Kleiner Subwoofer für lautstarke Musikanwendungen

[Azrael]

Ich will mir ja für meine kleinen Passivsatelliten (ja, ich weiß, ich wollte ja eine kleine Doku schreiben....:o....kommt noch) zwei ebenfalls recht kompakte Bassreflex-Subwoofer bauen. Das Nettovolumen soll möglichst nicht größer als 40 Liter sein. Eine möglichst große Pegelfestigkeit wird angestrebt, weil die ggf. auch mal für kleinere Parties herhalten sollen.

Sie werden hauptsächlich zur Musikwiedergabe verwendet werden, weshalb ich auf die allertiefsten Oktaven verzichten kann, ein f3 von so zwischen 35 und 40, vielleicht auch noch 45 Hz reicht mir. Unterhalb wird mittels Controller auf eine Weise hochpassgefiltert, dass der Hub unterhalb fb den oberhalb nicht überschreiten kann.

Eine solche Auslegung verlangt nach einem auch elektrisch gut belastbaren Treiber, es lag nahe, sich aus der PA-Ecke zu bedienen. Zahlreiche 12-Zöller habe ich anhand der Herstellerdaten durchsimuliert, am Ende habe ich mich dann für den B&C 12TBX100 entschieden:



Ich habe dann mal die TSP eines Exemplares im uneigewobbelten, also kalten Zustand gemessen, einmal mit REW (aus der langen Liste habe ich die m.E.n. wichtigsten Ergebnisse ausgewählt):

Code:

Re 5.17 ohm
Le 3.716 mH
fs 45.8 Hz
Qms 7.708
Qes 0.331
Qts 0.318
Mms 127.29 g
Cms 0.095 mm/N
Rms 4.747 kg/s
Vas 38.03 litres
Bl 23.902 Tm
Sd 531.0 cm^2

....und einmal mit LIMP:



Die Herstellerdaten gibt es hier.

Ich habe dann für alle drei TSP-Sätze mal eine WinISD-Simulation erstellt, so dass sich bei einer Schwingspule, die sich um 75 Grad aufgeheizt hat, in 40 Litern ein möglichst linearer FG ergibt. Die Eingangsleistung ist bei allen Simulationen gerade so eingestellt, dass jeweils oberhalb fb Xmax gerade so erreicht wird:



Die Farbzuordnung sieht so aus:

• Rot: Herstellerdatensatz, fb bei 38 Hz
  
• Blau: REW-Datensatz, fb bei 43 Hz
  
• Grün: LIMP-Datensatz, fb bei 40 Hz
  

Im Moment stellen sich mir folgende Fragen:

1. REW verlangte zur Berechnung der TSP die Angabe von Re. Re habe ich mit einem Multimeter gemessen, es waren etwas über 5 Ohm. REW meckerte aber, dass der oberhalb des Impendanzminimums läge und dass ich einen Wert unter 4,3 Volt eintragen solle. Obwohl die Impendanzkurve nirgenwo unter etwa 5,5 Volt lag, habe ich mich daran gehalten. In den Ergebnissen liegt Re dann doch wieder bei 5,17 Ohm.
   
2. LIMP lässt nur ganzzahlige Werte für Re zu. Ist Re zur Berechnung der TSP also eher unwichtig? Ich meine die Formeln zur Berechnung der TSP mal gesehen zu haben, und da floss Re doch meines Wissens mit ein, oder?
   
3. Dass gemessene TSP sich von den Herstellerdaten unterscheiden, erst recht, wenn erstere im uneingewobbelten Zustand ermittelt worden sind, davon habe ich ja schon gehört. Andere bestreiten ja die Sinnhaftigkeit des Einwobbelns, angeblich würde sich nach längerer Ruhe wieder der "kalte" Zustand einstellen. Was denn nun?
   
4. Warum simulieren sich die am selben Treiber aber mit unterschiedlichen Programmen ermittelten TSP-Sätze so unterschiedlich? Gefühlsmäßig würde ich sagen, dass der REW-TSP-Satz den Herstellerdaten noch am nächsten kommt. Die Abweichungen ließen sich vielleicht noch damit erklären, dass der Hersteller den gemessenen Treiber vorher bei 20 Hz mit hoher Leistung weichgeprügelt hat. Insgesamt traue ich dem LIMP-TSP-Satz weniger. Wie seht ihr das?
   

