H-Dipol in Linienanordnung

[Christoph Gebhard]

(Fussball-)Sommerpause ist Boxenbastelzeit!


Motivation

Mein Hörraum im Keller hat eine sehr geringe Nachhallzeit und eine Deckenhöhe von 1,95m. Daraus resultieren zwei Probleme:

- Frequenzganglöcher am Hörplatz, die durch phasenungleiche Boden- und Deckenreflektionen entstehen werden kaum mit Diffusschall "aufgefüllt". So entstehen tonale Löcher.
- Decke und Boden haben in etwa den gleichen Abstand zum Hörplatz, so dass diese Auslöschungen in ähnlichen Frequenzbereichen liegen.

Konzept

Eine linienförmige Anordnung mehrere Chassis vom Boden bis zur Decke sollte diese Reflektionen mindern. Idealerweise entsteht eine kohärente Welle, die vertikal stark bündelt.

Chassis

16 Car-HiFi-Chassis HW 205 von Axton (acht auf jeder Seite), die ich als Restposten für 4,90€ das Stück bekommen habe, werden eingesetzt.





Das Chassis bietet solide Großserientechnik: Eine ausreichend stabile, beschichtete Papier-Membran in einer Schaumstoffsicke, 37mm-Schwingspule mit 5mm X-Max, einen ausgestellten und durchbohrten Magneten, eine gute Serienkonstanz und brauchbare TSP.

TSP

Fs 34 Hz
Qts 0,44
VAS 45 Liter
Mms 30g
Rms 1,53kg/s
Sd 211 cm²

Gesamtmembranfläche liegt bei ca. 3400cm², was vier 38ern entspricht.

Gehäuse

Man könnte die HW 205 auch je in 20-25 Liter geschlossen oder in 40-50 Liter Bassreflex packen. BR ist aber volumentechnisch nicht zu realisieren und CB geht trotz größerem Platzbedarf nicht annähernd so tief.
Vorteile vom H-Dipol sind außerdem die horizontale Bündlung durch die Dipol-8 und die Resonanzsenkung durch die Luftmasse der Kammer.
Nachteilig sind der schlechtere Wirkungsgrad und der steilere Frequenzabfall im Raum unterhalb der Resonanzfrequenz. Damit kann ich leben, da ausreichend Verstärkerleistung und Belastbarkeit vorhanden sind und sowieso per DCX im Raum entzerrt wird.

Wieso der H-Dipol das "H" im Nahmen trägt, sieht man hier:



Fazit

Handwerklich (fünf Bretter und acht Löcher) und preislich (70€ pro Seite (Chassis und Baumaterial)) ist das Projekt überaus simpel. Trotzdem verspricht es technisch interessante Eigenschaften, gerade in Bezug auf das Abstrahlen. Aber auch Maximalschallpegel, Klirr und Ausschwingen sollten so manche gewöhnliche Tieftonlösung in Verlegenheit bringen können.

Weitere Infos folgen...

P.S. Danke an Rudolf :ok: (auch wenn deine Dipol-Beratung mittlerweile zwei Jahre her ist :eek.

[Slaughthammer]

Moin Christoph,

schön mal wieder ein Projekt von dir verfolgen zu können!

Gruß, Onno

[Christoph Gebhard]

Hi Onno,

das hört man gerne. Es liegt einfach daran, dass ich nicht mehr so viel bastle. Aber so ganz ohne geht`s halt doch nicht

Hier ein aktuelles Handy-Bild:

Verdrahtet ist aber noch nix...

Gruß, Christoph

[Lenni]

Hi Christoph,

schön mal wieder was von dir zu lesen. Selber ist bei mir auch gerade ziemlich Pause, lediglich die Tonträger werden immer mehr

Wo soll später zu deinen Hauptlautsprechern getrennt werden oder steht das noch nicht fest?

Grüße,
Lenni

[ton-feile]

Moin Christoph,

Wow, das ist ein konsequent umgesetztes Projekt. :ok:
Als Linienstrahler kommt das sicher gut.

