Schwingt ein Lautsprecher in beide Richtungen gleich weit?

Ich glaube der Denkfehler liegt in deiner Definition des Wortes Vakuum.
Per Definition bedeutet das Wort Vakuum die Abwesenheit von Materie. Diese ist unabhängig vom herrschenden Druck.
Hat man also z.B. eine Flasche vollständig evakuiert, befindet sich in ihr keine Materie mehr. In diese Fall Luft.
Das heist aber nicht, das man den Druck der in der Flasche herrscht nicht weiter erhöhen könnte.

Zweitens wiederspricht deine Überlegung dem Energieerhaltungssatz. In einer idealen Umgebung muss die Membran,
wenn sie in eine Richtung aus ihrer Nulllage gedrückt, geschoben oder wie immer auch bewegt wird, auch wieder in die
andere Richtung bewegt werden. Theoretisch würde sie das bis in die Unendlichkeit (Zeit) tun. Tatsächlich schwingt sie
aber in beide Richtungen langsam aus.

Was aber durchaus unterschiedlich sein wird, wenn auch sehr minimal, ist das Ausschwingverhalten. Das kleinere Volumen
der Box wirkt wie ein zusätzliches Dämpfungsglied. So wird die Membran in Richtung geschlossenes Gehäuse früher
kleine Auslenkungen erreichen als zum offenen Ende hin. Oder anders gesagt, der Nullpunkt der Schwingung verschiebt sich ein wenig in entgegengesetzte Richtung zum geschlossenen Gehäuse um dann von dort aus zur originären Nullstellung zurück
zu kehren.

Messbar wird diese Sache relativ schnell sein. Hörbar wird es jedoch nicht. Grund ist die menschliche Unfähigkeit kleine Pegel
bei gleichzeitiger Anwesenheit von hohen Pegeln zu unterscheiden. Und dies auch noch für unterschiedliche Frequenzen.
Man nennt dies auch den Verdeckungseffekt. So gesehen ist dieser Effekt praktisch zu vernachlässigen.

Solche Gedankenexperimente, wie Du sie nennst, sind sehr nützlich, wenn man verstehen will, mit welchen Aufgabenstellungen die LS Hersteller befasst sind und auch welche Eigenschaften man vielleicht auch selbst messen könnte.

Bei deinen Überlegungen sollte man als erstes über die Größenordnung der Bewegung der Membran nachdenken. Sie ist bei einem Konuslautsprecher für den Mittel/Tieftonbereich im Bereich von 1-2 mm und bei Hochtönern, Folienlautsprechern, Piezolautsprechern u.ä. noch kleiner.

Wenn man die reine Kompressionskraft direkt an der Membran betrachtet, ist bei diesen geringen Bewegungen die Größe des Volumens vor oder hinter der Membran ab einem bestimmten Volumen vernachlässigbar. Ein Problem ist das aber sehr wohl bei LS für den Wandeinbau oder in kleinen Kompaktanlagen, wo man keinen Platz hinter dem Chassis zur Verfügung hat.
Nicht vernachlässigbar sind aber zwei Gegebenheiten bei geschlossenen bzw. halb offenen Gehäusen:
1. Das Luftvolumen hinter der Membran ist als Ganzes ein schwingungsfähiges „Luftfedersystem“.
2. Die in dieses System eingebrachte Energie kann sich „aufstauen“ .

Strömungstechnisch ist die Hinterseite der meisten Konstruktionen außerdem konstruktiv ungünstiger als die Vorderseite, wo meist nur ein dünner Stoff oder ein einfaches Gitter „im Weg“ sind. Auch das ist messbar – und optimierbar.

Was wird gemacht? Man nutzt die Resonanzfrequenz des Luftvolumens im Gehäuse zur Optimierung des Tieftonverhaltens und man verhindert mit Dämmstoffen, dass sich im Gehäuse „Lärm“ aufschaukelt. Es gibt auch LS Hersteller, die die Abdeckung der Chassis mit Gittern oder einer Bespannung als Teil der Lautsprecherabstimmung bezeichnen – quasi eine Art Symmetrierung des Luftwiderstands vor und hinter der Membran.

