Nierenförmige Abstrahlcharakteristik im Bass

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++Stefan++
Stammgast
#1 erstellt: 26. Feb 2009, 13:22
Hallo, nun sind endlich wieder Semesterferien und ich habe mir schon ein Ziel gesetzt: Ich möchte einen Lautsprecher für meinen E-Bass bauen der ein Nierenförmige Abstrahlcharakteristik besitzt. Eventuell will ich diesen Lautsprecher auch als Subwoofer benutzen.
Allerdings bin ich bis jetzt noch nicht so zu diesem Thema eingelesen. Ich bringe durch mien Physikstudium (jetzt ist Elektrotechnik noch dazugekommen) allerdings einiges an "Einlesefähigkeit" mit mir.
Ich bin über Geithain auf diese Idee gestoßen.
Für mich stellt dies ersteinmal ein Projekt da, bei dem ich ein paar Dinge dazulernen kann, es muss also nicht zum perfekten Ziel führen.

Was ich bisher habe:


Es sind insgesammt 14 Peerless CC 180 mit 20Ohm, jeweils 7 parallel an einer 2kw Crown Endstufe. Das Gehäuse ist leider momentan noch nicht in 2 verschiedene Kammern getrennt. Die restlichen 7 Lautsprecher sind an der Rückwand angebracht.

Die Box ist momentan geschlossen bei einem recht kleinen Volumen, begrenzend ist dabei natürlich die Auslenkung der Chassis nicht die verfügbare Leistung. Auf Maximallautstärke kommt es mir ersteinmal nicht an.

Meine Idee:

Erster Gedanke ist natürlich 2 getrennte Kammern zu machen damit die Lautsprecher vorne und hinten unbeeinflusst voneinander schwingen können . Nur was muss ich mit den Signalen der vorderen und hinteren Lautsprecher "etwas" anfangen, damit ich zu einer Nierenförmigen Abstrahlcharakteristik komme.
Mit meiner bisherigen Vorahnung würde ich das Signal Phasenverdrehen (um wie viel Grad weiß ich noch nicht) und verzögern. Eine Schaltung würde ich (falls es nichts brauchbares zu kaufen gibt) dann selbst zusammenstellen.
Problematisch ist meiner Ansicht nach, dass ich beim Verwenden digitaler Elektronik zu einem delay komme, dass beim Basspielen inakzeptabel ist.

Wo brauche ich Hilfe:

Natürlich brauche ich auf allen Gebieten ein paar Tipps, links die sich mit dem Thema beschäftigen. Was mich jedoch zunächst einmal Interessiert sind Meinungen zur realisierbarkeit der Idee, vielleicht ein darauf aufmerksam machen gegen welche Effekte ich am meisten zu kämpfen habe?


[Beitrag von ++Stefan++ am 26. Feb 2009, 13:27 bearbeitet]
Roderik81
Inventar
#2 erstellt: 26. Feb 2009, 14:04
Link: Linkwitz

realisierbar: klar, es gibt ja professionelle Lösungen die das machen.
Die mir bekannten die das Aktiv machen setzen alle auf der Rückseite nur die Hälfte der chassis ein wie Vorne und verzögern elektronisch.

Gaithain´s sind hinten offen und verzögern den rückwärtigen Schall der der Bassmembrane passiv, mittels speziellem Absorptionsmatrial.

Das Problem soweit ich das verstanden habe ist jeweils: Eine einfache Verzögerung wirkt nur über kanpp eine Oktave - willst du mehr, musst du Frquenzabhängig verzögern.
Der_RiPol_-_Axel
Stammgast
#3 erstellt: 26. Feb 2009, 14:18
Hallo,
======
Grundsätzlich kann man einen Cardioiten erhalten, indem
man einen geschlossenen Bass nimmt und darüber oder darunter
einen offenen Dipol. Nach vorne strahlen dann beide Systeme
gleichphasig und es erfolgt eine Pegeladdition.

Da der geschl. Bass aber in alle Richtungen (omnidirektional)
abstrahlt erfolgt 'nach hinten' eine Pegeladdition jedoch mit
negativem Vorzeichen der Pegel des DiPols, da dieser nach
hinten ja mit einer um 180° gedrehten Phase abstrahlt.
Somit wird der Bass-Pegel mit zunehmendem Winkel (zur
Hauptabstrahlrichtung) immer mehr ausgeblendet. Der Summen-
Pegel ist dann nach hinten 'theoretisch' 0.

