Wie berechne ich ein Horn 'zu fuss'...

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geist4711
Inventar

#1 erstellt: 17. Nov 2005, 23:47

wie schon in einem anderen forum(hallo visaton *sic*),
möchte ich hier mal den weg der berechnung 'zu fuss' für ein exponential-horn vorstellen, wie er im 'lautsprecherhandbuch' von bernd stark beschrieben wird.

1. schritt
c=schallgeschwindigkeit durch Fgr=untere grenzfrequenz ergibt den mündungsumfang U, in metern.
c / Fgr = U

2.schritt
U wird nun in den kreisdurchmesser (d) in metern umgerechnet.
U/Pi = d

3.schritt
aus d wird die Mündungsflächefläche Am in m² berechnet(1.schritt dazu)
(d² * Pi ) /4 =Am

4.schritt
nun wird entschieden ob das horn frei im raum(1), auf dem boden(2), auf boden und an einer wand(3), oder gar ein eckhorn werden wird(4).
(1) Am bleibt wies ist
(2)Am wird halbiert
Am / 2
(3)Am wird erst halbiert und dann nochmal geteilt
Am / 2 / 2
(4)Am wird dreimal geteilt
Am / 2 / 2 / 2

5.schritt
Ah (Halsfläche) wird berechnet(jetzt in cm²). möglichst soll Ah nicht kleiner als die halbe Membranfläche(Mfl) des einzusetzenden LS werden.grösser kann man die flächer nach belieben wählen(mehr als MFl ist aber auch wieder ungünstig).
Mfl / 2 = Ah (minimum)

6.schritt
trichterkonstante k wird berechnet. ich lasse die vereinfachung der formel hier mal weg...
Fgr / 27,3 = K

7. schritt
maximale hornlänge Xmax wird berechnet.(in metern)
lin ( Am / Ah ) / K = Xmax

8. schritt und weitere
zwischenwerte für den jeweiligen flächen An bei einer bestimmten hornlänge Xn werden berechnet.(in cm²)

...K * Xn
e...............* Ah = An (die pünktchen ignorieren, musste ich setzen, da sonst falsch dargestellt wird)

hornverkürzungen lasse ich hier mal bewusst weg.

9.schritt
druckkammervolumen Vd in Litern aus der oberen grenzfrequenz Fog der druckkammer berechnen ; auch hier lasse ich formel vereinfachungen mal weg
( 5,47 * Ah ) / Fog = Vd

10.schritt
berechnung des schalldruckgewinns G in dB aus den schon berechneten daten
( Am / Ah ) * log * 10 =G

11.schritt
schalldruckverlust in dB des chassis durch den horneinbau berechnen aus freiluft-resonanzfrequenz Ffrei und einbau-resonanzfrequenz Fein
( Ffrei / Fein )² * log * 20 =dB

soweit erstmal.....
mfg
robert

[Beitrag von geist4711 am 18. Nov 2005, 11:30 bearbeitet]

selector24
Inventar

#2 erstellt: 18. Nov 2005, 10:44

Hallo,

Erstmal Danke für die schöne Beschreibung, werd das mal in ein Excel packen, wenn ichs erstmal verstanden habe.
Ich hab mal versucht das nachzuvollziehen.

bis Schritt 4 ist alles klar

5.Schritt:
Text widerspricht Formel
Ah soll größer als Sd sein, wird aber als Sd/2 berechnet?

7.Schritt:
Flächen alle in m²?
Ah wurde ja explizit in cm² angegeben, Am in m².
evt Einheit von K ist ja nicht bekannt.
Ich krieg bei meinem Beispiel fast 50m raus

(vielleicht sind die Daten auch nicht realistisch genug)

9.Schritt
was ist Fog, bzw woher kriege ich das?

