Warum Baßreflex nichts taugt

[F.H.]

Hallo Christoph,

ich versuche auch den W 250 4 Ohm zu nehmen, damit die Vorgaben von AH möglichst erfüllt werden.

Hallo Lonzo,

ich glaube auch, dass es ziemlich egal ist, welches Chassis verwendet wird. Die Probleme werden grundsätzlicher Natur sein und nicht so sehr von den genauen Parametern abhängen. Aber wie ich oben schon geschrieben habe, sollen AHs Vorgaben möglichst erfüllt werden.

[Nailhead]

Beim URPS hieß es in den Diskussionen damals, daß eine zu lang gewickelte
Spule aufgrund der vergleichsweise strammen Luftfeder im zu kleinen Gehäuse,
in Teilen immer außerhalb des Luftspaltes bleibe und dadurch zu wenig Kühlung erfahre,
die ja erst im "Wind" des engen Luftspalts funktioniert. +-4mm war die Faustregel
beim URPS.

Ja, im Bereich der oberen Polplatte ist der Wärmeaustausch auf Grund der hohen Strömungsgeschwindigkeit und vor allem auch der Nähe zur Polplatte am Größten. Aber was bitte zum Teufel hat das mit +-4mm (oder +-5mm Auslenkung zu tun). Wo ist da der kausale Zusammenhang? Die Faustregel ist schlichweg falsch! Komplett. Aber so richtiger Müll...tutti frutti Mus sozusagen.

Auch die Aussage, dass Schwingspulen auf Grund dieser Tatsache daher im Allgemeinen außen zuerst verbrennen ist - ihr ahnt es - tutti frutti für die Hühner. Einfache Feldstudie gefällig? Einfach 'burnt voice coil' in Google eintippen und auf 'Bilder' Suche klicken. Dann schauen und wieviele Schwingspulen außen und wie viele innen verbrannt sind. Dann kommt nämlich die große Überraschung, dass eine überwältigende klare Mehrheit innen verbrannt ist (bzw. gleichmäßig von innen nach außen) und außen noch mehr oder weniger heil sind.

Außen verbrennen Schwingspulen vornehmlich nur dann, wenn keine Auslenkung vorhanden war (z.B. ein Tieftöner wird nur im Mitteltonbereich mit Leistung beaufschlagt - und zwar 'viel zu viel' und 'schnell'). Die Schwingspule wird entsprechend nicht ausgelenkt, keine kühlende Luftströmung ist vorhanden und nur die simple Nähe zum Polkern kühlt die Schwingspule in der Mitte.

In normalem Betrieb schwingt jedoch die Schwingspule und erstens ist dann Luftströmung vorhanden und zweitens wechslen sich die Bereiche der Schwingspule, welche im Luftspalt sind, sehr schnell ab. Viel schneller als die thermische Konstante der Schwingspule. Zudem kommt hinzu, dass der Draht in der Schwingspule auch ein guter thermischer Leiter ist.
Außerdem wird eine Sache nicht dabei bedacht: auch die Polplatte wird heiß! Und zwar so richtig! Wie schon oben geschrieben, ist im Luftspalt der Wärmeaustausch am besten. Wärmeaustausch, nicht 'Kühlung'. Denn wenn die Polplatte auch mal warm ist, dann ist es mit der guten Kühlung auf einmal nicht mehr so gut bestellt.
Dann wird vornehmlich nur noch über Luftströmung gekühlt. Übrigens kann es sogar sein (und dafür werd ich wohl gleich gesteinigt werden), dass ein verschließen der Polkernbohrung eine bessere Kühlung zur Folge hat!

Das thermodynamische Modell eines Lautsprechers ist komplett erfasst. Der interessierte Leser kann dies gerne hier nachlesen, auch das Beispiel mit der Polkernbohrung ist dort aufgeführt: (der nicht so mathematische Leser kann die ganzen Diff.Gleichungen einfach links liegen lassen)

http://www.klippel.de/uploads/media/...ransfer_04.pdf


Aber nochmal zurück zur +-5mm Faustregel, weil mehr Schwingspule im Luftspalt zur besseren Kühlung.

