Betonhörner

[Quaschdl]

Wie werden die Treiber eigentlich mit dem Beton verbunden? Muss man die Schrauben, die den Treiber nachher festhalten miteingießen und später wieder raus drehen (glaub ich nicht). oder kommen da dübel mit rein? Oder werden die Löcher doch irgendwie nachträglich gebohrt?

[Ollie]

Hi Farad!


Man baut eine Druckkammer, mit der man die Membrane auf den Hornhals transformiert, aber weil die Schallschnelle ein Vektor ist, interessiert die Richtung eben auch, beim WG sogar sehr (so viel zum "konphasen Ring").

Drei Arten, einen PP in ein bestehendes Horn zu packen (ein WG ist am Anfang quasi ein zylindrisches Rohr):

1. Spitze buendig mit dem Hornhals; der PP steckt im zylindrischen Rohrstueck, dessen Durchmesser derjenige des Treibers ist (*). Man erzeugt nicht anders ein einen Ringstrahler mit DK, wobei die WF am Hornhals wieder auf (fast) den Membrandurchmesser abngewachsen ist, lediglich die WF-Geometrie ist nicht die selbe (welche, ist noch zu pruefen, aber eben ist die WF natuerlich nicht). Ausserdem kann es zu Impedanzspruengen am Hornhals kommen, da der PP mit der DK wie eine Art "Vorhorn" agiert.

(*) Falls das Rohrstueck (die Waende der DK), nicht mehr zylindrisch ist (sind): siehe 3.

2. Stumpfes Ende des PP buendig mit Hornhals: Modifikation der Hornkonstante des Hornhalsabschnitts, vgl. die mythische "rubber throat" von Voigt. Man erzeugt nicht anderes als einen Ringstrahler; zwar gewinnt man ueber das Flaechenverhaeltnis Kompression, aber wenn der Treiber gross war gegen lambda (oder vergleichbar, wie in BNs Fall), dann ist es der resultierende Ring auch, und man gewinnt nichts.

3. Voellig eigenstaendige Entwicklung des Kompressionstreibers, d.h. der Druckkammer mitsamt Schallfuehrung ("PP", eigentlich eher ein System aus konzentrischen Ringen, wie im link, den Du in Deinem PP-thread gepostet hattest). Damit transformiert man das Schnellefeld der Membran auf ein gewuenschtes Schallschnellefeld am Hornhals, und zwar nach Betrag und Richtung (Vektorfeld!). Dann kann man quasi jede gewuenschte WF erzeugen, insbesondere natuerlich die vom WG benoetigte. Profis haben freilich den Vorteil der Membrangeometrie, die dem Einsatzzweck entsprechend gewaehlt wird. Den fertigen Kladderaddatsch flanscht man dann an ein Horn passender Eigenschaft (und nicht andersrum).

Im Prinzip geht das alles klar aus der Seite hervor, die Du im PP-thread gepostet hattest. Nur einen Nachtrag zur DK und der Gleicheit des Drucks an allen Punkten: der Druck ist natuerlich nicht ueberall gleichzeitig gleich gross, das ginge ja nur mit unendlich grosser Schallgeschwindigkeit. Bei hinreichend kleinen Abmessungen sind die Phasenverscheibungen aufgrund von Laufzeitunterschieden lediglich hinreichend klein, um fuer einige Anwendungen praktisch vernachlaessigbar zu sein. Aber lambda/4 machen 90 Grad Verzug, und wir brauchen halt eine ebene WF am Hornhals.

Falls Du noch andere links zum PP-Bau kennst, koennest Du sie mir bitte mitteilen?

