Nubert Lautsprecher, HiFi- und Surround-Elektronik

Ja mei, Frank, umsonst gibts nix.

Das umbaute Volumen muß nicht wesentlich größer als bei Reflexkisten sein.
Bezogen auf die Membranfläche kommt man bei geschlossenen Systemen ja sogar mit geringerem Volumen aus, vorausgesetzt man setzt Chassis niedriger Güte ein und entzerrt das Ganze.

Um wieviel die Membranfläche höher sein muß, kann man nicht so leicht beantworten, da freqeunzanhängig.
Klar, im Bereich der Tuningfrequenz kommt man bei Reflex mit 1/4 der Membranfläche aus; aber darüber und darunter siehts schon anders aus.

Man müsste dann wenigstens einen gemittelten Schallpegel zwischen 30 und 100Hz als Berechnungsgrundlage nehmen.

Und da bleibt man dann doch ein Stück weg von drehstromgespeisten und wassergekühlten Monstersubs.

Gruß, Uwe

Frank Klemm hat geschrieben: Leider ein Irrtum. ABLs, egal wie aufgebaut, erhöhen die Gruppenlaufzeit erheblich.

Ich hab gehört, beim ABL 10 z.B.: die Gruppenlaufzeit steigt im Bereich um 30 Hz, während zw. 50-60 Hz sie etwas geringer ist.

Und wie begründest du deine Aussage?

@ Uwe: Ist eine Dissertation. Die Dissertationen von D. Lekschat und S. Müller (letztere mit dem Titel "digitale Signalverarbeitung für Lautsprecher", soweit ich mich erinnere) sind recht lesenswert.

@ Frank Klemm: Ich sehe nicht, warum ABLs "grundsätzlich" die Gruppenlaufzeit verschlechtern sollen. Im Nutzbereich ist eher das Gegenteil zu erwarten. In der Nähe der Eckfrequenz entsteht dafür mehr group delay.
Leider wird aufgrund der Baßreflexbauweise u.U. ein elektrischer Hochpaß nötig sein, der das Impulsverhalten wieder verschlechtert.
Beim Leistungsbandbreiteprodukt / Volumenbedarf-Verhältnis sehe ich geschlossene Systeme gegenüber Baßreflexkonstruktionen eher im Vorteil.

Nur sinkt die Maximalpegelkurve von geschlossenen Systemen mit ca. 12dB/8va, die Wahl des Systems hängt also auch von der Amplitudenstatistik des wiederzugebenden Programm-Materials ab. Ein kompaktes geschlossenes System mit einem optimierten Membranfläche / Volumen - Verhältnis kann abnorme Pegel im mittleren und oberen Baß erzeugen, wie leicht zu errechnen ist. In der Nähe der Tuningfrequenz verliert es allerdings gegen Baßreflexsysteme gleich großen Volumens.

Ich hatte einen Subwoofer aus 32 Stück 5"-Tiefmitteltönern in kompaktem geschlossenen Volumen (so ca. 3...5l je Tieftöner) durchgerechnet, was da bei ca. 100l Volumen an Pegel rauskommt, ist beängstigend.

Gruß

Andreas

US hat geschrieben:Ja mei, Frank, umsonst gibts nix.
Das umbaute Volumen muß nicht wesentlich größer als bei Reflexkisten sein.

Naja, ein Faktor von 5 (bei gleichen Endschalldruck) ist wirklich nicht wesentlich größer.

Bezogen auf die Membranfläche kommt man bei geschlossenen Systemen ja sogar mit geringerem Volumen aus, vorausgesetzt, man setzt Chassis niedriger Güte ein und entzerrt das Ganze.

Warum auf die Membranfläche bezogen? Fläche interessiert nur beim Zimmer tapezieren.

Um wieviel die Membranfläche höher sein muß, kann man nicht so leicht beantworten, da freqeunzanhängig.

2 + sqrt(8) = 4,8...

Wenn die Tunnelverluste nicht zu groß sind, liegt man ziemlich nah an diesem theoretischen Wert.

Ein 15" BR-Chassis (38 cm) kann man problemlos durch ein 33"-Chassis (82 cm) in einem geschlossenen Gehäuse ersetzen.

