supercardiod

Wie man KEINEN Kardioid baut

Hallo Krabat,

es wäre aufschlussreich eine Impedanzkurve zu Deiner Konstruktion zu haben ...
aber ich nehme mal, was ich kriegen kann.

Die Überschrift zu meinem Post könnte auch lauten
"warum Deine Kontruktion nicht gut funktioniert" ...
das ist aber ausdrücklich nicht auf Deine Person zu beziehen.

Die maximale Abweichung der Gruppenlaufzeit (als Peak mit niedrigster Frequenz)
zw. Teiber und "Seitenschlitzen" könnte (mit Glättung der kleineren Peaks) um 340Hz
liegen:

http://www.visaton.de/vb/attachment.php?attachmentid=20102&stc=1&thumb=1&d=1383766853

Das ist eine schöne Zahl, denn die zugehörige Wellenlänge wäre ca. 1m.

1)
Du hast einen lambda/4 Resonator (Viertelwellenlängenresonator) gebaut
mit einer "im Gehäuseinneren" wirksamen Länge von ca. 25cm und Eigenresonanz
um 340Hz. Ein Teil der Länge geht dabei auf Mündungskorrekturen zurück und ist
geometrisch nicht "sichtbar".

Nein nur weil die Länge von der Membran bis zum umlaufenden Schlitz "verschmiert"
ist heißt das nicht, daß keine Längenresonanz mehr da ist ...

pfadlänge aus gruppenlaufzeit (abb#1, rot front, blau flanken)

im bass:
glz 0.35ms > 12cm entspricht geometrie der schallwand

Du kommst hier zu einem m.E. richtigen Ergebnis, denn Du hast Dir eine Frequenz
herausgegriffen (rote Linie), bei der das gemessene Delay etwa der wirksamen
Pfadlänge entspricht (Intuition, Zufall ? Oder ist das die Frequenz, bei der
der Kardioid ganz gut ausgebildet ist ?).

Wenn diese Bedingung erfüllt ist (Delay entspricht Dipol-Pfadlänge), und der
Pegel der rückwärtigen Schallquelle stimmt, dann bekommen wir einen Kardioid.

Das ist aber hier nur in einem sehr schmalen Frequenzbereich evt. um ca. 150Hz der Fall:

- unter 150Hz sinkt die Gruppenlaufzeit(-differenz) und die Konstruktion bewegt sich daher
in Richtung Dipol.

- über 150Hz ist eine deutliche Tendenz zu einer größeren Gruppenlaufzeit zu sehen,
trotzdem passt es zwischen ca. 150Hz und ca. 280Hz noch "gelegentlich" für einen Kardioid.

Oberhalb ca. 280 Hz steigt das Delay (Gruppenlaufzeit) zw. Membran und Öffnung deutlich
an, und es geht erstmal in Richtung "Subkardioid")

Wie ich die Pfadlänge abschätze, obwohl ich keine Abmessungen zu Deiner
Konstruktion habe:

Ich nehme die messtechnisch von dir unbeabsichtigt ermittelte wirksame Länge
des lambda/4 Resonators und teile durch 2. Ich sage Dir auch warum:

Deine Konstruktion realisiert ziemlich genau die halbe Pfadlänge einer gewöhnlichen
offenen Schallwand mit gleichen Abmessungen: D ca. 25cm/2 = 12,5cm

Diese Pfadlänge ist über der Frequenz in etwa als konstant zu sehen und durch die
äußeren Abmessungen der Anordnung vorgegeben.

[Fosti]

@squeezi:

http://visaton.de/vb/showpost.php?p=369937&postcount=158

[squeeze]

@Krabat: ich verfolge den threat sehr interessiert jetzt schon ne ganze weile aber irgendwie kann ich mir sehr wenig drunter vorstellen wie das ding was du da baust eigentlich aussieht. Könntest du evtl. mal ein paar Fotos zeigen, was du da am basteln bist?