Cheers,
Ollie

[Farad]

Ollie,

Man baut eine Druckkammer, mit der man die Membrane auf den Hornhals transformiert, aber weil die Schallschnelle ein Vektor ist, interessiert die Richtung eben auch, beim WG sogar sehr (so viel zum "konphasen Ring").

die Schallschnelle ist schon ein Vektor. Der Druck ist aberein Skalar! Erst das Produkt daraus macht eine gerichtete Wellenbewegung. Eine Membran die auf eine Druckkammer arbeitet ändert ausschließlich das Volumen. Es gibt in diesem Sinne "noch keine" Schnelle. Das bekannte Modell mit der Spritze gilt wiedereinmal: Wenn man eine Spritze vorne zuhält und aufzieht ist der Druck (Skalar!) an jedem Ort zu jeder Zeit gleich. Die Membran die das Volumen verändert macht nichts anderes. Der Druck ist zwar zeitabhängig/komplex aber an jeder Stelle gleich. Also sowohl an jeder Stelle der Membran als auch an jeder Stelle im Volumen (theoretisch). Erst durch die Transformation des "Ringes" kommt es zum Vektor der Schallschnelle der dann der Druck um 90° nacheilt.

der Druck ist natuerlich nicht ueberall gleichzeitig gleich gross, das ginge ja nur mit unendlich grosser Schallgeschwindigkeit.

Von Schallgeschwindigkeit spricht man nur bei sich-ausbreitenden Wellen. Innerhalb der Druckkammer kommt es zu keinen stehenden Wellen weil keine Schnelle vorhanden ist. Nur skalarer Druck. Zieht man die Spritze auf ist der Druck SOFORT an allen Stellen gleich groß.

Der Phaseplug im zylindrischen Teil bringt also ausser der zusätzlich größeren Schnelle im "neuen Hornhals" auch die phasengleichheit aller "Ringpunkte".

Wird die Abmessung der Druckkammer groß gegen die Wellenlänge stimmt all das natürlich nichtmehr. Dann muß man tatsächlich "echte" Phaseplugs im sprichwörtlichen Sinne einsetzen. Also irgendwelche Phasenkorrekturelemente die Laufzeitungerschiede ausgleichen und damit Phasenkohärrenz herstellen.

Damit transformiert man das Schnellefeld der Membran auf ein gewuenschtes Schallschnellefeld am Hornhals, und zwar nach Betrag und Richtung (Vektorfeld!)

Dies ist absolut richtig und gilt für beide Bereiche.

wir brauchen halt eine ebene WF am Hornhals.

Für ein perfektes Exponentialhorn. Für ein Kugelwellenhorn brauchen wir theoretisch einen unendlich kleinen Schallpunkt von dem aus eine Kugelwelle wegläuft. In guter Näherrung sollte auch ein "Phaseplugbullet" funktionieren, dessen Spitze quasi den "Brennpunkt" darstellt.

Als weitere Quelle kenne ich nur noch die ganze einfache Speakerplans.com Seite mit Rechenansatz.

Was sind denn deine Quellen, wenn ich fragen darf? Hast du einen gedruckte Referenz du zitieren könntest?

gruß, farad

[Ollie]

Hi Farad!

Zieht man die Spritze auf ist der Druck SOFORT an allen Stellen gleich groß.

Nein. Natuerlich NICHT! Weil sonst die Stoerung (die Information des Stempels: "Isch geh jetz ma vowaets") in unendlich kurzer Zeit, zumindest jedoch mit Ueberschallgeschwindigkeit (!), an der Spritzenspitze auftauchen wuerde. Was natuerlich nicht geht. Deine Betrachtungen gelten nur fuer seeeehr langsame Zustandsaenderungen (also seeehr lange Wellenlaengen im Vergleich zu den Abmessungen). Diese Bedingung ist aber halt nicht sauber erfuellt, wenn die Membran lambda/4 vom Hornhals entfernt ist!

Eine eben WF benoetigt man auch und v.a. fuer ein Geddes-Waveguide (genauer: fuer diejenige Sorte, die aus einer ebenen WF eine sphaerische macht; es gibt noch andere), nicht nur fuer ein Expohorn. Fuer alle praktischen Belange ist eine Punktquelle im Hals einer Tractrix gleichzusetzen mit "sehr kleiner Hals, viel (!) kleiner als kuerzestes lambda, in den eine eben WF einlaeuft". Also auch hier: eben ist schoen! Man kann natuerlich ueber Reflektoren eeine (virtuelle) Punktquelle erzeugen, so wie das die Leute von nexo-sa.com machen. (Dort nach white papers kucken, den genauen link kenne ich nicht mehr.) Die Annahme von Voigt war ja, dass sich eine anfangs ebene WF durch Reibung an den Hornwaenden zu einer sphaerischen verbiegt, wenn sie durch das Horn laeuft.

