MS4 TL MK2 - Hubproblem beim Mitteltöner

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quecksel
Inventar

#1 erstellt: 31. Mrz 2016, 18:53

Hallo,

vor einiger Zeit habe ich die MS4 TL MK2 von Udo Wohlgemuth nachgebaut. Relativ schnell fiel mir auf dass bei hohen Lautstärken der Mitteltöner stark auslenkt. Vor wenigen Tagen habe ich in Boxsim das Weichenmodell nachgebildet, und meine jetzt auch die Ursache der starken Auslenkung zu kennen.
Zuerst einmal die Weiche, wie sie auch von Udo veröffentlicht wurde:

Simuliert man diese Weiche mit den richtigen Werten in Boxsim so ergibt sich folgender Spannungsverlauf am Mitteltöner:

(TT und HT habe ich virtuell "abgeklemmt" um nicht zuviel über die Weiche preiszugeben, das ändert den Amplitudengang um weniger als 0,5 dB, ist also hier irrelevant.)
Für mich klar zu erkennen: Laut Simulation erhält der Mitteltöner im Bassbereich zu viel Energie, -5 dB bei 60 Hz sind für das kleine Chassis nicht gut.
Anschließend habe ich den Spannungsverlauf des realen, eingebauten Chassis gemessen, das sieht dann so aus: (Achtung, kein Absolutpegel)

Im hier relevanten Frequenzbereich stimmt die Messung für mich sehr gut mit der Simulation überein.
Die Ursache des starken Hubes des Mitteltöners liegt für mich also darin dass die Hochpassfunktion der Frequenzweiche für den Mitteltöner nicht funktioniert. Genauer gesagt, funktioniert der Spannungsteiler Weiche/Chassis im Bereich der Resonanzfrequenz nicht richtig, die Impedanzüberhöhung des Chassis bei der Resonanzfrequenz verhindert das. Es ergibt sich der oben sichtbare Überschwinger im Spannungsverlauf.
Für dieses Prolem gibt es meiner Meinung nach aber eine elegante Lösung, nämlich die Impedanzentzerrung des Mitteltöners. Durch Parallelschalten einer 5,6 mH Spule und einem Gesamtwiderstands von 7,6 Ohm mit dem Mitteltöner ergibt sich folgender simulierter Spannungsverlauf:

(der gestrichelte Verlauf zeigt die Version ohne Impedanzentzerrung)

Das sieht für mich wie eine funktionierende Lösung aus. Weil aber der Entwickler sein Produkt am besten kennt habe ich heute Udo eine E-mail geschrieben um ihn zu fragen was er davon hält. Im Verlauf des Gesprächs hat Udo mir angeboten die Boxen auf Aufbaufehler zu überprüfen falls ich sie nach Bochum bringe. Ich bin mir allerdings sehr sicher dass ich die Boxen korrekt aufgebaut habe, auch stehen die beiden Türme in München, da ist der Weg nach Bochum etwas weit. Zur grundsätzlichen Durchführbarkeit der Impedanzentzerrung hat er sich allerdings nicht geäußert.
Deswegen frage ich hier im Forum nach:
Ist die von mir vorgestellte Problemursache plausibel und ist die vorgeschlagene Schaltung geeignet um die Ursache zu beseitigen ohne weitere Probleme zu verursachen?

Viele Grüße
quecksel

*xD*
Inventar

#2 erstellt: 31. Mrz 2016, 20:49

Hi

Was sagt denn die akustische Funktion des Mitteltöners? Vergleiche die doch mal mit der Mustermessung der Einzelwege im Bericht.
Generell hast du da natürlich mit allem recht. Verwunderlich wäre eher, wenn das nicht bei der Entwicklung berücksichtigt worden wäre. Eventuell ist das nicht das vorgesehene Chassis bzw. zumindest nicht genau das (z.b. ursprünglich sehr viel weniger stark ausgeprägte Resonanzfrequenz)?

Das Ergebnis deiner Impedanzentzerrung sieht soweit gut aus. Bleibt die Gesamtimpedanz im Verbund mit dem Tieftöner im Rahmen des erlaubten? Ändert sich etwas wesentliches an der Addition von Tief- und Mitteltöner dadurch?

Bau das ganze doch einfach mal probehalber dazu und messe nach.

quecksel
Inventar

#3 erstellt: 31. Mrz 2016, 23:04

Hey,

erstmal zur Arbeitsersparniss, der Entwicklungsbericht von Udo findet sich hier:

Bericht
Den Mitteltonpart übernimmt also der CA 12 RCY, genau den habe ich laut Aufkleber auch bekommen. Sollte passen.
Die Weiche die im Web gezeigt wird, der Bauplan und die Bauteile die ich bekommen habe sehen auch keine Impedanzentzerrung vor.
Ich habe Udo in meinen Mails ähnlich detailliert wie hier meine Sichtweise dargelegt, leider ist er darauf bis jetzt noch nicht wirklich eingegangen.