K3 bei 100Hz: ca. 80/90/100dB - 0,7/0,9/2,7%
Evtl. könnte ich noch mit größerem Kanalquerschnitt arbeiten?
Bis 90dB kann man damit schon leben, denke ich.

Bei maximalem Pegel (irgendwas um die 108dB) sind es dann ca. 10% K3.
(Werde ich aber mangels Gehörschutz nicht oft nachmessen!!)

hi, ich komme nicht weiter. einerseits ging durch ganz- und vollflächige verklebung des teuren basotect (uff, aber danke für den tipp), der k3 auf weniger unangenehme werte zurück, will sagen, es passt dann schon, aber:

die sache kommt nimmer an das hier übliche mit k3<0.2% bei ohrenanlegenden pegeln heran, es sirrt zu lustig! wichtiger erscheint mit jetzt aber, dass die erste reflektion, nämlich die vom boden ein 15db tiefes loch in den ampl.freq.gg schlägt. der rück/stellwandabstand ist dabei ein schlechter freund - deren reflektion interferiert destruktiv bei einer in etwa gleichen frequenz. das ist ein effekt der hochreichenden wiederagbe nach hinten, wie sie so bei geschlossenen (inkl. reflex) nicht vorkommt. eine breite caldera im wohnzimmer - die allerdings durch die lage an der schröderfrequenz 150..250hz nicht überbewertet werden sollte, weil's da eh verwirrend zappelt.

kurzum, das schmale brett, das als minimallautsprecher mit gehobenem anspruch geplant war, steht nicht etwa wegen der kardioid-funktion in zweifel. denn die ist durchaus gelungen. schließlich könnte der pegelverzicht mit der geringen lästigkeit des minimalgehäuses bei wandaufstellung wegargumentiert werden (kompromiss). vielmehr will ich die sehr unglückliche kombination der besagten interferenzen angehen. dabei wird sich eine mehr-treiber anordnung wie bei dem lineArray seinem >> Golomb lineal ergeben, die auch gleich den pegelverlust trefflich auszugleichen sich anschicken wird - tja, wo ist er geblieben? vermutlich werde ich das "lineal" selbst entwickeln müssen - schade!

[lanime]

K3 bei 100Hz: ca. 80/90/100dB - 0,7/0,9/2,7%
Evtl. könnte ich noch mit größerem Kanalquerschnitt arbeiten?
Bis 90dB kann man damit schon leben, denke ich.

Bei maximalem Pegel (irgendwas um die 108dB) sind es dann ca. 10% K3.
(Werde ich aber mangels Gehörschutz nicht oft nachmessen!!)

...
ich glaube, den weg über "pfadlänge" kann man sich ersparen - es geht hier wirklich nicht um 3..6db weniger volumenstrom, sondern um 3%..10% K3 und mehr klirr bei zimmerlautstärke ... .

pfadlänge aus gruppenlaufzeit (abb#1, rot front, blau flanken)

im bass:
glz 0.35ms > 12cm entspricht geometrie der schallwand

ab ca 250hz wegen verstärkter wirkung des basotect(?):
ca 0.60ms

ab 500hz umkehr der glz, wohl wegen resonanzen im kanal, stark abfallender freq.gg der seiten (abb#2)

pfadlänge?

[lanime]

...das zeug ist so angebracht, dass flattern, quietschen etc keine rolle gespielt haben können. es geht noch übler, wenn kleine undichtigkeiten eine rolle spielen können.

Bei mir hat vollflächiges verkleben ganz gut geholfen, hab leider
die Messungen nicht gespeichert.
Werde das morgen wiederholen.