Gruß
Rainer

Per Definition bedeutet das Wort Vakuum die Abwesenheit von Materie. Diese ist unabhängig vom herrschenden Druck.

Welcher Druck ergibt sich denn in einem Volumen größer 0 ohne Materie?

Man sollte bei einem einfachen mechanischen System nicht zu tief in die Trickkiste greifen. „Vakuum“ ist eine Idealvorstellung, also auch ein Gedankenexperiment, das die Abwesenheit von Materie benennt. Technisch ist das nicht herstellbar, nach unseren jetzigen physikalischen Theorien ist es auch physikalisch nicht möglich. Das klein wenig „Wabern“ der Luft durch einen Lautsprecher ist weit davon entfernt, punktuell eine Art Vakuum zu erzeugen. Die Membran ist über die Sicken und die Zentrierspinne federnd aufgehängt und kehrt ohne äußere Einwirkung dadurch wieder in ihre Nulllage zurück. Der Schalldruck würde nicht ausreichen das zu bewirken.

Der Energieerhaltungssatz betrachtet ein abgeschlossenes System und z.B. die Unmöglichkeit dass darin Energie „verschwindet“ oder dass man daraus Energie „abzapfen“ kann. Auf einen Lautsprecher kann man die entsprechenden Überlegungen aber nicht anwenden. Er funktioniert ja nur, wenn man Energie von außen zuführt und damit die Vor- und Zurückbewegung der Membran kontrolliert und dabei die zugeführte Energie als Schalldruck und Wärme an die „Außenwelt“ abgegeben wird.

Worum es geht, ist die Symmetrie dieser Bewegung , wo doch offensichtlich in der einen Richtung weniger Widerstand erkennbar ist als in der anderen. Hier müssen wir in die Überlegungen noch die Kraftwirkung einbeziehen, die diese Hin- und Herbewegung gegen die Rückstellkraft der Membranaufhängung überhaupt erst bewerkstelligt. Diese hängt von der Stromlieferung des Verstärkers, der Stärke der Magnete und der Anzahl der Spulenwindungen auf der Schwingspule ab.

Ob kleine Widerstände oder Störungen oder Resonanzschwingungen des mechanischen Systems die gewollte korrekte Bewegung der Membran hörbar beeinflussen können, hängt also auch von einer geeigneten „kräftigen“ Konstruktion des Chassis ab. Je besser das gelöst ist, desto größer ist der lineare Arbeitsbereich des Lautsprechers.

Manche Redakteure von Hifi Zeitungen benutzen dafür das Bild: „die Membran wird wie an einer Stange geführt“, um die Unbeeinflussbarkeit einer soliden Chassiskonstruktion in Verbindung mit einem soliden Verstärker zu beschreiben. Da ist dann ein Unterschied in ein wenig Strömungswiderstand oder Luftwiderstand vor und hinter dem LS nicht mehr von Bedeutung.

Gruß
Rainer

Hi,

JulesVerne (Beitrag #1) schrieb:

... Ab wann könnte der Effekt einen Einfluss haben (verschiebe Volumen in relation zum Gehäuse)

geschätzt:

5 - 10 %,
mit unsymmetrischer Verzerrung (K2, K4) in ähnlicher Größenordnung.

Gruss,
Michael

Vielleicht sollte man jetzt mal die Größenverhältnisse bei der Schallerzeugung in Luft betrachten, nicht zuletzt, um die Leistungen unserer Ohren zu würdigen.
„Druck“ ist nichts anderes als die Summe der Stöße von Teilchen auf eine Oberfläche. Wenn wir jetzt (nach Wikipedia: Schall) betrachten was passiert, dann treffen wir auf den normalen Luftdruck von 101325 Pascal. Jetzt machen wir ordentlich Lärm mit 130 dB. Dann überlagern wir diesem normalen Druck kleine Kompressionsimpulse von 63 (!) Pascal.
Jetzt fragt sich noch, wie stark muss man denn die Luftmoleküle bewegen, um solche Kompressionspakete los zu schicken? Diese als Schallschnelle bezeichnete Bewegung der Teilchen beträgt bei den 130 dB gerade mal 15 cm/sec. Also auch die Materiebewegung, die eine LS Membran erzeugt, ist nicht übermäßig groß - obwohl der Impuls sich mit 340m/sec fortpflanzt.