Könntest du evt mal eine Beispiel-Berechnung veröffentlichen?
Vielleicht vom BL-Horn und/oder von deinem Eckhorn.

lg

Wolfgang

geist4711
Inventar

#3 erstellt: 18. Nov 2005, 12:09

hallo,
ja bei punkt 5 hat sich ein fehler eingeschlichen, ist korrigiert.

zu punkt 7, ja alles in cm²(Am und Ah). das ergebnis ist dann in metern länge. k ist die trichterkonstante, hat keine masseinheit.

punkt 9 Fog ist die obere grenzfrequenz des hornes.

hier mal eine beispielrechnung für ein 50hz horn in boden-aufstellung und einem LS mit 400cm² membranfläche:

1. U= 344(m/s) / 50hz = 6,88m

2. d= 6,88 / 3,1415 = 2,189972m

3. Am= ( 2,189972² * 3,1415 ) /4 = 3,7667

4. Am= 3,7667 /2 = 1,8837m² = 18837cm²

5. Ah= 400 /2 = 200cm²

6. k= 50 /27,3 = 1,831

7. Xmax= lin (18837 / 200) /k = 2,474m

schritt 8, lass ich nmal aus, ist erstmal für eine beispielrechnung unwichtig ;-)

9. beispielsweise soll das horn bis 300hz spielen:
Vd= (5,47 * 200) /300 = 3,646L

10. G= 18837 / 200) * log * 10 = 19,7dB

11. lass ich mal aus, da wir ja eh kein 'echtes' chassis in dem beispiel haben :-)

ich hoffe das is so verständlich :-)
mfg
robert

selector24
Inventar

#4 erstellt: 18. Nov 2005, 12:24

Hallo,

erstmal Danke!

Punkt 7 verstehe ich noch nicht.
Was ist lin?
Die Funktion wird sich doch wohl nicht an meiner Mathematik vorbeigemogelt haben?

EDIT:
schon gefunden: LN
Natürlicher Logarithmus, eigentlich logisch für ein Expo-Horn.

lg

Wolfgang

[Beitrag von selector24 am 18. Nov 2005, 12:31 bearbeitet]

timo_bau
Hat sich gelöscht

#5 erstellt: 18. Nov 2005, 12:30

ln ist die umkehrfunktion von e

das lernt man auch erst in höherer Mathematik an der UNI, vergiss es, nicht so wichtig, man muss es nicht verstehen, auf dem Taschenrecher einfach auf ln und gut issss......

Gruß Timo

selector24
Inventar

#6 erstellt: 18. Nov 2005, 12:33

Hallo Timo,

hab Maschinenbau Studiert, und Math 1-3 gemacht.
Nur unter LIN konnte ich mir nix vorstellen.

Aber wie gehabt, Formeln nicht nur abtippen sondern auch verstehen, ist ja auch logisch so...

lg

Wolfgang

PS.: bei uns gabs das schon in der HTL

, war auch notwendig

[Beitrag von selector24 am 18. Nov 2005, 12:34 bearbeitet]

selector24
Inventar

#7 erstellt: 18. Nov 2005, 13:02

geist4711 schrieb:

11.schritt
schalldruckverlust in dB des chassis durch den horneinbau berechnen aus freiluft-resonanzfrequenz Ffrei und einbau-resonanzfrequenz Fein
( Ffrei / Fein )² * log * 20 =dB

Die Daten fehlen mir noch.
Die Freiluftresonanz des Chassis wird ja für das Chassis angegeben, aber wie komme ich zur Einbauresonanz?

Danke!

Wolfgang

geist4711
Inventar

#8 erstellt: 18. Nov 2005, 13:19

für die einbau-resonanz hab ich folgende fornmel:

Fein= Ffrei * wurzel aus (0,87 * (1 + Vas / Vol))
Fein= einbau-reso
Ffrei= freiluftreso
Vas= equivalentzes luftvolumen des LS inL
Vol=boxenvolumen in L
die formel lässt sich auch für den Qt-berechnung nutzen, dabei werden Ffrei und Fein durch Qt und Qein getauscht.

eins noch, die berechnung der resonanzen und Q-faktoren bei hörnern, weich natürlich durch den einfluss des hornes, von der reinen berechnung für ein geschlossenes gehäuse ab(siehe oben). die resonanzfrequenz veringert(ca 10hz) sich und der q-faktor steigt(caum 0,2) etwas durch den horneinfluss.

mfg
robert

selector24
Inventar

#9 erstellt: 18. Nov 2005, 13:33

geist4711 schrieb:

Vol=boxenvolumen in L

Welches genau?
Rückkammer, Horn, Gesamte Box?