Ei Bändt,

des sach' isch doch schonn die gannse Zeit, awwer mir hört ja kaaner zu.

abb#1: klirr membranseitig nahfeld
abb#2: klirr seite nahfeld
abb#3: klirr front, fernfeld
abb#4: klirr seite, fernfeld

- das klirrt aber mächtig!
- an der seitenöffnung 3mal mehr (+10db)
- wegen der "pfadlänge" ist der spielraum völlig erschöpft, denn länger kann man's nicht machen, ohne den destruktiv interferierenden anteil im unteren mittelton zu verlieren (s. freqgg), oder gibt's konkrete vorschläge?
- im fernfeld klirrt's dann noch mal mehr wegen der destruktiven interferenzen, die höhere anteile (nämlich den klirr) betonen

die angelegenheit fällt mit dem klirr aus dem volumenstrom durch das dämpfungsmaterial, nämlich basotect. alles andere wie p/u-schaum oder gar watte ist nochmals bei weitem viel schlechter. das zeug ist so angebracht, dass flattern, quietschen etc keine rolle gespielt haben können. es geht noch übler, wenn kleine undichtigkeiten eine rolle spielen können. mit steigendem pegel wird das ohrenfällig, das überhört keiner mehr. und das bei einem treiber (dayton rs225), der geschlossen eingebaut gar nicht zum klirren zu bringen ist!

die messungen wurde an dem kardioid, also nicht am superkardioid gefertigt. der super macht mit 50cm abstand an der wand aufgestellt geradezu idiotische löcher im frequenzgang. man verliert damit mehr, als man gewinnt.

ich glaube, den weg über "pfadlänge" kann man sich ersparen - es geht hier wirklich nicht um 3..6db weniger volumenstrom, sondern um 3%..10% K3 und mehr klirr bei zimmerlautstärke ... .

die alternative ist eine verwendung von doppeltreiber-konstruktionen, wobei die mechanische dämpfung entfällt. auch dafür ist weniger die "pfadlänge" wesentlich, als die beugung um die schallwand. der hintere/seitliche treiber muss den gebeugten frequenzgang des frontalen treibers spiegeln, was jede berechnung eines "delays" als akademische übung ohne wert bestempelt. will man die kiste an die wand stellen, wie alle hausfrauen mit fug und recht fordern, muss die pfadlänge minimal sein, damit der hintere treiber von der wand so weit wie möglich entfernt ist ... .

ps: das mikro selbst ist praktisch klirrfrei, was vorab getestet wurde, der verstärker auch.

@LineArray

Könnte man dann vereinfacht sagen:
Größere Pfadlänge (mehr Abstand) = weniger notwendiges Verschiebevolumen =
reduzierter Klirr?

Grüße Bernd

Ei Bändt,

des sach' isch doch schonn die gannse Zeit, awwer mir hört ja kaaner zu.

Jungs isch habb' eusch doch sogaa 'ne extra Tabelle neigeschtellt ....


... jaaa so isses.


Aber: Beliebig groß machen ist nicht !
Dann weitet sich der Kardioid auf und es entstehen bei hohen Frequenzen
Nebenmaxima.

Hier hatte ich es erklärt, es sind in dem Post auch noch Links zum
Thema:

http://www.visaton.de/vb/showpost.php?p=369734&postcount=133

Sobald D größer als ein Drittel der Wellenlänge wird, so wird es bei
hohen Frequenzen schwierig. Je nach Anspruch an "Constant Directivity" ...

Wenn die vordere Schallquelle in diesem Bereich schon "eigene Bündelung"
aufbauen kann, und der Tiefpass der rückwärtigen Schallquelle
daran angepasst ist, dann kann man die Anordnung auch für Frequenzen mit
lambda/3 < D betreiben und Sprünge in der Richtcharakteristik
vermeiden.

Bei bündelungsfreien Membranen (klein gegen lambda) und ohne Schallwand
geht das dann nicht mehr.

Man muss für eine vernünftige Auslegung also die gewünschte Bandbreite
des Kardioids und das Bündelungsverhalten der vorderen Schallquelle kennen,
um das Verhalten am oberen Ende abzuschätzen.

