Aktiv geregelter Lautsprecher

[Frank S]

Ja!

[tiki]

Hoppla!

...das Prinzip der Regelung ist unsinnig, da die zu regelnde Strecke (Lautsprecher) zeitlich konstant und frei von Störungen ist. Sie kann deshalb durch ein Modell ersetzt werden. Nach einmaligem Ausmessen der Parameter reicht folglich ein DSP ohne Sensrik aus.

Nein! Nein! Ja! Jein!

Eine Regelung des Chassis ist prinzipiell möglich und bringt meß- und hörbare Verbesserungen, das wurde mehrfach z.B. mit den MFB-Boxen und den schon verlinkten neuerlichen Versuchen bewiesen. Du meinst sicher was anderes?

Die Chassisparameter sind im Betrieb eben nicht konstant, und zwar umso weniger, je stärker die (Strecken-)Erregung ist. Ein Durchpflügen der Klippelseite dürfte diesbezüglich mit hohem Erkenntnisgewinn verbunden sein.

Aber tatsächlich kann man ein Modell für das Chassis finden, welches die Parameteränderungen (z.B. VC-Temperatur/-widerstand, Steifigkeit der Aufhängung, Magnetfluß...) je nach Betriebszustand nachführt (adaptives Modell). Wiederum -> Klippel.

Ein DSP (ein anderer, ensprechend leistungsfähiger Controller könnte es auch) wird es mit entsprechender Firmware richten (Klippel arbeitet an "so etwas" und ist schon in der Lage, dies bei seinen Seminaren vorzuführen). Ein wenig Sensorik ist schon vonnöten, und wenn es "nur" deren Nachbildung durch einen Beobachter ist. Ansonsten wäre der Betriebszustand des Chassis nicht bekannt und man könnte keine ausgleichende Vorsteuerung vornehmen.

Der Vorteil des bisher diskutierten MFB ist die Einfachheit der Regelung "über alles", sofern man sie stabil hinbekommt. Bei Klippel dagegen werden alle bekannten Nichtlinearitäten einzeln erfaßt und ausgeregelt.
Regeln ist hier ein streitbarer Begriff, es ist tatsächlich eine Vorsteuerung nach Modell. (Ab-)Geregelt wird bis jetzt nur die Eingangsleistung, um Überlastung zu vermeiden.

Gruß, Timo

edit:

D.h. Die Photodiode wird fest montiert, z.B. auf dem Polkern eines Basslautsprechers und an der Schwingspule wird eine kleine Laserdiode montiert deren Lichtstrahl je nach Auslenkung auf der Photodiode umherwandert. Dann zeigen die beiden Ströme aus der Photodiode die Position des Lichtpunkts exakt an.

Das halte ich für kompliziert, ein auf die Polkappe montierter Graukeil oder gar ein Gitter (inkrementelles Positionsmeßsystem, optischer Encoder) wäre wohl weniger mechanisch anfällig. Wenn man denn wirklich die Position braucht.

[BN]

Hallo,

Original geschrieben von MFB
eine analoge Regelung reduziert auch den Klirrfaktor. Eine analoge Vorentzerrung kann das m.W. nicht.
Kann ein DSP sowas?

Die Reduktion des Klirrfaktors ist sicher ein wesentlicher, wenn nicht sogar der einzig entscheidende Vorteil einer Regelung. In dem oben genannten AES Artikel wurde berichtet, daß der Klirrfaktor dank Regelung von 0.6% auf 0.2% gesenkt werden konnte, also nicht unbedingt weltbewegend aber immerhin.

Mittels Vorentzerrung (vorzugsweise digital) könnte man den Klirrfaktor auch senken, aber das verlangt schon ein sehr gutes Modell vom Lautsprecher und ganz ohne Sensorik geht es dann auch nicht, d.h. man muß ein paar Parameter am realen Objekt messen, um das Modell im laufenden Betrieb "nachjustieren" zu können und mit Realität in Einklang bringen. Klippel (www.klippel.de) hat in dieser Richtung was am köcheln aber so viel ich weiß (Stand 2004) ist das noch nicht produktreif.

tiki hat jetzt schon einiges vorweggenommen, wie ich sehe, macht aber auch nichts, doppelt hält besser

Grüße
Bernhard

[tiki]

Hallo,

Klippel ... hat in dieser Richtung was am köcheln aber so viel ich weiß (Stand 2004) ist das noch nicht produktreif

Mein Stand ist 11/2005 , ich konnte aufschnappen, daß Klippel am realen Objekt mit einer bekannten Lautsprecherschmiede (AER? - weiß ich nicht mehr so genau) zusammenarbeitet. Lange kann es also nicht mehr bis zum nahezu perfekten, wohl aber für mich unbezahlbaren, Lautsprecher dauern.