So etwas hätte ich auch gern mal, aber da fehlt es an Platz und vor allem WAF...

Lese fleißig mit.

Viele Grüße :prost:
Rainer

[Christoph Gebhard]

Moin,

@Lenni: Was "obendrüber" kommt, steht noch nicht fest. Erstmal möchte ich testen, ob es überhaupt funktioniert. Um die Reflektionsproblematik bei mir im Raum zu lindern, muss der H-Dipol bis ca. 300Hz laufen. Die Kammerreso sollte aber noch etwas höher liegen. Mal die Messungen abwarten....

@Rainer: In Anlehnung an den Swinger-Club-Thread von Rudolf würde ich sagen: Der WAV kann nicht so schlecht sein. Frauen stehen doch auf lange Dinger...

Gruß, Christoph

[ton-feile]

Hmm, unter dem Aspekt hab' ich das noch nie betrachtet... :denk:

Gruß
Rainer

[Rudolf]

Hallo Christoph,
Du gehst mit diesen Chassis um wie ein Winzer mit gutem Wein - immer ein Paar Jahre liegen lassen.

Beim Bau von H-frames bin ich jedesmal "entzückt", wie so eine vorn offene Kiste (ohne stabilisierenden Deckel) mit den Seitenwänden vibrieren kann. Wenn Du nach jedem zweiten Chassis eine Querwand einziehst, verschieben sich die möglichen Brettresonanzen über 350 Hz. Die Stegbreite zwischen den Chassis sollte noch ausreichend sein.

Du könntest auch jedes zweite Chassis "rückwärts" einbauen (und verpolt anschließen), um die Nichtlinearitäten im Antrieb auszugleichen. Die Frage, ob man das auch hört, möchte ich nicht eindeutig beantworten :dont_know:. Theoretisch macht es einen Unterschied zum Positiven.

Sehe ich das richtig, dass die Chassis jetzt bündig eingefräst montiert sind? Falls ja, zeigt es den Perfektionisten, dem ein "reicht so" nie gut genug ist. :ok: Aber es würde tatsächlich auch ohne Einfräsen funktionieren. :p

Die Frage, ob das weitere Vorgehen auch ausreichend dokumentiert wird, stellt sich in Deinem Fall ja nicht. Ich warte also einfach mal ab.

In meinem Keller hat es jetzt übrigens erholsame 20° C. Da möchte man lieber dort Lautsprecher bauen als im Freibad liegen ...

Gruß
Rudolf

[Christoph Gebhard]

Hallo Rudolf,

Beim Bau von H-frames bin ich jedesmal "entzückt", wie so eine vorn offene Kiste (ohne stabilisierenden Deckel) mit den Seitenwänden vibrieren kann. Wenn Du nach jedem zweiten Chassis eine Querwand einziehst, verschieben sich die möglichen Brettresonanzen über 350 Hz. Die Stegbreite zwischen den Chassis sollte noch ausreichend sein.

Ich habe das Thema bis gestern nicht allzu wichtig genommen, bin aber mittlerweile deiner Meinung. Ich habe gestern die ersten Messungen, einen Hörtest (ohne Weiche) und auch eine Fühlprobe während des Betriebes gemacht. Der Verdacht erhärtet sich, dass da ordentlich Leben in der Bude ist. Auf jeden Fall klingt es im unteren Mittelton und Grundton "resonanzig".

Für Tips, wie ich den Verursachern (Chassis, Gehäuse, Kammerreso, flatternde Seitenwände, etc.) messtechnisch auf die Schliche komme, wäre ich dankbar. Im Moment tendiere ich dahin, durch verschiedene Mikropositionen die Probleme einzugrenzen. Das Ausschwingverhalten sollte ich mir auch mal anschauen. Ein weites Betätigungsfeld, wie ich befürchte.