Diese kann man mit ein paar ganz simplen Beispiel ganz einfach widerlegen.

Referenz-Schwingspule:
Perfekt nach Faustregel mit +-5mm Auslenkung, sagen wir 50mm Durchmesser, 16mm hoch gewickelt und 6mm hohe Polkernplatte (frei gewählt, nur eben, damit wir auf die +-5mm kommen)

Schwingspule A:
Auch 50mm Durchmesser, jedoch 20mm hoch gewickelt und 6mm hohe Polkernplatte und somit +-7mm. Die Menge an Draht der Schwingspule im Luftspalt ist identisch wie oben (gleicher Draht und alles vorausgesetzt). Somit ist auch die Kühlung nach dem Anspruch zur Nähe zum Polkern die selbe. ABER jetzt kommen noch 4mm Höhe der Schwingspule an 'Fläche' hinzu, die ebenfalls Wärme abführen kann! Die Fähigkeit, Verlustwärme abzugeben, ist bei Schwingspule A als höher als bei der Referenzschwingspule. Faustregel widerlegt


Schwingspule B:
Wie Referenzschwingspule, also 16mm hoch gewickelt und 6mm Polkern, aber nur 25mm Durchmesser. Die 'Faustregel' ist also nach wie vor erfüllt. Aber es befindet sich viel weniger Fläche in der Nähe des Polkern (die Hälfte). Somit ist diese Schwingspule auch viel geringer Belastbarer als die 'Referenzschwingspule', obwohl die Faustregel erfüllt ist. Faustregel widerlegt

Schwingspule C:
26mm hoch gewickelt, 6mm Polkern und somit +-10mm Auslenkung, jedoch 100mm Durchmesser. Bezieht man sich jetzt wieder nur auf die Sache mit Nähe zum Polkern, so befindet sich jetzt sogar die doppelte Fläche an Schwingspule in Nähe zum Polkern als die Referenzschwingspule - bei doppelter Auslenkung. Faustregel widerlegt

Schwingspule D:
50mm Durchmesser, 12mm hoch gewickelt, 2mm Polkern. +-5mm Auslenkung (juhuuu, Faustregel erfüllt!!!) Aber nur ganz wenig Schwingspule in Nähe der Polplatte (weil diese ja nur 2mm hoch ist) Faustregel widerlegt

Soll ich weitere Beispiele aufführen, oder reicht das erst einmal? Die Faustregel ist also absoluter Oberquatsch!!!

edit
@kmm: Mir ist klar, dass die Faustregel nicht von dir kam, sondern von AH und aus der URPS Diskussion. Also nicht angesprochen fühlen

[Lui]

Danke für die Klärung des Sachverhaltes nagelkopp.

Guter Beitrag.

Grüße Lutz

[NochNHarry]

... weil das Thema vielleicht von allgemeinem Interesse ist. ...

Der Rundumschlag gegen Bassreflex beruft sich weitgehend auf Themen, die in einer Entwicklung optimiert werden können. Jeder Lautsprecher ist ein Kompromiß aus Aufwand und Ergebnis. Wer aber die denkbar genaueste, und damit die richtige Wiedergabe einfordert, muss seine Wiedergabeanlage in ein Tonstudio verwandeln. Das bezieht den Raum unbedingt mit ein. Dann ist man mit der technischen Seite fertig, und kann das tun, wofür der Aufwand betrieben wurde, nämlich Musik hören. Soweit ich weiß, werden Reflexkonstruktionen im professionellen Bereich der Tonstudiotechnik nicht verschmäht. Das ist das eine.

Das zweite ist die Amplitudenstatistik, wie sie vom Tonstudio ausgeliefert wird. Was auf der CD nicht drauf ist, gilt nicht.

Hier wird vielfach mit dem Maximalpegel argumentiert. Seriöse Statistiken sagen aus, dass der Spitzenpegel - nicht erst der Durchschnittspegel ab etwa 60Hz gegen 40Hz bis 20z stark absinkt. So dürfte selbst unter widrigsten Umständen bei engagiertestem Klangmaterial der Spitzenpegel bei 40Hz um 6dB bis deutlich mehr als 12dB unter dem Spitzenpegel bei 60Hz bis 80Hz liegen (*Ausnahmen bestätigen die Regel, siehe oben, der Pefektionist lebt im Tonstudio).

