BR Gehäuse für TIW200XS mit großem Kanal

[Reim]

Hallo zusammen

die in HH vorgestellte Standbox mit TIW200XS und großem TML-Gehäuse (ViTral200 oder AudimaxTL22.3) interessiert mich, jedoch finde ich das Gehäuse zu ausladend, mit der nicht unbeträchtlichen Gehäusetiefe habe ich in meinen Hörraum Probleme bei der Aufstellung, so kann ich die Box nicht sinnvoll und frei aufstellen. Weiter gefällt mir aus optischen Gründen die große Kanalöffnung auf der Front nicht, das stört aus meiner Sicht die schöne und schlichte Frontansicht.

So plante ich die Box umzukonstruieren, ein kleineres Gehäuse für den TIW200XS mit deutlich geringerer Tiefe und eingesetzten Boden für die Weiche. Nach der Standardberechnung für BR kommt man auf 60L mit einer BR-Abstimmung von rund 26Hz.

Nun wollte ich die Gelegenheit verbindend nutzen, die BR-Abstimmung mittels großem Kanal zu realisieren, der sicher auf der Rückseite austritt, so dass die Front clean bleibt. Inspiriert durch einen Artikel in HH, in der eine Mischform von TML und BR beschrieben und dort TLR genannt wird, konstruierte ich den Kanal mit entsprechender Lage und Länge. TLR soll nämlich nach HH u.a. stehende Wellen im Gehäuse reduzieren oder gar vermeiden, so dass man weitgehend auf Dämpfungsmaterial zwischen Chassis und Kanal verzichten kann, was die Wirkung des Resonators weniger abschwächt. So bemühte ich Boxsim für die Dimensionierung des Kanals.



Also beschloss ich kurzer Hand ein Testgehäuse aufzubauen, es an einer Seite offen zu lassen, um so gezielt Änderungen und Messungen machen zu können. Soweit die Skizze für die Bestellung der Gehäusezuschnitte:



Nun baute ich das Gehäuse auf und legte es auf Böcke mit der abnehmbaren Seite nach oben.



Die Seite beklebte ich mit Dichtband und nutze Holzdübel zur Fixierung



Zusammen mit Zwingen verbunden, ist das Gehäuse ausreichend dicht und Messungen können starten.



Nun kann die Untersuchung beginnen, mich interessieren:

1. Ist die BR Abstimmung wir berechnet?
2. Wie ist das Dämpfungsmaterial einzubringen, sozusagen, wie wirkt es sich aus?
3. Entstehen durch die Konstruktion wirklich weniger ausgeprägte stehend Wellen im Gehäuse?

Viele Grüße
Reim

[walwal]

Das kennst du?

https://www.visaton.de/service/techn...aeusen-teil-ii

[Mr Bombasti]

Hey, interessantes Projekt! Meinst du das TLR-Gehäuse (Transmission-Line-Resonator)? Das wurde u.a. in der Hobby Hifi Ausgabe 2-3/2023 thematisiert. Zweck: Möglichst großflächiger BR-Kanal, um Strömungsgeschwindigkeit (und damit Geräusche) zu reduzieren, verbunden mit Vorteilen im Tiefbass ("feiner, leichter, klarer und reicht besonders tief"). Aber auch eben mit längeren BR-Ports, was zu Längsresonanzen im Kanal führen kann. Diese könnte man lt. Herrn Timmermanns vermeiden, wenn man die innere Öffnung des BR-Kanals auf 30 % der Gehäusehöhe legt. So wie ich es verstanden habe, vermeidet man dadurch aber lediglich die Tunnelresonanzen, nicht die stehenden Wellen im Gehäuse. Dagegen wurden Bedämpfungs-"Sümpfe" an den Gehäuseenden vorgesehen.