Klar, im Bereich der Tuningfrequenz kommt man bei Reflex mit 1/4 der Membranfläche aus; aber darüber und darunter siehts schon anders aus.

Es sieht überall gut aus. Bis 0,91 x fb ist eine BR-Box bei ordentlicher dimensionierung pegelfest (bei Stopfen des BR-Rohres rutscht diese
Frequenz auf 2,0 x fb herauf.
Übel sieht es unterhalb 0,71 x fb aus.

Hallo AH,

danke für deinen ausführlichen, anschaulichen Beitrag.

...Das einzige Meisterwerk an dieser trivialen und an sich vollkommen bedeutungslosen "Erfindung" ist die Tatsache, daß Pfleiderer offenbar die linarphasige Entzerrung eines Lautsprechersystems an sich patentieren hat können...

Da lag ich ja, wenn auch mehr so "aus dem Bauch heraus", nicht so ganz daneben. Kommt man in diesem konkreten Fall noch um das "Trivialpatent" herum, macht es mich doch besorgt, dass man solche Patente überhaupt zuerkannt bekommt.

Mit internetten Grüßen

ich möchte an dieser Stelle Frank Klemm nochmals etwas widersprechen.

Die Angabe des Wirkungsgradgewinnes durch den Helmholzresonator von 8dB ist richtig. Diese gilt jedoch nur in der Nähe der Tuningfrequenz, der Resonator kann als Bandpaß behandelt werden.
Formal betrachtet benötigt man tatsächlich die 4,8fache Membranfläche im geschlossenen Gehäuse, um auf denselben Wirkungsgrad (!) zu kommen.
Eine Verdoppelung der Membranfläche (zwei Tieftöner) zieht jedoch eine Verdoppelung der elektrischen Belastbarkeit nach sich (zwei Schwingspulen anstelle einer), so daß eine Verdoppelung der Membranfläche unter bestimmten Voraussetzungen (s.u.) 6dB Pegelgewinn mit sich bringt, 3dB aus dem höheren Strahlungswiderstand und 3dB aus der höheren Belastbarkeit, bei allerdings doppelter elektrischer Leistungsaufnahme.

Die Voraussetzung ist folgende: Geschlossene Boxen leiden darunter, daß bei konventioneller Auslegung am unteren Ende des Übertragungsbereiches elektrische und mechanische Belastbarkeit weit auseinderklaffen (mit wenigen Watt läßt sich das Hublimit ansteuern).
Daher darf man das Gehäuse bis auf jene Größe verkleinern, wo bei der gewünschten Eckfrequenz (im Regelfall 30...40Hz) elektrische gleich mechanischer Belastbarkeit ist. Den Amplitudenfrequenzgang entzerrt man nachträglich elektrisch.

Vergleicht man das Leistungsbandbreiteprodukt (!) eines solchermaßen optimierten Systems über zwei Oktaven Nutzbereich mit einem volumengleichen Baßreflexsystem, gewinnt das geschlossene System. Ab welcher Bandbreite das Baßreflexsystem gewinnt, könnte man ausrechnen, sie wird allerdings nicht sehr groß sein.....

Weitere Vorteile resultieren aus der höheren Einbau-Resonanzfrequenz im kompakten geschlossenen Gehäuse. Konventionell ausgelegte Systeme werden aufgrund der Amplitudenstatistik normaler Musik an ihrer Achillesferse (ca. zweifache Einbauresonanz) mit hohen Pegeln belastet, was (sichtbare, im einstelligen Hz-Bereich, oft im Takt der Musik zappelnd) Nullagenfindungsprobleme nach sich zieht, die den tatsächlich vorhandenen linearen Hub und somit den tatsächlich erzielbaren Pegel deutlich verringert.

Gruß

Andreas

Hallo,

ganz so einfach ist die Betrachtung ja nicht; eine Reihe von Einflußfaktoren sind für die Max-Pegel-Betrachtung ausschlaggebend, z.B. auch Dämpfung.
schauen wir uns zur Verdeutlichung mal ein beispiel aus der Praxis an:



Abgebildet ist die Maximalpegelkurve eines Lautsprechers mit 145 mm Chassis, reflexunterstützt.




Und hier sieht man einen LS mit 200er Treiber in geschlossenem Gehäuse.