Eine aufwändige elektronische Lösung ist hier nicht notwendig,
aber die einzelnen Pegel müssen schon zueinander passen.

Was Geithein da macht funktioniert nur seeehr eingeschränkt
und frequenzselektiv.


Aber:
Kannst Du mir mal verraten Warum
Das mit dem dazulernen ist allerdings ein unschlagbares Argument.


[Beitrag von Der_RiPol_-_Axel am 26. Feb 2009, 14:46 bearbeitet]
inthro
Inventar
#4 erstellt: 26. Feb 2009, 14:19
Hallo,



Mit meiner bisherigen Vorahnung würde ich das Signal Phasenverdrehen (um wie viel Grad weiß ich noch nicht) und verzögern.


M.W. um 160°...

Ich habe das mal (laienhaft) mittels Bedämpfung der rückwärtigen Öffnung (so wie MEG) versucht: http://www.casakusti...=282.msg5628#msg5628
Es ist aber nicht einfach, die richtige Menge und das richtige Material herauszufinden, um die Abstrahlcharakteristik über den relevanten Frequenzbereich gleichmässig hinzubekommen. Das "experimentieren" ist aktiv wahrscheinlich einfacher.
Das nächste Problem ist die messtechnische Überprüfung.
Im Raum halte ich das für fast unmöglich. Ich habe den Sub in den Garten geschleppt und dort gemessen.

Interessant evtl. auch: http://www.wvier.de/texte/Monopol,%20Dipol%20&%20Unipol.pdf



Grüsse, Andy
++Stefan++
Stammgast
#5 erstellt: 26. Feb 2009, 14:54
Zum Warum:
Ich wohne hier in eine Mietwohnung. Zwar in Wedding aber laute Musik emmision empfinde ich als asoziale Handlung.
Manchmal räume ich es mir dennoch ein Laut (und dann aber auch intensiv) musik zu hören, immer mit dem "besonders" Status.

Mit einer Nierenformigen Abstrahlung emmitiere ich doch wesentlich weniger Energie in den Raum.
Auch auf der Bühne (wenn es mal so weit kommt) bringt das doch Vorteile, es dröhnt weniger (die Bassboxen werden da auch meist in die Ecken verfrachtet).
Eine Passive lösung (durch Boxenkonstruktion) kommt glaube ich nicht Infrage, die Chassis müssen wohlmöglich in kleinen Kammern laufen, sonst werden sie Elektrisch nicht belastbar sein. Auch habe ich das gefühl, dass der Klirr der durch das URPS Konzpet entsteht gar nicht "falsch" ist.

Jetzt werden erstmal die Links gelesen!


[Beitrag von ++Stefan++ am 26. Feb 2009, 16:03 bearbeitet]
Der_RiPol_-_Axel
Stammgast
#6 erstellt: 26. Feb 2009, 15:38
Hallo Stefan,
=============

Ich wohne hier in eine Mietwohnung. Zwar in Wedding aber laute Musik emmision empfinde ich als asoziale Handlung.

Volles Verständnis!

Mit einer Nierenformigen Abstrahlung emmitiere ich doch wesentlich weniger Energie in den Raum.

Nein, die Energie ist schon mehr, diese wird halt teilweise zur Auslöschung (also Pegelreduzierung), verbraten. Dadurch
sinkt der Gesamtpegel und man muß wieder etwas nachregeln.

Eine Passive lösung (durch Boxenkonstruktion) kommt glaube ich nicht Infrage,

Das wäre aber die preiswerteste und einfachste Lösung, und
von der Funktion her perfekter als mit einer elektronischen Korrektur.
++Stefan++
Stammgast
#7 erstellt: 26. Feb 2009, 15:53
Also ich hab jetzt erstmal gemerkt, dass mir die Begriffe "Schnellewandler" und "Druckwandler" noch etwas geläufiger sein müssen.
Linkwitz ist zwar sehr umfassend dafür aber weniger speziell auf das Thema eingehend (oder habe ich etwas übersehen). Ich scheiterscheitere (ist mir etwas peinlich) schon am Englisch.

