Ein Lautsprecher als Maturarbeit

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Gl0rfindel
Stammgast

#1 erstellt: 06. Feb 2012, 19:34

Guten Abend.

Ich gehe im Moment in die 5. Klasse (=11. Schuljahr) eines Gymnasiums in der Schweiz, um die Matur (_ schweizerisches Pendant zum deutschen Abitur) zu machen. Ein Bestandteil davon ist die sog. Maturarbeit. Ich weiss nicht, ob ihr in Deutschland ein entsprechendes Pendant habt. Item.

Bei der Maturarbeit geht es darum, dass jeder Schüler sich ein Thema sucht, zu dem er eigenständig eine Arbeit erstellt. (Beliebt sind zum Beispiel der Dreh von 15minütigen Filmen, mehr oder minder zweckmässige Gesellschaftsstudien, handwerkliche Konstruktionen, künstlerische Collagen etc.). Dabei ist das Ziel, dass der Schüler:
- selbständig eine grössere Arbeit bewältigt
- zeigt, was er im Gymnasium gelernt hat (keine Puppenkleider nähen, keinen Baum abzeichnen, kein Kinderbuch schreiben)

Meine Idee wäre die Konstruktion und der Bau eines Lautsprechers. Ich bin mir allerdings noch nicht ganz sicher, inwiefern sich erstens die Konstruktion eines Lautsprechers als Maturarbeit eignet und inwiefern ich mich zweitens für die Konstruktion eines Lautsprechers eigne.
Meine bisherige Erfahrung im Lautsprecherbau besteht aus dem Nachbau einer Axis AX-6 HR und einer Symphony 5 (beide Udo Wohlgemuth). Tada. Ende.

Ich bin halbwegs begabt in Physik und Mathematik, hätte auch kein Problem damit, mich im grösseren Stil einzulesen. Reichen Algebra und halbwegs bodenständige Analysis zur systematischen Konstruktion eines Lautsprechers, oder ist es eher unrealistisch, dass ein 17jähriger die theoretischen Grundlagen erfassen kann?

Und wie sieht es mit dem Umfang aus? Wie lange wäre einzurechnen, um einen sagen wir mal 2-Wege-Lautsprecher zu konstruieren? Als Mindestumfang sind 60 Stunden vorgegeben, aber um nicht belächelt zu werden investiert man normalerweise schon 100-200 Arbeitsstunden. Halbwegs realistisch?

Messequipment sollte kein Problem sein. Mein Pate ist Dozent an der ETH und meinte, dass ich keine Probleme haben sollte, die dortigen Einrichtungen verwenden zu dürfen.
Über das Handwerkliche mache ich mir auch noch keine Sorge. Da kann man ja Umfang und Schwierigkeitsgrad fast nach belieben wählen - von der einfachen holzkiste bis zum gegossenen Zementgehäuse.

Also bitte ich die erfahreneren Selbstbauer unter euch, mir mal zu sagen, was ihr denkt bezüglich Umsetzbarkeit des Projektes. Bitte keine konkrete Beratung bezüglich verschiedener Konzepte, nur mal so rein prinzipiell.

Danke fürs Lesen
Gian

P.S. Ach ja. Das ganze muss fertig sein bis am 30.11.2012, also noch vor (!) dem Weltuntergang.

Forchi89
Ist häufiger hier

#2 erstellt: 06. Feb 2012, 20:58

Ich bin selbst im Moment dabei einen 2-Wege LS zu bauen/entwickeln und das ist schon für einen Anfänger recht schwierig wegen der Gestaltung der Weiche die sehr viel zeit bez auch etwas Geld kosten kann

Aber ich denke ein Breitbandlautsprecher evtl. mit einem Sperrkreis falls man ihn benötigt würde ich bauen

Gl0rfindel
Stammgast

#3 erstellt: 06. Feb 2012, 21:05

Allen Ernstes?

Was verstehst du denn unter sehr viel Arbeit? Eben 100-200 Stunden wären absolut kein Problem, und wenn der Weichenbau alleine schon 100 Stunden verschlingt wäre ich locker im richtigen Tempo unterwegs.

Und die Geldfrage ist im Moment nicht das Problem.