[Reim]

Das kennst du?

https://www.visaton.de/service/techn...aeusen-teil-ii

Hallo walwal,
Ja klar, daran habe ich mich bei all meinen Konstruktionen orientiert. Wenn ich mir die Vorschläge von HH im Gegensatz dazu ansehe, so wird dort oft in der Mitte des Gehäuses auf Bedämpfung verzichtet. Genau das möchte ich diesem Beispiel mal untersuchen. Ich bin sehr gespannt.

Viele Grüße Reim

[Reim]

Hey, interessantes Projekt! Meinst du das TLR-Gehäuse (Transmission-Line-Resonator)?.

Hallo Bombasti,
Genau, diese Idee von HH meine ich, danke für die Korrektur der Abkürzung, die in Längsrichtung des Gehäuses zu erwartende Stehwell würde so nicht entstehen, HH setzt auch gern interne Resonatorgehäuse ein, die in diesem Fall sogar kontraproduktiv wären. Einmal schrieb der Autor auch, dass die im Kanal auftretenden Stehwelleneffekte nicht zu Tage treten würden.
Das TLR möchte ich mal an dem Testgehäuse untersuchen.

Viele Grüße Reim

[walwal]

Alles klar, Danke.

[Volker]

Hallo Reim,

diese Untersuchung habe ich schon vor zig Jahren hier mal gepostet. Untersucht und durch Messungen belegt, dass die Bassposition an einer VOX25x großen Einfluss auf die Stehwelle in L Längsrichtung hat. Ergebnis war, beste Position, Chassis in Position halber Gehäusehöhe (+/-3cm ohne Einfluss) !!


Trotzdem verfolge ich deine Untersuchung und baue wenn es dann klappt das Gehäuse nach.

TIW 200XS, etc liegen bereit..........

[Reim]

Hallo zusammen

als erstes widmete ich mich der o.g. Abstimmung des BR Resonators. Mich interessierte, wie genau die Abstimmung mit der Berechnung übereinstimmt und ob es mit solch einem großen Kanal überhaupt funktioniert.

Dazu stütze ich mich auf die Impedanzmessung, in der sehr gut die Wirkung erkennbar und die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators ablesbar ist.

1. Begonnen habe ich mit der Freiluftmessung des TIW200XS:



Gemessen habe ich hier 34Hz, die Werksangabe liegt bei 30Hz.


2. Impedanz im unbedämpften BR Gehäuse wie oben angegeben und 60cm Kanallänge:



Zum einen erkennt man sehr gut die Wirkung des BR Prinzips, charakteristisch hier die beidem Impedanzmaxima. Am dazwischen befindlichen Minimum kann man die Tuningfrequenz ablesen, hier knapp 27Hz.

Somit kann man dann auch zweitens feststellen, dass die Boxsim-Berechnung hier mit einem 1fach um 90Grad gewinkelten Kanal gut übereinstimmt (Boxsim hat 26,77Hz ermittelt)

Nun wollte ich wissen, wie sich eine Verlängerung des Kanals auswirkt, dazu habe ich 5cm breite Teile eingelegt und festgeklemmt.




3. Impedanz im unbedämpften BR Gehäuse wie oben angegeben und 65cm Kanallänge:




Messtechnisch ist eine marginale Veränderung festzustellen, eine um ca. 0,6Hz tiefere Abstimmung.


4. Impedanz im unbedämpften BR Gehäuse wie oben angegeben und 70cm Kanallänge:



Auch hier sinkt die Abstimmung weiter, messtechnisch unter 26Hz.

Und zu guter Letzt wollte ich mal eine weitere Umlenkung des Kanals ausprobieren, wie wirkt sich ein weiterer 90Grad Winkel am inneren Ende aus.

[Reim]

5. Impedanz im unbedämpften BR Gehäuse wie oben angegeben und 60cm und 10cm am inneren Ende Kanallänge:



Auch ein weiterer 90 Grad Winkel ändert nichts am Funktionieren des BR Prinzips, die Abstimmung ähnelt der mit 65cm Kanallänge, was sich auch einfach geometrisch bestätigen lässt.

