Experimente mit der G20SC

[hockulri]

Drei G20Sc liegen hier auf meinem Schreibtisch. Ich möchte sie gerne in einer kleinen TL verbauen mit dem Al130 zusammen. Dieses Projekt werde ich später hier vorstellen.
Zwei der Hochtöner sind schon lange in meinem Besitz, einen habe ich später zugekauft. Zwei sind aus dem LOT B7, der zugekaufte C3. Er scheint also etwas jüngeren Produktionsdatums zu sein. Beim Durchmessen der drei Hochtöner habe ich recht unterschiedliche Impedanzgänge erhalten, was mich etwas beunruhigt.

Nur der Hochtöner B7-1 verhält sich so, wie er soll. Die beiden anderen zeigen eigenartige "Doppelhöcker". Vermutung: Es könnte etwas mit dem Ferrofluid zu tun haben. Den zugekauften G20SC habe ich günstig in der Bucht gekauft. Mit ihm möchte ich herumexperimentieren, ohne zunächst meine beiden Hochtöner zu verwasteln.
Als Trennfrequenz strebe ich ca. 2.500 Hz oder etwas höher an. So hoch ich mit einer einfachen Frequenzweiche ohne Sperr- oder Saugkreise eben kommen kann. Kann ich die Impedanz-Phänomene um die Resonanzfrequenz herum daher ignorieren oder wirken sie sich dort auf den Frequenzgang aus?
Ich habe also den Frequenzgang der drei gemessen. Damit sich Raumeinflüsse wenig auswirken, habe ich Nahfeldmessungen erstellt.

Als Messequipment habe ich den Stick von SNT und das zugehörige Mikro. Man sieht es auf dem Bild. Vielen Dank an dieser Stelle noch einmal an SNT und auch an eltipo für das Mikro mit Korrekturdatei.
Die Frequenzgänge messen sich so (Natürlich ist hier nichts kalibriert. Die dB-Angaben sind also willkürlich.) :

Im Bereich der Resonanzfrequenz verursacht die veränderte Impedanz also auch eine Frequenzgangveränderung.
Auf dem Visaton-Datenblatt zum G20SC sieht man keine Welligkeit im Bereich der Resonanzfrequenz. Die Darstellung entspricht dem "guten" Hochtöner.

Mit meinen Experimenten will ich also da wieder hin!
Außerdem will ich auch mit dem Ferrofluid ein wenig herumexperimentieren. Belastbarkeit, die ja durch das Ferrofluid gesteigert wird, spielt bei meinem Projekt mit dem kleinen AL130 kaum eine Rolle.

[derjan]

Schwingen die Schwingspulen frei? Das würde ich als erstes rausfinden wollen.

Ich teste das immer mit einem eher niederfrequenten Sinuston, so irgendwas 300-700 Hz. Wenn es schnarrt, sirrt oder zisselt, ist mechanisch irgendwas quer

[hockulri]

Hallo derjan,
heute Morgen habe ich deinen Rat sofort ausprobiert. 400Hz Sinuston und 1000Hz Sinuston. 400Hz kamen über die G20SC nur sehr leise. Ich habe alle drei ausprobiert. Kunststück - das liegt ja gehörig unter ihrer Resonanzfrequenz. Und darunter fällt der Schalldruck ja mit 6dB/Oktave ab.

Aber ein Geräusch, ein Klingeln oder Kratzen war nicht zu vernehmen. Der Ton kam recht klar, unverfärbt. (Auch wenn ich kein absolutes Gehör habe. :-))

[hockulri]

Ferrofluid raus!

Aber ich war ja mit meiner Erzählung noch gar nicht fertig. Jetzt ging die Bastelei ja erst richtig los.

Wenn das Ferrofluid für die Anomalien im Frequenz- und Impedanzgang verantwortlich sein sollte, müsste sich ja nach dem Entfernen des Ferrofluids eine Verbesserung zeigen.

Da ich ja eine G20SC übrig habe, bricht sich an dieser Stelle der Spieltrieb Bahn. Fast wie von selbst bewegt sich der Schraubendreher in meiner Hand und entfernt die Frontplatte. Das sieht dann so aus:

Das ging ja ganz leicht! Gar kein Problem. Das Diaphragma sitzt immer noch zentriert in einer Plastikscheibe, die die obere Polplatte umgreift. Wahrscheinlich wird es dadurch auch zentriert.
Um an das Ferrofluid zu kommen, muss diese natürlich auch runter! - Geht aber nicht so leicht. Irgendwie klemmt da etwas. Mal ein wenig dran herum hebeln. Jetzt ist sie auch ab! Aber leider war da so ein kleines, hässliches schabendes Geräusch. Ob ich beim Abheben die kleine Platte verkantet haben sollte? Es sieht jetzt jedenfalls so aus:

Die kleine Plastikscheibe, auf die das Diaphragma aufgeklebt ist, ist jetzt entfernt. Man sieht die obere Polplatte und den Polkern, dazwischen den Luftspalt, in dem die Schwingspule sich bewegt. Eine kleine weiße Filzkuppel bedämpft den Raum unter der Kalotte. Auf der oberen Polplatte befindet sich eine dünne, weiße Dichtungslage. Vielleicht hat die Plastikscheibe auch daran etwas gehaftet. Sie ließ sich jedenfalls nicht so leicht entfernen. Und beim Herunterhebeln ist es dann passiert. Wie ein kleines Kind habe ich mein Spielzeug erst einmal zerstört. Schluchz!!!
Und das ist dann das Resultat:

Das Ferrofluid habe ich dann trotzdem entfernt. Mit kleinen Papierstreifen aus dem Spalt herausgewischt, bis keine Ferrofluidreste mehr daran haften blieben. Das hat etwas gedauert und man braucht schon einige Papierstreifen. So lange noch braune Farbreste beim Herauswischen vorhanden sind, macht man halt weiter. Ich habe kein weiches Papier verwendet, sondern normales Schreibpapier, um keine Flusen in den Luftspalt einzubringen.

Das Ferrofluid sah nicht so besonders verändert aus. Braun, aber noch recht flüssig. Zähflüssiges oder stark verharztes Ferrofluid stelle ich mir anders vor. Wie jetzt die Veränderung im Impedanzschrieb entstanden ist, ist mir deshalb nicht ersichtlich.


Glücklicherweise gibt es für die G20SC ein Ersatzdiaphragma. Zu bestellen bei diversen Internetshops. Leider recht teuer. Aber ich habe nun ja keine Wahl. Also geordert!
Nach ein paar Tagen kam das kleine Päckchen dann tatsächlich an.

[hockulri]

Unboxing des Ersatzdiaphragmas der G20SC


So, nun kann ich auch einmal etwas Trendiges tun - Unboxing! Gut, hier kein Video, aber zumindest ein paar kleine Bilder. Die Ersatzkalotte kommt in einem kleinen Pappkarton, auf der Unter- und Oberseite gut geschützt durch recht harte Schaumplastik-Formteile.

Natürlich enthält diese Ersatzkalotte kein Ferrofluid auf der Schwingspule. Gut kann man den Ring erkennen, der die obere Polplatte umgreift und die Schwingspule zentriert.

[hockulri]

Reconing der G20SC!

Nun der Zusammenbau. Reconing ist hier ein etwas hoch gegriffener Begriff. Man steckt die Plastikscheibe mit ihrem Rand einfach auf die obere Polplatte - fertig! Aber Achtung! Die Schwingspule ist sehr (!) empfindlich, wie ich ja schon leidvoll erfahren habe. Also: Den Luftspalt sorgfältig anvisieren und genau treffen. Nicht verkanten.

Dann sofort die erste Impedanzmessung. Auf dem Bild sieht man, dass die Frontplatte noch nicht aufgeschraubt ist. Und das war auch gut so! - Denn: Na ja, das sieht noch nicht so hundertprozentig gut aus! Zunächst kam bei mir die grüne Kurve heraus. Wieder ein Doppelhöcker, nur nicht so abgeflacht. Ferrofluid hat die Kalotte ja jetzt nicht mehr. Aber so richtig scheint das nicht zu sein.

Was nun? Ich habe die Kalotte dann um 90° gedreht. Weniger Drehung geht nicht wegen der vier Löcher für die Befestigungsschrauben. Die Plastikscheibe mit dem Diaphragma sitzt auch recht fest auf der Polplatte. Teils muss man noch etwas drücken. Bei der zweiten Drehung um 90° kam dann die schwarze Kurve heraus. So habe ich es dann gelassen.

Meine Erfahrung: Das Ersatzdiaphragma einfach so auf die Polplatte auf drücken und fertig, das funktioniert nicht. Man sollte schon Impedanzmessungen machen.


Nach dem Aufschrauben der Frontplatte verändert sich die Resonanz auch noch einmal. Ohne kommt die schwarze Kurve heraus. Unter 1.000 Hz etwas verzittert und insgesamt etwas höher. Die grüne Kurve zeigt die Impedanz mit aufgeschraubter Frontplatte. Deutlich ruhiger.