Aber es scheint sich zu lohnen. Der Bass zeigte auch schon ungefiltert und ohne Mittelhochton sein Potential. Allerdings ist erschreckend früh Schluss. Unterhalb der tiefsten Raumreso (in Dipolabstrahlrichtung) geht es steil abwärts. Dafür ist der Frequenzgang im Bereich von 50-200Hz schön ausgewogen. Irgendwie scheint es also zu klappen. Gewundert hat mich nur, dass es in Wandnähe generell glatter wurde ohne dass sich am Pegel oder der unteren Grenzfrequenz etwas elementar geändert hat.

Du könntest auch jedes zweite Chassis "rückwärts" einbauen (und verpolt anschließen), um die Nichtlinearitäten im Antrieb auszugleichen. Die Frage, ob man das auch hört, möchte ich nicht eindeutig beantworten :dont_know:. Theoretisch macht es einen Unterschied zum Positiven.

Ja, nachvollziehbar. Ich denke aber, dass ich meine Bastel-Energie an anderer Stelle derzeit effektiver nutzen kann. Ich habe mich aufgrund der Optik und der leichteren Verdrahtung erstmal für die symmetrische Anordnung entschieden.

Sehe ich das richtig, dass die Chassis jetzt bündig eingefräst montiert sind?

Nein, es ist und bleibt ein reines Bastelprojekt - hässlich und zweckdienlich. Sollte sich das Prinzip bewähren, wäre eine (auch optische) High-End-Version denkbar, ist aber unwahrscheinlich

Die Frage, ob das weitere Vorgehen auch ausreichend dokumentiert wird, stellt sich in Deinem Fall ja nicht. Ich warte also einfach mal ab.

Ja, leider doch. Wenn ich die Lust dran verliere. Im Moment bin ich aber noch guter Dinge.

Hier ein Bild von der verdrahteten Rückseite:

Wie man sieht, habe ich die vier unteren und die vier oberen in Reihe geschaltet und dann an den Anschlussklemmen erst parallel gelegt. Ich hätte auch jeweils zwei parallel und die vier Pärchen dann in Reihe schalten können. Der Einfluß von Kabel- und Übergangswiderständen dürfte aber in meiner Anordnung geringer sein, da sich die Ströme direkt an der Klemme aufteilen.

Gruß, Christoph

[Rudolf]

Hallo Christoph,
wie ich sehe, siegt der Pragmatismus. :ok:
Zum Messen kann ich nur grundsätzliches beitragen. Eine so lange Linie habe ich noch nie gebaut, sondern maximal 3 Chassis übereinander.

Am einfachsten ist noch die Messung und Korrektur der Kammerresonanz, weil diese keinen Entfernungseinfluss kennt. Ich würde zuerst ein einzelnes Chassis direkt in der Öffnungsebene der Kammer messen, vielleicht auch eins am Rand und eins in der Mitte. Dabei sollte die Resonanz deutlich sichtbar sein. Wenn anschließend alle Chassis zusammenspielen, sieht die Messung möglicherweise durch Interferenzen ziemlich zerfleddert aus.

Innerhalb des vorgesehenen Übertragungsbereichs gibt es KEINE Kammerresonanzen zwischen den Seitenbrettern. Dazu ist die "Röhre" im Verhältnis zum "Durchmesser" einfach zu kurz. Im Nahbereich wird auch der Dipolabfall zu tiefen Frequenzen kaum auffallen.

Zur eigentlichen Frequenzgangmessung: Leider kann man die Messung nicht fenstern - man will ja den Bass sehen. Also misst man sämtliche Raumeinflüsse mit. Wenn Du einen Überblick bekommen willst, was der Raumeinfluss und was der Dipol ist, machst Du zwei Messreihen: einmal mit feststehendem Dipol und entlang der Messachse verschobenem Mikrofon, und einmal mit feststehendem Mikrofon und verschobenem Dipol. Im ersten Fall bleibt das Interferenzmuster der Dipol-Raumwand-Interaktion stabil und das Raummodenmuster verändert sich. Im zweiten Fall bleibt das Raummmodenmuster stabil und die Dipol-Raumwandinteraktion verändert sich.

Fröhliches Messen

Gruß
Rudolf

[Christoph Gebhard]

Danke Rudolf. Ich schaue mal, was ich hinbekomme...:ok:

[Gaga]

Hallo Christoph,

sehr spannend, was Du da machst.