Forchi89
Ist häufiger hier

#4 erstellt: 06. Feb 2012, 21:38

Na gut wenn es so ist

Ich selbst habe bis jetzt nur einen Sperrkreis dimensioniert
Für mein 2 -Wege Projekt fehlt noch die Entscheidung des TMT's
Aber ich hab mittlerweile schon sehr viel zeit Gebraucht um mich in verschiedene Themen einzulesen die auch den Weichenbau betreffen.
Welche Messmöglichkeiten besitzt du denn? ETH sagt mir grad leider nichts

Frequenzgänge? Impedanzmessung des LS? etc..

gelegentlicher_nutzer
Stammgast

#5 erstellt: 06. Feb 2012, 21:44

Forchi89 schrieb:

Naja, er kann ja das Ansprichsniveau selbst wählen. Wir haben vor über 30 Jahren auch in der 11. oder 12. Klasse im Physikunterricht 3-Wege-Weichen als Motivation gerechnet. Das ging ratz-fatz.

Allerdings: Zweiwegeboxen gibt es ja schon genug. Vielleicht könnte man einen Nutzen für Schüler oder Schule gewinnen, z.B.
-ultra cheap tricks (cheap tricks ist die Bezeichnung eines Deutschen Lautsprecherboxenselbstbau-Magazins für billige Bauvorschläge) für die Mitschüler
-bessere Brüllwürfel für den PC
-guter und preiswerter Röhren-Amp für die Gitarristen unter euch
-Beschallung eines Aufenthaltsraumes

o.ä. Irgend etwas eben, von dem außer Dir auch andere profitieren könnten.

Die praktische Realisation der idealen Punktschallquelle wird Dir ja vielleicht nicht eben mal in 100 Stunden zufallen. Darn allerdings wäre ich auch interessiert.

Feldweg
Inventar

#6 erstellt: 06. Feb 2012, 21:45

woher kommst den aus der schweiz? komm aus 5314 kleindöttingen und mach grad den techniker bei der abb in baden.

also da kann man sicher was machen, jenachdem könnte ich dich untertsützen. zwar nicht im passiv-weichen bau aber wenn man es einwenig interessanter machen würde könnte man auch etwas aktives machen, was dann nicht der standart-lautsprecher würde, was aber für so eine arbeit sicher auch interessanter machen würde.

jonas

gelegentlicher_nutzer
Stammgast

#7 erstellt: 06. Feb 2012, 21:53

Forchi89 schrieb:

ETH sagt mir grad leider nichts

Frequenzgänge? Impedanzmessung des LS? etc..

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, u. a. Einstein hat da studiert. Schön gelegen, etwas oberhalb von Zürich. Gilt als beste naturwissenschaftliche Uni in Europa ohne UK.

Gl0rfindel
Stammgast

#8 erstellt: 06. Feb 2012, 22:03

@Forchi89: Die ETH ist die Eidgenössische Technische Hochschule und eine der Top Universitäten dieser Welt. Die werden da vermutlich das eine oder andere Gerät rumstehen haben.

@gelegentlicher_nutzer: Danke für die Vorschläge. Es ist allerdings nicht unbedingt so, dass das Ergebnis im Vordergrund steht (bzw. dessen Verwendung), sondern der Weg dorthin. Und ich empfinde es als wesentlich attraktiver und wertvoller, mit einem Budget von sagen wir mal 1000 Euro einen seriösen Lautsprecher zu konzipieren, als für 100 Euro die am wenigsten unbefriedigenden Kompromisse einzugehen.

@Feldweg:

Mein Vater hat bis vor etwa vier Jahren in der ABB Baden gearbeitet. Ich wohne in Zürich City, also halbwegs in der Nähe.

Herzlichen Dank für dein Angebot. Da ich noch nicht mal Erfahrung mit passiven Systemen haben, habe ich eigentlich gar nicht erst in Erwägung gezogen, aktiv zu arbeiten.

Nach dem, was ich so lese, scheint das Ganze ja umsetzbar zu sein.

Ich werde mir also mal gängige Fachliteratur (Empfehlungen dürfen genannt werden) anschaffen und mich einlesen. Je nach dem Eindruck, den ich kriege, werde ich vielleicht gerne auf dein Angebot zurückgreifen. Ich behalte es auf jeden Fall mal im Hinterkopf.

Gruss
Gian

Forchi89
Ist häufiger hier

#9 erstellt: 06. Feb 2012, 22:04

Diese Abkürzungen immer
Ausgesprochen sagt's mir natürlich schon was ^^

Forchi89
Ist häufiger hier

#10 erstellt: 06. Feb 2012, 22:08

Floyd Toole - Sound Reproduction
Zwar englisch aber echt ein gutes Buch

Oder LAUTSPRECHERBAU von Vance Dickason

ippahc
Inventar

#11 erstellt: 07. Feb 2012, 10:50

Gl0rfindel schrieb:

Messequipment sollte kein Problem sein. Mein Pate ist Dozent an der ETH und meinte, dass ich keine Probleme haben sollte, die dortigen Einrichtungen verwenden zu dürfen.
Über das Handwerkliche mache ich mir auch noch keine Sorge. Da kann man ja Umfang und Schwierigkeitsgrad fast nach belieben wählen - von der einfachen holzkiste bis zum gegossenen Zementgehäuse.

moin moin,
das hört sich gut an und ist auch Voraussetzung für eine Gute Box!

ich würde mich an deiner stelle in Boxsim einlesen!
erst einmal den Artikel..

http://www.hifi-selb...esstechnik&Itemid=66

dann lädst du Boxsim kostenlos runter und fängst an mit Visaton Chassis zu simulieren, und die Grundlagen zu verstehen!
damit bekommst du schon was gutes hin!
dann kannst du soo "fast" alle Chassis miteinander verbinden!
indem du sie durch misst und in Boxsim importierst um dort die weiche zu entwickeln !

wenn alles stimmt ,
kannst du Bauen und wieder Messen und die weiche weiter anpassen!

Forchi89
Ist häufiger hier

#12 erstellt: 07. Feb 2012, 12:22

Wenn du die 2-Wege LS aktiv bauen willst kannst du dir das Hypex AS2.100 ansehen
Ist ein Einbau-Modul mit dem man 2wege LS Aktiv betreiben kann mit DSP
Ohne das man mehrere 100€ für 19" Geräte ausgeben muss und nicht viel extern herum stehen muss
Du brauchst jedoch 1 Modul pro Seite macht ca 500€ wenn man die ohne Digitaleingang verwendet

Ich finde das die einfachste Möglichkeit einen vernünftigen 2-weger zu bauen

Ich bin kurz davor welche zu kaufen ^^

Feldweg
Inventar

#13 erstellt: 07. Feb 2012, 12:50

oder in den ls je ein minidsp 2*4 mit sure class-d module..da kann man auch was feines machen und wäre durch und durch diy

Gl0rfindel
Stammgast

#14 erstellt: 07. Feb 2012, 13:57

Danke für die vielen Ideen.

Ich muss allerdings sagen, dass es mir in diesem ersten Anlauf nurmehr um die prinzipielle Umsetzbarkeit gegangen ist - was ja kein Problem zu sein scheint.

Bevor ich also auf eure konzeptionellen Ideen eingehen kann, werde ich mich die nächsten Wochen mal in die Theorie einlesen, und mir einen Lehrer als formelle Betreuungsperson suchen. Erwartet also bitte trotz guten Willens meinerseits nicht, dass ich in diesem Stadium bereits auf eure Ideen eingehen kann. Ich möchte keine Versprechungen machen, die ich dann nicht halten kann oder will

Gian

detegg
Inventar

#15 erstellt: 07. Feb 2012, 16:35

Hi Gian,

nur als Beispiel mal eine Umsetzung einer Facharbeit zum Thema -->

Link

@all
... es geht nicht um Vorschläge zu Bausätzen/Chassis/etc., sondern um ein Konzept für eine Maturarbeit, die in einigen Monaten mit einem Aufwand von +-100...200h zu bewältigen ist.

;-) Detlef

plüsch
Inventar

#16 erstellt: 07. Feb 2012, 21:44

Für einen ersten Überblick scheint mir das

immer noch bestens geeignet.
hier wird ein grober Rahmen abgesteckt ohne all zu sehr in die tiefe zu gehen und mit einigen Faustformeln doch zu achtbaren Ergebnissen zu kommen.

Aus dem Blickwinkel der Messtechnik geht es hier

deutlich weiter in breite und tiefe des Lautsprecherbaus.

Gl0rfindel
Stammgast

#17 erstellt: 07. Feb 2012, 21:59

@Detlef: Danke. Das Dokument war sehr interessant. Vor allem die schöne Übersicht zu den verschiedenen Flankensteilheit hat mir ein wenig mehr Klarheit verschafft.

@plüsch: Jep, das Lautsprecher Handbuch ist auch bereits vorgemerkt.

the_flix
Inventar

#18 erstellt: 08. Feb 2012, 19:14

Aus meiner Sicht ist die entscheidende Frage, wie "wissenschaftlich" das Projekt werden muss. Ich bin nun schon eine Weile raus aus der Schule und bei uns gab es so eine Arbeit nicht. Deswegen kann ich mich nur auf meine Erfahrungen an der Uni beziehen. Und unter dem Hintergrund musst du bei deiner Recherche aus meiner Sicht sehr aufpassen, dass du wissenschaftlich (und damit mathematisch) fundierte Quellen auswertest. Im Bereich des Lautsprecherbaus gibt es auch sehr viele "Laien" (das ist nicht abwertend gemeint!), die mehr aus der Erfahrung, als aus einer wissenschaftlichen Herangehensweise agieren.
Wenn dein Pate (benotet er die Arbeit auch?) von der ETH ist, dann wird er wahrscheinlich diesbezüglich auch nicht die geringsten Ansprüche hegen, alleine aus Gewohnheit.

