Subwoofer mit Passivmembran

[wolfgang520]

Ich plane den Bau eines Subwoofers mit Passivmembran. Das Gehäuse sollte wegen der besseren Unterbringungsmöglichkeit würfelförmig sein.
Nun stellt sich für mich die Frage, welches die bessere Platzierung der Passivmembran ist.
- Chassis auf die Front und Passivmembran an die Seite, also um 90 grd versetzt.
- Chassis und Passivmembran auf beiden Seiten gegenüberliegend, also um 180 grd. versetzt.

Hintergrund der Fragestellung ist die Anregung der Raummoden. Bei 180 grd. Versetzung würde sich eine nierenförmige Charakteristik ergeben, die ähnlich einem Dipolsystem die Raummoden etwas weniger anregt.

Kann mir jemand diese Theorie bestätigen?

Gruß

Wolfgang

[walwal]

Nein, das wird nicht passieren, weil Membran und PM entgegengesetzt schwingen, nicht wie bei einem Dipol.
Trotzdem würde ich wegen Impulskompensation die 180 Grad Variante bauen, wenn sie optisch zusagt.

Wenn du was gegen Raummoden unternehmen willst: mehrere SW, PEQ, Aufstellung sind wirksam.

[wolfgang520]

Subwoofer mit Passivmembran

Hallo Jürgen,
Deine Antwort kommt mir sehr entgegen und bestätigt meine Theorie, die ich allerdings nicht belegen kann sondern nur rein gefühlsmäßig hatte. Die mit einfachen Worten benannte Gegenphasigkeit des Dipols war mir nicht bewusst,
aber selbst wenn sich keine Dipolwirkung einstellt, wichtig ist mir halt nur, dass kein grundsätzlicher Mangel vorliegt.

Auch optisch sagt mir die 180 grd. Variante zu. Ich hatte eigentlich nur Bedenken, dass es zu Auslöschungen kommen kann, wenn eine Membran Überdruck und die andere Unterdruck erzeugt.

Der Begriff Impulskompensation sagt mir jetzt noch nicht viel, kannst Du das sinnbildlich kurz erläutern?

Gruß

Wolfgang

[Violoncello]

Ich hatte eigentlich nur Bedenken, dass es zu Auslöschungen kommen kann, wenn eine Membran Überdruck und die andere Unterdruck erzeugt.

Wenn das so wäre, würde es tatsächlich zu Auslöschungen kommen. Dem ist aber nicht so, die Membranen schwingen in etwa gleichphasig.

Der Begriff Impulskompensation sagt mir jetzt noch nicht viel, kannst Du das sinnbildlich kurz erläutern?

Die Membranen bewegen sich in etwa symmetrisch zur Mittelachse des Gehäuses, ihre Impulse heben sich daher weitgehend auf und bringen das Gehäuse nicht zum "Wackeln".

[Mr.Tom]

Braucht man für Impulskompensation nicht zwei aktive Chassis die gegenphasig arbeiten und deren Kräfte sich aufheben?

Eine Passivmembrane bewegt sich in die gleiche Richtung wie die aktiv angetriebene, somit verstärken sich die Kräfte auf das Gehäuse in dieselbe Richtung.

Aus optischen Gründen würde ich die Chassis aber auch gegenüber anordnen.

[walwal]

Die gleiche Richtung war nicht geplant, sondern 90 oder 180 Grad. Bei 180 bewegen sich (vereinfacht) beide Chassis nach außen, aber in entgegengesetzter Richtung womit die I-Komp erreicht wird. Sicher (bei PM) aber nicht im ganzen Frequenzbereich. Da die I-Komp m. M. nicht wichtig ist - nicht tragisch.