Langsam nimmt mein Excel formen an

lg

Wolfgang

geist4711
Inventar

#10 erstellt: 18. Nov 2005, 14:37

da die formel von einem geschlossenen gehäuse ausgeht, und das bei einem horn der rückkammer entspricht, ist 'Vol' das rückammervolumen.

wenn dein excel-dingens fertig ist, stellst du das dann hier ein(bzw lässt mir das zukommen ich tu's dann hier auf den server und stells hier ein)?
ich brech mir bei solchen sachen immer die finger -bildlich gesprochen ;-)

mfg
robert

selector24
Inventar

#11 erstellt: 18. Nov 2005, 14:40

Hallo,

selbstverständlich lasse ich das Excel der Allgemeinheit zukommen, muss es nur noch User-freundlich gestalten.

lg

wolfgang

geist4711
Inventar

#12 erstellt: 18. Nov 2005, 15:25

fein, ich weiss schon jemanden aus einem anderen fred, der sich schon darauf freut :-)

achja, meinst du das das ecxel-dingens dann auch unter open-office funktioniert? isch abbe nämlisch kein windoof :-)
mfg
robert

benni87
Stammgast

#13 erstellt: 18. Nov 2005, 16:16

den natürlichen log. hab ich jetzt schon in der schule (mathe lk klasse 12

)
achja, danke für den fred geist... ich werds bei gelegenheit mal ausprobieren. wie ist das eigentlich wenn ich das horn knicken möchte ?!

geist4711
Inventar

#14 erstellt: 18. Nov 2005, 16:29

dann berechnest du es erst 'gerade' und knickst es dann, bei möglichst weiter einhaltung des hornverlaufen, in die gewünschten art und weise, bis eine dir genehme box dabei rauskommt :-)
mfg
robert

[Beitrag von geist4711 am 18. Nov 2005, 16:30 bearbeitet]

eBernd
Stammgast

#15 erstellt: 18. Nov 2005, 16:52

Hallo Benni87,

alter Hornknicker

, scheinst dich ja ordentlich in das Thema einzubohren, daher noch'n Tip:
Nicht beliebig viele Knicke produzieren um nur ja den Raum gut auszunutzen, das kostet Frequenzgang ("nach oben"). Ich glaub, bei B. Stark steht sone Fausformel "Jeder Knick kostet 200 Hz. Da heißt es einen guten Kompromiß zwischen Anzahl der Faltungen und ungenutzem Volumen zu finden...

Gruß, Bernd

Herbert
Inventar

#16 erstellt: 18. Nov 2005, 23:21

http://www.hifi-foru...051&postID=last#last

http://melhuish.org/audio/horninfo.html

Weitere Infos.

Gruss
Herbert

geist4711
Inventar

#17 erstellt: 22. Nov 2005, 12:57

ein kleiner fehler hat sich eingeschlichen, die verlust-berechnung am schluss der hornberechnung zu fuss, da müssen die werte Fein und Ffrei vertauscht werden, sonst kommt man zu haarsträubenden ergebnissen ;-)
mfg
huibuh

floorcable
Stammgast

#18 erstellt: 28. Nov 2005, 22:43

Eine Frage zum knicken des Hornes:

Wo orientiere ich mich bei der Hornlänge? Da das Horn mehr oder weniger "gerollt" wird habe ich eine "Innenkante" und eine "Aussenkannte" Welche von beiden muss die berechnete Länge haben? Wievie Toleranz ist in der Praxis möglich und wie wirkt es sich aus wenn man diese über- bzw. unterschreitet?

Gruss
Dirk

geist4711
Inventar

#19 erstellt: 28. Nov 2005, 23:17

ich orientier mich beim hornbau im allgemeinen auf die mitte des hornverlaufes. in der praxis kann man eh bis ca 10% verkürzen, viele hörner sind da nicht ganz so
erbsenzählerisch ;-)
hörbar machen sich die verschiedenen fehlermöglichkeiten auch unterschiedlich, zb ein zu kleiner hornhals äussert sich bei hohen pegeln durch hohen klirr.
mfg
robert

Busfahrer3000
Stammgast

#20 erstellt: 15. Dez 2005, 21:24

hallo!

auch erstmal danke fürs posten von so eingänglichen infos.

eine frage hätt ich noch:

wie ist das mit der kammer hinter dem horn?