Zurück zu meiner Anfangsfrage:

1. Ist die BR Abstimmung wie berechnet? -> Abschließend halte ich fest, klar JA, die Simu und Berechnung mit Boxsim stimmen mit der Messung gut überein.


Gemäß meiner o.g. 3 Untersuchungen, widme ich mich als Nächstes den verbleibenden 2 Fragen:

2. Wie ist das Dämpfungsmaterial einzubringen, sozusagen, wie wirkt es sich aus?
3. Entstehen durch die Konstruktion wirklich weniger ausgeprägte stehend Wellen im Gehäuse?

Viele Grüße Reim

[Reim]

Hallo Reim,

diese Untersuchung habe ich schon vor zig Jahren hier mal gepostet. Untersucht und durch Messungen belegt, dass die Bassposition an einer VOX25x großen Einfluss auf die Stehwelle in L Längsrichtung hat. Ergebnis war, beste Position, Chassis in Position halber Gehäusehöhe (+/-3cm ohne Einfluss) !!

Hi Volker

danke dir, das ist interessant, denn auch in dem Fall meines Testgehäuses, liegt das Bass-Chassis ungefähr auf halber Höhe.

Viele Grüße Reim

[Volker]

Keine große Störung, das kann sich doch sehen lassen, vielen Dank für diesen Einblick!

[Reim]

Hallo zusammen

nun habe ich mich der beiden letzten Fragen gewidmet:

2. Wie ist das Dämpfungsmaterial einzubringen, sozusagen, wie wirkt es sich aus?
3. Entstehen durch die Konstruktion wirklich weniger ausgeprägte stehend Wellen im Gehäuse?

Zunächst habe ich einige grundsätzliche Überlegungen angestellt bzw. Grundlagen rekapituliert.

Dämpfungsmaterial im Gehäuse erfüllt einen Zweck, dem Bedämpfen von Stehwellen, die unweigerlich durch die Gehäuseabmaße einer Box im Innern auftreten. Gleichwohl ist klar, dass das Dämpfungsmaterial die Funktion des Resonators durch seine zusätzliche Masse reduziert. Also geht es darum, einen guten Kompromiss zu finden. Auch bekannt, nicht zuletzt durch die Publikation von Visaton ist, dass Stehwellen am effektivsten in der Mitte des Gehäuses zu bedämpfen sind, hier hat die Schnelle ihr Maximum und so kann Dämpfungswolle besonders gut wirken.

Die im Gehäuse am stärksten wirksame Stehwelle wird die in Längsrichtung sein, in dem hier vorliegenden Gehäuse ergibt sich durch die Innenhöhe von reichlich 1m, gemäß der Lambda-Halbe-Rechnung rund 160Hz als erste Stehwelle bzw. deren ganzzahligen Vielfachen.

Wie kann man nun die Stehwellen messen? Die Stehwelle die sich im Inneren ausprägt, wird auf den TT zurück wirken, damit seine Übertragung beeinflussen, diese Beeinflussung zeigt sich natürlich im Frequenzgang, weiter wird sie sich auch auf die Impedanzkurve übertragen und in beiden Fällen als sogenannte Störstelle sichtbar werden, so möchte ich sie mal bezeichnen.

Zu Hause kann ich bei so tiefen Frequenzen akustisch nicht sinnvoll messen, daher scheidet für meine hobbyistischen Zwecke die Möglichkeit aus. Die Impedanz lässt sich aber sehr gut messen, so dass ich mich darauf beziehen werde.

Also los gehts :-)

Es begann ja mit der These, dass das TLR Gehäuse stehende Wellen reduzieren soll, also untersuche ich zunächst das Gehäuse im geschlossenen Zustand. Dazu verschloss ich mit viel Watte das BR Kanal. Die Auflösung der Impedanzmessung habe ich gleichzeitig erhöht, hier den Messbereich bis 50Ohm statt oben 100Ohm genutzt.