Am Ende werde ich wohl erstmal 40 Liter @ 40 Hz bauen, denn die Unterschiede sind ja keine Welten:



Viele Grüße,
Michael

[ente]

Hallo Michael,

kurze Anmerkung: In LIMP lassen sich natürlich Nachkommastellen eingeben, allerdings durch Punkt getrennt!
Und Re ist für die Ermittlung der TSP nicht unwichtig.

Der Vergleich von Programmen ohne Beachtung der Einflussgrößen führt auf den Holzweg.
Bei der Ermittlung der TSP spielt z.B. Signalart (PN, Sinus), Anregungsdauer und Signalstärke eine Rolle.
Daher sollte man wissen, was welches Programm wie einsetzt. Ansonsten gibt es keine Geheimnisse bei der TSP-Ermittlung.

Im LIMP-Handbuch gibt es dazu einige Hinweise (http://www.artalabs.hr/AppNotes/LIMP-HB-...Rev0.0.pdf)

Gruß
Heinrich

[wus]

Interessantes Projekt! Bin schon gespannt wie's hier weitergeht!

LIMP lässt nur ganzzahlige Werte für Re zu. Ist Re zur Berechnung der TSP also eher unwichtig? Ich meine die Formeln zur Berechnung der TSP mal gesehen zu haben, und da floss Re doch meines Wissens mit ein, oder?

Bei mir lässt Limp (v.1.9.1) durchaus Nachkommastellen zu - genauer gesagt, Nach"punkt"stellen - Limp verlangt den Punkt als Dezimalseparator!

Die diversen TSP-Formeln findest Du im Limp Manual 1.9.0 (engl.) auf S. 28.

Ich habe Re mit einem sehr genauen Multimeter gemessen und vor der Messung die Eigenwiderstände der Messleitungen herauskalibriert. Mein 18XL1800 soll laut Datenblatt 5,35 Ohm haben, gemessen habe ich 5,55. Das, finde ich, liegt innerhalb eines passablen Toleranzbereichs.

Da Limp die Nöglichkeit bietet, Re zu "schätzen" habe ich das auch mal benützt, dabei kamen dann 6,68 Ohm raus. Das finde ich dann schon recht unbrauchbar. Folgerichtig wichen bei dieser Messung auch einige andere Werte von denen der anderen beiden Messungen ab. Insbesondere die diversen Q's waren deutlich höher.

Da frage ich mich, wie verlässlich dann die anderen Werte sind, die Limp errechnet.

Ein weiterer Unsicherheitspunkt (für mich) ist die Vorgabe, dass man TSP Messungen mit ganz niedrigen Leistungen machen soll. Weiß hier jemand warum das so sein soll? Ich meine, die TSP werden ja benützt um danach ein Gehäuse zu berechnen, das bis zur vollen Belastbarkeit des Chassis einen linearen Frequenzgang liefern soll - nicht nur bei niedrigen Leistungen. Warum ist es also so wichtig, dass die TSP Messungen mit niedriger Leistung vorgenommen werden? Sollte man nicht besser bei praxisnahen Leistungen messen? Ergeben sich andere Messwerte, wenn man mit höheren Leistungen misst?

[ente]

Da frage ich mich, wie verlässlich dann die anderen Werte sind, die Limp errechnet.

Was soll da unzuverlässig sein? Die Berechnung erfolgt in allen Programmen nach den von dir zitierten Berechnungsgrundlagen.
Ferner gibt es im Handbuch Hinweise, wann die Re-Schätzung - die übrigens bei sauberem Messaufbau sehr gut ist - sinnvoll ist.
Ansonsten noch mal ein wenig mit den Grundlagen beschäftigen.

Gruß
Heinrich

[Azrael]

Das mit dem Punkt statt dem Komma ist mir tatsächlich entgangen. Dann werde ich die ganze Prozedur nochmal wiederholen. :o

Viele Grüße,
Michael

[wus]

Also ganz ehrlich, das hier

Bei der Ermittlung der TSP spielt z.B. Signalart (PN, Sinus), Anregungsdauer und Signalstärke eine Rolle.

spricht für mein Empfinden nicht für Zuverlässigkeit. Wenn unterschiedliche Messmethoden unterschiedliche Ergebnisse liefern, was bedeuten dann diese Messwerte überhaupt?