Ich glaube, das Hauptproblem sind die bewegten Massen der Chassis und ihre Eigenresonanzen sowie die Gehäuseschwingungen und das Gehäusevolumen. Das ganze hat natürlich im PA Bereich andere Dimensionen.

Gruß
Rainer

Wenn man das Gedankenexperiment , ähnlich wie am Anfang, eher strömungstechnisch angeht, kommt man auf ein anderes Phänomen. Die gängigen Kegel- und Kalotten- bzw. Schalengeometrien der Membrane haben danach einen unterschiedlichen Luftwiderstand bei der Vor- und Rückbewegung!

So ist bei Bewegung in der freien Luft der Luftwiderstand bei Strömung in eine offene Halbschale ungefähr viermal so hoch wie bei Strömung gegen die Rundung einer Schale/Kalotte. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einer kegelförmigen Fläche.

Absolut (von mir) gerechnet liegt der Luftwiderstand für einen Mitteltonkonus bei ca. 2 KHz allerdings nur im Bereich von 10 bis 40 mN und entspricht damit anschaulich der Auflagekraft eines Plattenspielertonarms. Wie wir (als Radfahrer z.B.) täglich erfahren können, wächst die Luftreibung mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Anders als man auf den ersten Blick meint, ist diese also bei den Tieftönern eigentlich wohl nicht das Hauptproblem.

Ich weiß nicht, ob die Entscheidung mancher LS Hersteller, inverse Hochtonkalotten zu benutzen, mit einer Bestrebung zur Symmetrierung der Bewegungen zu tun hat, vermute aber, dass es eher um den Abstrahlwinkel ging.

Gruß
Rainer

Man muss noch bedenken, dass sich der Druck in einem kleinen Gehäuse ganz anders verhält als der Schalldruck im offenen Feld. Hatte mal einen recht kleinen Hochtöner mit geschlossenem blech Korb, optisch ging das Volumen gegen Null. (macht natürlich auch wenig hub)
Glaube TW6NG oder so hieß der.

https://lautsprecher...ines-Hochtonchassis/

Hier kann man sehen, was möglich ist, wenn man auf jedes Detail - eben auch den rückwärtigen Schall - achtet, am Beispiel des "alten" Scan Speak Kalottenmodells. Man kann auch Material sparen (und Montagearbeit) dann kommt man zum Visaton DT 94. Das Geld muss man dann als Kunde in die Frequenzweiche investieren - nix gespart.
Gruß
Rainer

Interessante Thematik,

ich würde einfach so überlegen, also die HT Membrane in Ruhestellung.
Und das rückwärtige Volumen des HT wirklich luftdicht.
D.h.: im rückwärtigen Volumen wurde der allgemeine Druck der Atmosphäre eingefangen.

- welche Kraft braucht man, um die Membrane 1/10 mm nach innen zu bewegen
- welche Kraft braucht man, um die Membrane 1/10 mm nach außen zu bewegen

Ich würde aus dem Bauch heraus sagen: in beiden Fällen die gleiche Kraft (als Frage zu verstehen...)

Ooooder:

braucht man eine andere Kraft für einen Überdruck von Größe X, als umgekehrt für einen Unterdruck von Größe X?

Keine Ahnung.

Die meist mit einem Stück Schaumstoff somit nicht sinnvoll angegangenen Hohlraum-Resonanzen aus dem Bereich hinter der Membrane (und/oder Undichtigkeiten die zu Bassreflex-Effekten führen, oder zu wenig Ferrofluid) die haben deutlich Einfluss, zumindest auf den Roh-Frequenzgang.