Boxsim simuliert den Amplitudengang für den Mitteltöner so:

Das stimmt nicht ganz mit dem auf Udos Website gemessenen Amplitudengang überein. Erkennbar ist allerdings bei beiden der relativ flache Abfall bis zur Resonanzfrequenz des Chassis und dann eine sehr steile Talfahrt.

Die Impedanz bleibt durch die Entzerrung unkritisch, sie sinkt um etwa zwei Ohm im Bereich der Trennfrequenz auf in etwa zehn Ohm.
Im Bereich der Trennfrequenz von Tief- und Mitteltöner ändert sich im Amplitudengang weniger als ein halbes dB, die Phase ändert sich um 2-3 Grad.
Der Überschwinger des Tiefpasses verschiebt sich geringfügig Richtung 2 kHz, das lässt sich aber durch Erhöhung von C3 um 2 µF egalisieren.

Die nötigen Bauteile bestelle ich heute Abend noch.

Nur weil ich es so interessant fand, das macht der Buckel im Tiefton mit dem Group Delay:

Schon_wieder_weg
Hat sich gelöscht

#4 erstellt: 31. Mrz 2016, 23:24

Hallo,

das identische Problem tritt auch bei der Duetta und vielen anderen LS von ADW auf. Das liegt an der schlichten Beschaltung des Mitteltonhochpasses mit einem einzigen Kondensator, also einer Weiche 1. Ordnung. Durch die Interaktion mit der Impedanz ergibt sich der Frequenzgangfehler, der sich in der Messung des Gesamtamplitudenganges nicht immer auf Anhieb zeigt. Es gibt Entwickler, die mit dieser Methode eine Senke im Oberbassbereich auffüllen. Ich denke aber nicht, dass dies das Bestreben von Udo ist. Es gehört wohl einfach zu seiner Entwicklungsphilosophie...

[Beitrag von Schon_wieder_weg am 01. Apr 2016, 03:56 bearbeitet]

quecksel
Inventar

#5 erstellt: 01. Apr 2016, 13:31

Hallo Alex,

danke für die Info, das bestätigt wohl meine These.
Bei Hifi Selbstbau findet man einen Bericht über die Duetta ADW, da sieht der Frequenzgang des Mitteltöners quasi identisch zu meinem aus.
Ich sehe, du hast die Duetta ohne Wummern entwickelt, wahrscheinlich wegen ähnlichen Problemen mit Bass und Mittelton.
Bei mir wird die Problemlösung hoffentlich weniger aufwendig, in der Simulation verliere ich über 100 Hz nicht mehr als 0,5 dB, falls da nichts komisches durch die Transissionline passiert sollte das passen.
Du sprichst bei Udo von einer anderen Entwicklungsphilosophie, einen ähnlichen Eindruck hatte ich auch, speziell Boxsim scheint er für Teufelszeug zu halten. Ist ja auch ok, nur eine Aussage zum Sache an sich vermisse ich immer noch, wenn nicht per Mail vielleicht hier im Thread, von dem habe ich ihm auch erzählt.

quecksel
Inventar

#6 erstellt: 06. Apr 2016, 22:22

Die Bauteile sind angekommen und wurden auch schon probeweise an einem Lautsprecher angeklemmt. Der Unterschied ist mit bloßem Auge sichtbar. Jetzt verstehe ich warum es Mitteltonkalotten gibt!
Eine erste Messung mit ausgebautem Mitteltöner gibt es auch:

Rot: Ohne Korrektur
Blau: Mit Spule (5,6 mH und 2,65 Ohm) und Widerstand (5 Ohm)
Lila: Nur Spule angeklemmt

Besonders interessant finde ich die Variante ohne Widerstand. Noch steilere Trennung nach unten, leichte Anhebung im Oberbass. Könnte mir klanglich entgegenkommen. Mittelfristig will ich den Transmissionlinekanal der MS4 verschließen, dafür sagt mir Boxsim eine leichte Senke im Oberbassbereich voraus. Genau die kann man dadurch auffüllen.

Richtig verbauen und ausführlicher Messen werde ich frühestens diesen Sonntag. Interessant fände ich besonders eine Vergleichsmessung des Spektrums bei gleichzeitiger Anregung mit 60 und, sagen wir mal, 1000 Hz. Die Intermodulationsverzerrungen sollten geringer werden, was ja speziell im Mitteltonbereich von Vorteil ist.