Ich habe vor der Messung die Kabelimpedanz gemessen wie im Limp Handbuch vorgeschlagen, die so ermittelten Werte ich in die Cable Impedance Compensation eingetragen und das Häkchen bei "Automatically subtract..." gesetzt. (Leider muss man es nach jedem Programm-Neustart wieder neu setzen , gut dass ich da drauf gekommen bin.)

Auch die Input Channel Calibration habe ich durchgeführt, und dann im Stepped Sine Mode gemessen.

[Azrael]

Ich habe die TSP jetzt nochmal gemessen, einmal mit REW mittels Gleitsinus, einmal mit Limp mittels Pink Noise und nochmal mit Limp, dann mittels Stepped SInus. Vorher wurde der Treiber so zwei Stündchen mit 20 Hz bei jetzt nicht überbordender Leistung aber doch deutlichem Hub malträtiert. Die gewonnenen Daten habe ich dann den Hersteller-TSP gegenübergestellt:



Ich finde, das liegt jetzt alles gar nicht so weit auseinander. Ich finde nur, dass die Le-Werte teilweise wie gewürfelt aussehen.

Das alles habe ich dann jedenfalls in WinISD reingeworfen und jeweils mit 40 Liter @ 40 Hz mit 75 Grad Schwingspulentemperaturerhöhung simuliert:



Die Unterschiede sind jetzt wahrlich nicht groß. Würde ich die Herstellerdaten zugrunde legen, würde ich vielleicht etwas tiefer tunen. Bei den gemessenen sieht das so schon gut aus, man könnte teilweise sogar einen Ticken höher tunen.

Ich werde aber wohl bei 40 Hz 40 Liter bleiben, das scheint ein guter Kompromiss zu sein. Ein Prototyp zur Ermittlung der dafür nötigen Kanallänge ist auch schon in Arbeit:



Viele Grüße,
Michael

[Azrael]

Vorab: hat jemand eine Ahnung, wie man so Reste von Plastik-Fermit wieder rückstandsfrei von der Membran herunterbekommt? Es blieben Rückstände auf der Membran über, als ich die auf dem Bild unten zu sehenden Bollen von der Membran entfernt habe. Nächstes Mal werde ich sie wohl von hinten an die Membran pappen....



Inzwischen bin ich auch schon weitergekommen, denn der Prototyp ist inzwischen fertig. Das Gehäuse habe ich nicht vollständig mit Versteifungen ausgestattet, sondern weil ich ein bisschen faul war nur Holz entsprechend der Luftverdrängung der Versteifungen reingespaxt.



Netto stehen so etwa 42 Liter zur Verfügung. Bei den Simulationen habe ich die Parameter zugrundegelegt, die ich mit REW gemessen habe (siehe die Tabelle einen Beitrag zuvor). Es zeigte sich, dass bei einem Nettovolumen von 42 Litern mit 41 Hz Tuningfrequenz bei kalter Spule eine ganz leichte Überhöhung vorhanden ist, die sich bei warmer Schwingspule komplett egalisiert.

Den Prototypen habe ich in Sketchup Make entworfen, so sieht der Entwurf aus:



Geplant war, mich durch schrittweise Verlängerung des Kanals nach oben an die gewünschte Abstimmfrequenz heranzutasten. Ich hätte nicht gedacht, dass die Länge schon für 41 Hz reicht, aber so kam es.

Die Impendanzmessung.......:



.....zeigte Folgendes:



Die Tuningfrequenz liegt sogar einen Ticken tiefer bei etwa 40 Hz. Damit kann ich leben . Der kleine Huckel bei etwas über 400 Hz wird die erste Portresonanz sein

Ich habe dann auch mal probiert, was passiert, wenn der Kanal nicht am Boden endet, sondern seitlich bzw. an der Oberseite und habe die Impendanzgänge übereinader gelegt:



Man sieht: es passiert so gut wie gar nichts. Es scheint also durch die Bodenposition des Kanals zu keinerlei virtueller Portverlängerung zu kommen. Das hätte ich so jetzt auch nicht gedacht.

