Welche Daten muss ein Horntreiber haben?

[NoName]

Hallo Peter(K),

> Wenn Du die "Überwindung der Massenträgheit" auf ein Horn beziehst, welche Masse soll denn da auf dem Treiber liegen?

Im Artikel wird mit der ständigen Änderung der Bewegungsrichtung der Membran und der Massenträgheit dieser argumentiert. Die Auswirkungen sind da bei höheren Frequenzen natürlich stärker. Die Luftlast wirkt zusätzlich.

Beim Dirketstrahler wird die obere Grenzfrequenz - soweit ih mich recht erinnere - auch über das Masse/Antriebs-Verhältnis festgelegt. Weide hatte mal eine entsprechende Passage eingescannt.

> Meinst Du, dass beim Horn eine höhere Luftlast auf der Membran liegt ? Das wäre aber schädlich, da genau die unnütz verschoben Luftmasse beim freistrahlenden Treiber als wirkungsgradschädlich gilt. Bedeutet beim Horn nun höhere "Blindmasse" höherer Wirkungsgrad ?

Und genau hier scheint eines Deiner Probleme zu liegen. Die Luftmasse wird ja nicht wirklich verschoben, sondern das Volumen tatsächlich komprimiert. Dies ist beim Direktstrahler eben nicht der Fall. Hier wird echt(!) verschoben, sodaß keine kontrollierte Weitergabe des Stoßes durch die Moleküle erfolgen kann. Die ursprüngliche "Eingangsenergie" wird in eine andere Form umgesetzt.

> Oder wird doch bei bestimmten Frequenzbereichen die gesamte Luftmasse im Horn durch den Treiber nur verschoben (wie ich vermute), was aber von den Hornfreaks vehement abgestritten wird. Watt denn nu ???

Ab einer gewissen Frequenz mag das der Fall sein, wenn die Wellenlänge größer als das Horn wird und sich eben kein Druck mehr vor der Membran aufbauen kann. daß der Strahlungswiderstand unterhalb der Grenzfrequenz stark abnimmt, ist ja bekannt. Dramatische Auslenkungen verhindert im Regelfall aber die harte Aufhängung und/oder die kleine Rückkammer (beim FL-Horn).

So, muß jetzt erstmal weg...

Frank

[AH]

nur kurz allgemein und anschaulich zum Irrtum von Peter Krips:

Betrachten wir Strahlungswiderstand und Bündelungsmaß eines Kolbenschwingers:

http://www.htwm.de/pwill/kolbst.pdf

So kann man grob folgende Bereiche unterscheiden:

1. Der Realteil des Strahlungswiderstandes ist kleiner als 1 und fällt mit 12dB/Oktave, soweit ich mich erinnere (bei Wellenlängen, die groß sind gegen die Strahlergröße, also unterhalb ka = 1). Hier trägt das Horn zu einer tatsächlichen Erhöhung des Wirkungsgrades durch eine Erhöhung des Strahlungswiderstandes bei.

2. Der Realteil des Strahlungswiderstandes ist gleich 1 für Frequenzen oberhalb ka = 1. Das Bündelungsmaß steigt mit 6dB/8va, soweit ich mich erinnere. Hier wirkt das Horn wie von Peter Krips beschrieben nur durch eine Veränderung der Richtwirkung, denn der Strahlungswiderstand kann nicht erhöht werden. Ich nenne das mal "Krips-Bereich"

3. Bei Frequenzen weit oberhalb ka = 1 richtet der Strahler selbst sehr stark, so daß der abgestrahlte Schall das Horn gar nicht mehr "sieht". Hier ist das Horn dann schlicht wirkungslos, der Realteil des Strahlungswiderstandes ist ohnehin bereits gleich 1 und der Strahler richtet so stark, daß durch das Horn keine zusätzliche Konzentration von Energie in eine Richtung erfolgt.

Gruß

AH

[AH]

um zu erkennen, in welcher Größenordnung das liegt:

15": ka = 1 bei ca. 270Hz
10": ka = 1 bei ca. 500Hz
8": ka = 1 bei ca. 650Hz
6,5" ka = 1 bei ca. 800Hz
5": ka = 1 bei ca. 1200Hz

1": ka = 1 bei ca. 4,4kHz

Unterhalb der genannten Frequenzen führt ein Horn zu einer tatsächlichen Steigerung des Wirkungsgrades, oberhalb verändert es nur die Richtwirkung....