Grüße von
Thomas

Nehmen wir ein Gehäuse von 10 cm Kantenlänge für einen HT an, so erhalten wir 1000 cm³ Volumen. Daran sitzt eine Kalotte mit 2,5 cm Durchmesser und einer hinteren Druckfläche von ca. 4,9 cm² . Vernachlässigt man bei diesem Gedankengang mal Magnet und Schwingspule, die „im Weg“ sind, so erhalten wir bei einer (sehr großen) Bewegung von 1mm eine Kompression um 0,49 cm³. Das ist ein halbes Promille des angenommenen Gehäusevolumens!

Man sieht, dass die Kompressionsleistung eines einzelnen Hubs im Normalfall egal mit welchen Modellannahmen vernachlässigbar klein ist. Ein Unterschied zwischen Bewegung nach vorne in den freien Raum und der Bewegung nach hinten in einen kleineren aber immer noch vergleichsweise großen Raum wird kaum erkennbar sein. Eine „Dämpfungsleistung“ gegen die durch die Schwingspule erzwungene Bewegung wird nicht erkennbar sein.

Ein völlig anderes Problem ist die Wärmeabfuhr von der stromdurchflossenen Schwingspule und die Absorption des nach hinten abgestrahlten „Lärms“. Da macht B&W seit Jahren komplexe Anstrengungen und die Chassishersteller sind auch nicht untätig (siehe link in #10).

Gruß
Rainer

flexiJazzfan schrieb:

Ein völlig anderes Problem ist die Wärmeabfuhr von der stromdurchflossenen Schwingspule und die Absorption des nach hinten abgestrahlten „Lärms“.

Die erwärmte Schwingspule erwärmt das rückseitige Luft-Volumen.
Und der Druck in dem rückseitigen Volumen steigt dann ein wenig.

Aber schlimmer wohl, dass die Schwingspule hoch-ohmiger wird.

Da macht B&W seit Jahren komplexe Anstrengungen und die Chassishersteller sind auch nicht untätig (siehe link in #10).

Sah man von denen je einen Vergleich auch der Impedanzkurven?

Die dann zeigen würden, ob die Hohlräume tatsächlich dem Marketing entsprechend, "frei von Resonanzen" sein würden?

Nein: diesen Nachweis vermeidet das Marketing natürlich.

Grüße von Thomas

Wave_Guider (Beitrag #13) schrieb:

Sah man von denen je einen Vergleich auch der Impedanzkurven?

D3vsD4
Weitere B&Ws

Also jetzt mal (wie so oft) eine Bemerkung neben dem Thema: Ich habe viele der Soundstage Prüfprotokolle angeschaut und bin erstaunt, was man gleichzzeitig (!) an Gleichmäßigkeit des Frequenzgangs , auch abseits der Hauptachse, geringem THD , Impedanzlinearisierung, Phasengang erreichen kann und das auch unabhängig von der Größe der LS. Meine gehörmäßigen Favoriten waren auch unter denjenigen mit den besten Messwerten insbesondere bei THD. Es geht also!
Gruß
Rainer

Nachdem wir ja sicher sind, dass jeder Schallwandler eine deutlich unterschiedliche Vorder- und Rückseite hat, haben wir gedanklich eigentlich herausgefunden, dass durch diese unterschiedlichen Umgebungen trotzdem wahrscheinlich keine unterschiedliche Dämpfung der erzwungenen Membranbewegung erfolgt. Also sollte die Auslenkung im normalen Arbeitsbereich etwa bei einer Sinusanregung immer symmetrisch sein.

Jetzt könnte man gedanklich ein Experiment planen, das diese Herleitung experimentell belegt. Zum Beispiel wäre es einfach, einen Lautsprecher mit den unterschiedlichsten Schwingungen und Musiksignalen zu betreiben, diese mit einem Mikrofon aufzunehmen und von der Aufnahme eine Amplitudenauswertung zu machen. Mir ist so etwas mit dieser Aufgabenstellung nicht bekannt. Vielleicht ist es auch eine Selbstverständlichkeit, dass man nichts nachweisen kann.

