.Krips ausgenommen) hatte ich mir das auch immer gedacht. Ein Bestätigung fand ich schon vor langer Zeit, als wir in unser Basshorn den TIW 400 eingebaut hatten. Das funktionierte nicht so gut wie mit Musiker-Chassis z.B. BGS 40 oder anderen mit noch stärkerem Antrieb. Der Nachteil beim TIW 400 war, dass die bei einem zu kurzen Basshorn (Basshörner sind fast immer zu kurz) auftretenden Reflexionen am Hornmund zu wenig bedämpft wurden: Schmale aber starke Peaks waren im Frequenzgang zu sehen. Bei den Musikerchassis dagegen war alles perfekt.

So weit, so gut. K+T hat 1996 das sog. Jericho-Horn vorgestellt. Das ist ein Rearloaded Basshorn, für einen 8" Breitbänder konstruiert (K+T hat damals einen Fostex FE 208 Sigma mit Qts = 0,15 eingesetzt). Das Horn ist auch viel zu kurz, wodurch kräftige Peaks bei 70 Hz und 150 Hz erkennbar sind. Die Fernfeldmessung von K+T von damals zeigt das zwar nicht. Ich vermute, dass durch eine günstige Raumaufstellung alles glattgebügelt wurde. Im Nahfeld vor dem Hornaustritt waren die Resonanzen sehr deutlich zu sehen. Für den B 200 haben wir das Jericho-Horn aufgebaut und mit dem Programm AJ-Horn simuliert. Ergebnis: die gleichen Peaks an fast gleicher Stelle! Wenn wir die Daten des FE 208 eintippen, ergibt sich gegenüber dem B 200 überhaupt keine Verbesserung! Natürlich haben wir dann das Horn mit dem B 200 gemessen. Die Übereinstimmung mit der Simulation ist erstaunlich gut (wenigstens im kritischen unteren Bereich). Den Fe 208 haben wir nicht, deshalb können wir die Kontrollmessung nicht machen. Dafür haben wir mal den GF 200 eingeschraubt und gemessen. Auch keine Verbesserung der Resonanzen gegenüber dem B 200.

Ich glaube jetzt, dass Peter Krips Recht hat und wieder mal eine Legende von Generation zu Generation überliefert wurde, ohne dass jemand mal die Sache richtig überprüft hat.

Die Simulationsergebnisse und die Messungen werde ich hier veröffentlichen, sobald ich Zeit dafür finde.

Admin

[gegentakt*]

Zwei Faktoren sollte man auseinanderhalten:
Zum einen die laufzeitbedingten Peaks und Dips im Frequenzgang eines Horns, die mit der Güte in Größe und Resonanzfrequenz vergleichbarer Chassis primär nichts zu tun haben und zum anderen den von der Güte abhängigen Wirkungsgrad/Frequenzgang innerhalb des Übertragungsbereichs des Horns bzw. dessen Ausschwingverhalten. Bei Letzerem sollten Simulations- und Meßergebnisse einen deutlichen Unterschied zeigen, daß das Gehör diesen zu unterscheiden in der Lage ist, steht außer Frage... (was man als Konstruierer/Betreiber eines Breitbandchassis-im-Horn meßtechnisch als bedeutsam/hörenswert befindet, steht wieder auf einem anderen Blatt)

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PS.:
Und die gigantischen Antriebe mit Qts 0,05 erhöhen zwar den Wirkungsgrad im oberen Bereich, aus einem wohnraumtauglichen (zu kleinen) Horn kommt aber dann nichts heraus, was man ernsthaft als Bass bezeichnen könnte.

Hallo Peter,
ich glaube du verwechselst hier den FG in üblichen Schallwänden und Boxengehäusen (und den begrenzten Einsatz in einem rearloaded-Horn) mit der generellen Erfordernis einer niedrigen Güte z.B. in einem Hornsystem, welches beispielsweise bis 2,5kHz läuft (fs=60Hz). Hier braucht man tatsächlich eine Güte von 0,05 zur Überwindung der Massenträgheit im oberen Frequenzbereich, nachdem das Horn im unteren Frequenzbereich mit seinem enorm hohen Wirkungsgrad ggü. oben deutlich mehr Schalldruck produziert. Das war eine allgemeine Feststellung und bezog sich nicht auf diesen speziellen Fall und sollte nur aufzeigen, zu was für Lösungen Leute schon gegriffen haben, die sicherlich alles andere als vermessen (oder verrückt) waren.

Zur ersten Erprobung könnte man ja mal ein funktionierendes FRS 8 Horn (wie meins mal massstabgerecht auf die B200-Masse "aufblasen" und mal sehen, was passiert..
Allerdings wäre das Horn dann schon richtig gross (wie übrigens alle halbwegs gut funktionierenden Hörner...).