Gerade bei einem Ebass, ist es doch vorteilhaft viel weniger Raumdröhnen zu haben. Das Instrument (so teuer war meiner nicht) hat ja zu Recht schon seine eigenen Resonanzbereiche, die aber wenigstens Raumunabhängig.

Das Problem der passiven Lösung sehe ich darin, dass die Chassis nicht gerade "hart" aufgehängt sind und wohlmöglich viel schneller in zerstörerische Auslenkungsbereiche kommen. Bei einer Geschlossenen Lautsprecher hab ich gefühlt einfach noch etwas mehr Raum nach oben hin. Pa/Musikerchassis sind ja oft so konstruiert, dass es einen recht großen "unlinearen" Bereich gibt indem die Chassis laufen bevor es zur mechanischen Begrenzung kommt.

Ich habe eine KX-fähige Soundkarte, vielleicht könnte ich damit auf Aktiver Ebene etwas herumprobieren.

Mensch, mir fehlen wirklich noch ein paar Grundlagen. Man sieht zwar überall, dass ab einer bestimmten Frequenz lautsprecher bündeln, doch wieso kann ich mir gerade gar nicht so recht vorstellen.

Literatur sollte ich doch eigentlich auch in der Unibib finden. Leider sollte es aber schon ein "guter" Tipp sein, irgendwie scheue ich etwas den Suchauwand (was ich im Internet komischerweise oft nicht tue).


[Beitrag von ++Stefan++ am 26. Feb 2009, 16:23 bearbeitet]
ichgehmichmalfrischmach...
Hat sich gelöscht
#8 erstellt: 26. Feb 2009, 18:40
Erst kürzlich habe ich GENAU das beschrieben, was Stefan braucht.

http://www.hifi-foru...ead=15070&postID=5#5

@ Stefan: Ich bin's, Denis/"raw".
Der_RiPol_-_Axel
Stammgast
#9 erstellt: 27. Feb 2009, 10:40
Hallo Denis/raw,
================

> Meine DCX steht bereit, das Holz ist zugeschnitten. Es
> werden zwei Paare Standboxen entwickelt. Einmal passiv,
> einmal aktiv. An Weihnachten fange ich dann mit dem Bau
> an und dann wird gemessen.

Bist Du denn hier schon zu greif- bzw. messbaren Ergebnissen gekommen?


> Einen Haken hat das alles aber:
> Das hintere Chassis strahlt für sich betrachtet den Schall
> auch kugelförmig ab. Also gibt es eine Interferenz mit dem
> vorderen Chassis nach VORNE!
> Bei großen Boxentiefen muss man ein großes Delay
> hinzugeben, was passiv aufwendig wird, aktiv (DCX) aber
> leicht.

In meinen Beispiel (oben) werden nur 2 Chassis gebraucht und es reicht
auch eine Endstufe ohne zusätzliche weitere Korrekturschaltungen.
Zudem gibt es keinerlei Probleme mit der Abstrahlung (bzw.
den Phasen!).


> Ein toller Nebeneffekt:
> Das hintere Chassis kann zum Beispiel in einem kleinen
> geschlossenen Volumen sitzen, das vordere Chassis in
> einem größeren BR-Gehäuse.

Da verstecken sich mmn zumindest 2 Denkfehler:

1) Die Nierenform sollte ja gerade im Bassbereich wirken
Wird das hintere Chassis in ein kleines Volumen gesperrt
wird aber dadurch die Wiedergabe tiefer Frequenzen (<70Hz) effektiv
verhindert. Somit ist auch die erforderliche Abstrahlung
die zur 'Nierenbildung' beitragen soll nicht vorhanden.

2) Ich sehe einen Bassreflex-Lautsprecher immer als 2-Wege-
system. Der zweite Weg ist der BR-Kanal. Der Schall der
hier austritt hat sein eigenes Pegel- und Phasenverhalten,
was den bekannten Filtertheorien unterliegt. Da sich dieser
Schallanteil nicht phasengleich dem Schall der Membran verhält
lässt sich dieser auch nicht mit der gleichen Korrektur
des rückwärtigen Chassis löschen.
el`Ol
Inventar
#10 erstellt: 27. Feb 2009, 10:48
Ich habe mal eine kardioide Bassbox mit dem Eminence Beta 15 gebaut. Vier Ausschnitte auf der Rückseite mit insgesamt gleicher Fläche wie die Membran, mit 5mm Nadelfilz beklebt. Ging trotz 144 l Volumen nur bis 100 Hz, aber eindrucksvoll vom Abstrahlungsverhalten her. Berechnungsmethoden sind mir nicht bekannt, aber wahrscheinlich muss man was kleineres nehmen mit weniger Vas. Ich denke da etwa an den Ciare CW250.
ichgehmichmalfrischmach...
Hat sich gelöscht
#11 erstellt: 27. Feb 2009, 15:18
Hallo Axel,