[Chaomaniac]

Eine Impulskompensation findet mit einer Passivmambran nicht statt.
Die PM arbeitet, je nach Abstimmung, nur in einem verhältnismäßig schmalen Frequenzbereich. Nämlich dem Bereich um die Bassreflex-Abstimmfrequenz.
Genau in diesem Frequenzbereich zeigt aber die Membran des Basstreibers einen teils drastisch reduzierten Hub.
Eine Impulskompansation findet nur statt, wenn gleiche Membranen (Fläche, Masse) gleichphasig an gegenübeliegenden Seiten eines Gehäuses die gleiche Amplitude ausführen. Dies ist bei BR (nix anderes ist eine PM-Box) aber nicht gegeben.

[walwal]

Das klingt logisch. Wird also nix mit PM. Somit entscheidet das Design.

[wolfgang520]

Subwoofer mit Passivmembran

Erstmal allen vielen Dank für die ausgesprochen hilfreiche Diskussion. Auch ich glaube, dass die Impulskompensation, egal ob sie nun stärker oder schwächer in Erscheinung tritt, nicht unbedingt großen Einfluss auf den Klang der Box hat.

Die PM ist doch korrekt nichts anderes als eine besondere Art von Reflexrohr.
Im Bereich der Abstimmfrequenz würde diese also bei 180 Grad Versatz gegenphasig arbeiten. Meine Sorge ist nun, ob dies einen eher positiven oder eher negativen Einfluß auf die Raumakustik haben könnte.


Gruß

Wolfgang

[Chaomaniac]

…
Im Bereich der Abstimmfrequenz würde diese also bei 180 Grad Versatz gegenphasig arbeiten.
…

Nö. Es findet durch den Helmholtz-Resonator eine Phasendrehung statt. Im Bereich der Abstimmfrequenz spielen Membranschall und Resonatorschall quasi Phasengleich, solange die Wellenlänge lang ist im Vergleich zu den Gehäuseabmessungen auch unabhängig davon, ob sich der Resonator auf der gleichen oder auf der gegenüberliegenden Seite des Treibers befindet.
Erst unterhalb der Abstimmfrequenz driften die Phasen auseinander und es stellt sich ein zunehmender akustischer Kurzschluss/Dipoleffekt ein (Schnellewandler). Deshalb können Resonatorboxen weit unterhalb der Abstimmfrequenz auch keinen Druck mehr aufbauen, im Gegensatz zu geschlossenen Boxen (Druckwandler).

[Violoncello]

Im Bereich der Abstimmfrequenz spielen Membranschall und Resonatorschall quasi Phasengleich

In der Praxis erhält man meist einen Phasenversatz von knapp 90°:

Der Schall der Membranrückseite ist 180°-verdreht
Die Helmholtz-Resonanz hat per Definition 90° Phasenversatz
-> bis hier 270° Phasendrehung
Dazu kommt die Laufzeit des Schalls im Gehäuse, die in typischen Gehäusen nur ein paar Grad Phasendrehung verursacht.
-> insgesamt etwas mehr als 270° Phasendrehung, entspricht einem absoluten Versatz von etwas weniger als 90°, bei großem Abstand zwischen Treiber und BR-Rohr weniger.

Soweit die Theorie, nachgemessen hab ich das auch mal.

Hat aber in der Praxis kaum Belang, nur mal so "for the record".

[wolfgang520]

Subwoofer mit Passivmembran

Hallo meine Herren,
ich glaube wir meinen alle das gleiche.
Ich will noch einmal versuchen, meine Aussage zu erklären. Im Bereich der Abstimmfrequenz arbeiten Chassis und PM gleichphasig. Das muss auch so sein, sonst würde der Tieftonbereich durch das Reflexrohr bzw. die PM nicht verstärkt werden.
Da in meinem Bauvorschlag auf einer Seite das Chassis und auf der anderen Seite die PM ist, befinden diese sich doch mit den Membranen um 180 Grad verdreht.

Kann man in diesem Fall immer noch von einer phasengleichen Abstrahlung sprechen? Wenn ja, gibt es dann nicht Laufzeitunterschiede, die den Klang beeinflussen?
Wenn deren Einfluß gering ist, dann scheint es wahrhaftig egal zu sein, ob die PM um 0, 90 oder 180 Grad zum Chassis steht.