Gruß
Rainer

konnte bei meinem DiY Sub (als BassReflex) hier beim "rückwärts Betrieb" (schwingt also trotzdem zuerst nach außen bzw. in den Korb) keine Unterschiede feststellen
Der hat auch noch nie angeschlagen o.ä.. Mein Bekannter, von dem ich das Chassis bekommen habe, hatte den "regulär" eingebaut, war/klang auch nicht anders. Daher glaube ich, daß die Unterschiede der "Schwingrichtung" vernachlässigbar sind.
Grund war für mich das zusätzliche Innen-Volumen, da die Membran nach außen gewölbt ist und das Volumen vom Magnet und Korb nicht abgezogen werden muß.
Bayz Audio und Wilson Benesch machen sowas z.B. auch gerne mit ihren Tieftönern

pogopogo (Beitrag #14) schrieb:

Wave_Guider (Beitrag #13) schrieb: Sah man von denen je einen Vergleich auch der Impedanzkurven? D3vsD4 Weitere B&Ws

Hi,

Ich dachte an Vergleichsmessungen bei Hochtönern.
Also vor der optimierten Rück-Bekammerung und dann mit.

Ist das in einem Deiner beiden Links irgendwo versteckt?

Grüße von
Thomas

Nein, dazu gibt es keine Angaben.

Wir sind jetzt aber schon etwas weg von dem grundsätzlichen Problem der „asymmetrischen“ Schallwandlerkonstruktionen.

Bei allen Schallwandlern mit Spulen (und deren Frequenzweichen) ist bei großer Beanspruchung mit einer Erwärmung der Spulen und damit einer geringeren Leitfähigkeit zu rechnen. Die hoch temperaturfesten Spulenträger, die insbesondere bei Hochtönern verwendet werden weisen meiner Meinung nach daraufhin, dass die Kühlung der Hochtöner schon ein Problem zu sein scheint.
Grob gerechnet wird die Leitfähigkeit um ca. 35 % geringer, wenn die Spule 100 Grad heiß wird. Da gängige Hochtöner auch nur 1W für 80 dB (in 1m Entfernung) brauchen, sollte man da wohl drunter bleiben können. Wahrscheinlich bleiben die Tieftönerspulen aber kühler (?), so dass sich doch ein veränderter Klangcharakter des „heißen“ LS ergeben könnte. Die Vermutung, dass sich „der Druck hinter den LS erhöhen“ könnte durch die allmähliche (!) Temperaturerhöhung kann ich nicht teilen.

Gruß
Rainer

flexiJazzfan schrieb:

(...) Die hoch temperaturfesten Spulenträger, die insbesondere bei Hochtönern verwendet werden weisen meiner Meinung nach daraufhin, dass die Kühlung der Hochtöner schon ein Problem zu sein scheint. (...)

Hi,

die Einschränkung sind die Kleber.
Also einem Alu-Schwingspulenträger selber, wird die Betriebshitze kaum was anhaben können.
Der Kleber mit dem die Schwingspule auf den Träger fixiert ist, der gibt lange vorher auf.



Habe Folgendes unter Aktivierung meines eingerostetem Mathematik-Verständnisses, überlegt:

Angenommen, ein Hochtöner mit 25mm Schwingspule.
Und mit zusammen 100 mm³ rückseitigen Volumensensens.

Die Membrane verschiebt dabei gerundet, bei

Hub 0,01 mm = 4,9 mm³
Hub 0,05 mm = 24,50 mm³
Hub 0,1 mm = 49 mm³
Hub 0,5 mm = 245 mm³
Hub 1 mm = 490 mm³


Im Vergleich die Zunahme des Luftvolumens über Temperatur:

Lt. Internet würde pro 10 Grad mehr Temperatur, das Volumen der Luft (aufgerundet) um 0,04 % steigen.