Gute Nacht, Timo

[MFB]

Hi,
eine Klirrfaktorreduzierung von 0,6% auf 0,2% klingt ja nicht besonders drastisch. Der von mir erwähnte Elektor-Artikel, über die RH-532, spricht von 24% auf 8% oder bei höheren Pegeln sogar von 90% auf 30%.
Ist ja immer auch vom Chassis, Frequenz und Pegel abhängig.
Gruß
Jürgen

[Frank S]

Immer Ja!

Regelung der Chassis ist aufwendig und teuer von der Sensorseite her. Zusem arbeiten auch die Sensoren nicht 100% genau.

Die Chassisparameter sind im Betrieb sehr gut als konstant (=zeitinvariant) anzusehen.Insofern kann eine 1x dimensionierte Forwärtssteuerung sehr wohl korrekt ausgelegt werden. Die Nichtlinearitäten sind kein Problem; sie lassen sich auf versch. Weise implementieren (im primitivsten Fall Vorkorrektur mit Tabellen).

[tidöh]

ich hab mal eine schaltung für negative impedanz aufgebaut.
alles ganz fliegend auf nem stückchen pappe und mit klingeldraht und mit pc-netzteil.der störabstand ist extremst genial, dieses prasseln hört sich lustich an
als lautsprecher hab ich olle 15cm eltax in bassreflex.
is alles nur provisorisch, aber man hört ein bisschen was *freu*
gleichmal time von der dark side of the moon angetestet, die tiefen töne werden doch mehr und irgendwie klarer, nicht mehr so grummelig (kann auch placebo sein, is aber eigentlich recht deutlich hörbar)
allerdings gibbets nicht vieel mehr bass, das liegt wahrscheinlich daran, dass man ein geschlossenes gehäuse nehmen sollte und dass ich 5m klingelleitung am lautsprecher habe (also nicht das leistungskabel, sondern nur die gegenkopplung), da dürften wieder 2-3ohm entstehen und dass mein verstärker nicht wirklich toll ist (20watt, 8ohm stabil, für diese anwendung sollte er eigentlich 1ohm stabil sein)er überlebt das ganz gut, genauso wie die 4 oder 2ohm speaker, aber die leistung und qualität und der dämpfungsfaktor werden da nicht gerade besser.
trotzdem ein erfolg, finde ich. morgen probier ich das mal in einem geschlossenen gehäuse und wenn das klappt bestell ich nen visaton lautsprecher und bauteile für nen ordentlichen verstärker...
mir schwebt da sowas wie ein aktiv geregeltes FAST mit 25er bass und bg20 oder so vor

[BN]

Hallo,

[i]
Das halte ich für kompliziert, ein auf die Polkappe montierter Graukeil oder gar ein Gitter (inkrementelles Positionsmeßsystem, optischer Encoder) wäre wohl weniger mechanisch anfällig. Wenn man denn wirklich die Position braucht. [/B]

Also normalerweise kann ich mit abweichenden Meinungen aus dem Forum gut leben aber ausnahmsweise muß ich hier mal energisch nachhaken.

Warum soll ein Graukeil einfacher sein? Beim PSD habe ich zwei Teile zum Montieren: PSD und Laserdiode. Beim Graukeil-Verfahren sind es doch schon vier: eine Lichtquelle, eine Sammel-Linse, der Graukeil und ein Photosensor. Der Photosensor müßte eine gleichmäßig photoempfindliche Fläche aufweisen, was a priori nicht sichergestellt ist. Beim PSD sind diese Probleme offenbar gelöst worden. Ich meine, wenn es ein rundum gut funktionierendes Postionsmeßverfahren tatsächlich gäbe, hätte man nicht jahrzehntelange Arbeit in die Entwicklung der PSDs gesteckt.

@Frank S

Die Chassisparameter sind im Betrieb sehr gut als konstant (=zeitinvariant) anzusehen.