Die Maximalpegelkurven bei 3% THD sind zwischen 60Hz und 100Hz ziemlich nah beisammen, mit leichten Vorteilen für den Geschlossenen:

60Hz: 92 zu 91dB
70Hz: 95 zu 94dB
80Hz: 98 zu 96dB
90Hz 100 zu 99dB

Über 100Hz fällt die Maximalpegelkurve beim kleinen Reflex wieder ab und der Geschlossene hat deutliche Vorteile. Die Maximalpegelkurve hängt also durch. Bei tief abgestimmten Reflexsubwoofern ist das nicht anders. Diese hängen dann schon deutlich unter 100Hz durch.

Vergleich der Daten:
Membranfläche: 215cm² zu 95 cm²
Nettovolumen: 18,3l zu 6,5l

Bzgl. Maximalpegel werden in diesem Beispiel bei der geschlossenen Box also das dreifache Volumen und die doppelte Membranfläche benötigt.
Dabei ist das Volumen bei der geschlossenen Variante noch zu drücken, bei der Reflexvariante dagegen nicht.

Dem Nachteil des doppelten Treiberaufwands stehen gegenüber die in diesem Thread angesprochenen Vorteile und eine wesentlich erhöhte Leistungsfähigkeit über 100Hz, sowie auch noch nennenswerte Tieftonübertragung unter der Eckfrequenz. Ferner ist eine mechanische Überlastung bei Betrieb unter der Abstimmfrequenz nicht zu befürchten.

Gruß, Uwe

Hallo Uwe,

Diese Kurven bei 1% und 3% THD sind aus meiner Sicht für den Tieftonbereich nicht so aussagefähig. Ich würde mir eher die Maximalpegelkurven bei 10% THD und ggf. 30% THD anschauen.
Dabei werden diese Systeme wahrscheinlich unterschiedlicher sein.
Außerdem ist die Maximalpegelkurve des einen 8"er in 10l closed stark k2-dominiert, was sich für Subwoofer-Anwendungen mindern ließe, indem man zwei in ein Volumen schraubt, einen mit dem Korb nach außen, einen mit dem Korb nach innen.

Wenn man das Spiel anders herum betrachtet: Wir nehmen ein geschlossenes Gehäuse, halbieren jeweils das Volumen und verdoppeln die Treiberzahl. Pro Chassis verliert man durch die Halbierung 6dB Empfindlichkeit, gewinnt aber 3dB aus dem Strahlungswiderstand und 3dB aus der doppelten Belastbarkeit. Das lohnt sich bis zu dem Punkt, wo an der gewünschten unteren Grenzfrequenz mechanische und elektrische Belastbarkeit zusammenfallen.

Ich bleibe dabei, daß bereits bei zwei Oktaven Bandbreite das Leistungsbandbreiteprodukt (10% THD) eines solchen Systems höher sein wird, als bei einer volumengleichen Konstruktion mit Helmholtzresonator.

Gruß

Andreas

Hallo Andreas,

AH hat geschrieben: Diese Kurven bei 1% und 3% THD sind aus meiner Sicht für den Tieftonbereich nicht so aussagefähig. Ich würde mir eher die Maximalpegelkurven bei 10% THD und ggf. 30% THD anschauen.

Das wäre wirklich hilfreich. Hierbei würde die geschlossene Variante wohl besser aussehen und 10%THD im Baß dürften ja nicht so störend sein.

was sich für Subwoofer-Anwendungen mindern ließe, indem man zwei in ein Volumen schraubt, einen mit dem Korb nach außen, einen mit dem Korb nach innen.

Das giltet aber nicht Sonst bekommen wir ja gleich wieder den Monstersub...

Ich bleibe dabei, daß bereits bei zwei Oktaven Bandbreite das Leistungsbandbreiteprodukt (10% THD) eines solchen Systems höher sein wird, als bei einer volumengleichen Konstruktion mit Helmholtzresonator.

Und ich bleibe bei der diplomatischen und allgemeinen Aussage, daß CB bzgl. Aufwand, Membranfläche und Volumen höchstens geringe und akzeptable Nachteile hat (kleiner Faktor 2).
Membranfläche verdoppeln, und gut is.