Also das oben mit 100 mm³ angenommene rückseitige Volumen, seine Luft würde sich so ausdehnen:

+ 10 Grad 104 mm³
+ 20 Grad 108 mm³
+ 30 Grad 112 mm³
+ 40 Grad 116 mm³
+ 50 Grad 120 mm³
+ 60 Grad 124 mm³
+ 70 Grad 128 mm³
+ 80 Grad 132 mm³
+ 90 Grad 136 mm³
+ 100 Grad 140 mm³

Das kann man nun sehen, wie mal will.

Kaum wird ein Hochtöner überlebt haben, der außen am Magneten die 100 Grad angenommen hat.
Die Phase der Temperatur an (und im Nah-Bereich) der Schwingspule geht nur sehr verzögert auf das kühlende Magnet-System über.
Falls überhaupt.


Ansonsten denke ich, könnte man vielleicht annehmen:

das eine komplette Erwärmung des rückseitigen Luft-Volumens auf 60 Grad (= Volumen-Vergrößerung von 24 mm³ in der Beispielrechnung)
die Membrane um 0,05 mm (entsprechend 24,5 mm³) nach außen drücken könnte.

Was bei Hochtönern mit üblich 0,1 mm bis 0,3 mm Hub, schon was ausmachen würde.

Allerdings sind Hochtöner rückseitig der Membrane, meistens eh nicht total dicht.

Und ein Überdruck in den Hohlräumen, somit längst entwichen sein kann.


Bei PA-Systemen kommt dann noch die Überhitzung aller Komponenten ins Spiel.
Inclusive der Lautsprecher-Kabel.

Und nicht nur die "Ohmigkeit" der Schwingspulen.

Grüße von
Thomas

Die Rechnungen sind ja für sich formelmäßig richtig, aber die Annahmen im Denkmodell sind m.E. nicht ganz realitätsnah.

Da wäre als erstes das Volumen hinter der Hochtönerkalotte. Da nimmst Du 100 mm³ an. Das ist winzig. Allein wenn man hinter einer als Halbkugel angenommenen Kalotte etwas mehr als 1 mm (!) Raum lässt, ergeben sich schon ca. 2000 mm³ . (siehe auch in deiner Rechnung : Hub von 1mm über die projizierte Fläche ergibt 490 mm³) Ich habe in #12 die 1000 cm³ ( = 1 L Gehäuse) angenommen.

Das zweite ist die Annahme, dass die Membran eine Art Luftpumpe wäre, die mit jedem Hub die Luft weiter komprimiert und entsprechend dem adiabatischen Vorgang auch bekanntermaßen Wärme in dem „Gefäß“ erzeugt. Dies ist aber nicht der Fall. Die Membran erzeugt nur ein komprimiertes Volumenelement, das sich durch Impulsweitergabe fortbewegt und sich auflöst indem es Luft und Oberflächen des LS „aufwärmt“. Durch die Vorwärtsbewegung (Richtung Hörer) wird allerdings ja auch sofort ein entsprechender Unterdruck erzeugt, der wiederum einer winzigen „Abkühlung“ entspricht.

Drittens kann man die Ausdehnung von Gasen bei Erwärmung in einem geschlossenen System gut beobachten (Heißluftballon) , allerdings ist das einzelne Chassis immer "offen" d.h. entlüftet, z.T. durch Kernbohrung im Magnet, so dass bei Erwärmung ein Druckausgleich ins LS Volumen oder nach außen stattfinden kann.

Einfacher ist meines Erachtens die Gesamtenergiebetrachtung. Da werden höchstens 10% der elektrischen Leistung für die Bewegung der Membran eingesetzt, die Hauptmenge erwärmt in der Tat nur die Spule und alle Leitungen. Wenn man jetzt wüsste, wie dick und wie lang der Draht der Schwingspule eines HT normalerweise ist, könnte man die Erwärmung bei z.b. 1 W gut überschlägig berechnen. Leider habe ich davon keine Vorstellung , da könnten vielleicht kompetente DIY er helfen.