Eine Reflexbox muss wegen des akustischen Kurzschluss immer in die Nähe des tiefsten wiederzugebenden Tons abgestimmt werden. Das heisst auf 30Hz bis 50Hz.

Wegen der genannten Statistik des Spitzenpegels nutzt demnach die hubentlastende Wirkung des Reflexprinzips für den Maximalpegel des Lautsprechers bei Musikwiedergabe nur wenig. Die Hubentlastung tritt in einem Frequenzbereich auf, in dem die Spitzenpegel bereits deutlich geringer sind als etwa bei 60Hz.

Beispiele:

Eine geschlossene Box strahlt einen Ton von 60Hz mit einem Hub von 3mm ab, und erzeugt damit einen gewissen Schallpegel. Eine Bassreflexbox, mit dem gleichen Treiber abgestimmt auf 40Hz würde für denselben Schallpegel bei derselben Frequenz in etwa den gleichen Hub benötigen, weil bei 60Hz die Hubentlastung noch nicht voll wirksam ist..

Nun wird die Frequenz auf 40Hz verändert, der Schallpegel aber, entsprechend der genannten Statistik, um 6dB verringert. Die geschlossene Box braucht dafür wiederum 3mm Hub. Das deshalb, weil einerseits eine tiefere Frequenz für gleichen Pegel mehr Hub braucht, andererseits aber der Schallpegel verringert ist, was sich beides gegenseitig in etwa aufhebt. Die Maximallautstärke der geschlossenen Box unter Berücksichtigung der Amplitudenstatistik ist nicht durch die Wiedergabe besonders tiefer Töne begrenzt! Schon der mittlere Tiefton um 70Hz begrenzt die Maximallautstärke.

Und das gilt für die Reflexbox genauso! Was nutzt es, wenn die 40Hz-Bassreflexbox bei 40Hz praktisch keinen Hub braucht? Solche Spitzenpegel, mit denen man die Hubentlastung bei 40Hz gebrauchen könnte, kommen einfach nicht vor.

Anders wenn ein Tongemisch wiedergegeben wird. Beide Boxen sollen ein Gemisch aus 60Hz mit (fast) vollem Pegel und 40Hz mit -6dB abstrahlen. Die geschlossene würde dafür einen Hub von 3mm + 3mm = 6mm benötigen. Die Bassreflexbox würde wegen des verschwindend geringen Hubs bei 40Hz jedoch nur 3mm + 0.0071mm = 3mm benötigen.

Im Ergebnis hat die Bauweise als Reflex einen Vorteil bei der Wiedergabe von Tongemischen, also Musik. Unter Berücksichtigung der genannten Amplitudenstatistik ist der Vorteil für Einzeltöne eher gering. (* Deshalb ist die Argumentation mit Maximalpegel eben auch einfach falsch.)

Messverfahren: tiefbraunes Rauschen mit unterer Grenzfrequenz (-6dB) von 40Hz, obere Grenzfrequenz um 100Hz wird auf eine Konstruktion gegeben. Ein Pilotton bei 300Hz wird darüber gemischt. Dieser intermoduliert mit dem Rauschen wegen der Nichtlinearitäten durch den großen Hub. Wie unterscheiden sich Geschlossene und Reflexte in Bezug auf die Intermodulationsprodukte?