Da ich mich zur Zeit an ABEC versuche, habe ich mal einen H-Frame zusammen gebastelt, ähnlich dem, den Du hier vorgestellt hast:


Falls es Dich interessiert, würde ich den ggf. an Dein Konstrukt anpassen und versuchen, die Abstrahlung im Freifeld und im Raum zu simulieren...

Die TSP des Axton HW205 habe ich mal mit TSP-Check angeschaut:


Für eine Simu bräuchte ich noch die Maße des H-Frames (Höhe, Innenbreite, Tiefe) und die Membrangeometrie des HW205, d.h.
dD-Membrandurchmesser, tD1-Tiefe Konus bis Dustcap, dD1-Durchmesser Dustcap und hD1- Höhe Dustcap. Falls vorhanden Ws-Breite der Sicke...

Und natürlich die Abmessungen des Hörraums.

Ansonsten lese ich natürlich so oder so weiter interessiert mit.

Grüße,
Christoph

[Christoph Gebhard]

Hallo Christoph,

TSP

Re 3,1 Ohm
fs 34,38 Hz
Qes 0,4866
Qms 4,287
Qts 0,437
Vas 44,683 l
Sd 211 cm²
Z1K 8,5 Ohm
Z10K 33.3 Ohm
Cms 0,708 mm/N
Mms 30,287 g
Rms 1,53 kg/s
BxL 6,46 N/A
Xmax 5 mm

H-Frame

Höhe 1892/1848 mm (außen/innen)
Breite 250/214 mm (außen/innen)
Tiefe 200 mm

Chassis

dD-Membrandurchmesser 150/164 mm (ohne/mit halber Sicke)
tD1-Tiefe Konus bis Dustcap 28 mm
dD1-Durchmesser Dustcap 60 mm
hD1- Höhe Dustcap 10 mm
Ws-Breite der Sicke 14 mm

Hörraum

Höhe 1,95 m
Breite 4,50 m
Tiefe 3,13 m

Ich bin gespannt auf die Ergebnisse...

Gruß, Christoph

[Gnom52]

Zur eigentlichen Frequenzgangmessung: Leider kann man die Messung nicht fenstern - man will ja den Bass sehen.
Also misst man sämtliche Raumeinflüsse mit.
Wenn Du einen Überblick bekommen willst, was der Raumeinfluss und was der Dipol ist, machst Du zwei Messreihen: einmal mit feststehendem Dipol und entlang der Messachse verschobenem Mikrofon, und einmal mit feststehendem Mikrofon und verschobenem Dipol. Im ersten Fall bleibt das Interferenzmuster der Dipol-Raumwand-Interaktion stabil und das Raummodenmuster verändert sich. Im zweiten Fall bleibt das Raummmodenmuster stabil und die Dipol-Raumwandinteraktion verändert sich.

Diese Art zu messen ist, wenn Rudolf richtig liegt, doch genial. Schade, dass sie wahrscheinlich in diesem Thread verbleibt und bald wieder in Vergessenheit gerät.
Ich schlage hier mal einen Pflock ein (bin gerade klamm mit Zeit) und hoffe, dass ich ( ggf. wir alle) dieses Wissen um Messungen, vielleicht in einem Sammelthread bündeln können.

GrüÜüsse
Wolfgang

@Rudolf, eigentlich wollte ich schreiben: "das Prinzip sollte doch für alle BassTypen funktionieren ?" - aber ich bin überzeugt, hier schwingt ein Dipol anders oder ?

[Gaga]

Hallo Christoph,

vielen Dank für die Parameter.

Ich bin gespannt auf die Ergebnisse...

Ich habe das H-Frame-Modell mal auf die Maße Deines H-Frames, der Membranen und TSP der HW-205 angepasst und eine erste Simulation ohne Raum (und Bodenreflektion) versucht, um das Skript zu überprüfen.

Es sind bei dieser Simulation je 2 Treiber in Serie und parallel verschaltet und die 2 '4-er Blöcke' dann wieder parallel.