Gruß
Rainer

fluxiJazzfan schrieb:

Die Rechnungen sind ja für sich formelmäßig richtig, aber die Annahmen im Denkmodell sind m.E. nicht ganz realitätsnah. Da wäre als erstes das Volumen hinter der Hochtönerkalotte. Da nimmst Du 100 mm³ an. Das ist winzig

Da hast Du Recht:

Ich wollte das rückseitige Volumen eigentlich mit 10 cm³ angenommen haben (für Hochtöner mit rückseitigem Volumen).
Was dann 10.000 mm³ wären, statt der 100 mm³.

Ich sollte das somit noch mal neu rechnen.

Wenn man jetzt wüsste, wie dick und wie lang der Draht der Schwingspule eines HT normalerweise ist, könnte man die Erwärmung bei z.b. 1 W gut überschlägig berechnen

Ich würde bei 4 Ohm Hochtönern (mit 25 mm Schwingspule) einen Durchmesser des Schwingspulen-Drahtes von 0,2 mm annehmen (kann in Wirklichkeit auch 0,18 mm sein).
Und dann zwei Lagen a so 10 Umdrehungen.

Das wäre eine Drahtlänge von so 160 cm.

Durch die Vorwärtsbewegung (Richtung Hörer) wird allerdings ja auch sofort ein entsprechender Unterdruck erzeugt, der wiederum einer winzigen „Abkühlung“ entspricht.

Guter Gedanke!

Bliebe dann halt der Wärmeeintrag in das rückseitige Volumen, durch die Verlustleistung der Schwingspule.

Grüße von
Thomas

Wave_Guider (Beitrag #23) schrieb:

Bliebe dann halt der Wärmeeintrag in das rückseitige Volumen, durch die Verlustleistung der Schwingspule. Grüße von Thomas

darum bauen manche Hersteller von Hochtonkalotten Kühlkörper hinten drauf, verwenden Ferrofluid oder haben hinten eine offene Belüftung

Ich schrieb:

Ich würde bei 4 Ohm Hochtönern (mit 25 mm Schwingspule) einen Durchmesser des Schwingspulen-Drahtes von 0,2 mm annehmen (kann in Wirklichkeit auch 0,18 mm sein). Und dann zwei Lagen a so 10 Umdrehungen. Das wäre eine Drahtlänge von so 160 cm.

Noch mal geschaut,

beim erinnerten Hochtöner hat der Draht doch nur knapp über 0,15 mm Durchmesser.
Die Drahtlänge von ca. 160 cm trifft aber zu.



Zur Kontrolle anders gemessen:





der Lauscher schrieb:

darum bauen manche Hersteller von Hochtonkalotten Kühlkörper hinten drauf, verwenden Ferrofluid oder haben hinten eine offene Belüftung

Ja, ganz Klasse.

Da hinter dem Hochtöner normal kein Luftstrom ist, Strahlen sich die Kühlrippen ihre Wärme doch nur gegenseitig zu
Falls es sie gibt, ich würde eine Version mit Ferrit-Magnet bevorzugen.
Die kann viel Wärme aufnehmen.


Grüße von
Thomas

Da hinter dem Hochtöner normal kein Luftstrom ist, Strahlen sich die Kühlrippen ihre Wärme doch nur gegenseitig zu Falls es sie gibt, ich würde eine Version mit Ferrit-Magnet bevorzugen. Die kann viel Wärme aufnehmen.

Wobei auch diese Flächenvergrößerung minimal was bringt. Aber ich würde auch schätzen, dass hier eher die größere Masse zum Abfangen von Temperaturspitzen verwendet wird. Im Zweifelsfall schauts hübscher und professioneller aus und ein paar mehr Leute kaufen.

max310 schrieb:

(...) im Zweifelsfall schauts hübscher und professioneller aus und ein paar mehr Leute kaufen.

Und kaufen vielleicht in dem devoten Glauben ans Marketing, welches eigentlich nur ans Geld der Unmündigen will.