Ob nun Dein Ring tatsaechlich ein passenden Vektorfeld am Hals erzeugt (also eine ebene Isophasenflaeche mit normalem Schnelleverktor), kann ich nicht beurteilen; aus der Huefte sage ich, dass nein, und ich habe noch kein Argument gesehen, das mich vom Gegenteil ueberzeugt. Das muesste man aber rechnen koennen. Das ist IMO notwendig, weil es schon bloed wird, wenn die DK-Abmessungen vergleichbar der Wellenlaenge werden (auf einen Faktor 4 oder so). Im vorliegenden Fall geht das schon bei 10kHz los.

Was Phase Plugs angeht, so habe ich leider keine Referenz. Ich muss mal speakerplans.com anschauen.


Cheers,
Ollie

[ichse1]

Beim Spritzenbeispiel muss ich Ollie recht geben.


Der Ansatz des Expo Hornes war doch, am Mund eine Ebene Welle abzustrahlen. Das heißt, die Mundfläche muss groß im Verhältnis zur Frequenz sein. Die Halsfläche muss sehr klein sein um auch dort eine ebene Welle zu haben. Jetzt muss man nur noch diese beiden Flächen verbinden und zwar ohne Impedanzänderungen hineinzubringen um die ebene Welle nicht unterwegs zu zerstören. Die roh*c am Mund müssen also sachte an die Mebran herangeführt werden. Das geht mit einer Expo Funktion ganz gut, sollte aber mit anderen auch gehen.

Das Problem ist nur, dass der Riesenmund nicht praxisgerecht ist.

Anders ist die Geschichte mit der Traktrix Funktion.
Hier soll eine Kugelwelle abgestrahlt werden. Für eine Kugelwelle muss der Mund nicht so groß sein. Die Welle breitet sich ja gerne als Kugel aus, man muss sie also nicht zwingen.
Wie das Traktrix Horn aber gefüttert werden soll weiß ich nicht. Ich denke aber eine Kugelwelle am Hals wäre nicht verkehrt. Also Druckkammer mit recht hoher Kompression.

Bitte korrigiert mich...

[Farad]

also gut.

Der Ti100 soll ab rund 300Hz laufen. Hubkühlung fällt im Horn sicher aus. 20 Watt hält er bestimmt trotzdem aus. Mach also nen Schalldruck von rund 120dB wenn man davon ausgeht, dass er bei nem Watt an der 100erter Grenze kratzt. Das reicht mir. Da er nur minimalen Hub machen wird, kann der Phaseplug nahe ran. Sagen wir mal, er macht maximal 3mm, ein millimeter Sicherheitsabstand macht im schlimmsten Fall 7mm, wenn die "Titanpappe" ganz hinten ist.

Die obere Grenzfrequenz soll mal grob 2kHz betragen. weil der Rolloff auch noch schön sein soll, ruhig ne Oktave mehr, 4kHz.

4kHz hat eine Wellenlänge von 86mm. Stehende Wellen gibts ab der Hälfte, 43mm. Also rund Faktor 6 drüber. gut.

Die Phasenverschiebung ist ordentlich. und abhängig von der Auslenkung. Ob das schlimm ist?

farad

[Farad]

nach einem Tag Bedenkzeit: +-3mm Hub sind natürlich absolut unrealistisch!

[Ollie]

Wenn Du den TI100 fuer die Waldbuehne nehmen willst, nicht!

Hubkuehlung faellt nicht aus, weil die Membran sich ja bewegt. Bei dem Wirkungsgrad muss sie aber gar nicht soviel Strom ziehen, damit sie sich bewegt, ergo...