Gruß, Uwe

Hallo Uwe,

die benötigten Daten des O300 sind vorhanden, wir haben sie nur nicht gesehen:

http://www.klein-hummel.de/produkte/o30 ... 00-95d.jpg

http://www.klein-hummel.de/produkte/o30 ... 300d-f.jpg

Aus dem Klirrfaktor bei 95dB/SPL @ 1m und dem Freifeld-Frequenzgang können wir die Box rechnen.
Der -3dB-Punkt liegt bei 40Hz, bei der Klirrfaktormessung liegen bei 40Hz also noch 92dB/SPL @ 1m an.
Bei 92dB/SPL @ 1m und 40Hz liegt die Klirrdämpfung bei -20dB, also 10% THD, worüber man sich im Tieftonbereich wirklich keine Sorgen machen muß.

Bei 20Hz liegen bei 95dB/SPL @ 1m noch 80dB Pegel an, der Klirrdämpfung beträgt wiederum -20dB -> 10% Klirrfaktor.

Rechnen wir weiter: Die Messungen beziehen sich auf Abstrahlung ins Kugelvolumen, es kommt ein 8"-Baß zum Einsatz, der einen Membrandurchmesser von 16cm aufweist. Um 92dB/SPL/m @ 40Hz oder 80dB/SPL/m @ 20Hz zu erzeugen, sind unter diesen Randbedingungen +/-7mm Hub erforderlich.
Das bedeutet, daß sich das Chassis bei 10% THD auf +/-7mm auslenken läßt, was so ziemlich der linear mögliche Hub des Chassis sein dürfte.
Der Maximalpegel (Kugelvolumen) pro einzelner Box (!) bei 10% THD nimmt also etwa folgenden Verlauf:

20Hz: 80dB/SPL @ 1m
40Hz: 92dB/SPL @ 1m
80Hz: 104dB/SPL @ 1m

Über zwei Oktaven 20Hz....80Hz gemittelt sind es 92dB/SPL.

Das akustisch wirksame Volumen liegt geschätzt bei 15l
Und läßt sich meinen Rechnungen nach mit geeigneten Chassis durchaus noch verkleinern. Das scale-up von geschlossenen Boxen ist dann ja denkbar einfach.

Ich behaupte ganz dreist, daß dies für typische Heimtonanwendungen und Musikwiedergabe (nicht Filmton) ausreicht, bedenkt man, daß bei sehr tiefen Frequenzen gleichphasige Additon von den Begrenzungsflächen hinzukommt.

Reflexgeladene Systeme gehen unterhalb der Tunig-Frequenz in eine Dipol-Charakteristik über und profitieren von diesem Effekt weniger. Das hat Frank Klemm in seiner Freifeld-Rechnung, die nur den Hub berücksichtigt und auf 0,7 fache Tuningfrequenz führt, nicht berücksichtigt. Man muß der Reflexbox in diesem Bereich nochmal bis zu 4,8dB (Bündelungsmaß bei Achtercharakteristik) vom Maximalpegel abziehen, wenn 4-pi-Abstrahlung berücksichtigt wird.

Das einzige, bei einer reinen Subwooferanwendung eher kosmetische Problem ist der etwas hohe Klirrfaktor.
In unserem Beispiel handelt es sich ja ein echtes Dreiwegesystem, wo sich Intermodulationsverzerrungen bemerkbar machen werden, wenngleich ein zu tiefen Frequenzen ansteigender Klirrfaktor hierbei eher "gutmütig" ist.

Neben der von mir genannten konventionellen Methode zur Minderung von k2 wäre das aus meiner Sicht der einzig sinnvolle Einsatz für eine Regelung oder für eine starre (aber pegelabhängige) Vorentzerrung des Signals.

Deinem Fazit würde ich mich daher anschließen, die Rechnung sieht für geschlossene Boxen gar nicht so schlecht aus. Mir reicht auch ein 10"er je Box in ca. 50l akustisch wirksamen Volumen mit lächerlichem 35W-Verstärker pro Chassis. Habe also auch Verstärkerleistung gegen Luft getauscht, die Stabilität der Null-Lage des recht leichten Basses ist dennoch beeindruckend... "der Tieftöner bewegt sich ja gar nicht " bekomme ich immer zu hören, wenn jemand zum ersten Mal die Box hört/sieht.

Gruß

Andreas