Aktiv geregelter Lautsprecher

[tiki]

Ha, endlich wird es mal wieder richtig interessant!
Wenn das hifi-forum wieder am Netz ist, solltet Ihr mal dort nach dem aktiv geregelten Dingens gucken, der Typ, der das tat, nennt sich Sanji. Mit ihm hatte ich schon Email-Kontakt, soll ich mal wieder nachhaken? Ein anderer link ist von und mit Herrn Ultraschall.
Also ich wäre auch interessiert, wenn es die Zeit mal wieder hergäbe. Mein Dipolsub könnte sowas bestimmt vertragen, möglicherweise spare ich mir die böse Entzerrung (Meister Broesels Weiche habe ich wegen der besonderen Anforderungen ja deshalb auch nicht erworben).
Gruß, Timo

[SDJungle]

Stichwort Dipolsub - eine aktive Regelung ersetzt mitnichten eine Entzerrung! Das sind zwei völlig verschiedene Paar Stiefel...


Gruß
Stefan

[tiki]

Schade, aber vielleicht wenigstens den Abfall (oder ein Teil dessen) des Freifeld-FG (eines) Chassis zu niedrigen Frequenzen hin? So sieht für mich jedenfalls das Ergebnis von sanji und des Beispiels mit der Stromsteuerung der Chassis aus.
Gruß, Timo
P.S. Hat jemand eine Idee, wie ich den FG eines Mikrofons (Behringer B3, Kugel) zu niedrigen Frequenzen hin prüfe? Interessant wäre für mich der Verlauf zwischen 10Hz und ca. 300Hz.

[mamuesp]

Original geschrieben von SDJungle
- eine aktive Regelung ersetzt mitnichten eine Entzerrung! Das sind zwei völlig verschiedene Paar Stiefel...

Das kommt darauf an. Wenn in dem Regelkreis die Störgrößen mit eingehen, die den Abfall zu tiefen Frequenzen hin verursachen, dann ist die Entzerrung damit obsolet weil ausgebügelt.

Bei dem "elektronischen Lautsprecher" funktioniert das allerdings in der Tat nur zum Teil. Abgesehen davon würde eine Entzerrung aber hier überhaupt nicht sauber funktionieren - man denke an den Tiefpaß, der prinzipbedingt vor dem Regelkreis hängt ...

Gruß, Manfred

[SDJungle]

Der Abfall zu den tiefen Frequenzen hin hat hier aber doch rein gar nichts mit auszuregelnden Störungen zu tun sondern mit dem Prinzip akustischer Kurzschluß. Das kann man nicht ausregeln, das muß man durch eine Filterschaltung ausbügeln...
Woher soll der Regelkreis denn auch wissen, wann und wieso der Frequenzgang abfällt - der Hub ändert sich ja sowohl pegel- als auch frequenzabhängig. Dann müßtest Du als Basis für eine solche Regelung inklusive Entzerrung nicht den Treiber, sondern den Hörplatz nehmen. Das wiederum widerspricht völlig dem Sinn und Zweck eines aktiv geregelten(!) Baßlautsprechers.

[tiki]

Ich hatte mir die Wirkung wie in diesem Link angegeben vorgestellt. Damit sollte der durch den Impedanzanstieg verursachte Pegelabfall auszugleichen sein, oder gilt das nur für Stromsteuerung? Mann, bin ich wieder mal unwissend!
Gruß, Timo

[mamuesp]

Da bräucht' ich jetzt ein FlipChart für ... das läßt sich hier im Forum schwer erläutern und diskutieren.

Zuerst mal: lies doch Dein Posting noch mal genau durch - ich entnehme Deinen Worten, dass eine Regelung, die zu besserer Wiedergabe tiefer Frequenzen verhilft, gar nicht möglich ist.

Mir drängt sich jetzt irgendwie der Verdacht auf, dass wir von zwei verschiedenen Dingen reden ...

Natürlich ist (im Idelfall!) die Regelung dazu da, alle Störungen des Lautsprechersystems auszugleichen, damit das abgegebene Signal dem Eingangssignal mal Verstärkung entspricht, und zwar dort, wo der Schall erzeugt wird. Da sind wir uns wohl einig.

Aber: erkläre bitte, was ein Filter (Steuerung!) vom Effekt (jetzt auf tiefe Frequenzen bezogen) her anders macht als eine aktive Regelung. Ok, eine Steuerung ist passiv und versucht, an Hand ermittelter Größen dem Signal Korrekturen zu überlagern, damit im Endergebnis das Resultat dem Verlauf des Eingangssignals zumindest näher kommt. Außerdem ist das ganze statisch, da keine Reaktionen auf Veränderungen im System erfolgen können. Die Regelung hingegen vergleicht Eingang mal Verstärkung mit Ausgang und gibt die Differenz dem Eingangssignal dazu (lapidar gesagt). Und damit folgt das Ausgangssignal dem Einganssignal - und damit werden auch tiefe Frequenzen besser wiedergegeben.