Schon_wieder_weg
Hat sich gelöscht

#7 erstellt: 07. Apr 2016, 00:09

Hallo,

die Querspule erachte ich mit 5,6mH als ein wenig zu groß. Praxisgerechter wäre wohl ein Wert zwischen 2,2 und 3,3mH. Die Flanke fällt dann deutlich steiler ab und schützt den MT noch mehr. Vorteil Deiner 5,6mH Spule ist, dass die Impedanz weniger in den Keller geht...

quecksel
Inventar

#8 erstellt: 07. Apr 2016, 01:12

Hallo,
je kleiner ich den Spulenwert wähle desto mehr verändert sich der Frequenzgang im Übertragungsbereich des Chassis. (laut Boxsim)
Das behagt mir nicht wirklich, speziell weil durch den überschwingenden Tiefpass wohl eine Delle im Frequenzgang des Mitteltöners ausgeglichen wurde.
Deswegen erstmal der recht große Wert von 5,6 mH, falls ich wie geplant die Box geschlossen neu aufbaue komme ich auch wieder an die Weiche ran und kann solche Nebeneffekte ausgleichen.

Schon_wieder_weg
Hat sich gelöscht

#9 erstellt: 07. Apr 2016, 07:06

Hallo,
natürlich ist es mit der Spule allein nicht getan. Das bedarf einer komplett neuen Abstimmung. Das geht dann nur mit Messequipment...

ehemals_Mwf
Inventar

#10 erstellt: 07. Apr 2016, 09:52

Hi,

quecksel (Beitrag #3) schrieb:

...Im Bereich der Trennfrequenz von Tief- und Mitteltöner ändert sich im Amplitudengang weniger als ein halbes dB, die Phase ändert sich um 2-3 Grad...

Die geringfügige Phasenänderung ist die für die Summe oder für den Mitteltöner allein ?

Üblicherweise ist die Phase (50 - 500 Hz) bzw. der Verlauf der Phasendifferenz zw. TT und MT der Hauptgrund, warum z.B. flache Filter f. MTs nach unten gewählt werden.

Gruss,
Michael

quecksel
Inventar

#11 erstellt: 07. Apr 2016, 10:57

Gemeint ist nur der Mitteltöner. Ich muss mich aber korrigieren, es sind im Bereich der Tennfrequenz eher 10 Grad:

Blau: Mitteltöner mit Impedanzkorrektur (Spule und Widerstand)
Blau gestrichelt: Mitteltöner ohne Korrektur
Grün: Tieftöner simuliert als geschlossene Box (das macht Sinn weil das wie gesagt mittelfristig eh gemacht wird)

So wie es aussieht nähert sich der akustische Phasenverlauf des Mitteltöners durch die Korrektur der des Tieftöners an. Wäre das nicht sogar eher gut?

Schon_wieder_weg (Beitrag #9) schrieb:

Natürlich ist es mit der Spule allein nicht getan. Das bedarf einer komplett neuen Abstimmung. Das geht dann nur mit Messequipment...

Mein Plan war Vergleichsmessungen vor und nach dem Umbau zu machen, falls da keine nennenswerten Änderungen auffallen und auch meine Ohren nicht protestieren wäre dann eine komplette Neuabstimmung wirklich nötig?
Messequipment ist vorhanden.

*xD*
Inventar

#12 erstellt: 07. Apr 2016, 11:36

Je näher beieinander und je paralleler die Phasengänge sind (hauptsächlich im Bereich der Übernahmefrequenz), desto besser. Dein Tuning verbesser also zumindest die Phasenkohärenz der beiden Treiber. Wie sich das akustisch auswirkt, musst du hören, generell ist es aber besser, ja.

Wenn die Positionen der Schallwandler zueinander gleich bleiben und du die Abmessungen der Frontfläche nicht wesentlich veränderst, sollte sich das nicht viel tun. Wie sich das geschlossene Gehäuse auf die Wiedergabe im Tiefton auswirkt musst du für dich selbst testen - falls sich dadurch für dein Ohr die klangliche Balance verschiebt und die Pegel der Komponenten beeinflusst werden müssen, sind umfangreichere Maßnahmen nötig.

[Beitrag von *xD* am 07. Apr 2016, 11:36 bearbeitet]

quecksel
Inventar

#13 erstellt: 07. Apr 2016, 21:46

Ok, dann ist soweit alles klar.
Die Box an sich bleibt ja vorerst bestehen, mittelfristig wird der Transmissionlineausgang verschlosssen und die Box von vier Lab12 unterstützt, langfristig wird sie neu aufgebaut. Da macht eine Neuabstimmung momentan keinen Sinn.
Ich baue demnächst die Spulen endgültig ein, messe vielleicht noch ein bisschen und berichte dann.

quecksel
Inventar

#14 erstellt: 19. Apr 2016, 22:25

Ich gebs zu, ich war zum Messen zu faul. Die Spulen (ohne Widerstand) sind eingelötet, die LS spielen wieder.
Bei hohen Pegeln merkt man den Unterschied, wie ich finde, durchaus. Optisch und akustisch.
Der höhere Pegel im Oberbass ist auch hörbar glaube ich. Es mag an meiner Anfangseuphorie liegen aber ich bilde mir ein dass der Übergang in den Bass "glatter/nahtloser" klingt.
Damit ist die Modifikation für mich ein voller Erfolg!