(* Wegen der sicher einfallenden Widerreden, es kommt nicht auf 40Hz, 16Hz, -3dB, -9db an, sondern auf die Argumentation als solche. Die konkreten Daten kann man einsetzen, wenn man sich qualifizierten Bescheid eingeholt hat.)
(** Wegen der sicher einfallenden Widerreden, dass Rauschen keine Musik ist, das Messverfahren also auch nicht exakt präzise sein kann, noch ein Hinweis. Man kann je nach Musikrichtung den Geräuschcharakter oder den Toncharakter betonen. Die Analyse kann bei tonhaften Ereignissen auch nach dem Bachschen Klavier vorgenommen werden. Dann gibt man eben die Subkontra-A/B/C der Statistik nach amplitudengewichtet auf den Lautsprecher und vergleicht.)
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Noch ein Wort zum Scheinbegriff Nullllagenfindung und zur Instabilität. Die nichtlineare Kennlinie eine Lautsprechers kann zu chaotischem Verhalten führen. Dabei treten Zyklen mit subharmonischen Perioden auf, die nach Maßgabe "magischer Zahlen", sprich unerklärlich krummer, aber immer wieder auftauchender Werte relativ zur Anregungsfrequenz liegen. Tyisch ist etwa 1/1.6 ... ?? 1/2.3... . Liegt die chaotische Subharmonische eines anregenden Tons zufällig genau auf der Eigenresonanz, wird die Eigenresonanz hübsch hässlich angeregt. Das könnte die Ursache dafür sein, dass die Systeme bei Anregungsfrequenzen "in etwa um einen Faktor 2 über der Resonanzfrequenz" das Zappeln anfangen. Zappeln deshalb, weil das Verhalten nicht-deterministisch ist, und auch Gleichanteile enthält.

Dagegen hilft ein guter Antrieb und zualler erst eine straffe Einspannung, sprich ein kleines Vas (Mms egal).

(* Wie immer bei komplizierteren Problemen, und Chaos ist definitiv maximal kompliziert, sollte man sich kundig machen, bevor Aussagen auch nur geglaubt werden. Geschweige, dass pauschalisierende Ge- und Verbote ohne konkrete, heißt am werten Einzelstück durchgeführte Systemanalyse ausposaunt werden. Hörensagen ist selbst für Raumpflegerinnen nur Unterhaltung, keine Lebenshilfe.)
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Stark gedämpfte Reflexsysteme in gemessen an der Theorie vergleichsweise kleinen Gehäusen mit viel Watte weisen kaum Gruppenlaufzeiten jenseits der Hörschwelle auf. Pegelverluste werden durch den Raum oder elektrisch ausgeglichen, wie bei der Geschlossenen. Dann pfeifen auch keine Mitten aus dem Rohr.

[markus7]

Solche Spitzenpegel, mit denen man die Hubentlastung bei 40Hz gebrauchen könnte, kommen einfach nicht vor.

Deine Betrachtung bezieht sich ausschliesslich auf Musikreproduktion? Kinoton hat gerne 'mal Tieftonanteile mit Vollpegel bis 10Hz oder weniger. Da hilft einem die Hubentlastung bei 40Hz zugegebenermassen auch nicht viel

[kmm]

Aber was bitte zum Teufel hat das mit +-4mm (oder +-5mm Auslenkung zu tun). Wo ist da der kausale Zusammenhang? Die Faustregel ist schlichweg falsch! Komplett. Aber so richtiger Müll...tutti frutti Mus sozusagen...
@kmm: Mir ist klar, dass die Faustregel nicht von dir kam, sondern von AH und aus der URPS Diskussion. Also nicht angesprochen fühlen

die +-4mm sind kein Ausfluss der Diskussion um und über den URPS. Sie sind
ein Resultat von ausgiebigen Experimenten (so jedenfalls sagten sie es) mit
diversen Treibern, von den zwei URPS-Protagonisten (Weide & Murphy(?)).
War die Schwingspule zu lang, rauchte sie ab.
Es darf getreten und geschlagen werden; juckt mich aber nicht

Ergänzung:
der URPS sollte idealerweise mit einer extrem starken Endstufe betrieben
werden. Durch das kleine Volumen (ca. 10 Liter für einen 25iger) werden trotz
Entzerrungen von 20db, keine nennenswerten Hübe erfolgen. Die Folge sind
heiße Spulen. EDIT:Wer mal ein Chassis mechanisch am Huben hindert, deutet die
Rauchsignale vermutlich richtig.

[Cpt. Jack Sparrow]

Völlig korrekt - ABER: AHs Aussagen betrafen explizit Musikreproduktion (Orgel - Subcontra C - 16Hz).