Zitat Admin: Ich glaube jetzt, dass Peter Krips Recht hat und wieder mal eine Legende von Generation zu Generation überliefert wurde, ohne dass jemand mal die Sache richtig überprüft hat.

Das ist ja lustig – sollten die Hornpioniere es tatsächlich versäumt haben, Treiber mit hohen Güten auszuprobieren, wenn sie übereinstimmend zu der Erkenntnis gelangt sind, daß für Hörner geeignete Chassis einwandfrei physikalisch nachweisbar niedrige Treibergüten benötigen - sofern das Wiedergabeverhalten gewissen Qualitätskriterien genügen sollte? Diese Erkenntnisse wurden schließlich mit nicht weniger Akribie entwickelt, demzufolge man einem Baßreflextreiber mit einer Gesamtgüte über 0,4 kein besonders gutes Ausschwingverhalten mehr attestieren kann.

„Halbwegs funktionierend... richtig groß“...
Hmm, was sollte das mit Legendenbildung zu tun haben? Peter, fühlst du dich hier nicht bezüglich der Baugröße des Jericho-Horns und der quasi schon vorweggenommenen Vermutung, daß sich hier wohl in der Vergangenheit die klügsten und legendärsten Köpfe der Hornszene wohl in ihrer Forderung nach niedrigen Treibergüten girrt haben müssen, nicht etwas mißverstanden? So weit würdest du wohl kaum argumentieren, schließlich schreibst du nur „mal sehen was passiert“ – oder habe ich dich da falsch verstanden?
Wie groß müßte deiner Meinung nach ein backloaded-Horn für ein B200 werden, damit es halbwegs funktioniert? Und was bedeutet „halbwegs funktionierend“? Das würde mich nun aber doch sehr interessieren.

Hallo!

Original geschrieben von gegentakt*
Zwei Faktoren sollte man auseinanderhalten:
Zum einen die laufzeitbedingten Peaks und Dips im Frequenzgang eines Horns, die mit der Güte in Größe und Resonanzfrequenz vergleichbarer Chassis primär nichts zu tun haben und zum anderen den von der Güte abhängigen Wirkungsgrad/Frequenzgang innerhalb des Übertragungsbereichs des Horns bzw. dessen Ausschwingverhalten.

Genau beim Ausschwingverhalten sehe ich auch das Problem. Als Beispiel sei mal nur die Schwingeinheit Membran+Luftvolumen der Kompressionskammer betrachtet, unter Vernachlässigung des anschließenden Horns: Beim Jerichohorn (Kompr.kammervol. ca. 10 l) ergäbe sich demnach mit dem FE208 ein Q des eingebauten Treibers von ca. 0,45 - mit dem B200 (falls ich die Daten einigermaßen richtig in Erinnerung habe) ein Q von etwa 2,5. Das läßt Ungutes befürchten. Welche tatsächlichen Probleme mit dem Ausschwingverhalten sich damit im Gesamtsystem ergeben, sollte aber durchaus mal experimentell ermittelt werden.

Gruß, Peter

[Krips]

Hallo Gegentakt,

es ist irgendwie die alte Leier, da werden die alten "Horngesetzmässigkeiten" herausgekramt und so getan, als ob das alles unstrittig sei. Die Befürworter scheren sich nicht einen Deut um berechtigte Kritik und kritische Fragen zu der angeblichen Wirksamkeit von Hörnern.
Ich habe schon mehrfach darauf hingewiesen, dass die Schalldruckerhöhung auf Achse, die gerne als Wirkungsgradverbesserung "verkauft" wird, sich hinreichend mit den Schallbündelungseigenschaften durch die Einengung des Abstrahlwinkels erklären lässt.
Bei der Monsterdiskussion im audiotreff habe ich ja bei einem Hornberechnungsverfahren nachgewiesen, dass es schlicht falsch ist, obwohl die Hornbefürworter den Text vorher als "amtlich" erklärt haben.
Weiterhin hatte ich nachgewiesen, das das HH-Eckhorn nicht effizienter ist, als eine Klassisch Bauform, die auch in die Ecke gestellt wird. Nachdem ich diesen Nachweis geführt hatte, ruderten dann die, die das Horn vorher für "amtlich" erklärt hatten, heftig zurück und erklärten es nachträglich zur Fehlkonstruktion, weil zu klein.....
Ich behaupte ja nicht, dass Hörner nicht irgendwie funktionieren, doch der Umstand, dass funktionierende hornähnliche Konstruktionen wie z.B. das Schmacks nach Anwendung der Hornformeln eigentlich nicht funktionieren dürfte, gibt anscheinen nur mir zu Denken...