[PeterG]

Hallo AH,

danke für die Quelle! Aber ob die anerkannt wird? Ist ja alte, überholte Literatur... und betrachtet nur 2PI und nicht 4PI!!!

Warten wir mal die Messungen ab. Würd mir aber wünschen die Messbedingungen genau beschrieben zu bekommen.

Wünsche iein schönes Wochenende!
Peter

[Tomtom]

Hallo,

oder um es allgemeinverständlich auszudrücken:
ka=1: Gemeint ist die Frequenz derjenigen Wellenlänge, die dem Umfang der Membran des antreibenden Chassis entspricht, wobei dieser aus der Fläche SD ermittelt werden kann.

Vielen Dank dennoch, denn damit hat sich die Frage nach dem Vollbereichshorn schon erledigt.


mfg

Tomtom

[Patrick]

Wann hat man schon in einem Raum mal 4 Pi

Wenn man eine Box in eine Raumecke stellt hat man schon ein 3-seitiges konisches Horn...

Gruß,
Patrick

[Krips]

Hallo AH,

ein paar Ankerkungen muss ich noch loswerden:

zunächst mal ist k, das sollte festgehalten werden, keine absolute Grösse, sondern willkürlich so gewählt, das das individuelle Maximum des jeweiligen Treibers zu 1 erklärt wird. Tatsächlich ist der Strahlungswiderstand absolut abhängig von der Membrangrösse, je grösser die Membran, desto höher.

Oberhalb k geht nimmt das Bündelung wie von Dir beschrieben zu, gleichzeitig sinkt die akustische Ausgangsleistung mit 12 dB pro Oktave.

Wenn wir mal unterstellen, es gelänge tatsächlich, K=1 mit dem Horn bis zu einer gewünschten unteren Grenzfrequenz zu bringen, was passiert dann genau ?

Wenn die in dem PDF genannten Treibergesetzmässigkeiten nun auch für das Horn gelten sollen, dann MUSS die akustische Ausgangsleistung des Horns (da ja nun konstantes K=1 gilt) ab der unteren Grenzfrequenz mit 12 dB/Oktave mit steigender Frequenz abfallen.
Wenn nun ("Krips-Bereich") k=1 des Treibers erreicht wird, MUSS dann die akustische Ausgangsleistung mit weiteren 12 dB/Oktave abfallen (das sind nun schon 24 dB).

Unterhalb der unteren Grenzfrequenz müsste dann (bei einem Treiber Qtc=0,7 UND fc=untere Grenzfrequenz) die Ausgangsleistung mit 12 dB/Oktave abfallen.
Real existierende Hörner zeigen aber im unteren Frequenzbereich nicht dieses Verhalten.
Da kommen nun die niedrig Qtc-Treiber ins Spiel, die durch ihre Bassarmut wenigstens einen Teil des 12 dB-Abfalls zwischen unterer Grenzfrequenz des Hornes und k=1 des Treibers "glattziehen" können. Schaut Euch dazu mal den Aplitudenverlauf eines Treibers mit QTc 0,25 an......
Das habe ich aber schon in meinem ursprünglichen Text gesagt.....

Der Hopsing Point ist nun aber, da beisst die Maus keinen Faden ab: Sieht der Treiber tatsächlich, und wenn ja wie, überhaupt den erhöhten Strahlungswiderstand des Hornes ?
Der Haken ist nämlich der: wenn das Horn gross genug gemacht wird, dass K=1 bei der unteren Grenzfrequenz erreicht wird, dann ist ab der unteren Grenzfrequenz aufwärts aber schon Schallbündelung vorhanden !

mfg
Peter Krips

[Patrick]

Bitte die Begriffe auseinanderhalten, sonst kann man alles und nichts beweisen.

k=Wellenzahl=2*Pi*f/c
a=Radius des Schwingers
Z0=Schallkennimpedanz
Zk=Strahlungsimpedanz eines Kolbenschwingers in einer unendlichen Schallwand

Wenn wir jetzt die Leistung betrachten, für den Fall Realteil von Zk=1:
Es gilt P=v²*Re(Zk)*Sd=v²*1*Z0*Sd
v² ist proportional zu 1/f² (bei konstantem Strom, über der Resonanzfrequenz)
Die Schallleistung sinkt also pro Frequenzverdopplung auf 1/4

Gilt für alle Frequenzen größer der Resonanzfrequenz.

Gruß,
Patrick

[Krips]

Hallo Patrick,

wem galt Dein Hinweis nun ?