Wenn ich natürlich *vor* der Regelung zusätzlich einen Filter implementiere, kann ich natürlich das Gesamtsystem seiner Umgebung anpassen. Das ist klar ... meintest Du das?

Gruß, Manfred

[18TBX46]

Hi,

kurze Zwischenfrage:

Was ist denn die Regelgröße?

Der Hub des Chassis oder der Schalldruck?

Wenn man die aktuelle Lage (=Hub) der Membran regelt,
sollten sich die Nichtlinearitäten des Chassis(=Verzerrungen)
mindern lassen.
Damit wird aber noch lange nicht der Schalldruck geregelt bzw.
der F-Gang geradegebogen.
Um ein System (Dipol oder sonst was) mit schiefen F-Gang zu entzerren, braucht man dann trotrdem eine Entzerrung vor der Regelung, da ja die Übertragungsfunktion des Systems
"lagegeregelter LS" noch immer schief ist.

Ich vermute, dass das Ergebnis stark vom verwendeten
Messwertaufnehmer abhängen wird.
Wenn man jetzt einfach eine Kondensat.Mic. Kapsel auf die Membran klebt, stellt sich die Frage was da für ein Signal herauskommt.
Ist es proport. zu der Lage oder proport. zum Schalldruck?
Oder zu beidem?

Ideal wäre wahrscheinlich ein optisches System, dass die
tatsächliche Lage der Membran erfasst und in eine proport.
Spannung umwandelt. Nur wird dass auch nur solange
venünftig funktionieren, wie die Membran einigermaßen starr
bleibt und kolbenförmig schwingt.

Gruß,
Manuel

[Frankynstone]

Die Schalldruck wird durch die Beschleunigung und die Membranfläche erzeugt. Die Beschleunigung muss also gemessen werden und sie ist auch proportional zur angelegten Spannung an der Schwingspule. Theoretisch ist der Regelkreis recht simpel.

Eine Lageerfassung ist optisch besonders einfach, aber aus automatisierungstechnischer Sicht nicht optimal, da man die Änderung der Änderung der Lage dann elektronisch ermitteln muss, also zweimal differenzieren.

[tiki]

Der Schalldruck wird meiner Meinung nach durch die Membrangeschwindigkeit erzeugt, welche proportional zur Schwingspulenspannung sein soll. Das würde zu einer insgesamt stimmigen Signalübertragungskette führen: Schalldruck->Mikro->Spannung(!)->Verstärkung->Schwingspulengeschwindigkeit->Schalldruck. Membranbeschleunigung führt zu Druckerhöhung. deshalb ist die Membranlage auch nicht direkt als Regelgröße geeignet, da gebe ich Frank Recht.
Die Beschleunigung als Regelgröße ist zunächst eine Hilfskonstruktion in Ermangelung einer genauen Schalldruckaufnahmemöglichkeit ohne Nebenwirkungen. Mit (Elektret-)Mikro kann man theoretisch beides: Schalldruck erfassen, wenn direkt vor der Membran quer zur Bewegungsachse angebracht, oder, wenn entkoppelt zum Außendruck, als Beschleunigungsaufnehmer fungíerend in Achse direkt an der Membran (z.B. hinter der Dustcap).

Nach dem o.a. Link sollte eine Stromsteuerung aber gerade zur Entzerrung des impedanzbedingten krummen F-Gang-Teiles führen. Eine konstante Spannung über dem Chassis bei steigender Impedanz führt zu kleinerer Leistung und damit proportional zu geringerem Schalldruck, oder? Ein konstanter Strom hingegen kompensiert wegen der bei steigender Impedanz ebenfalls steigenden Leistung den akustisch bedingten SPL-Abfall zum Teil (jeweils zu niedrigen Frequenzen hin gemeint). Das hat mir schon mal jemand hier im Forum erklärt, wenn ich das richtig verstand.

Ihr habt natürlich recht, daß die Regelung in erster Linie die "echten" Abweichungen korrigieren soll, vielleicht sollte man es erst einmal dabei belassen.

Gruß, Timo

[Nuggets]

Was am Chassis zum Antrieb einzig und alleine zählt, ist der Strom durch die Schwingspule wegen: Fl = BxI*l. Somit ist die antreibende Kraft dirket proportional zum B-Feld des Chassis (Magnet) und zum Strom, der durch die Schwingspule fließt. Eigentlich spielt hier auch noch die Länge des im vom homogenen Magnetfeld durchflossenen Luftspalt steckenden Schwingspulendrahtes eine Rolle.
Um die antreibende Kraft gleich zu halten, obwohl der Schwingspulenwiderstand steigt, muss der Strom gleich bleiben, aber die Spannung erhöht werden => höhere Leistung. Das sind die simpelsten Ohmschen Gesetze.