Der_RiPol_-_Axel schrieb:
Bist Du denn hier schon zu greif- bzw. messbaren Ergebnissen gekommen?

klar. Aber ich werde erst Mitte/Ende März zu Messungen im Garten kommen, damit man das Verhalten auch schön sieht.

Ich habe eine Box 1m von einer Raumecke entfernt aufgestellt. Mit den entsprechenden den Filter-Einstellungen für die hinteren Chassis senkten sich die Pegel einzelner Raumresonanzen in der Ecke um fast 20dB.



In meinen Beispiel (oben) werden nur 2 Chassis gebraucht und es reicht
auch eine Endstufe ohne zusätzliche weitere Korrekturschaltungen.
Zudem gibt es keinerlei Probleme mit der Abstrahlung (bzw.
den Phasen!).

Bei dir gibt es aber genauso das gleiche Problem, dass ab einer gewissen Frequenz die Anordnung nicht mehr funktioniert. Der Dipol strahlt dann eine doppelte 8 ab.
Außerdem haben reale Bassdipole auch durch ihre Gehäuseform (H-/N-/W-/...-Frame) eine obere Grenzfrequenz, bestimmt durch die Lambda/4-Stehwelle.

In meinem Beispiel braucht man auch nur zwei Chassis und es reicht auch nur eine Endstufe, da man den Filter für die hinteren Chassis auch passiv auslegen kann. Klar, der Filter ist etwas aufwändiger. Man kann als Filter nur einen Tiefpass hoher Ordnung und geringer Güte verwenden, um sein Delay voll auszunutzen.
Dann hat das auch den guten Effekt:
Indem einen etwas steilerer Tiefpassfilter für die hinteren Chassis verwendet wird, wird die "obere Grenzfrequenz" eliminiert. Das geht dann gut, wenn das Gehäuse nicht viel tiefer als breit ist (Pi*Daumen Abschätzung).

Man könnte aber den Dipol tiefpassfiltern und dem Monopol ein entsprechendes Delay geben, um eine obere Grenzfrequenz zu umgehen.
Wenn der Dipol eine geringe Tiefe und der Monopol eine geringe Breite besitzt, eignet sich dieses Prinzip auch zur Abstrahlung im unteren Mittelton. Ist aber dann im Bass beschränkt.


Da verstecken sich mmn zumindest 2 Denkfehler:

1) Die Nierenform sollte ja gerade im Bassbereich wirken
Wird das hintere Chassis in ein kleines Volumen gesperrt
wird aber dadurch die Wiedergabe tiefer Frequenzen (<70Hz) effektiv
verhindert. Somit ist auch die erforderliche Abstrahlung
die zur 'Nierenbildung' beitragen soll nicht vorhanden.

2) Ich sehe einen Bassreflex-Lautsprecher immer als 2-Wege-
system. Der zweite Weg ist der BR-Kanal. Der Schall der
hier austritt hat sein eigenes Pegel- und Phasenverhalten,
was den bekannten Filtertheorien unterliegt. Da sich dieser
Schallanteil nicht phasengleich dem Schall der Membran verhält
lässt sich dieser auch nicht mit der gleichen Korrektur
des rückwärtigen Chassis löschen.

Das sind keine Denkfehler, sondern andere Sichtweisen.

Die Nierenform soll bei schmalen Boxen auch im unteren Mittelton erhalten bleiben, um ein gleichmäßiges Bündelungsmaß zu haben.

Zu 2): Genau. Der Tiefbass wird dann nicht mehr nierenförmig abgestrahlt. Eine solche Konstruktion ist von geringer Baugröße und sie ist dann geschickt, wenn man die nierenförmige Abstrahlung im Tiefbass nicht braucht, sondern nur im oberen Tiefton und unteren Mittelton.