"Die Schallleistung sinkt also pro Frequenzverdopplung auf 1/4"

das sind 12 dB Abfall, und genau das habe ich gesagt..........

Falls Du das meinst k Horn und k Treiber:
wenn Das Horn k=1 bei der unteren Grenzfrequenz hat, dann gilt, was Du genau wie ich gesagt hast.
Nur dann kommt der Treiber, der mit seinem K=1 dann der gleichen Gesetzmässigkeit unterworfen ist, daher dann die 12 dB des konstanten k des Horns plus die 12 dB des nun konstanten k des Treibers, macht zusammen 24 dB ab dem k des Treibers......


mfg
Peter Krips

[Patrick]

Es gibt kein k des Treibers und k des Horns, k ist allein eine Funktion von Frequenz und Schallgeschwindigkeit und existiert unabhängig von irgendwelchen Lautsprechern.
Was du meinst ist der Realteil der Strahlungsimpedanz => Welcher Schalldruck entsteht pro Schallschnelle des Treibers.

Man kann Horn und Chassis bei der Strahlungsimpedanz nicht getrennt betrachten. Ein Horn hat keine Strahlungsimpedanz (Strahlungsimpedanzen machen nur für sich bewegende Dinge Sinn), es verändert die Strahlungsimpedanz, die für das Chassis gilt.

1/4 Leistung pro Frequenzverdopplung sind 6 dB/Oktave. Es gibt für einen Treiber in einem unendlichen Horn 2 Bereiche, über und unter der Resonanzfrequenz(v²~f² und v²~1/f²). Drüber fällt die akustische Leistung mit 6 dB/Oktave, drunter steigt sie mit 6 dB/Oktave. Gilt so aber nur für ideale Chassis ohne Masse usw...
Weißt du wie ein Horn mit Strahlungsimpedanz konstant 1 aussieht?

Gruß,
Patrick

[Krips]

Hallo Patrick,

" Man kann Horn und Chassis bei der Strahlungsimpedanz nicht getrennt betrachten. Ein Horn hat keine Strahlungsimpedanz (Strahlungsimpedanzen machen nur für sich bewegende Dinge Sinn), es verändert die Strahlungsimpedanz, die für das Chassis gilt."

Du setzt wieder was voraus, was im Moment noch strittig ist, so kommen wir nicht weiter.....

" 1/4 Leistung pro Frequenzverdopplung sind 6 dB/Oktave. Es gibt für einen Treiber in einem unendlichen Horn 2 Bereiche, über und unter der Resonanzfrequenz(v²~f² und v²~1/f²). Drüber fällt die akustische Leistung mit 6 dB/Oktave, drunter steigt sie mit 6 dB/Oktave. Gilt so aber nur für ideale Chassis ohne Masse usw..."

Sorry, aber das ist immer noch nicht richtig, der Abfall IST 12 dB/Oktave.
Wenn Du die Resonanzfrequenz des Treibers meinst, wenn sie über der unteren Grenzfrequenz des Horns liegt, dann gilt oberhalb fc 12 dB Abfall, und unterhalb fc (z.B. bei Qtc 0,7) konstante Schallenergie.

Schau noch mal in einschlägige Bücher, die den Zusammenhang von Strahlungswiderstand, Membranschnelle, Membranschnellequadrat und Membranamplitudenverlauf über der Frequenz beschreiben, dann wirst Du Deinen Trugschluss feststellen.

"Weißt du wie ein Horn mit Strahlungsimpedanz konstant 1 aussieht? "

Ja, wenns im Bass tief runter gehen soll, sehr sehr gross, auf jeden Fall deutlich grösser als das, was im Homebereich üblicherweise als "Basshorn" verwendet wird.....

Ich hab bei einem Bekannten mal eine Hornanlage gesehen/gehört, die ein Basshorn hat, das den Namen auch verdient....
Schau mal unter:

www.realhorns.de

Gruss
Peter Krips

[gegentakt*]

PS:

@ PeterG

vergiss die Geschichte mit Scheinwiderstand usw. ! hatten wir schon alles!

Oh nein, gewiß werde ich den nicht vergessen. Ich betrachte den Treiber nach wie vor als Parallelschluß-Elektromotor, dem das Prinzip des Gyrators innewohnt, wenn er Energie von der elektrischen auf die mechanische Ebene wandelt, mit angeflanschtem Schnelleübertrager zur Überwindung der Blindleistungdbarriere... Das läßt sich elektrotechnisch sehr schön nachvollziehen, auch wenn dabei bestimmte Randbedingungen sich nicht mehr erfassen lassen, weil sich Modell und Mathematik in’s Uferlose steigern. Ich kann mir im Übrigen nicht vorstellen, daß Programme wie AJ solche Mammutimplementationen beinhalten, ich sehe nach wie vor den Unterschied zwischen gemessenen und simulierten Kurven.