Zur Gegenkopplung / Regelung:
Komisch, genau so eine Regelung kam mir in den Sinn, als ich am Freitag Übungsaufgaben für Messsystem- und Sensortechnik rechnete.
Klar muss erst mal festgestellt werden, welche Größe überhaupt Information zum Regeln liefert. Hier: Der Schallpegel. Den Pegel aber sauber abzunehmen, wird sicher recht schwer. Ich finde aufgrund dessen, dass sich Mikrophone schlecht einbauen lassen und das langsame Medium "Luft" zwischen Mechanik und Elektronik liegt, sollte man eine direktere Kopplung wählen. Ich würde vorschlagen, dass man auf der Membran eine/mehrere Kondensatorplatten (könnten hier dünne Folien sein) anbringt, die ihr(e) Gegenstück(e) auf dem stationären Korb finden. Nun müsste nur noch ausgekügelt werden, wie die sich änderende Spannung belastungsfrei abgenommen wird.
Jetz hätte man schon ein Signal, das direkt proportional zum Ort der Membran wäre. Da aber, wie gesagt, der Schallpegel scheinbar direkt proportional zur Membrangeschwindigkeit ist, braucht man auch im Elektrischen das Geschwindigkeits-Pedant. Das ist du(t)/dt. Verwirklich kann das mit einem Differenzierverstärker werden. Hierauf sollte geachtet werden, dass die Kleinsignalnäherungen gelten, damit man nicht unnötig Klirr einschleift. Als nächstes sollte die ganze Anordnung noch so kalibriert werden, dass das Gegengekoppelte Signal wirklich dem Schalldruck entspricht. Es werden zur Korrektur der Schaltung lediglich ein paar Korrekturkoeffizienten berechnet werden müssen, die sich auf die Bauteildimensionierung z.B. einer OpAmp-Schaltung auswirkt.
Ich sagte aus diesem Grund "mehrere" Kondensatorplatten, weil man damit evtl. den Membranresos den Gar aus machen kann. Wenn man eine geeignete Korrelation zwischen den den einzelnen Kondensatorspannungsableitungen nach der Zeit gefunden hat und sie für den Endeffekt kompensativ addieren kann, lässt sich das leicht mit Addier-OpAmp-Schaltungen verwirklichen.
Neben dem Finden der Korrelationen wird noch das Verwirklichen einer zeitllich instantanen Gegenkopplung ziemlich aufwendig sein.
Wenn, wie von mir vorgeschlagen, auch noch Membranresos gegengekoppelt werden sollen, wirds wirklich hart. Vor allem dann, wenn die Resos nicht mehr im Übertragungsbereich des jeweiligen Chassis liegt. Diese höherfrequenten Gegekopplungsanteile könnten aber, indentifiziert von einer Frequenzweiche, wiederum ans nächst höher spielende Chassis zur Korrektur gegeben werden, mit den richtigen Korrekturkoeffizienten versteht sich ..........
Da stimme ich BN zu: Da sollte man nur Chassis gegenkoppeln, die von Hause aus schon sauber spielen.
IMHO: Es schäuen sich die Hersteller deswegen, solche Lösungen anzubieten, weil natürlich für jedes einzelne Chassis im jeweiligem Gehäuse solche Korrelationen gefunden werden müssen. Das wird der Knackpunkt sein, mit dem sogar Mathematiker Probleme haben dürften. Das deutet natürlich darauf hin, dass es nur wenige abgestimmte Systeme geben kann, weil der Aufwand so groß ist. => kleine Auswahl an industriell gefertigten aktivgeregelten Aktivlautsprecher.
Ich würde sogar noch den Schritt machen, die Chassis erst nach dem aktiven Trennen der Wege gegenzukoppeln, damit die Koppelbandbreite nicht durch die passive Frequenzweiche geschmälert wird.

Nuggets

[lenz]

Hände über dem schüttelnden Kopf zusammenschlagend.

Ich hab mich dazu früher schon mal ausgelassen:

1.Wenn die Philips Ingenieure bei diesem Thema den Kopf schütteln,die Marketing Leute das Ding mangels Absatz in der Versenkung verschwinden lassen,dann muss irgendwo der Wurm drin sitzen.

2.Auch wenn Dissertationen über das Thema verfasst werden, muss es nicht unbedingt das Gelbe vom Ei sein.