Die vertikale Abstrahlung bei 91 Hz:


SPL in 1 m Entfernung auf Achse, halbe Höhe des H-Frames:


Die Directivity von 0-360° auf halber Höhe des H-Frames:


Das ist jetzt noch etwas grob simuliert, um Rechenzeit zu sparen, es scheint aber grundsätzlich zu klappen. Im nächsten Schritt versuche ich den H-Frame in einen Raum zu stellen....

Gruß,
Christoph

PS: Was hättest Du denn gerne simuliert (free-air und im Raum), wenn das Skript zufriedenstellend läuft?

[Rudolf]

Diese Art zu messen ist, wenn Rudolf richtig liegt, doch genial. Schade, dass sie wahrscheinlich in diesem Thread verbleibt und bald wieder in Vergessenheit gerät.

Hallo Wolfgang,
Ich hatte dieses Vorgehen vor Jahren bei Ethan Winer gelesen. Es lohnt sich generell, seine Beiträge zum Messen in Räumen zu lesen. Die parallele Werbung für "Realtraps" muss man halt aushalten

Vielleicht auch noch interessant:
[URL="http://www.hifizine.com/2012/03/on-dipole-subwoofer-placement/"]On dipole subwoofer placement
[/URL]

@Rudolf, eigentlich wollte ich schreiben: "das Prinzip sollte doch für alle BassTypen funktionieren ?" - aber ich bin überzeugt, hier schwingt ein Dipol anders oder ?

Den Raummoden und Wandreflexionen ist die Art der Anregung egal, den Unterschied macht nur die Position im Raum. Dort wo der Monopol am stärksten anregt, wirkt der Dipol am geringsten - und umgekehrt. Einen gewissen generellen Vorteil hat der Dipol nur, wenn man seine Winkelabhängigkeit ausnutzt und ihn relativ stark eindreht.

Gruß
Rudolf

[Christoph Gebhard]

PS: Was hättest Du denn gerne simuliert (free-air und im Raum), wenn das Skript zufriedenstellend läuft?

Auf jeden Fall im Raum :thumbup:

[Gaga]

Hallo Christoph,

kurze Wasserstandsmeldung. Ich komme der Sache...

Auf jeden Fall im Raum :thumbup:

...langsam näher.



Das ist zunächst eine symmetrische Simulation, um Rechenzeit zu sparen.

Da Dein H-Frame mit 1892mm Höhe im Raum mit 1,95m Deckenhöhe nicht genau symmetrisch steht (Boden-Decke), muß ich das Skript noch auf 'unsymmetrisch' umschreiben. Außerdem muß ich überlegen, wie ich die Drehung des H-Frames im Raum - das wird früher oder später sicher interessant - möglichst einfach simulieren kann...

Die gezeigte, noch eher einfache Simulation nimmt an, daß die Wände den Schall vollständig reflektieren, was natürlich, zumindest für etwas höhere Frequenzen, nicht stimmt. Das möchte ich auch noch versuchen in der Simu zu berücksichtigen.

Trotzdem, demnächst einige ernsthafte Simulationen von Deinem H-Frame im Hörraum...

Bis dahin, Gruß,
Christoph

[Gaga]

Moin zusammen,

hier also die erste Runde von H-Frame-Simulationen im Hörraum:
Höhe 1,95 m
Breite 4,50 m
Tiefe 3,13 m

Ich zeige vor den Simulationen im Hörraum dennoch eine Simulation des H-Frames 'free-air', zum einen, um die H-Frame-Simulation selber zu überprüfen, zum anderen als Vergleich zu den folgenden Simulationen des selben H-Frames im Hörraum.

Zunächst das horizontale Abstrahlverhalten bei 95 Hz in Höhe des 3. Chassis von oben:


Schön zu sehen ist die 'Dipol-Auslöschung' seitlich des H-Frames, bei ca. +/-90°, sowie die Abstrahlung nach vorne und nach hinten.Die seitliche Auslöschung und die Abstrahlung nach vorne und nach hinten sind nicht genau symmetrisch, da ich den Einbau der HW-205 von vorne in die Frontplatte bei der Simmulation berücksichtigt habe. Soweit sieht das für mich sinnvoll aus.