Ich schrieb bereits auf der 2. Threadseite: „....muß man sich tatsächlich um das Prinzip des Hornes unterhalten, daß es zum Einen die Barriere der Blindwiderstände zwischen Mechanik und Luft besser überwindet und zum Anderen den Abstrahlwinkel rund um die Anordnung in Bezug auf die Darbietung am Hörort nutzbringend schmälert und so einen Strom x durch die Schwingspule weniger verplempert und das Ganze mit einem Alpenpanorama im FG genossen werden darf?“

Da hattest du ja noch mit 3 Rufzeichen ausdrücklich zugestimmt...


@ Peter K

Mit anderen Worten: Der "verhornte" Treiber strahlt nach wie vor die gleiche akustische Energie in den Raum ein, nur ist ein vorheriger Kugelstrahler zum Keulenstrahler umgewandelt worden....

In der gerichteten Schalleistung findet man (einfach den Gesetzen und der Logik folgend) mitnichten den gleichen akustischen Energiebetrag, er muß ganz einfach höher sein, als beim vergleichbaren Direktstrahler (SD, Mms, Qts, B*L...) Letzterer wird - determiniert über seine Membranfläche – einen größeren Teil der Primärenergie in Blindleistung umwandeln, weil eine Fehlanpassung vorliegt (die mit kleinerer Membranfläche zu Ungunsten tiefer Frequenzen immer größer wird). Die Summe aus erfolgter Anpassung und gerichteter Strahlung beschert mit dem Horntrafo nicht nur einen höheren Schalldruck auf Achse, sondern insgesamt eine höhere Schallenergieübertragung in den Raum.
Im weitesten Sinne vergleichbare Effekte findet man übrigens auch bei rein elektrischen Übertragern: je niedriger die Frequenz der transformierten Wechselspannung, desto größer müssen Wicklungs- und Kernquerschnitt sein, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen bzw. nicht zu viele Verluste zu produzieren. Man betrachte dazu einmal die Parameter eines Schaltnetzteil-Übertragers mit der vergleichbaren Umsetzleistung eines Übertragers für Netzfrequenzen und vergleiche Eingangsspannung mit Ausgangsspannung mit der Schallschnelle am Hornmund bzw. am Hornhals. Hier findet man akustisch wie elektrisch das Prinzip und die Gesetzmäßigkeiten des Übertragers (mit einem vom Volumen her kleinen Schaltnetzteilübertrager läßt sich bei 50Hz nur ein sehr kleiner Teil der Maximalenergie übertragen, so wie er bei höherer Frequenz vorliegt - wenn man ihn zu höherer Leistung zwingt, fällt sein Wirkungsgrad ab und er wird heiß).

Beispiel Röhrenamp: ohne Übertrager im hochohmigen ca. 400-Volt-Anodenkreis würden die Endröhren beim direkten Anschluß an das niederohmige ca. 25Volt-Chassis kaum Leistung an das Chassis übertragen, jedoch aus der vom Netzteil stammenden Primärenergie dermaßen viel Blindleistung verarbeiten müssen, daß in wenigen Sekunden ihre Anodenbleche verglühen würden.
Nebenbei: Das Pendant zum erhitzten Anodenblech findet man (besonders beim akustisch fehlangepaßten Direktstrahler mit außerdem niedrigem B*L und hohem Qts = hohe Blindleistung = hohe Verlustleistung in der Schwingspule) in den Endstufentransistoren eines AMP mit hoher Betriebsspannung, wenn eine gewisse elektrische Leistungsfehlanpassung zu einem zu niederohmigen Chassis vorliegt und dessen Endstufentransistoren einen hohen Teil der Netzteilleistung in Wärme umwandeln müssen. Bei ca. 2/3Umax. geht jedoch ein höherer Anteil Primärenergie als Verlustleistung auf die Schwingspule über, jetzt höher, als in der Endstufe Verlustleistung entsteht - je nachdem wie hoch der Wirkungsgrad (!) des Lautsprechers (abhängig von Qts, B*L, SD, BR/Horn=akustische Anpassung, etc.) und das Verhältnis Chassisimpedanz zu Betriebsspannung des AMP liegt (=elektrische Anpassung). Zweimal fehlangepaßte Glieder bzw. zu wenig Antriebskraft und das Ganze ist eine sehr teure High-End-Heizanlage...