"reactance annulling chamber" nannte sic hdas glaub ich, udn ich bin kein fan von backloaded horns...
oder ergibt sich die, wenn man den schalldruckverlust des chassis durch einbau ins horn berechnet? oder stellt man diesen verlust über diese rückkammer ein?

vielen dank, flo

ps: so ein excel-tabellchen ist schnell gemacht...ich würds mit einer "anleitung" gerne posten, weiss aber nicht, wie das geht...

digitalfrost
Stammgast

#21 erstellt: 07. Apr 2006, 03:28

Moin. Ich konnte nicht schlafen und bin heute Nacht über diesen Thread gestolpert. Um mir die Zeit zu vertreiben hab ich ein Delphi-Programm geschrieben, dass die nötigen Berechnungen ausführt.
Da es doch etwas einfacher ist als alles 'zu Fuß' zu rechnen heißt mein Programm:

Hornberechnung mit'm Fahrrad :D.

Ich denke ich hab noch einen Fehler bei der Berechnung von Fein, ich bekomme 162hz für die Beispieldaten, die eingegeben sind, raus kann nich ganz stimmen oder? Demnach müssten auch die Daten für den Schalldruckverlust falsch sein. Der Rest sollte aber stimmen

Ich hau mich noch 2 1/2 Stunden hin...

[Beitrag von digitalfrost am 07. Apr 2006, 03:29 bearbeitet]

geist4711
Inventar

#22 erstellt: 07. Apr 2006, 10:51

dein delphi-prog schaut gut aus, funzt sogar mit wine unter linux :-)

habs ja gleich mal angeworfen und bissel mit 'gespielt'.
hab auch gleich ne fräge dazu, was ist Xn für ein wert?
an sonsten schaut des schon recht gut aus, bisauf dasAh und Am vertauscht sind(wenn ich das richtig gesehn hab).
allgemein betrachtet, auch mit dem 'zufuss' rechnen, ist es so, das mit der verlustrechnung, noch nicht ganz stimmig ist, ebenso die veränderungen von Qt und resonanzfrequenz im eingebauten zustand mit horneinfluss.
die quellen aus denen ich die berechnung ausgearbeitet habe, gehen da langsam in richtung abschätzung anstand genauere berechnungen.
ich bin allerdings der meinung, das man damit leben kann, wenn man 'standartmässig' die verluste, güte und resonanzfrequenz um abschlägig 10% verschiebt, durch die hornwirkung.
also +10% bei qt und -10% bei resonanzfrequenz und schalldruck.
das ergibt dann eine machbare anäherung.
mfg
robert

the_virus
Ist häufiger hier

#23 erstellt: 29. Mai 2006, 14:50

hab da noch ne frage
und zwar in wie viele einzelne abschnitte sollte man ein horn unterteilen und in welche längen können diese vareieren verlauf des horns? im buch steht da was von 10cm was wohl eher für mittelton gemeint ist. und wo werden die einzelnen öffnungsflächen gemessen, vorallem bei einem gefalteten horn?
in der mitte vom knick oder ist der knick so ausgelegt das sich dort das horn auch vergrößert, aklso anfang und ende unterschiedliche flächen haben.

gruß stefan

ghostdogg
Hat sich gelöscht

#24 erstellt: 29. Mai 2006, 16:07

und zwar in wie viele einzelne abschnitte sollte man ein horn unterteilen und in welche längen können diese vareieren verlauf des horns?

Das kann man so pauschal nicht festlegen. Das Geisthorn bspw. kommt mit 1,5 Faltungen aus, das CumulusHorn mit 5 bis 6 (hab nicht genau nachgezählt). Das ist auch immer abhängig von Länge und Volumen - aber auch Optische Ansprüche wollen erfüllt sein.

in welche längen können diese vareieren verlauf des horns?