1. Impedanz im unbedämpften geschlossenen Gehäuse wie oben angegeben (BR Kanal verschlossen)



Wie man erkennen kann, zeigt sich der Impedanzgang recht ausgewogen, keine vorher erwartete Störstellen, die sich als Zacken deutlich im Bereich 160Hz zeigen würde. Lediglich kann man mit viel Aufmerksamkeit bei rund 320Hz eine leichte Störung erkennen, genau das doppelte von 160Hz.

Wenn man daraus die richtigen Schlüsse zieht, tritt im geschlossenen Gehäuse die erwartete Stehwelle von 160Hz nicht auf, doch wie kann das sein?

Ein Erklärungsansatz könnte sein, dass es mit der Position des TT zu tun habt (wie Volker oben schon schrieb), die Stehwelle in Längsrichtung bildet am Deckel sowie am Boden sein Druckmaxima aus, in der Mitte des Gehäuses folgerichtig sein Druckminima, aber genau hier sitzt der Treiber und erzeigt Schalldruck im Gehäuse. Somit wird das Ausbilden dieser ersten Stehwelle verhindert.

Wenn diese Schlussfolgerung bestand hat, dann ist das kein Thema die dem TMR zuzuschreiben ist, sondern mit der Position des Treibers zusammenhängt und auch für geschlossene Gehäuse gilt.

Nun geht es weiter, mit der Untersuchung des BR Gehäuses.


2. Impedanz im unbedämpften BR Gehäuse wie oben angegeben, Kanallänge 60cm


Wie auch beim geschlossenen Gehäuse, treten bei dem BR Gehäuse keine Störungen im Bereich 160Hz auf, auch die kleine "Zacke" bei 320Hz ist wieder erkennbar.

ABER: wenn man sich die rechte Flanke des oberen Impedanzmaxima anschaut, dann erkennt man zum einen im Verlauf eine gewisse Unsymmetrie und im Bereich von 50 bis 90Hz einen unruhigen Verlauf, der so in der geschlossenen Box nicht auftritt.

Daraus kann man schlussfolgern, dass auch hier keine Stehwellen in Längsrichtung ausgeprägt auftreten, jedoch neue Auffälligkeiten unterhalb von 90Hz auftreten. Daher kann man weiter ableiten, dass man ohne den reizvollen Versuch gänzlich auf Dämpfung zu verzichten nicht auskommen muss. Also habe ich nun schrittweise bedämpft.

2. Impedanz im bedämpften BR Gehäuse wie oben angegeben, Kanallänge 60cm, 3 Matten unten:





Das locker Füllen im unteren Bereich sorgt für eine Egalisierung des Verlaufes, die Zacke bei 320Hz ist nicht mehr zu sehen. Jedoch wirkt die Dämpfung nicht im Bereich der Unsymetrie der abfallenden Flanke des oberen Impedanzmaximas.


3. Impedanz im bedämpften BR Gehäuse wie oben angegeben, Kanallänge 60cm, 3 Matten oben und 3 Matten unten:





Das Ergebnis, im Gehäuse lediglich an den Enden zu bedämpfen, wirkt hier gut, der Einsatz von weiteren Dämpfungsmaterial stellt nahezu die Symmetrie im Verlauf her. Die zusätzliche Masse bewirkt auch eine Reduktion der Wirkung des Resonators, gut zu erkennen am weiteren Sinken des Scheitelwertes des unteren Maximas.

Was hier weiter bei genauer Betrachtung durchweg auffällt, ist die leichte Welligkeit im Bereich um die 80Hz, diese scheint sich unbeeindruckt von der Bedämpfung zu zeigen.

Es scheint also sinnvoll weiter mit der Bedämpfung zu experimentieren.