Weiter habe ich den Schalldruck auf der Höhe der Chassis in 3 unterschiedlichen Entfernungen, d.h. (a) nahe an den Chassis,


(b) an der Grenzfläche des H-Frames (10cm Entfernung)


und © in 1 Meter Entfernung simmuliert.


Direkt an den Chassis sind die Schalldruckverläufe - zumindest bis knapp über 500 Hz - praktisch identisch. An der Grenzfläche des H-Frames sind erste Unterschiede zu erkennen, die in 1 Meter Entfernung entsprechend ausgeprägter sind: Einen leichten Abfall des Schalldrucks vom 'mittigen' hin zum äußeren Chassis und einen Abfalls des Schalldrucks mit ca. 6 dB/Oktave zu den niedrigen Frequenzen hin.

Wie sieht es nun im Hörraum aus?

Für diese erste Simu habe ich den H-Frame in die linke Ecke des Hörraums gestellt, jeweils 0.5 m weg von der Rückwand und der linken Seitenwand:


Der Dipol steht nicht auf den Boden, sondern ist wegen der (symmetrischen) Simu jeweils gleich weit von Boden und Decke entfernt (Höhe Raum 1.95m, Höhe H-Frame außen 1892 mm).
Achtung: Die simmulierten Innenwände reflektieren vollständig und es ist auch keine im Raum vorhandene Dämpfung berücksichtigt, die aber im Hörraum vermutlich durchaus vorhanden ist (siehe Hörraum-Thread). Die Raumeffekte werden sich dadurch vermutlich stärker als in der Realität auswirken.

Aber zunächst geht es ja 'nur' um die Interaktion des Hörraums mit dem H-Frame.

Zunächst wieder die horizontale Abstrahlung auf Höhe des 3. Chassis von oben bei 20 Hz...


...bei 54 Hz...


...bei 102 Hz...


...und bei 206 Hz:



Entsprechend die vertikale Abstrahlung bei 20 Hz...


...bei 54 Hz...


...bei 102 Hz...


und bei 206 Hz:


Die selben Simmulationen wie oben 'free-air', nur im Hörraum, direkt an den Chassis...


...an der Grenzfläche des H-Frames vorne...


...und in 1 Meter Entfernung axial:


Die Directivity kann nicht 360° rundum simmuliert werden, da der H-Frame zu nahe an der Seiten- bzw. Rückwand steht:


Da der Beitrag nun ohnehin arg lang geworden ist, halte ich mich mit weiteren Interpretationen zunächst zurück.

Gerne mache ich weitere Simmulationen - Christoph, vielleicht kannst Du sagen, was Dich besonders interessiert und ggf. genau spezifizieren, wo der H-Frame stehen soll, die Ausrichtung des H-Frames im Raum, soll ein zweiter H-Frame mit simmuliert werden? Ich versuche mich solange mal an der Simmulation der Dämpfung im Raum, der Raumwände und der Dämpfung im rückseitigen Volumen des H-Frames...

Kann alles etwas dauern, aber es sind ja schonmal eine Reihe von Simmulationen zur freien Interpretation und Diskussion da.

Bis dahin, Gruß,
Christoph

[Oldie]

Hi Christoph,

.....was Dich besonders interessiert und ggf. genau spezifizieren, wo der H-Frame stehen soll, die Ausrichtung des H-Frames im Raum, soll ein zweiter H-Frame mit simmuliert werden?

mich hätte mal interressiert, ob der H-Frame um neunzig Grad gedreht in doppelter Ausführung , als Quasi Boxenständer für kleine Satelliten, als longitudinaler QuadruPol (+--+) funktionieren würde? Vielleicht auch nur mit halber Bestückung und Stereodreiecksbasis.

Sehr schöne Doku mal wieder. :ok:

Wenn's halt so einfach wäre , Skripts einzuklöppeln.

:prost:

Grüsse Michi