Als Nächstes steht an, die Dinger zweimal in schön zu bauen.:built:

Viele Grüße,
Michael

[Swansteini]

Hallo Michael,

das finde ich jetzt auch interessant, keine Portverlängerung durch den Bodenport ist schon seltsam, ich hatte bei meinem 15Tbx damals direkt nach Aj gebaut (Gehäuse in der gleichen Bauweise wie dein Sub) und musste nachd der Imp-Messung noch eben mal 7 cm heraus nehmen...um auf die gewünschte Abstimmung zu kommen. Würde mich ja interessieren woran das liegt?!

Gruß Swany.

[wus]

Vielen Dank dass Du uns hier so "hautnah" an Deinem Projekt teilhaben lässt. Wie Du weisst stehe ich auch gerade vor dem Bau eines BR-Subwoofers. Deswegen interessiert mich das besonders:

Ich habe dann auch mal probiert, was passiert, wenn der Kanal nicht am Boden endet, sondern seitlich bzw. an der Oberseite

Wie hast Du das realisiert? Das ergibt ja ziemlich anders aussehende Konstruktionen.

Warum allerdings seitlich endende Kanäle eine andere Wirkung haben sollten als unten ist mir nicht klar. Jedenfalls solange sie ebenfalls an einer Gehäusewand entlang geführt werden. Ich würde eher annehmen dass alle Wände ziemlich gleich "wirken". Vermutlich fehlt mir die Vorstellungskraft, deshalb: hast Du davon auch ein paar Fotos, oder Sketchup-Entwürfe?

P.S.: leider habe ich auch keine Ahnung wie man Plastic-Fermit-Rückstände entfernen kann. Ich hatte bei meinem dann beschädigten Exemplar das gleiche Problem. Ich hatte sogar extra vor Anbringung der Mess-Masse zum Probieren eine kleine Menge auf die Membranrückseite gepappt, dort liess sie sich rückstandsfrei wieder entfernen. Dann habe ich vorne ringformig zwischen Mambran und Dustcap die Mess-Masse reingedrückt und gemessen, dort ließ sich aber leider nicht ganz rückstandsfrei wieder entfernen. Ich denke ich werde zukünftig eher nach der Volumen-Methode messen.

[Azrael]

Ich habe dann auch mal probiert, was passiert, wenn der Kanal nicht am Boden endet, sondern seitlich bzw. an der Oberseite

Wie hast Du das realisiert? Das ergibt ja ziemlich anders aussehende Konstruktionen.

Warum allerdings seitlich endende Kanäle eine andere Wirkung haben sollten als unten ist mir nicht klar. Jedenfalls solange sie ebenfalls an einer Gehäusewand entlang geführt werden. Ich würde eher annehmen dass alle Wände ziemlich gleich "wirken". Vermutlich fehlt mir die Vorstellungskraft, deshalb: hast Du davon auch ein paar Fotos, oder Sketchup-Entwürfe?

Der konstruktive Aufwand hielt sich in Grenzen :



Es wird oft behauptet, dass ein unten austretender Kanal sich virtuell verlängert, weil der Boden zu einem gewissen Maße den Kanalverlauf noch fortführt. Die Abstimmfrequenz hätte beim normal auf dem Boden stehenden Prototypen also niedriger liegen müssen, als auf dem Kopf stehend. Das war aber offensichtlich nicht der Fall. Die Messung auf der Seite liegend habe ich nur der Vollständigkeit halber gemacht.

das finde ich jetzt auch interessant, keine Portverlängerung durch den Bodenport ist schon seltsam, ich hatte bei meinem 15Tbx damals direkt nach Aj gebaut (Gehäuse in der gleichen Bauweise wie dein Sub) und musste nachd der Imp-Messung noch eben mal 7 cm heraus nehmen...um auf die gewünschte Abstimmung zu kommen. Würde mich ja interessieren woran das liegt?!