[Chaomaniac]

In der Praxis erhält man meist einen Phasenversatz von knapp 90°:…

Da hat aber jemand recht…
…und wer recht hod, zoid a Maß!

… Im Bereich der Abstimmfrequenz arbeiten Chassis und PM gleichphasig. Das muss auch so sein, sonst würde der Tieftonbereich durch das Reflexrohr bzw. die PM nicht verstärkt werden.
…

Das ist so leider nicht richtig, siehe Post von Violoncello.
Hab dazu mal ein paar Messungen von einer Bassreflexbox rausgekramt.
In der Amplitudengrafik sieht man den Membranschall (grüngrau), Resonatorschall (der dunkle Graph) und die Summe aus beiden (blau):

In der Phasengrafik ebenso Membran- und Resonatorphase:

Die Resonanzfrequenz sieht man recht schön an der Kerbe der Membranschall-Amplitude. Der gelbe Cursor ist an dieser Frequenz positioniert.
In der Phasendarstellung sieht man dann wirklich einen Versatz von ziemlich genau 90° an der Reso. Interessant! Auch sieht man, dass sich zu tiefern Frequenzen hin die Phase immer mehr an 180° annähert. Da hier der Membranschall und der Resonatorschall auch wieder annähernd die gleiche Amplitude haben, gibt es einen akustischen Kurzschluss (wie bereits weiter oben erwähnt).
Die Phasenlage genau an der Reso für die Summe ist aber nicht sonderlich wichtig. Durch den großen Amplitudenunterschied wäre auch ein Versatz von 180° kein Totalverlust, ein 0°-Versatz auch kein überaus großer Gewinn.
wolfgang520, sorry für’s Thread Entern, aber ist gerade recht interessant für mich, und danke Vio für den Gedankenanstoß!
Wieder was dazugelernt.

P.S.
Im typischen Frequenzbereich einer Bassreflexabstimmung sind die Wellenlängen schon mehrere Meter lang (beispielsweise 8,6 m bei 40 Hz). Das heisst, dass der Phasenversatz, verursacht von typischen Gehäusetiefen, kaum eine Rolle spielt. Um bei 40 Hz einen Phasenversatz von 90° (entsprechend einem theoretischen Pegelverlust von 3 dB) zu provozieren, müssten die Abstände zum Hörplatz von Treiber und Resonator über 2 m auseinander liegen. Diese 3 dB sind aber völlig unrealistisch, denn dazu müssten zusätzlich die Amplituden gleich sein.
Demzufolge dürfte die Anordnung am Gehäuse als unkritisch betrachtet werden. Außer natürlich, Vio fällt wieder was ein dazu…

[wolfgang520]

Subwoofer mit Passivmembran

Hallo Chaomaniac,

die Entschuldigung für das Thread Entern wird nicht angenommen! Ich freue mich, dass ich etwas dazu gelernt habe und bedanke mich für Deine Mühe.
So bildlich, wie Du die Funktion erklärt hast, habe ich das in den mir bekannten Lehrbüchern noch nicht vorgefunden.
Ergo, der Anbringungsort der Passivmembran ist für die Funktion des Subwoofers nicht so wichtig. Ich werde nun mit Boxsim und AJ Horn ein wenig experimentieren.

Abschließend noch eine Bemerkung.
Das Zusammenwirken von Chassis und Passivmembran ist schwer vorstellbar. Das Chassis selbst verringert im Resonanzfall seine Auslenkung, dafür lenkt die PM umso stärker aus. Der Sachverhalt ist ohne Zweifel so gegeben, erklären kann ich mir das nicht.

Gruß

Wolfgang

[walwal]

Gegen Raummoden eines SW hilft: Aufstellung und/oder Hörplatz ändern, mehrere SW, PEQ.