Dann weiß man, wie groß man die Dipol-Pfadlänge machen kann.
Und dieses Maß sollte man dann m.E. voll ausschöpfen, um
Verschiebevolumen bei tiefen Frequenzen zu sparen.

Natürlich muß der Tiefpass dann noch passend hingefummelt werden ...

@Bernd: Es kann sein, dass Du schon nahe am Optimum für
Deinen Treiber und den gewünschten Frequenzbereich bist, ich
wollte nur dass Du checkst, ob noch was zu holen ist.

...
das eigentliche problem mit dem verschiebevolumen ist, das muss durch die dämpfung durch! und das vermutlich macht hd3-verzerrungen en gros.

... das kann sehr gut sein.

Deshalb plädiere ich ja dafür, das benötigte Verschiebevolumen zu
minimieren. Fließwiderstand und Treiber verzerrungsarm zu halten
ist natürlich trotzdem wichtig.

Es kommt bei der wirksamen Pfadlänge nicht auf "Promille" oder
"Idealvorstellungen" an.


Das Bild

http://www.linkwitzlab.com/H-U%20woofer2.htm

"Practical Cardioid Configurations" (unten)

gibt einen Anhaltspunkt zur Ermittlung der Pfadlänge.

1) Wichtig ist, dass der Weg senkrecht zur Dipol-Achse
(auf der Front-Schallwand) nur einfach gezählt werden darf,
auch wenn die Schallquellen vorn und hinten sitzen und auf
Front-und Rückwand nennenswerte Schallwandfläche vorhanden ist.

Ich würde vom Flächenschwerpunkt der Membran (Ring) ausgehen
und von dort einen mittleren Weg zur Schallwandkante annehmen.

Die Tiefe der Box geht hingegen voll ein.



2) Bei 2- seitlichen Fließwiderständen kann man m.E. auch den
Weg auf der Schallwand des Treibers nicht mehr voll rechnen,
denn dafür wurde "vorn/hinten" Symmetrie" vorausgesetzt ...

Ich würde vom Schwerpunkt der Membran ausgehen und einen mittleren
Weg zur Schallwandkante annehmen wie oben und dann halbieren:
Denn der "Gegenweg" auf der Rückseite fehlt.

Die Tiefe "Schallwandkante bis Seitenschallquelle" würde
ich wieder voll ansetzen.

Mit symmetrischen Anordungen nach 1) habe ich auf die Art eine gute
Plausibilät im Vergleich zu Messwerten bekommen.
(Mit Schallquellen welche umschaltbar als Monopol/Dipol waren).

Bei 2) bin ich selbst etwas unsicher ...

Aber: Es kommt hier darauf an, nicht um einen Faktor 1,5 oder 2
neben der Äquivalenzfrequenz Feq zu liegen, die man anstrebt.

Kleinere Abweichungen sind kein Drama.

_____

Und mit Pfadlänge=0 gibt es schließlich keinen Dipol-Anteil der
Richtcharakteristik mehr ... und damit auch keinen Kardioid.

Man hätte dann gleich einen Monopol bauen können, nur mit viel weniger
Verschiebevolumen und weniger Klirr.

[lanime]

@LineArray

Könnte man dann vereinfacht sagen:
Größere Pfadlänge (mehr Abstand) = weniger notwendiges Verschiebevolumen =
reduzierter Klirr?

Grüße Bernd

@LineArray, heute habe ich in Deine Homepage besucht. Viel interessantes zum Lesen, muss mir Zeit nehmen um mehr vom Dipol zu erfahren.