Das kann ich mir nicht so recht vorstellen. Da gibt es Temperaturschwankungen, Alterungseffekte, Serienstreuungen (oder soll wirklich jedes Chassis individuell ausgemessen werden?). Es soll ja bei einer wie auch immer gearteten Lautsprecherregelung nicht nur der Frequenzgang im Kleinstsignalbereich geradegebogen werden, wofür die Thiele-Small-Parameter ausreichen würden, sondern das Verhalten des Chassis soll auch im Großssignalbereich verbessert werden. Da geht es z.B. darum, daß die (nichtlineare) Rückstellkraft der Zentrierspinne bekannt sein muß und daß dieses gefaltete Textilkonstrukt zeitlich invariant sein soll, kann ich mir beim besten Willen nicht vorstellen .

@tidöh

Die Schaltungen mit negativen Impedanzen verändern meistens virtuell die Chassisparameter. Im einfachsten Fall Qts, aber auch Membranmasse und Rückstellfeder sind elektronisch veränderbar. Wenn Qts durch eine negative Ausgangsimpedanz verringert wird, dann klingt der Baß mutmaßlich sauberer aber auch insgesamt weniger kräftig.

Der Sinn und Zweck dieser Schaltungen ist eigentlich, daß man die Chassisparameter theoretisch eines beliebigen Chassis so einstellen kann wie man sie gerade benötigt. Wenn aber Gehäuse und Chassis schon optimal zueinanderpassen, dann werden sich mit den elektronischen Korrekturschaltungen kaum noch Verbesserungen erzielen lassen.

Grüße
Bernhard

[tidöh]

peinlich peinlich..
ich hab die schaltung gestern abend falsch angeschlossen, eigentlich hätte es garkeinen effekt geben müssen, der effekt, der da war basierte wahrscheinlich auf irgendwelchen bauteilen im signal weg, die das zufällig bewirkt haben.
heute habe ich das ganze mal richtig beschaltet, jetzt funzt die gegenkopplung scheinbar, zumindest fängt das system bei bestimmten trimmer-einstellungen an zu schwingen.
eine klangverbesserung kann ich nicht festellen, ich hab aber immer noch kein geschlossenes gehäuse, und die signalstärke nimmt ziemlich stark ab, so dass man kaum was hört, das liegt wahrscheinlich daran, dass ich die schaltung nur mit 12v versorge und nicht mit 20v, wie in der beschreibung. ich experimentier jetz noch ein bisschen, vll. kommt ja noch was sinnvolles bei raus

[Frank S]

Das kann ich mir nicht so recht vorstellen. Da gibt es Temperaturschwankungen, Alterungseffekte, Serienstreuungen (oder soll wirklich jedes Chassis individuell ausgemessen werden?)
->erst individuell messen, wenn sich dann Übereinstimmung zeigt, Pauschal parametrisieren. Evtl. reicht später auch dei Mesdsunge ines Parameters, mit dem die anderen nachgeführt werden.

Es soll ja bei einer wie auch immer gearteten Lautsprecherregelung nicht nur der Frequenzgang im Kleinstsignalbereich geradegebogen werden, wofür die Thiele-Small-Parameter ausreichen würden, sondern das Verhalten des Chassis soll auch im Großssignalbereich verbessert werden.
->Genau das incl. Schutzfunktionen wie thermischem Abbild.

Da geht es z.B. darum, daß die (nichtlineare) Rückstellkraft der Zentrierspinne bekannt sein muß und daß dieses gefaltete Textilkonstrukt zeitlich invariant sein soll, kann ich mir beim besten Willen nicht vorstellen .
->Davon ist nach dem Einspielvorgang auszugehen. Ansonsten wären die Chassis nach wenigen Monaten schrottreif.

Instabilitäten bei Verstärkern mit neg. Ausgangsimpedanz sind konzeptbedingt. Die Mitkopplung darf nur wohldosiert erfolgen.

[tiki]

Hallo,
nun, ich habe zwei verschiedene Ausführungen der PSD, eines davon mit integriertem Sender, vor Jahren beackert. Mein letztes Posting bezog sich auf meine geringen Erfahrungen und Experimente damit. Wenn Du bessere Erfahrungen gemacht hast, will ich Dir nicht widersprechen. Mit normalen LEDs und PSDs ohne entsprechende Optik wird es jedenfalls schwierig, soweit kann ich es einigermaßen sicher behaupten.
Für meine Anwendung in dem Schwingungsmeßgerät war die erwähnte Intensitätsmessung bei weitem "einfacher". Viel Erfolg!
Hallo tidöh, ist das erwähnte PDF auch für z.B. mich irgendwie erreichbar (link)? Ein sensorloses Prinzip ist doch immer interessant. Eine "Klangverbesserung" würde ich am ehesten in Bezug auf ein Absenken der zweiten Harmonischen bei großem Hub erwarten, wenn allerdings die Back-EMF zur Regelung herangezogen wird, hab ich keine Vorstellung.
Gruß, Timo

edit:

...daß dieses gefaltete Textilkonstrukt zeitlich invariant sein sol... ->Davon ist nach dem Einspielvorgang auszugehen. Ansonsten wären die Chassis nach wenigen Monaten schrottreif.