[hockulri]

Vergleichsmessungen mit Ferrofluid - ohne Ferrofluid

Natürlich will man nun wissen, was sich denn durch den Austausch und besonders durch die Entfernung des Ferrofluids verändert hat. Die Veränderung stellt sich auf der Impedanzkurve deutlich dar. Die Resonanzfrequenz ist nun deutlich ausgeprägt und ich würde sagen, die Resonanzfrequenz ist auch gesunken. Aber die Resonanzfrequenz kann ich bei der Impedanzkurve mit Ferrofluid gar nicht so richtig erkennen. Ohne Ferrofluid liegt sie jedenfalls so bei 1.200 Hz (s. gelber Cursor).

Auch im Frequenzgang hat sich bei dieser Kalotte nach dem Austausch des Diaphragmas deutlich etwas getan. Erstaunlicherweise nicht nur im Bereich der Resonanzfrequenz, sondern auch im oberen Hochtonbereich, so ab 7 kHz.

Nun scheint diese Kalotte ja nicht mehr ganz o.k. gewesen zu sein. Der Vergleich zweier korrekt laufender Kalotten mit/ohne Ferrofluid zeigt ebenfalls das erwartete Bild. Gesunkene Resonanzfrequenz, deutlich nach unten ausgeweiteter Frequenzgang.

So sieht das Ausschwingen der Kalotte ohne Ferrofluid aus:


Auch hier kein langes Ausschwingen auf der Resonanzfrequenz, wie man es evtl. erwarten könnte. Trotzdem zeigt dieses Diagramm ein etwas verzögertes Ausschwingen unterhalb von 2 kHz, weshalb man nicht tiefer Trennen sollte. Besser etwas höher.

[ubix]

Hattest Du die Schrauben eine nach der anderen fest oder immer abwechselnd quer und jeweils langsam fest gezogen? Und nach fest kommt ab !

Ich weiß jetzt nicht . ob es da auch eine max. Drehmomentzahl der Schraubbefestigung gibt. Ich habe so einen kleinen (und einen großen) Drehmomentschlüssel , die ich aber eher fürs Fahrrad benutze.

Anzugsdrehmoment Tabelle M2 bis M68 - anzugsmoment.de

[hockulri]

Hallo ubix,
in #6 erscheint eine Impedanz-Kurve mit einem Doppelhöcker (grün). Ich blende sie hier noch einmal ein:

Dieses Verhalten habe ich bisher nicht einer zu wenig angezogenen Schraube zugeschrieben, sondern einer unzureichenden Zentrierung im Luftspalt. Es konnte ja auch durch Verdrehen der Schwingspule im Luftspalt behoben werden (schwarze Kurve).
Die Schrauben habe ich dann einfach nach Gefühl fest angezogen. Das scheint zu reichen. Das zeigt die schwarze Kurve auch, finde ich.

Aber meiner Erfahrung mit diesem einen Ersatz einer Schwingspule nach bedeutet Zwangszentrierung nicht, dass man den Ersatz-Schwingspuleneinsatz einfach auf die obere Polplatte aufsetzt und dann stimmt es. Man sollte den korrekten Sitz der Schwingeinheit noch durch eine Impedanzmessung kontrollieren.
Grüße

[ubix]

@hockulri

Ja, ich dachte nur, wenn man jetzt z.B. erst eine Schraube festzieht, und dann die anderen oder eine Schraube fester als die anderen, das sich das ganze etwas verspannen kann, ev. leicht schräg in dem Luftspalt zum liegen kommt, und es dadurch zu Unregelmäßigkeiten der Justierung kommen kann.
Bei Zylinderköpfen von Pkw`s wird das immer ganz vorsichtig reihum festgezogen.

[KaiZ9k]

Sind die Kalotten von hinten belüftet ?
Die Ausbildung eines Doppelhöckers bei der Resonanz kann als Indiz für die Kopplung an einen zweiten Resonator interpretiert werden. Das könnte zB ein hinteres geschlossenes Luft-Volumen sein. Das bildet sich vielleicht erst aus, wenn der Luftspalt durch Ferrofluid "verschlossen" wird.
Das soll jetzt keine Erklärung, sondern nur ein Denkanstoß sein.

[VISATON]

Diese Doppelhöcker haben verschiedene Hintergründe, je nach Aufbau des Hochtöners.
Meist sind es Resonatoreffekte, teils wie bei Bassreflex, teils aber auch wie bei einem Schalldämpfer.
Ist z.b. der Luftspalt nicht komplett mit Ferrofluid gefüllt, kann das schon zu einem Resonator führen, je nachdem wie groß der restliche Spalt ohne FFL ist. Das Volumen hinter der Spule ist dafür schon ausreichend.

