Membrandurchmesser VS. Hub

[chimaira]

Hallo,

wie verhält sich denn der Schalldruckpegel im Bassbereich bei einer gewissen Membranfläche gegenüber einer kleineren mit deutlich mehr Hub?
Beispiel:

1. Welchen Hub muss ein 18er Chassis bringen um den gleichen Schalldruck wie ein 22er Chassis zu erzeugen?
2. Ein 18er ultralongstroke Tieftöner aus der nuVero 140 hat durch die dicke Gummisicke eine noch kleinere effektive Membranfläche als ein normaler 18er aus der nuLine 84.
Wie verhält es sich hier mit dem Hub der die geringere Membranfläche kompensieren muss?

Ganz krasses Beispiel:

Der 28cm Treiber aus der nuPyramide hat im Verhältnis eine sehr geringe effektive Membranfläche da die Gummisicke einfach sehr riesig ist.
Diesen Treiber 28 cm Chassis zu nennen ist sehr verwirrend, da die Membranfläche nicht größer ist als die der 22er Chassis aus der nuBox 681.
Die Bassleistung wird durch den krassen Hub natürlich aufgeholt aber ab wann ist dieses Langhub 28er Chassis "stärker" als ein normaler 28er Treiber mit größerer Membranfläche

Ein super Kompromiss aus effektiver Membranfläche und Hub zum Korbdurchmesser (Chassis) sind deswegen die Treiber aus der nuLine 122 und die leicht veränderten aus der nuBox 683.
Hier wird nicht soviel Membranfläche durch die Gummisicke "verschenkt" und schaffen dennoch einen beachtlichen Hub.
Bei der nuLine 122 sind die Treiber zudem noch sehr hart aufgehängt, was mir sehr gut gefällt und wahrscheinlich ein Hauptgrund dafür ist wieso der Lautsprecher präziser und trockener spielt als eine nubox 683. Hier sind die Treiber eher weich aufgehängt.

Schafft nun ein ultralongstroke 18er mit 3,5 cm Hub den gleichen Schalldruck wie ein 22er mit 2 cm Hub? Oder ab welchem Hub hätte der 18er den 22er eingeholt?

Gruß

[HorstM]

Hallo Chimaira,

das ist doch eigentlich ganz einfach zu berechnen. Die Frage ist, wie viel Luft das System bewegen kann. Dazu steht dem Treiber eine Fläche (die Membrane) zur Verfügung und der (maximal mögliche) Hub. Es gilt also auch für Lautsprecher, dass Hubraum durch nichts zu ersetzen ist, außer durch noch mehr Hubraum

Zu deiner Frage, ob der 18er oder der 22er Tifetöner mehr Bass bringen kann. Kann man das wie folgt durchrechnen:
Das 18er System hat laut Kreisformel (pi * r²): 3,14 * (18cm/2)² = 254,34cm²
Das Multipliziert mit dem Hub von 3,5 cm ergibt ein Volumen von 890,19cm³.
Für das 22er System mit 2cm Hub ergibt ein Volumen von 759,88cm³.
Das 18er System kann also mehr Luft hin- und her verschieben.

Ab welchem Hub hätte der 18er den 22er Treiber aufgeholt?
Dazu dividiert man das Hubvolumen des 22er Treibers durch die Fläche des 18er Treibers und erhält den Hub für den 18er, ab dem beide den gleichen Hubraum haben. Also: 759,88cm³ / 254,34cm² = 2,988... cm

Zur Breite der Sicke:
Dazu müsste man wissen, um wie viel sich die Sicke mit der Membrane mitbewegt. Das ist stark vom Aufbau der Sicke abhängig, den wir nicht kennen. Das Material könnte z.B. von außen nach innen eine unterschiedliche Dicke haben. Es ist aber klar, dass sich der innerste Teil der Sicke mit der Membran bewegt und nach außen hin nimmt die Bewegung ab, bis am äußersten Rand, wo die Sicke mit dem Korb verklebt ist, sich gar nichts mehr bewegt. Grob vereinfacht könnten wir dann annehmen, dass die Sicke zur Hälfte zum Membrandurchmesser hinzugerechnet wird. Wenn die Sicke also eine Breite von 2 cm hat, kann man davon 1 cm zur Membran hinzuzählen bzw. umgekehrt vom inneren Rand des Korbes abziehen.