Wenn Du die "Überwindung der Massenträgheit" auf ein Horn beziehst, welche Masse soll denn da auf dem Treiber liegen? Meinst Du, dass beim Horn eine höhere Luftlast auf der Membran liegt ? Das wäre aber schädlich, da genau die unnütz verschoben Luftmasse beim freistrahlenden Treiber als wirkungsgradschädlich gilt. Bedeutet beim Horn nun höhere "Blindmasse" höherer Wirkungsgrad ?
Oder wird doch bei bestimmten Frequenzbereichen die gesamte Luftmasse im Horn durch den Treiber nur verschoben (wie ich vermute), was aber von den Hornfreaks vehement abgestritten wird.

Ich denke auch, daß bei Frequenzbereichen, die im Horn einer Fehlanpassung unterliegen, Luftmassen hin und hergeschoben werden, darin drücken sich m.E. (u.a.) auch die TML-Stehwellen im Horn aus, die als Blindleistung nicht auf die Sekundärseite (Hornmund) als Wirkleistung (akustischer Output) übertragen werden. Daß ansonsten der Membran durch den im angepaßten Frequenzbereich mehr Energie entzogen wird, sollte klar sein, ob man dann bildlich gesprochen sagen kann, daß mehr Luftmasse auf der Membran liegt, wenn einfach mehr Moleküle effektiver/gerichteter in Bewegung versetzt werden?


@ Tomtom

Auch nach Leach wird der Wirkungsgrad kleiner, je höher die obere Grenzfrequenz gewählt wird und steigt an, wenn Qes sinkt. Qts als Verbundvariable hat dahingegen so gut wie keinen Einfluß; man kann es getrost auf den elektrischen Anteil Qes reduzieren.

Dazu darf ich mich von Seite 2 nochmals selbst zitieren: „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...“

(Das wirft natürlich schon irgendwie die Frage nach dem letzendlich verbleibenden Wirkungsgrad eines Vollbereichshorns auf... )

Und ob. Die Schlußfolgerung fällt nicht schwer und wurde bereits Anfang des letzten Jahrhunderts für hohe obere Übertragungsfrequenzen mit Treibern der Güte 0,05 mit fetten Elektromagneten (da es kein geeignetes Magnetmaterial gab) in die Tat umgesetzt.

Gruß, ggtkt

[Patrick]

Strahlungsimpedanz ist definiert als Z = Vektor Druck / Vektor Schnelle
Ein Horn hat keine bewegten Teile, man könnte höchstens eine Eingangs- und eine Ausgangsimpedanz definieren, die das Verhältnis von Druck und Schnelle am Hals und am Mund angibt.

Ich hab die Formeln aus dem Zwicker abgeschrieben, ich brauch nicht in ein Fachbuch gucken
P=v²*Realteil(Z)*Sd
Unterhalb der Treiberresonanz v²~f², oberhalb v²~1/f², alles andere sind Konstanten in einem passenden Horn.

Gruß,
Patrick

[Bernhard]

Original geschrieben von Tomtom
denn damit hat sich die Frage nach dem Vollbereichshorn schon erledigt.

Das sowiso, denn sonst hätte ich hier schon längst ein Plasma-Horn 20Hz-100kHz rumstehen


Vielleicht seht ihr den Wald vor lauter Bäumen nicht...

Frage, deren Antwort ich zu kennen glaube:

Warum baut man einen BB in ein BL ein und nicht in ein FL ?

[Tomtom]

Hallo,

@Bernhard: Ich nehme mal an, Du hast Dich natürlich längst darüber informiert und weißt, dass der Gedanke an und für sich so abwegig gar nicht ist, muß doch nur die 'Flammengröße' entsprechend sein und, was eben das Problem ist, stabil aufrecht erhalten werden.
Zu Zeiten der Magnat Tweeter jedenfalls wurde tatsächlich ganz ernsthaft über Plasmawandler mit Einsatzfrequenzen ab 200Hz nachgedacht. (Ich glaube mich zu einnern, dass da von >6cm Flammengröße die Rede war...)
Na, vielleicht hast Du ja Glück und es ergibt sich doch noch was in diese Richtung auch wenn die Störeinflüsse extrem sind.

@gegentakt*: unbesorgt, ich weiß schon, dass Du Ahnung vom Geschäft hast.


mfg

Tomtom