Du wirst dir aus dem großen Komplex "Lautsprecherbau" wahrscheinlich einen Aspekt aussuchen müssen und diesen ausführlich behandeln. Das kann dann mehr in Richtung Akustik (Schall allgemein, Beugung, Reflexionen, Abstrahlung, Einfluss des Gehäuses) oder Mechanik (Chassiskonstruktion, Gehäuseprinzipien) oder Elektrotechnik (Frequenzweichen, Vermessung von Lautsprechern) gehen.
Zu letzterem wurde ja bereits ein Beispiel genannt, das ich persönlich jedoch nicht so glücklich gewählt finde. Eigentlich benötigt man für eine Bearbeitung dieses Themas Kenntnisse, die von einem Schüler nicht erwartet werden können (komplexe Wechselstromrechnung, Aufstellen von Übertragungsfunktionen, grundlegendes Wissen zur Fouriertransformation schadet auch nicht usw.). Ich weiß jetzt nicht, in wie weit das bei dir bereits in der Schule angeschnitten wird, bei mir kam das alles erst im Studium.

Natürlich braucht man das nicht unbedingt, um einen Lautsprecher zu entwickeln, aber ich verstehe das so, dass es hier auch nicht darum geht, sondern um eine (wissenschaftliche) Arbeit im Kontext "Lautsprecherbau".

An Lektüre halte den Dickason für wesentlich geeigneter als den Stark, da letzterer doch sehr grundlegend und teils vereinfachend ist. Das ist für den Anfang nicht falsch, allerdings hat man hier schnell das Problem der mangelnden "Wissenschaftlichkeit". Der Dickason hat dagegen den Nachteil, dass man die Menge an Informationen erst selber verarbeiten udn verstehen muss, um sie dann praktisch umzusetzen. Den D'Appolito kenne ich selber leider noch nicht.

Ich würde mir ein möglichst klares und vor allem klar abgegrenztes Konzept überlegen. Je nachdem, wie fit deine Betreuer auf diesem Gebiet sind, kannst du das wahrscheinlich selber festlegen, wenn du konkrete Vorstellungen hast.

detegg
Inventar

#19 erstellt: 08. Feb 2012, 19:57

Hallo,

Zu letzterem wurde ja bereits ein Beispiel genannt, das ich persönlich jedoch nicht so glücklich gewählt finde. Eigentlich benötigt man für eine Bearbeitung dieses Themas Kenntnisse, die von einem Schüler nicht erwartet werden können (komplexe Wechselstromrechnung, Aufstellen von Übertragungsfunktionen, grundlegendes Wissen zur Fouriertransformation schadet auch nicht usw.). Ich weiß jetzt nicht, in wie weit das bei dir bereits in der Schule angeschnitten wird, bei mir kam das alles erst im Studium.

Ich habe dieses Beispiel sehr bewusst gewählt.

Die verlinkte FA zum Thema Frequenzweichen beinhaltet genau das Wissen, welches von einem Schüler der 11. Klasse (hier Physik-LK) erwartet werden kann. Der Autor hat umfassend recherchiert (Stark, Schwammkrug, Dickason, Tenbusch, wiki), seine Arbeit auf einen vorgegebenen Umfang (Seitenzahl, Zeit) beschränkt und (fast) alle relevanten Details angeschnitten. Die Ausführung ist sauber strukturiert, alle Quellen sind an den zitierten Stellen genannt (Indizes), es gibt Einleitung, Inhaltsangabe, Bildverzeichnis und Fazit.

Das einzige, was ich an dieser FA zu bemängeln hatte, war der fehlende Hinweis im Fazit, das sich FW eigentlich NICHT berechnen lassen und unter elektro-akustischem Blickwinkel nur mit entsprechenden Modellen, Messtechnik und komplexer Mathematik entwickeln lassen. Dazu ein Verweis auf d´Appolito - und die 1+ wäre dem Schüler sicher gewesen.

Detlef

Gl0rfindel
Stammgast

#20 erstellt: 08. Feb 2012, 21:18

the_flix schrieb:

Darauf werde ich in der Tat Rücksicht raten müssen. Natürlich werde ich mir überlegen müssen, welche Quellen glaubwürdig sind, und welche vielleicht eher nicht. Es spricht allerdings wenig dagegen, mir ggf. mit Trial&Error weiterzuhelfen (sofern es gute Gründe dafür gibt).

the_flix schrieb:

Wenn dein Pate (benotet er die Arbeit auch?) von der ETH ist, dann wird er wahrscheinlich diesbezüglich auch nicht die geringsten Ansprüche hegen, alleine aus Gewohnheit.