Gruß Jan

Hallo Jan,

als Grundlage für Dipol Lautsprecher (und auch Kardioide) würde ich
im Web eher diese Links empfehlen, auf die ich aber auf meiner Seite
auch verweise:

http://www.dipolplus.de/

http://musicanddesign.com/

http://www.linkwitzlab.com/

Viele Grüße

...
Der Einfluss der Pfadlänge ist vollkommen konstruktionsunabhängig:
Die wirksame Pfadlänge muss für die jeweilige Anordnung nur ermittelt
werden.

die pfadlänge bei dem gezeigten aufbau? je nach dem, ob von der membranaussenkante oder dem mebranmittelpunkt gerechnet oder mit einem schwerpunktswert zwischen 5cm und 15cm - die erste resonanz liegt bei rund 300hz - also quer durch, die zweite um 600hz. breite der schallwand ist 30cm, der ein vortex von etwa 2..5cm zurechnet werden muss. die berechnungen nach theoretischen idealvorstellungen sind hier offenbar belanglos. nicht zuletzt deshab, weil die schallwandgröße per ästhetischer anforderungen begrenzt ist. würde ich an dieser stelle keine kompromisse eingehen, wäre schon lang ein pärchen 30er verbaut. hifi für zu hause, nicht für das studio! das eigentliche problem mit dem verschiebevolumen ist, das muss durch die dämpfung durch! und das vermutlich macht hd3-verzerrungen en gros.

deshalb habe ich mir ein verzerrungsarmes (praktisch: -freies) >> mikrophon gebastelt. mal gucken, wo die seuche herkommt.

...
wie dem auch sei, die "pfadlänge" spielt meiner praktischen erfahrung nach viel weniger eine rolle, als durch was und wie der käse bedämpft wird. hd3 in der größenordnung von 3% bei <80db ist inakzeptabel. bleibt's dabei, ist das einfach nix.

Machen wir's uns doch bitte nicht so schwer:

Zwei gegenphasige Schallquellen - ihrerseits klein gegen die Wellenlänge -
im Abstand Null strahlen keinen Schall ab ...

Haben sie einen Abstand, dann strahlen sie Schall ab.

Der Einfluss der Pfadlänge ist vollkommen konstruktionsunabhängig:

Die wirksame Pfadlänge muss für die jeweilige Anordnung nur ermittelt
werden.

Ihr könnnt gern weiter Himmel und Erde wegdiskutieren, das könnt ihr dann
aber ohne mich weiter machen ...

Wenn ein Kardioid mit seiner vorderen Schallquelle unterhalb
jedweder inhärenten Bündelung betrieben wird (Membran klein gegen
Wellenlänge) dann ist eine zu kleine Pfadlänge eine Hauptursache für
zu großes benötigtes Verschiebevolumen.

Bei dieser Art der Betrachtung interessiert nur das verschobene Volumen
und was es bewirkt (welchen Schalldruck auf Achse z.B.).

Wie die Konstruktion das Volumen verschiebt ist vollkommen unerheblich.

Es ist letztlich ähnlich wie bei Antennen, welche auf den Wellenlängen-
bereich abgestimmt sein müssen.

Ich möchte mich da jetzt auch nicht weiter wiederholen.

Nur bitte nicht wundern, wenn Konstruktionen mit extrem kleiner
Pfadlänge auch extrem klirren und in ihrer Dynamik begrenzt sind,
wenn man auch bei tiefen Frequenzen und möglicherweise breitbandig
eine Kardioid-Charakteristik haben möchte.

Gute Richtcharakterisitk deutet auf ein gutes Bündelungsverhalten beider Treiber bei der Trennfrequenz hin, (auch beim Dipol?)

Welche Filtercharakteristik und Filterordnung wird eingesetzt?

Gruß Jan

Hallo Jan,

ich kann aus Deinem Post keine konkrete Frage oder Feststellung
entnehmen ... bitte etwas präziser.

Mit Scheinvokabular wie "gute Richtcharakteristik" kann man
keine Diskussion führen.

- Was möchtest Du konkret aussagen oder fragen ?

- Auf welche konkrete Richtcharakterisitk oder
Techniken zu deren Realisierung beziehst Du Dich ?

- Welche Trennfrequenz meinst Du ?

- Inwiefern spielen Mehrwegesysteme bei der Relevanz des
Begriffs "Dipol-Pfadlänge" eine Rolle ?


Grüße