Visaton mit seinem Messraum könnte das Thema ein für alle mal erledigen:

Man nehme einen einen handlichen MT Horntreiber mit rundem Horn und führe drei 360-Grad Messungen durch.
a) der nackte Treiber mit freiliegender Membran ohne Druckkammer
b) der nackte Treiber mit aufgesetzter Druckkammer
c) das komplette Horn
Bedingung: Die Membran befindet sich bei allen 3 Messungen Höhe Drehtellerachse

Ein rundes Horn deshalb, da dann unterstellt werden kann, dass die Messungen für alle Raumrichtungen identisch sind.

Dann lässt sich nämlich über die Abstrahlkeulen/Kugeln die gesamte abgestrahlte Schallenergie berechnen.
Meine Prognose ist ja hinlänglich bekannt: Ich vermute, dass die abgestrahlte Schallenergie in allen 3 Messfällen identisch ist.

Wenn sich das bestätigen sollte, dann könnt Ihr Eure ganzen Horntheorien in die Tonne treten,
Sollte sich bei der Messung tatsächlich ein signifikanter SCHALLENERGETISCHER Wirkungsgradgewinn herausstellen, dann gebe ich mich geschlagen und gestehe meinen Irrtum ein.

mfg
Peter Krips

.

[NoName]

Hallo Peter,

es sind sicher nicht ALLE zurückgerudert!!

Ich hatte mich bereits zur eingeschränkten Eignung der verwendeten Formeln geäußert. Innerhalb der bisherigen Modelle mag das alles stimmig sein, es geht aber eben um die Übertragung von Impulsen und nicht um den eingeschwungenen Zustand. Und da ist das das FL-Horn nun mal in gewissen Bereichen im Vorteil.

Leider scheint nur eben derzeit keiner Willens oder in der Lage zu sein, diesen Umstand mathematisch nachzuweisen. Meßbar ist es allerdings.

Gruß

Frank

[VISATON]

Jetzt kommen ein Paar Messungen, in der Hoffnung, dass sie zur Klärung dieser interessanten Frage beitragen:

Es wurde das Jericho-Horn untersucht.



(Aus Klang + Ton 1996)




Die dazu gehörige Messung von K+T mit dem Fostex FE 208 Sigma direkt an der Hornöffnung. Die Pegel stimmen sicher nicht, da im Nahfeld nicht richtig kalibriert wurde.

Jetzt soll untersucht werden, wie genau das Simulationsprogramm AJ Horn mit unseren Messungen im Messraum übereinstimmt.




AJ Horn-Simulation des Horns mit B200




Messung des Horns mit B 200 (Qts = 0,71). Die Ähnlichkeit der Kurven fällt sofort auf. Auch die Pegel stimmen einigermaßen gut überein. Bei höheren Frequenzen simuliert das Programm nicht mehr.


Ist die Übereinstimmung ein Zufall oder geht es auch mit einem völlig anderen Treiber wie dem GF 200 (Qts = 0,32)?






Leider sind auf den Achsen andere Wertebereiche eingestellt. Das erschwert etwas den Vergleich. Wieder gibt es deutliche Ähnlichkeiten. Die Resonanzen liegen an den selben Stellen und die Pegel stimmen auch recht gut. Interessant ist, dass obwohl der Qts-Faktor deutlich niedriger ist, die Pegel im Tieftonbereich fast gleich sind. Nur im MT-Bereich ist der GF 200 deutlich leiser – genau wie in der geschlossenen Box auch (kein Wunder, da dieses Horn nur im Tieftonbereich arbeitet).


Da das Programm recht zuverlässig arbeitet, wagen wir die Simulation mit dem FE 208 (Qts = 0,16):



Der Pegel im Tieftonbereich ist eher geringer als höher.


Mein Fazit: Im Arbeitsbereich des Horns hängt der Pegel nicht direkt vom Qts-Faktor ab! Bei den Pegeln erkennt man deutlich die Unterschiede der Chassis, die auch im direkt strahlenden Gehäusen vorhanden sind. Im Bass sind alle drei ungefähr gleich, im MT- und HT-Bereich der B 200 um 5 dB höher als der GF 200 und der FE 208 wiederum 5 dB höher als der B 200. Für eine Bassverstärkung durch dieses Horn braucht man also kein Chassis mit starkem Antrieb.

Welcher Vorteil könnte dann der niedrige Qts –Faktor haben? Das Argument, dass das Ausschwingverhalten besser ist, ist einleuchtend. Das werden wir später auch noch untersuchen.

Eine generelle Untersuchung über die Wirksamkeit der Hörner überhaupt ist auch sehr interessant und für uns leicht durchzuführen. Kommt später auch noch (Rundum-Messung).

Admin