Diesen Teil der Frage verstehe ich nicht (also ich meine, ich verstehe nicht was Du meinst).

und wo werden die einzelnen öffnungsflächen gemessen, vorallem bei einem gefalteten horn?

gemessen wird über die Mittellinie des Hornes.

in der mitte vom knick oder ist der knick so ausgelegt das sich dort das horn auch vergrößert, aklso anfang und ende unterschiedliche flächen haben.

ich mach das so. Wenn schon Falten im Horn sind, dann natürlich auch nutzen daraus ziehen. Viele Knicke können zwar die Verluste antreiben, aber sie ziehen auch Mittelton raus. Gut, wenn man Druckkammerlos baut.

mfg

geist4711
Inventar

#25 erstellt: 30. Mai 2006, 09:40

hallo virus,
wenn ich dich da richtig verstanden hab, mit dem knick und der horn-öffnung, denn is des so:
man kann einen knick mit und ohne dabei den hornverlauf zu beeinflussen bauen, welche möglichkeit man nimmt, ist sache der jeweiligen begebenheiten. wenn es dem hornverlauf zuträglich ist, wird im knick die fläche vergrössert, wenn nicht, dann nicht :-)
mfg
robert

the_virus
Ist häufiger hier

#26 erstellt: 31. Mai 2006, 10:20

@ geist
so wars gemeint thx
und kann mann die längen der abschnitte vareieren also ma 20cm dann 10cm dann 30 usw. oder müssen die immer größer werden.
und wie geht das mit unterschiedlicher hornkonstante im hornverlauf ?? siehe stark.

Busfahrer3000
Stammgast

#27 erstellt: 31. Mai 2006, 11:40

hallo!

weils hier gerade um abschnitte und falten geht:

gibt es eine möglichkeit, zu berechnen, wie sich die faltungen auf den frequenzgang auswirken?
das aj-horn rechnet ja schon ganz passable hörner aus...aber kann man nicht berechnen, wie sich ein horn erhält, das aus verschiedenen, konischen abschnitten zusammensetzt (was ja das praktische resultat eines gefalteten horns ist)?

grüsse, busfahrer

geist4711
Inventar

#28 erstellt: 31. Mai 2006, 11:44

den hornverlauf sieht man im stark-buch doch, (falls da die grafik in den neuen auflagen noch drin sit).
die grafik zeigt linearen hyperbolischen und exponentielen verlauf.
ich mach das oft so, das ich die hornlange grob 30/10/10 aufteile, wenn das horn zb 50 lang wird -wenns denn ein expo-verlauf werden soll. verdoppelt isch die fläche im ersten drittel, ebenso im zweiten, und geht dann zur entgülltigen mundfläche auf.
das mal so als anhaltspunkt :-)
mfg
robert

[Beitrag von geist4711 am 31. Mai 2006, 11:48 bearbeitet]

psone
Hat sich gelöscht

#29 erstellt: 31. Mai 2006, 14:09

Hallo geist,

dank für den thread, genau dass hat mir grade noch gefehlt, wo hier mein erstes Hörnchen zum testen rumsteht.

@ Busfahrer
Bei Hornresp kann man Segmente eingeben, leider zeigt das Program nur was aus dem Horn kommt, also nicht mit dem Treiber überlagert -

http://www.users.bigpond.com/dmcbean/

Zweite Möglichkeit sind Martin J. Kings Mathcad worksheets, da ist der Gesamt-SPL mit EInfluß der Segmente darstellbar - Kostet incl. TML, OB und CB/BR wokrsheets 25 $ und ist sein Geld echt wert -

http://www.quarter-wave.com/.

grüsse, matze

Busfahrer3000
Stammgast

#30 erstellt: 31. Mai 2006, 17:11

hallo!

danke für die links... hab nächste woche urlaub, da werd ich das mal ausprobieren

grüsse, busfahrer

Joe_Fender
Stammgast

#31 erstellt: 11. Nov 2008, 18:17

hi!
hab mir fein excel sheet zur berechnung gemacht...
wenn ich eine niedigere untere grenzfrequenz eingeben, kommt ein "kleineres" horn raus, sprich Xn ist kleiner, die mündungsfläche auch, das ist doch unlogisch!?
muss noch dazu sagen dass ich das beispiel von geist4711 nachgerechnet hab, und da gleiche werte rauskommen... was hab ich denn falsch gemacht??

CS.
Stammgast

#32 erstellt: 11. Nov 2008, 21:24

Original T3

Keine Ahnung was du mit Xn meinst.
Probier doch mal das

Sheet.