Bei unserer G 50 FFL gab es immer mal Doppelhöcker in der Vergangenheit. Dieser kam durch die Öffnung im Spulenträger, welcher aufgrund des Aluminiummaterials nicht komplett geschlossen sein darf (also als Aluminiumzylinder wegen Gegeninduktion). Der Spalt wird dann in der Produktion mit Kleber verschlossen um das zu verhindern

[KaiZ9k]

Eine Korrektur zu der Äußerung in #3 : "das liegt ja gehörig unter ihrer Resonanzfrequenz. Und darunter fällt der Schalldruck ja mit 6dB/Oktave ab." :
Unterhalb der Resonanzfrequenz sind 12 dB/Oktave normal.

Zu der Info von #12 : "Der Spalt wird dann in der Produktion mit Kleber verschlossen um das zu verhindern" :
Falls das hier die Urache ist, müßte es ausreichen, ein zugängliches Ende (nach vorsichtigem Ausbau von Membran samt Spulenträger) mit Kleber oder Lack zu verschließen.

Mich würde noch interessieren, ob bei den Versionen mit Doppelhöcker der Impedanzverlauf in dem Umfeld Lage-abhängig ist (Kalotte horizontal oder vertikal auf/am Tisch).

[VISATON]

Zu der Info von #12 : "Der Spalt wird dann in der Produktion mit Kleber verschlossen um das zu verhindern" :
Falls das hier die Urache ist, müßte es ausreichen, ein zugängliches Ende (nach vorsichtigem Ausbau von Membran samt Spulenträger) mit Kleber oder Lack zu verschließen.

Beim Einsatz von Ferrofluid hilft diese Maßnahme, ist aber nicht die alleinige Lösung. Der Luftspalt muss entsprechend mit Ferrofluid verschlossen sein, anderenfalls bekommt man dort wieder einen Resonator. Den Luftspalt aber mit dem passenden Ferrofluid zu füllen, ist nicht ganz so einfach. Die Menge ist wichtig. Zu viel Ferrofluid und die Bedämpfung wäre zu hoch, sprich die Spule wird zu stark gebremst was den Schalldruckpegel um f0 reduziert.

Mich würde noch interessieren, ob bei den Versionen mit Doppelhöcker der Impedanzverlauf in dem Umfeld Lage-abhängig ist (Kalotte horizontal oder vertikal auf/am Tisch)

Das kann ich fast komplett ausschließen. Einfach ausgedrückt: Das Magnetfeld, was das Ferrofluid im Luftspalt hält, ist stärker als die Erdanziehungskraft. Was jedoch passieren kann ist, dass wenn zu wenig Ferrofluid im Spalt ist es sich verlagert und damit sich der Resonator ändert. Das konnte ich an einem DT 94 mal nachweisen.

Ein weiterer Hinweis: Wir hatten in der Vergangenheit mal Ferrofluid Probleme bei DT 94 - 8 Ohm Mustern, ebenfalls mit Doppelhöckern. Grund war, dass die Hochtöner für die Tests sehr nahe beieinander gestapelt gelagert wurden. Die Magneten der anderen Hochtöner haben das Ferrofluid entsprechend beeinflusst. Gelöst werden konnte es durch Einspielen mit einem ca. 3 min. Sinussweep, 500 - 4000 Hz (etwa 8 s pro Sweep) mit 2 W.

[hockulri]

Kalotten mit oder ohne Ferrofluid weiterverwenden?

Ich habe nun eine Kalotte ohne Ferrofluid und zwei Kalotten mit Ferrofluid (wovon eine einen Doppelhöcker als Impedanzgang aufweist). Da stellt sich die Frage: Mit welchen Kalotten weiterarbeiten? Bringt der Verzicht auf Ferrofluid etwas (z.B. Feinzeichnung)? Liegen die Unregelmäßigkeiten im Impedanz- und Frequenzgang bei den Kalotten mit FFD so weit außerhalb des Übertragungsbereiches, dass man sie vernachlässigen kann?
Die beiden Kalotten mit Ferrofluid messen sich so:

Der Vergleich einer Kalotte mit / ohne Ferrofluid fällt so aus:

Welche sollte ich weiter verwenden. Die Kalotten mit Ferrofluid könnte ich so einbauen. Wenn ich ohne Ferrofluid weitermachen will, dann muss ich noch aus einer weiteren Kalotte das Ferrofluid herausputzen. (Nicht ganz ungefährlich.)

Was würdet ihr tun? Die Diskussion ist freigegeben.