Grüße von
Thomas

Für Temperaturspitzen dürfte das System im allgemeinen zu träge sein, der Kühlkörper zögert durch das "+" an Masse das Aufheizen der Kontakt- bzw. Befestigungsfäche etwas raus und kann letztendlich vielleicht noch was durch eintretende Konvektion reissen aber ob's das letztendlich rausreißt, ich weiß nicht. Ein stabielerer Metallkorb hätte sicher den gleichen Effekt.

Ich steige auch hier mal wieder ein , weil ich selbst schon einmal einen sehr massiven Hochtöner geschrottet habe, und deshalb die Temperaturverhältnisse in manchen eingekastelten verstrebten und mit Watte ausgestopften Lautsprechergehäusen kritisch sehe.

Bei Hochtönern werden ja eigenartige Belastbarkeitsangaben gemacht, die sich auf die zugeführte Leistung vor (!) der Frequenzweiche beziehen! D.h. die Maximalbelastbarkeit des HT Chassis wird sicherlich unter 20 W liegen und auch das nur bei guter Belüftung.

Ich habe mal versucht, das Szenario hier irgendwie rechnerisch zu erfassen. Die angedachte Spule hat eine Drahtlänge von 160 cm und eine Dicke von 0,15 mm (rund) und hat damit einen ohmschen Widerstand von ca. 1,6 Ohm. Dieser allein ist für die Wärmeentstehung verantwortlich. In welchem Volumen entsteht nun die Wärme und wie hoch ist die Wärmekapazität der Spule allein?

Das Drahtvolumen ist 0,017 mm² x 1600 mm = 27 mm³ = 0,027 cm³ Dies entspricht mit 8,96g/cm³ x 0,027cm³ = 0,24 g Kupfer. Multipliziert mit der Wärmekapazität von Kupfer ergibt sich nur eine Gesamtkapazität von 0,0936 J/K . Wenn man jetzt bequemerweise wieder mit dem schönen einen Watt rechnet , dann erhalte ich eine Temperaturänderung von ca. 10 Grad pro Sekunde! Ich hoffe es ist kein Fehler in der Zehnerpotenz. Selbst wenn man hier mit anderen Werten gedanklich jongliert, ergibt sich ganz klar, dass das die Drähtchen ganz schön schnell heiß werden können.

Es ist also ganz wichtig, dass der Spulenträger und der umgebende Magnet schnell Wärme aufnehmen. Dann ist es wichtig, dass die äußere Oberfläche des Chassis groß genug ist und eine gut abstrahlende Oberfläche hat (nicht metallglänzend). Dann stellt sich ein Gleichgewicht im Dauerbetrieb ein, mit einer „heißen“ Spule in der Mitte und einem hoffentlich nicht so heißen Magneten bzw. Korb. Ein Stück gezacktes Aluprofil angeflanscht, wie bei dem Wavecor HT kann da schon ganz schön helfen - und musste wohl auch dran!

Gruß
Rainer

In den dicken Büchern für Lautsprecherbau von V. Dickason oder D`Appollito ist irgendwo ein Messaufbau plus diverser Formeln drin,
wie man aus Volt und Ampere auf die Schwingspulen-Temperatur umrechnen kann.
Jener Messaufbau scheint recht kompliziert.
Ist aber von studierten Fachleuten und somit sicher zu Recht so aufwändig.

Also einfach Signal drauf geben, Volt zu messen und die Veränderung auf dem Amperemeter mit steigender Temperatur zu beobachten,
und einen Wert für den Widerstand von Kupfer bei Erwärmung zu haben, ist wahrscheinlich zu einfach gedacht.

Ich müsste noch einen Versuchsaufbau haben,
wo per Temperaturfühler im (ausgebuchsten) Polkern gemessen wurde.
Das hat soweit auch funktioniert.
Nur fehlte es mir dann daran, aus der Temperatur im Polkern, auf die Schwingspulen-Temperatur umrechnen zu können.

Falls Interesse als Vorlage für eigene Versuche wenn jemand Widerstände (Luftstrecken) beim Wärmeübergang berechnen kann,
ich könnte davon ein Foto machen.

Grüße von
Thomas