Bei HK geb ich dir völlig Recht, was die da zum Teil reinmischen grenzt an Membran- äh Körperverletzung.

Ich werde, wenn ich endlich alle DSP-Module hab, meinem Sub einen Subsonic-Filter verleihen - sicher ist sicher.

Deine Betrachtung bezieht sich ausschliesslich auf Musikreproduktion? Kinoton hat gerne 'mal Tieftonanteile mit Vollpegel bis 10Hz oder weniger. Da hilft einem die Hubentlastung bei 40Hz zugegebenermassen auch nicht viel

[NochNHarry]

Deine Betrachtung bezieht sich ausschliesslich auf Musikreproduktion? Kinoton hat gerne 'mal Tieftonanteile mit Vollpegel bis 10Hz oder weniger. Da hilft einem die Hubentlastung bei 40Hz zugegebenermassen auch nicht viel

(*Ausnahmen bestätigen die Regel, siehe oben, der Pefektionist lebt im Tonstudio)

... oder im Kino. Tja, wie kommen die Kinobetreiber klar? Beispiel: ich kauf' mir einen Hummer Geländewagen, weil ich jedes Schaltjahr zu Silvester Schnee befürchte. Weil ich den dicken Brummer aber dann habe, werde ich mir auch die Brötchen vom Bäcker gegenüber hoch zu Ross einkaufen fahren. Und wenn mal 'Konflikt' ist, bin ich sowieso gerüstet. Für diesem Ernstfall kann ich die Fahrmaschine mit meiner Anlage zu Hause schon vorher auf Klappergeräusche bei Eintreffen einer thermonuklearen Schockfront prüfen, und rechtzeitig (!) den Hersteller auf Gewährleistung verklagen. Nachher geht ja wohl schlecht, oder?

Kurzum, die Kurzweil hier dreht sich um Wolkenkuckucksheim. Da kann man noch so ernst gucken.

[markus7]

(*Ausnahmen bestätigen die Regel, siehe oben, der Pefektionist lebt im Tonstudio)

... oder im Kino. Tja, wie kommen die Kinobetreiber klar? Beispiel: ich kauf' mir einen Hummer Geländewagen, weil ich jedes Schaltjahr zu Silvester Schnee befürchte. Weil ich den dicken Brummer aber dann habe, werde ich mir auch die Brötchen vom Bäcker gegenüber hoch zu Ross einkaufen fahren. Und wenn mal 'Konflikt' ist, bin ich sowieso gerüstet. Für diesem Ernstfall kann ich die Fahrmaschine mit meiner Anlage zu Hause schon vorher auf Klappergeräusche bei Eintreffen einer thermonuklearen Schockfront prüfen, und rechtzeitig (!) den Hersteller auf Gewährleistung verklagen. Nachher geht ja wohl schlecht, oder?

Kurzum, die Kurzweil hier dreht sich um Wolkenkuckucksheim. Da kann man noch so ernst gucken.

Also ich hab' mir einen Sub hinter's Ohr gebaut, damit ist dann mit wenig Aufwand allen Anspruechen Genuege getan.

[Frankynstone]

@ NochNHarry

Vielen Dank für deine Abhandlung über die Nullagenfindung und das Zappeln bei chaotischen Subharmonischen. Ich kenne es von billigen Endstufen, dass sie das Zappeln und unnötig großen Hub eines Tieftöners begünstigen. Außerdem habe ich in der Uni gelernt, dass geradzahlige Klirranteile (gerade das von Röhrenliebhabern gepriesene K2) einer Gleichrichterwirkung entsprechen und Musiksignal in einen DC-Offset umgewandelt wird. Das habe ich selbst an einem Mikrofonverstärker nachgewiesen, der Arbeitspunkt läuft bei hohem Ausgangspegel weg.