Das ist definitiv falsch! Ich wiederhole meine und BNs Empfehlung zum Besuch der Klippelseite. Bitte erst informieren, dann diskutieren, auch wenn das jetzt etwas derb rüberkommt.

[tidöh]

Hallo tidöh, ist das erwähnte PDF auch für z.B. mich irgendwie erreichbar (link)? Ein sensorloses Prinzip ist doch immer interessant.

juchu ich hab den link wiedergefunden: klick
zu der bauanleitung mit dem aufgeklebten piezo gibbets sogar einen visaton thread, das erfahr ich erst jetzt durch google:klick
bzw. die eigentliche anleitung:klick

[Frank S]

Um Lapalien wie Änderungen der Chassisparameter über der Zeit brauchen wir uns nicht zu kümmern. Im Vergleich zu den per DSP korrigierten Fehlern mag das noch ein überflüssiges % Verbesserung bringen. Natürlich ändert sich auch der Widesrtand der Schwingspule mit der Zeit (Isolationslack verdunstet, Isolationswidesratnd sinkt).

[capslock]

Original geschrieben von BN
Hallo Leute,

durch einen Artikel im Journal of AES bin ich auf einen sehr interessanten Sensor zur Positionsbestimmung von (Baß-)Lautsprecher-Membranen gestoßen. Falls jemand wirklich vorhaben sollte, Baßlautsprecher zu regeln, das wäre IMHO der ideale Sensor. Das Bauteil nennt sich PSD (Position Sensing Detector) und ist eine große Leuchtdiode (eine die Licht empfängt) mit drei Anschlüssen. Bei einem geht ein Strom rein, bei den anderen beiden kommt er wieder raus. Die Differenz der beiden Ströme an den beiden Ausgängen gibt die Postion eines Lichtflecks auf der photoempfindlichen Schicht an, und das mit relativ großer Linearität und Geschwindigkeit.

D.h. Die Photodiode wird fest montiert, z.B. auf dem Polkern eines Basslautsprechers und an der Schwingspule wird eine kleine Laserdiode montiert deren Lichtstrahl je nach Auslenkung auf der Photodiode umherwandert. Dann zeigen die beiden Ströme aus der Photodiode die Position des Lichtpunkts exakt an.

Wen es näher interessiert, das PSD ist hier näher beschrieben:
http://www.sitek.se/

Der ganze Artikel zur Regelung eiines Lautsprechers gibt es hier (leider kein Link): W.Geiger: "Servo Control of Loudspeaker Cone Motion Using an Optical Linear Displacement Sensor", Journal of the Audio Engineering Society, Vol. 53, No. 6, 2005 June.

Grüße
Bernhard

Wenn ich das richtig in Erinnerung habe, bringen die meisten PIDs nur um 1% Linearität über den linearen Bereich, Sitek hatte welche mit 0,5% über ein paar mm (maximal 5), aber da war dann Schluß. Das bekommt man mit genügend Überhang im Antrieb und einer vernünftigen Sicke/Spinne auch passiv hin.

[Ulrich_Kliegis]

Original geschrieben von BN
... Das Bauteil nennt sich PSD (Position Sensing Detector) und ist eine große Leuchtdiode (eine die Licht empfängt) mit drei Anschlüssen.

Eine Leuchtdiode kann zweifelsohne Licht empfangen. Was sie daraus macht, ist eine andere Frage.

Was Du beschreibst, ist eine spezielle Photodiode, und was Du weiter beschreibst, ist eine Differenzphotodiode, wie sie Siemens schon Anfang der 70er Jahre anbot, und wie ich sie in meinem damaligen Jugend-forscht-Projekt LS mit Gegenkopplung verwendet habe. Siehe
http://www.visaton.de/vb/showthread....5&pagenumber=9
ziemlich weit unten auf der Seite.


Laß mich doch bitte wissen, ob und wie Du mir ggf. eine Kopie des o.g. Artikels zukommen lassen kannst. Danke vorab!

Gruß,
U.