Cheers,
Ollie

[PeterG]

@ichse1,

TracTrix soll zwar eine Kugelwelle abstrahlen, wird aber NICHT mit ner Kugelwelle geladen! Sondern mit ner ebenen Wellenfront.
Die Mathe... der Traktrixfunktion wird so hergeleitet, daß die Wellenfront immer senkrecht auf der Kontur steht!!! Deshalb beginnt man am Hornmund und "zieht" die Kugelwelle ins Horn und zwar so, dass die Front immer senkrecht auf der Kontur steht. ( Erinnerung an das Patent von Voight ) Voight? hatte sich diese Kontur ausgedacht und techn. Zeichner sagten ihm später, das diese unter dem Namen Traxtric bekannt sei.

@Farad,

ein PP verringert, bzw. vermeidet am Hornmund Reflexionen ! Das konnte ich schon selbst nachweisen.

eine Skizze Konusmembran mit Halbkugelkalotte
FE127, D= 103mm, Reso bei ca1,8kHz : ist mit obigem PP weg.

Um im HT-Bereich etwas nennens Wertes zu erreichen muss ich aber an dem Teil noch ein wenig arbeiten.

Deshalb finde ich das Thema sehr interessant.

MfG
Peter

[Farad]

Ollie hat mich auf was hingeweisen, was ich zwar irgenwie schon wußte, aber nicht verarbeitet hatte: Tractrix und Expo-Horn sind im Halsbereich sehr ähnlich. Man kann also einen Expo-Hals mit einem späteren Tractrixhorn kombinieren, oder anders ausgedrückt: im Halsbereich steht die Wellenfront immer senkrecht auf der Kontur, weil sich die Funktionen nur sehr gering unterschieden. Die Ableitung ist sehr ähnlich.

Ich werde also versuchen in den Halsbereich einen Phaseplug einzusetzen. Wie soll er aber aussehen? Ich werde sowohl konkave als auch konvexe (Bulletform) versuchen.

Ob die perfekte Form nicht eine "umgedrehte Parabel" wäre? Dass jede Reflexion IMMER in die Hornachse gestrahlt wird? Wie sähe denn so was aus?

Muß wohl noch überlegen, bevor ich mich an die Drechselmaschine stelle...

farad

[Ollie]

Hi Farad!


Im Stark sind ein paar Skizzen. Einfachster Fall: Fuer einen HT mit Kalotte einen PP, der wie ein gothischer Spitzbogen spitz (haha) zulaeuft - die Spitze zeigt in das Horn - und der auf der Rueckseite, also der der Membran zugewandten Seite, der Membrankontur folgt , evtl. zum Membranrand mit etwas ansteigendem Abstand zur Membran, um einen Druckgradienten zu erzeugen - wenn die Membran (Kalotte) unter der hohen Last in der Mitte durchbiegt, ist ja nichts gewonnen. Fuer den MT-Konus ebenso, nur halt mit einer anderen Rueckseite. Jedoch bietet sich eher ein ringfoermiger PP (Donut) bzw. ein ganzes Ringsystem an - wie auf der einen Website gezeigt. Das ist dann der aufwendigste Fall, weil sehr sauber gearbeitet werden muss, aber erlaubt auch die beste Einflussnahme.

Ich wuerde auch nachrechnen, dass der Uebergang von "Vorhorn", also der Region mit dem PP drin, und dem "Resthorn" nicht (allzu) abrupt erfolgt: die Flaechenanderung entlang der Hornachse x, also dA(x)/dx, sollte fuer beide Teilstuecke am Uebergang (in etwa) gleich sein. Es kann vielleicht zu Impedanzspruengen (Fehlanpassung/Reflexion, im besten Fall Beugung) kommen. Es ist genau diese Bedingung, die die Form der Spitze(n) vorgibt, denn das Horn ist ja schon da. Kann aber auch sein, dass ich hier voll daneben liege.