Zusammenfassend stelle ich bis hier hin fest, dass das Ausprägen von stehenden Wellen nicht nur von der Geometrie des Gehäuses abhängt, sondern auch von der Position des Treibers beeinflusst wird. Weiter konstatiere ich, dass Dämpfungsmaterial nicht pauschal in der Mitte des Gehäuses platziert die größte Wirkung entfaltet.

Viele Grüße Reim

[walwal]

Lesenswert

https://www.hifi-selbstbau.de/index....sprecher/marko

[Reim]

Hallo zusammen

nun habe ich mit der Dämpfung weiter experimentiert.

Zunächst habe ich den Bereich hinter dem TT mit 2 weiteren Matten bedämpft, in der Summe also 8 Matten.

4. Impedanz im bedämpften BR Gehäuse wie oben angegeben, Kanallänge 60cm, 8 Matten gleichmäßig verteilt.





Im Vergleich zur Dämpfung mit 6 Matten kann man keine weiteren Veränderungen im Verlauf erkennen, soweit ein Einsatz von mehr als 6 Matten nicht sinnvoll scheint. Lediglich erkennt man gut, dass durch die zusätzliche Masse die Wirkung des Resonators weiter reduziert wird, gut zu erkennen am weniger "hohen" Impedanzmaxima, auch das Minimum bei der Resonanzfrequenz steigt leicht an.

Mit zusätzlichen Matten nimmt die Wirkung des Resonators ab, was sich auch in einem Pegelverlust rund um die Resonanzfrequenz bemerkbar macht. Somit ergibt sich eine reizvolle Möglichkeit. Nämlich mit mehr Bedämpfung den Basspegel im Tiefbass einstellbar zu machen ohne den Einfluss von stehenden Wellen zu riskieren.

Trotz alledem, bleibt die Funktion des Resonators gut in Takt, denn die beiden Impedanzspitzen sind weiter sehr gut ausgeprägt, ein Überdämpfen würde sich im Verlauf dem einer geschlossenen Box annähern. Der Grund liegt sicher auch daran, dass durch die Position des Kanals keine Matte den Weg in diesen verschließt, so wie es bei BR Rohren auftreten kann, wenn sie ins Gehäuse ragen.

Was auch hier wieder wieder zu erkennen bleibt, ist der leicht unruhige Verlauf bei rund 80Hz.

Viele Grüße Reim

[Reim]

... nun habe ich mir überlegt, einer letzten Frage nach zu gehen, wie es mit den Resonanzen im Kanal aussieht, die ja laut HH bei diesem Gehäusekonzept nicht oder vermindert auftreten sollen.

Dazu habe ich REW genutzt und mal in einem sehr kleinen Abstand die Schallpegel vor dem TT und vor dem Kanalausgang gemessen.






1. Messung REW in 5cm Abstand vor TT und Kanalausgang.



Was man von links nach rechts betrachtet erkennen kann:

1. Die BR Abstimmung ist mit 26,6Hz exakt wie berechnet ablesbar, die Membran und der BR Kanal arbeiten gegenphasig, hier liegt das Maximum der Abstrahlung des Kanals.

2. Im Bereich um die 80-90Hz zeigt sich eine gleichphasige Abweichung, hier erzeugt der TT etwas weniger Schalldruck, was auch am Kanalausgang messbar ist. Interessant ist, dass das auch schon in der Impedanzmessung sichtbar war, hier hatte die Impedanzkurve eine kleine Zacke.

3. Im Bereich zwischen 200 und 300Hz liegt klar erkennbar die Resonanz des Kanals aufgrund seine Länge, die Behauptung, im Kanal einer TLR würden keine Stehwellen entstehen, kann ich also in diesem Fall nicht bestätigen. Rein rechnerisch müsste jedoch die Reso des Kanals jedoch etwas höher liegen als die gezeigten 250Hz.

Soweit meine bisherigen Erkenntnisse.

Viele Grüße Reim