Ich vermute, die 7 cm hättest du auch herausnehmen müssen, wenn bei gleicher Bauweise der Port oben geendet hätte. Du kannst deinen Subwoofer ja mal auf den Kopf stellen und den Impedanzgang messen.

Ansonsten war es bei mir ja so, dass ich den Kanal beim Prototypen eher kurz halten wollte, um ihn für das Herantasten an meine Wunsch-fb verlängern zu können. Ich habe gar nicht damit gerechnet, dass er schon lang genug war. Man muss sich den Kanal an der Rückseite wohl noch ein bisschen aufwärts verlaufend vorstellen, dann kommen noch ein paar cm hinzu. Auch die Kanalbauweise selbst, wie sie hier angewendet wird, sorgt wohl durch die angrenzenden Wände für eine virtuelle Verlängerung, aber das sind alles eher Vermutungen.

Viele Grüße,
Michael

*edit*:
Ach ja, ich fürchte, ich habe Impedanz mein Leben lang falsch geschrieben, nämlich so: Impendanz. Ich hoffe, ich kann mich in meinem Alter noch umgewöhnen.....:o

[Swansteini]

Tja naja,...kurz.
Laut Aj hätte ich 40 cm gebraucht, 33 wurden es dann, wobei dein Kanal nun auch nicht soo kurz aussieht und die Nähe zur Rückwand theoretisch auch noch etwas zur Kanalverlängerung beitragen sollte.
Oder vielleicht ist das auch die Erklärung...kann es sein das dein Abstand zur Rückwand so ungefär auch der Portfläche an sich entspricht?

Gruß Swany.

[Azrael]

kann es sein das dein Abstand zur Rückwand so ungefär auch der Portfläche an sich entspricht?.

Nicht nur ungefähr . Es war ja geplant, den Kanal ggf. nach oben zu verlängern.

Deine Vermutung teile ich. Wie ich schon schrieb:

Man muss sich den Kanal an der Rückseite wohl noch ein bisschen aufwärts verlaufend vorstellen, dann kommen noch ein paar cm hinzu.

Viele Grüße,
Michael

[Swansteini]

Eben,...ich hatte den Kanal damals mit extra Abstand zur Rückwand (ca. 20 cm) geplant und gebaut um genau eine Verlängerung zu vermeiden. Doch genau dadurch mir eine Verlängerung eingehandelt. Es scheint so als das es prinzipbedingt bei deiner Bauweise keine Verlängerung geben kann, da der Port praktisch ein"extra" Abteil darstellt aus dem sich nichts verlängern kann, für große Subs mit bodemnahen Port auf jedenfall mal eine Idiotensichere Bauweise die einen am Ende nicht einer anderen Abstimmung überrascht und zu Bastelarbeit zwingt :p.

Gruß Swany.

[Azrael]

Naja, die tatsächliche Kanallänge ist für die gewünschte Abstimmfrequenz aber trotzdem ein gutes Stück kürzer, als es von WinISD vorausgesagt wurde, auch wenn ich das Stückchen nach oben weisenden Kanals mit einkalkuliere. Wunderlicherweise liegt die Differenz hier auch bei so 7 cm......:eek:

Viele Grüße,
Michael

[Gustav Wirth]

Hoi Zusammen

Wegen den Rückständen.
Besorge Dir einen Kältespray.
Aufsprühen und abbürsten.

Freundliche Grüsse
Gustav

[Swansteini]

Hast du denn mal die Tsp aus der Frei-Messung also vorallem die Z1 khz und Z10 khz? Dann jage ich die mal durch Aj und schaue was da so herauskommen tut. Vielleicht kann man ja aus den 7 cm irgendetwas ableiten .

Gruß Swany

[Azrael]

Ich habe die mit REW gemessenen TSP aus der Tabelle in Beitrag #7 verwendet. Z ist bei 1 kHz 15,8 Ohm und bei 10 kHz 67,6 Ohm.

Viele Grüße,
Michael

[Swansteini]

Danke

Müsste ich nur noch wissen wieveil Portfläche du haben und Länge vom Kanal....


Swany.

[Azrael]

Portfläche ist 149,4 qcm. WinISD will etwa 53 cm, tatsächlich sind es eher 46 cm.

Viele Grüße,
Michael