Der groesste Radius des PP (an der Basis) haengt vom gewuenschten Kompressionfaktor ab, also dem Verhaeltnis der beiden Flaechen "ganze Membran" zu "Ringstrahler". PA-Treiber haben typischerweise Kf=3 (Radiusverhaeltnisse Memran/Throat = Wurzel 3), aber das sind mit aufwenigen PPs usw und fuer hoechste Effizienz. Ich denke nicht, dass man in HiFi-Bereich so hohe Kf braucht, zumal man sich sehr schnell Klirr und Sauereien mit der Membran einhandelt.

Das ist jetzt aber alles aus der hohlen Hand geschossen; ich habe keine der Referenzen gelesen. BN, was hast Du fuer Deine PPs gemessen? Gibt's da Fortschritte?


Cheers,
Ollie

[BN]

Original geschrieben von Ollie
BN, was hast Du fuer Deine PPs gemessen? Gibt's da Fortschritte?

Viel Neues gibt da noch nicht, außer der (vorläufigen) Erkenntnis, daß selbst ein suboptimaler PP das Übertragunsgverhalten deutlich verbessert. Bei meinem Hochtonhorn habe ich noch das Problem mit den kleinen Dimension bei der Herstellung und einer venünftigen Befestigung des PPs, wie im folgenden Bild unschwer zu sehen ist.



Was mich momentan noch mehr interessiert ist, ob ich das HT-Horn + Treiber evtl. in Form eines (suboptimalen) PPs konzentrisch in das Mitteltonhorn integrieren kann ohne größere akustische Nachteile hinnehmen zu müssen. Das wäre natürlich das Optimum, was die Schallabstrahlung angeht und optisch könnte das auch ganz interessant aussehen.

Bernhard

[Ollie]

Hi Bernhard!

Was mich momentan noch mehr interessiert ist, ob ich das HT-Horn + Treiber evtl. in Form eines (suboptimalen) PPs konzentrisch in das Mitteltonhorn integrieren kann ohne größere akustische Nachteile hinnehmen zu müssen.

Hmmmm.... dann aber schon mit einem Koaxtreiber. Das HTH wird zwar sehr (zu?) lang werden, aber wenn du den HT-Treiber vorziehen wuerdest, haettes Du einen Versatz, der per Delay nur auf Achse korrigiert werden kann. Das alte Lied.

Das Ergebnis hat dann aber nichts mehr mit einem WG zu tun. Die Impedanzspruenge bzw. Beugungskanten sowie das "Ringhorn" des MT werden das ihrige tun, um es zu einer rein empirschen Sache werden zu lassen. Dafuer muss man keine WGs rechnen.

Es gibt ein aehnliches Konzept mit BL-Hoernern, die mit BB bestueckt sind (Lowther?) und wo der Hornmund konzentrisch um den BB angeordnet ist. Ich glaube, hm aus dem audiotreff bastelt sowas. Wenn man einen hinreichend grossen Koax-Treiber naehme, koennte man das BL-Horn gross genug ausfuehren, um es erst tief einzusetzen (Verfaerbungen), und dem HT ein Horn/WG vorsetzen, welches im PP engebettet ist. Der PP wiederum wirkt als "Reflektor", um die Buendelung des MT "aufzufaechern". Daran hatte ich mal eine Weile gedacht, aber ich fand's zu weird, um es weiter zu verfolgen. Andererseits.... was kann man nicht alles verkaufen. (Notfalls klatscht man den 12"-Koax in ein Brett und vertickert ihn teuer als Dipol, sozusagen Bastanis fuer teuer.)


Cheers,
Ollie

[BN]

Original geschrieben von Ollie
Das Ergebnis hat dann aber nichts mehr mit einem WG zu tun.

Stimmt leider, ich habs heute ausprobiert. Der Frequenzgang auf Achse wäre noch so gegangen, auch wenn er sich durch das eingelagerte HT-Horn nicht gerade verbessert hat. Aber die Waveguide-Funktion war definitiv weg. D.h. die Bündelung war in Abhängigkeit der Frequenz ziemlich ungleichmäßig. Also so geht es doch nicht, alles kann man sich offenbar doch nicht erlauben. Naja einen Versuch war es jedenfalls wert.

Grüße

Bernhard

[Ollie]

Danke fuer's update!

Cheers,
Ollie