Joe_Fender
Stammgast

#33 erstellt: 11. Nov 2008, 22:30

Dieses sheet ist doch für ein tractrix-horn nicht für ein expo-horn, oder irre ich mich?!?

CS.
Stammgast

#34 erstellt: 11. Nov 2008, 23:07

Ja Tractrix.
Der Unterschied zu Expo ist aber marginal.

Was hindert dich daran aus dem hypex-sheet ein expo-sheet zu machen?

Joe_Fender
Stammgast

#35 erstellt: 11. Nov 2008, 23:10

nun ja, meine ahnungslosigkeit :-)
ich hab einfach die formeln genommen die in ersten post dieses threads stehen und sie in ein sheet gepackt, und die widersprechen halt meiner logik... eine tuba ist ja auch größer als eine trompete...
ist denn ein fehler in den formeln??

CS.
Stammgast

#36 erstellt: 11. Nov 2008, 23:23

Vergiss den Krempel da oben und nimm die aus den 10 Schritte..... - die sind OK und ausreichend.
Danach kannst du mal mit Hornresp eine "Kontrollsimulation" machen.
Alternativ - den Horntext mehrmals lesen.

[Beitrag von CS. am 11. Nov 2008, 23:24 bearbeitet]

Der_Papst
Stammgast

#37 erstellt: 10. Nov 2009, 22:09

Warum wird hier immer von einem runden Hornmund ausgegangen?
Oder habe ich da was falsch verstanden?

Der Umfang des Hornmundes wird ja auch bei den 10 Schritten mit 2*pi*rm berechnet.

Aber alle Hörner die ich bisher sah hatten rechteckige Münder...

Kanntholz
Ist häufiger hier

#38 erstellt: 11. Nov 2009, 23:38

Hallo,

wenn ich thermische Berechnungen mit flüssigkühlern zu Fuß mache, arbeite ich mit dem "hydraulischen Durchmesser", um nicht kreisförmige Strukturen in kreisförmige zu überführen. Das ist natürlich auch nur eine Näherung wie alles andere was wir mit handlichen Formeln beschreiben können.

wiki

Ob das im Lautsprecherbau hilft weiß ich nicht.
Strömung haben wir ja eigentlich nicht gerade...

Einwände sind willkommen!

Grüße
Flo

jhohm
Hat sich gelöscht

#39 erstellt: 12. Nov 2009, 00:17

Der_Papst schrieb:

Bei den Wellenlängen, in denen das Horn wirkt, ist die Geometrie nicht so wichtig; ausserdem sind die meisten "Bass"-Hörner eh mit einer viel zu kleinen Mundöffnung gebaut.

Letztlich läßt sich ein rechteckiges Horn leichter bauen als ein rundes.....

Gruß Jörn

Der_Papst
Stammgast

#40 erstellt: 12. Nov 2009, 10:12

jhohm schrieb:

Der_Papst schrieb:

D.h. ich kann für einen rechteckigen Hornmund die Fläche einfach mit a*b ausrechnen und das statt der Kreisformel benutzen?

jhohm
Hat sich gelöscht

#41 erstellt: 12. Nov 2009, 11:42

Der_Papst schrieb:

D.h. ich kann für einen rechteckigen Hornmund die Fläche einfach mit a*b ausrechnen und das statt der Kreisformel benutzen?

Nein, Du rechnest mit der Kreisformel und rechnest dann die Fläche in einen rechteckigen Querschnitt um... oder in 6-Eck, 8-Eck oder was immer Dir gefällt

Gruß Jörn

Tombarolo
Neuling

#42 erstellt: 31. Mai 2012, 11:30

Hallo Ghost : dein Thread ist wirklich hilfreich.
Bei Punkt 8 hatte ich noch Probleme, und der ist wichtig für das Erstellen der Vorlage :

8. schritt und weitere
zwischenwerte für den jeweiligen flächen An bei einer bestimmten hornlänge Xn werden berechnet.(in cm²)
...K * Xn
e...............* Ah = An (die pünktchen ignorieren, musste ich setzen, da sonst falsch dargestellt wird)

Wie lautet die Formel, nach der man aus der Hornkonstante und dem jeweiligen X die Hornfläche an jeder Stelle des Horns erreichnen kann ?

Nochmals vielen Dank und Gruss !

Marc