Man kann also auch die hinteren Chassis in ein BR-Gehäuse setzen, welches genauso groß ist wie das des vorderen Chassis. Dann hat man dann im gesamten Tieftonbereich eine nierenförmige Abstrahlung. Dann stellt sich aber auch ein leichter Abfall im Tiefbass ein, weil die Chassis dort fast gegenphasig arbeiten. Ein nicht großer, aber blöder Nebeneffekt, wobei ein Dipol im akustischen Kurzschluss arbeitet.


Ich hätte ja hier rein zufällig einen Peerless SLS12 Ripol und einen geschlossenen 25er Woofer. Wenn ich mal lustig bin, messe ich die übereinander im Garten und in meinem Raum.
Und dann hätte ich hier noch als Altlast ein U-Frame mit bedämpften Schallkanälen ala Geithain zu messen.
Eieiei, das wird ein Nieren-Mess-Gartenfest im Frühling...

Gruß
Denis


[Beitrag von ichgehmichmalfrischmachen am 27. Feb 2009, 15:19 bearbeitet]
++Stefan++
Stammgast
#12 erstellt: 28. Feb 2009, 08:51
Wie viel Delay besitzt ein DCX, ich befürchte, dass es inakzeptabel ist?
sakly
Hat sich gelöscht
#13 erstellt: 28. Feb 2009, 10:24

++Stefan++ schrieb:
Wie viel Delay besitzt ein DCX, ich befürchte, dass es inakzeptabel ist?


Die Durchlaufzeit des DCX wird kleiner 1ms angegeben.
Bei Bedienung, Quellumschaltung etc, merke ich absolut keine Verzögerung. Einzig wenn man ein Delay einstellt, aber dann soll es wohl auch so sein.
Ich würde sagen, dass das für Dein Vorhaben absolut in Ordnung gehen sollte.
++Stefan++
Stammgast
#14 erstellt: 28. Feb 2009, 21:27
Dann muss ich mir jetzt noch überlegen ob ich diese Summe investieren will. Ich hatte ja gehofft, dass es günstiger möglich ist.


[Beitrag von ++Stefan++ am 28. Feb 2009, 21:27 bearbeitet]
ichgehmichmalfrischmach...
Hat sich gelöscht
#15 erstellt: 28. Feb 2009, 22:21
Du brauchst doch nicht unbedingt eine DCX. Die wäre ein Overkill für den einen Subwoofer.

Kennst du die Simulationssoftware Boxsim?
14 Chassis kannst du damit nicht gleichzeitig simulieren, aber wenn du nur für vorn und hinten je ein Chassis nimmst, und dann den am besten funktionierenden Filter simulierst, kannst du einfach den Frequenzgang vom vorderen Chassis von dem des hinteren Chassis abziehen und schon hast du die benötigte Filterfunktion bezüglich diesem Gehäuse.

Falls du Messequipment hast, kannst du auch die jeweils sieben Chassis als ein einziges Chassi messen und in Boxsim eingeben und die Konstruktion simulieren und sogar den passenden Passivfilter entwerfen, was dann erheblich günstiger wird als eine DCX.

Bei der Simulation kann ich dir helfen.


[Beitrag von ichgehmichmalfrischmachen am 28. Feb 2009, 22:22 bearbeitet]
sakly
Hat sich gelöscht
#16 erstellt: 01. Mrz 2009, 11:26
Ich habe mich auch lange gegen die DCX gesträubt und habe sie mir jetzt erst nach fast 3 Jahren gekauft.
Heute denke ich mir, "hätte ich sie mal schon vor drei Jahren gekauft"
Aber gut, ich nutze die auch nicht nur für meine Subs. Aber selbst dafür ist das Teil wirklich super. Man kann in windeseile alles Mögliche einstellen und direkt miteinander vergleichen. Das bietet keine Passivweiche. Und so ein direkter Hörvergleich hat schon was.
Zu einem Sub wird man wohl auch immer Lautsprecher stellen. Dazu lässt sich die DCX dann auch super verwenden. Entweder zur Anpassung oder aber zur aktiven Trennung und Ansteuerung aller Chassis.

Unbedingt brauchen tut das Teil natürlich keiner. Aber es macht unheimlich Spaß und es erleichtert natürlich auch die "Arbeit".
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