3.Wenn die von Elektor in ihren publizierten Anleitungen ermittelten Messergebnisse Bestand hätten, ja dann gäbe es keine hochwertige Box mehr ohne diese Technik.

4.Ich bin nach wie vor der Meinung, daß hier von falschen Voraussetzungen ausgegangen wird.
Gründe:
a) Es handelt sich n i c h t um ein masseloses System.
b) Es sind 2 konkurierende Signalaufnehmer im Spiel, wobei der
Eine zwar schnell, aber kritiklos ist (die Elektronik), der
Anderere jedoch umso kritischer (das Ohr) !

Kurzum, wenn die Elektronik den Bockmist des LS ausregelt, dann hab ich diesen Bockmist auch schon im Ohr.
Interessant ist ja auch, daß immer ( warum wohl? ) auf die Verwendung "höchstwertiger" Chassis verwiesen wird.
Wenn das funktionieren würde, dann müsste das auch mit billigen.....

Oder lieg ich hier mal wieder voll daneben?

[Nuggets]

Kurzum, wenn die Elektronik den Bockmist des LS ausregelt, dann hab ich diesen Bockmist auch schon im Ohr.
-> Stimmt doch gar nicht! Das erfolgt instantan. Die Masse kann nicht SOO träge sein.
Nach deinen Argumenten müsste eine normale Gegenkopplung eines normalen Verstärkers auch nicht funktionieren. Tut sie aber, sehr gut sogar.
Du gehst davon aus, dass das Signal dem Chassis aus der Ruhe auf null komma nix aufgeprägt werden muss => unendliche Beschleunigung nötig.
Es wird aber nur in der Bewegung nach der Spannungsableitung (nach meinem Vorschlag) nachgeregelt. Ich verstehe deinen Einwand, gestehe ihm auch Tragweit zu, aber nicht in dem Maße, wie du sagst.

Interessant ist ja auch, daß immer ( warum wohl? ) auf die Verwendung "höchstwertiger" Chassis verwiesen wird.
-> Klar, weil man da von Haus aus weniger Probleme hat. Wenn dein vorher genannter Einwand gilt, dann müsste bei schlechten Chassis noch mehr nachgeregelt werden.

1.Wenn die Philips Ingenieure bei diesem Thema den Kopf schütteln,die Marketing Leute das Ding mangels Absatz in der Versenkung verschwinden lassen,dann muss irgendwo der Wurm drin sitzen.
-> Das Marketing hat Probleme, weil sich jeder normalerweise seine Komponenten aussuchen will. Somit auch den Verstärker. Da ist daber da schon integriert; das wollen die Leute scheinbar wirklich nicht. Noch dazu: Beachte, wann das war: Ende 70er. Waren die Leute da überhaupt schon (technisch) schon so aufnahmefähig?

[Frankynstone]

@tiki: Falls ich das richtig verstanden habe:

Die Membran hat am Scheitelpunkt einer Sinuswelle eine konstante ...
a) Lage --> Luftverdrängung = konstant
b) Geschwindigkeit --> Luftausweichgeschwindigkeit = konstant
c) Beschleunigung --> erhöhter Luftdruck = konst

Es führt ...
a) in einer Druckkammer zu Schall (Subwoofer im Auto entspricht Luftpumpe auf Kessel)
b) vor einem Schnellewandler zu hörbarem Schall (Ripol-Sub entspricht einem Gebläse), der Schalldruck entsteht am Hindernis.
c) vor einer frei strahlenden Membran zu hörbarem Schall (frei stehende Box entspricht Luftpumpe auf unendlich großen Raum), Schalldruck breitet sich als Wellenfront aus.

Im normalen Wohnraum haben wir es fast im gesamten Frequenzbereich mit Fall c zu tun und müssen die Sensorik entsprechend auslegen. Bei einem Car-LoFi-Subwoofer sähe das ganz anders aus.

@all

Falls ich totale Gülle geschrieben haben sollte, lösche ich diesen Post wieder, bitte drauf hinweisen.

[mamuesp]

Also, wenn die Konzepte sooo schlecht wären, gäbe es Backes und Müller sowie Silbersand heute auch nicht mehr. Es gibt sie aber noch ...

Wenn mal wer eben so einen kapazitiven Aufnehmer an - sagen wir - einem W200S konstruieren könnte, wären wir einen Schritt weiter *träum* Oder auch einen fotoelektrischen ... Feldplatte und Hall-Sensor sind m.E. nicht hinreichend linear ...

Wir können uns hier lang und breit an mathematischen und physikalschen Modellen auslassen - da es aber Modelle sind, wird man um ein pragmatisches Experiment nicht drumherum kommen. Und da es andere auch können, muss es der Selbstbaufraktion doch nicht versagt sein ...

Gruß, Manfred