Alles klar?

viele Grüße,
Horst

[OL-DIE]

Hallo,

wichtig ist in diesem Zusammenhang auch die Frage, welchen Hub ein Chassis proportional zum angelegten Signal leisten kann.

Idealerweise sollte die Membran hier über einen möglichst langen Weg dem Musiksignal entsprechend unkomprimiert folgen können. Sowohl mechanisch (über die Sicke und die Zentrierung) als auch in Hinblick auf das Magnetfeld.
Die Nubert-Tieftöner sind so konstruiert, dass sie diesbezüglich nach derzeitigem Wissensstand optimiert sind. Außerdem wirkt die Sicke mit zunehmendem Hub progressiv, d.h. sie bremst die Membran des Tieftöners sozusagen in den Endlagen aus. Erreicht wird hiermit, dass die Schwingspule nicht auf die Polplatte aufschlägt, gestaucht und das Chassis unbrauchbar wird.

Würde dem Chassis dann mit „Gewalt“ weiterhin elektrische Energie zugeführt, so kämen thermische Probleme wie ein Überhitzen der Schwingspule hinzu. Auch hier wird für den Schwingspulenträger besonders hitzefestes Material eingesetzt um die Grenzbelastbarkeit weiter zu erhöhen.

Weitere Problemzonen sind die Verbindung des Schwingspulenträgers zur Membran. Da müssen große Kräfte übertragen werden.

Auch die Anschlusslitzen werden bei großen Hüben stark bewegt und sind mechanisch hoch belastet. Man kann sie in die Zentrierung einweben oder frei führen. Bei großen Hüben können wegen der bewegten Masse der Kupferanschlussleitungen sogar Taumelbewegungen der Membran auftreten. Dem kann man wiederum durch zusätzlich gegenüberliegende masseausgleichenden Blindanschlussleitungen entgegenwirken. Und so weiter uns so fort.

Kurz gesagt, je größer die verlangten Membranhübe, desto höher ist der konstruktive Aufwand und das erforderliche Wissen.

Große bewegte Luftvolumina lassen sich somit leichter mit großen Membranflächen erreichen.

Ideal in Bezug auf diesen Gesichtspunkt ist natürlich die Kombination von großen Membranflächen (verteilt auf mehrere Chassis) und mögliche große lineare Hübe.

Beste Grüße
OL-DIE

[Mysterion]

@ HorstM und OL-DIE

Super Beiträge!


Jetzt müssen wir nur noch klären, in wie fern sich die harte bzw. weiche Aufhängung auswirkt!

[Indianer]

wie verhält sich denn der Schalldruckpegel im Bassbereich bei einer gewissen Membranfläche gegenüber einer kleineren mit deutlich mehr Hub?

und was ist mit dem Boxenvolumen
und wie wirkt sich die Abstimmungstiefe des Bassreflex aus (Teilaktivierung der "hinteren" Membranfläche)

Servus
Wolf

[HorstM]

und was ist mit dem Boxenvolumen

Das Volumen ist ganz einfach für die üblichen quaderförmigen Boxen: Höhe x Breite x Tiefe
Akkustisch relevant ist natürlich das Netto-Volumen im Inneren der Box. Davon muss noch abgezogen werden, was eventuell an Verstärkungen eingebaut ist, das Volumen der Frequenzweiche, der Raum, den den Chassis innen wegnehmen und dann muss man nur noch die Füllung mit Schaumstoff o.ä. berücksichtigen...

und wie wirkt sich die Abstimmungstiefe des Bassreflex aus (Teilaktivierung der "hinteren" Membranfläche)