@ alle, die über die +-4mm zanken

Je mehr die Schwingspule überhängt, desto mehr Schwingspule ist nicht an der Erzeugung der Auslenkung beteiligt. Nehmen wir zwei Lautsprecher, die sich einzig in der Schwingspulenlänge unterscheiden, so verbraucht der mit der längeren bei gleichem Hub mehr Leistung. Die Wärme muss irgendwo hin. Nun müsste man mal rechnen, ob über Drahtquerschnitt und andere Variablen dieser Verlust wieder ausgeglichen werden kann, oder ob die lange Schwingspule unabänderlich im Nachteil ist.

@ Friedemann

W250 ohne S hat die leichtere Membran. Wickelhöhe 12mm - Polplattenhöhe = 6mm = Hub +-3mm gegenüber W250S mit 17mm-7mm=+-5mm bei vergleichbarer Nennbelastbarkeit. Also wenn die Impedanz auch 8 Ohm betragen darf, wäre W250 näher an AHs Ideal. Oder? Ich weiß es nicht, nur so'ne Idee.

[Fosti]

...
@ Friedemann

W250 ohne S hat die leichtere Membran. Wickelhöhe 12mm - Polplattenhöhe = 6mm = Hub +-3mm gegenüber W250S mit 17mm-7mm=+-5mm bei vergleichbarer Nennbelastbarkeit. Also wenn die Impedanz auch 8 Ohm betragen darf, wäre W250 näher an AHs Ideal. Oder? Ich weiß es nicht, nur so'ne Idee.

Ja, ABER: Der Antrieb des mit ohne "S" ist viel zu schwach, um ihn in einem kleinen Gehäuse unter Qtc=0,7 zu halten. Also: Geht nicht.

Viele Grüße,
Christoph

[Lonzo]

die +-4mm sind kein Ausfluss der Diskussion um und über den URPS. Sie sind
ein Resultat von ausgiebigen Experimenten (so jedenfalls sagten sie es) mit
diversen Treibern, von den zwei URPS-Protagonisten (Weide & Murphy(?)).
War die Schwingspule zu lang, rauchte sie ab.
Es darf getreten und geschlagen werden; juckt mich aber nicht

Ergänzung:
der URPS sollte idealerweise mit einer extrem starken Endstufe betrieben
werden. Durch das kleine Volumen (ca. 10 Liter für einen 25iger) werden trotz
Entzerrungen von 20db, keine nennenswerten Hübe erfolgen. Die Folge sind
heiße Spulen. EDIT:Wer mal ein Chassis mechanisch am Huben hindert, deutet die
Rauchsignale vermutlich richtig.

Hallo kmm,

ist ja schließlich nicht auf deinem Mist gewachsen.

10 Liter für ein 25er Chassis ist schon ein bisschen arg klein. Die mechanische Belastung bei größeren Hüben ist recht beträchtlich. Die Membran könnte sich verformen und anfangen zu taumeln. Dadurch ist eine exakte Führung der Schwingspule im Luftspalt nicht mehr möglich; die Gefahr, dass die Schwingspule dann leicht an der Polplatte und am Polkern kratzt, ist bei einem solchen Konstrukt nicht ganz unerheblich.
Wie wir ja alle wissen, steter Tropfen höhlt den Stein!

Gruß, Lonzo

[Frankynstone]

Jep, das mit der Antriebsschwäche stimmt, müsste man Amp mit negativem R_out nehmen oder elektronisch brutal entzerren.

[Schimanski]

Hallo,

ich habe hier mal ein paar Messungen gemacht.
Es werden sicherlich nicht alle diskutierten Effekte damit erfasst, aber die Ergebnisse sind trotzdem nicht ganz uninteressant...

Gruß, Christoph

[kmm]

10 Liter für ein 25er Chassis ist schon ein bisschen arg klein. Die mechanische Belastung bei größeren Hüben ist recht beträchtlich. Die Membran könnte sich verformen und anfangen zu taumeln

eigentlich will ich ja nicht zanken. Das kleine Volumen soll - und den Entwicklern
zufolge tut es das auch - größere Hübe verhindern. Nach diversen Testen wurden
auch ein paar Treiber mit ausreichend stabiler Membran gefunden, die das Verformen
vermeiden.
Der URPS wurde damals (Visaton Forum gabs noch nicht) heftigst diskutiert.