Puh, das habe ich nicht mehr so im Kopf. Irgendwo hatte ich vor 20 oder 30 Jahren, als ich mich näher damit beschäftigt hatte, mal eine Formel gesehen, anhand derer man den Wirkungsgrad grob berechnen konnte. Ich meine aber, diese Formel galt nur für geschlossene Boxen. Bassreflex konnte man damals noch nicht besonders gut berechnen. Der Zusammenhang sollte aber ähnlich sein.
Aussage der Formel war, dass man bei gegebenen Treiber und Volumen einen höheren Wirkungsgrad bekommt, wenn die Resonanzfrequenz (bzw. untere Grenzfrequenz) erhöht wird. Der Wirkungsgrad erhöht sich auch, wenn das Volumen erhöht wird. Das Ergebnis bemerkt man bei den Boxen von Nubert. Die untere Grenzfrequenz ist bei Nubert fast immer sehr niedrig, aber der Wirkungsgrad leider auch.

Wenn du dazu genaueres wissen willst, musst du dich selber in die entsprechende Literatur einlesen. Das suche ich mir nicht mehr zusammen.

Mit Teilaktivierung der "hinteren" Membranflächen kann ich nichts anfangen.

Viele Grüße,
Horst

[chimaira]

Super Horst wirklich 1a Beiträge von Dir, klasse
Meine Fragen sind fast alle beantwortet.

Wegen des Boxenvolumes wollte ich auch noch genauer nachfragen.
Also je größer der Hubraum desto höher der Wirkungsgrad leuchtet ein bzw. wusste ich das schon aber wie weit kann man das ausdehnen?

Und inwiefern schlägt sich der Hubraum gegen Membranfläche und Hub?

Am interessanten Beispiel einer Klipsch RF7:

Die zwei 25er Treiber lenken ca. nur 1,5 cm aus.
Wären also lediglich 1471 cm3 Luftverschiebevolumen wenn man jetzt nur mal nach dem Korbdurchmesser geht.

Eine nuVero 140 hat also mehr Membranfläche, mehr Hub und kommt somit theoretisch auf einen höheren Wert von ca. 3560 cm3

Jetzt muss das Gehäusevolumen aber noch berücksichtigt werden und da hat eine RF7 ein Bruttogehäuse von ca. 155 Liter.
Eine nuVero 140 hat nur ca. 117 Liter brutto.

Wie würde man es mit diesen Werten weiter rechnen?
Die Klipsch schafft definitiv einen noch höheren Maximalpegel also müsste doch auch die Bassleistung höher sein oder
Zumindest im Kickbassbereich. Tief spielen die Teile nicht.

[Indianer]

da muss es noch einen Faktor geben:

eine nB 483 ist gleich bestückt wie eine 383, ist mit 85 vs 38 cm viel höher, hat 60 vs 27 Liter
spielt mit 35 vs 52 Hz viel tiefer, OK

ABER
eine A-500 ist ähnlich bestückt wie eine nL264, ist mit 17 vs 27 cm viel weniger tief, hat nur 28 vs 39 Liter brutto
trotzdem spielt sie mit 36 vs 35 Hz praktisch gleich tief

UND
eine A-700 spielt mit nur 2 (oder vielleicht 2,5) Tieftönern vs 3 und nur 68 Liter vs 99 trotzdem tiefer mit 25 vs 30 Hz als eine nL334

an der Leistung kann's doch nicht liegen, wird ja alles bei 1 Watt gemessen, oder wird da "geschummelt"

[Weyoun]

Die aktiven Boxen haben keine passive (analoge) Frequenzweiche (bei der jede Menge Leistung in Wärme umgesetzt wird) und sind somit aktiv entzerrt. Hier schafft man einfach bei gleicher Leistung der Endstufe mehr Pegel im Tiefstbassbereich, weil durch die Entzerrung der Wirkungsgrad steigt. Somit darf man passive und aktive Lautsprecher nicht einfach miteinander vergleichen.

[chimaira]

Rischtisch