Nö. Tut mir leid, wenn das falsch rübergekommen ist. Mein Pate ist am Projekt eigentlich nicht beteiligt. Alles was er täte wäre, dafür zu sorgen, dass man mir in der ETH nicht einfach die Türe vor der Nase zuknallt.

the_flix schrieb:

Natürlich braucht man das nicht unbedingt, um einen Lautsprecher zu entwickeln, aber ich verstehe das so, dass es hier auch nicht darum geht, sondern um eine (wissenschaftliche) Arbeit im Kontext "Lautsprecherbau"..

Tut es aber nicht. Die Maturarbeit ist keine Masterarbeit wo es darum geht, selbständig zu forschen und der Menschheit bisher unbekannte Gesetzmässigkeiten zu entdecken. Es geht tatsächlich nur um das Projekt an und für sich. Natürlich ist die Idee nicht, dass ich sechs alte Holzbretter zu einer Kiste zusammenhämmere und mit einem Chassis aus einer defekten Aldi-Kompaktanlage befülle. Aber es geht genausowenig darum, dass ich ein Projekt auf die Beine stelle, welches gestandene Hersteller wie Klein+Hummel (jetzt ja Neumann), Genelec oder Ähnliche ins Schwitzen bringt.

Insofern bist du eben vielleicht auch ein Bisschen zu sehr auf das fokussiert, was man in Hochschulen machen würde. Dort würde es tatsächlich eher darum gehen, dass ich mich auf einen Teilaspekt festlege und diesen wissenschaftich Vertiefen würde. Zum Vergleich dazu hat bei der Maturarbeit mal einer ein Fahrrad gebaut (wurde nicht überragend gut bewertet, aber auch nicht schlecht).

Für Hinweise wie den mangelnden wissenschaftlichen Tiefgang von Stark gegenüber Dickason bin ich jedoch äusserst dankbar. Das erspart mir Zeit und Geld.

the_flix
Inventar

#21 erstellt: 09. Feb 2012, 16:16

@detegg: Ich gebe dir da durchaus Recht. Ich habe selber in dem Alter eine Präsentation zum Thema Lautsprecher gehalten. Leider muss ich mir heute eingestehen, dass sie nicht nur inhaltlich sehr dünn sondern teils einfach falsch war (was meinen Physiklehrer anscheinend nicht gestört hat). Wahrscheinlich bin ich deswegen bei diesem Thema etwas kritischer als nötig.

Gl0rfindel schrieb:

Die Maturarbeit ist keine Masterarbeit wo es darum geht, selbständig zu forschen und der Menschheit bisher unbekannte Gesetzmässigkeiten zu entdecken. Es geht tatsächlich nur um das Projekt an und für sich. Natürlich ist die Idee nicht, dass ich sechs alte Holzbretter zu einer Kiste zusammenhämmere und mit einem Chassis aus einer defekten Aldi-Kompaktanlage befülle. Aber es geht genausowenig darum, dass ich ein Projekt auf die Beine stelle, welches gestandene Hersteller wie Klein+Hummel (jetzt ja Neumann), Genelec oder Ähnliche ins Schwitzen bringt.

Dass du keine neuen Erkenntnisse schaffen sollst, ist mir auch klar. Aber zwischen diesen Extremen gibt es eben doch so einige Zwischenstufen. Einen Lautsprecher zu bauen ist auf der einfachsten Ebene reines Handwerk (Tiefmitteltöner plus Piezo oder einfacher Breitbänder ohne Frequenzweiche), wenn ich dein Beispiel mit dem Fahrrad richtig verstehe, soll es schon etwas darüber hinaus gehen oder?
Wie du an dem Beispiel von detegg gesehen hast, reicht schon ein Teilaspekt wie die Frequenzweiche, um so eine Arbeit zu füllen.

Deswegen kann ich eigentlich nur den letzten Abschnitt meines Posts zuvor wiederholen.

Versteh das bitte nicht so, dass ich dir eine bestimmte Arbeitsweise einreden oder aufdrängen will! Ich wünsche dir viel Erfolg und Spaß bei der Arbeit und natürlich auch ein Ergebnis, das dich zufrieden stellt.

Unter diesem Hintergrund und da ich das Buch gerade noch mal kurz durchgeblättert habe, möchte ich auch meine Aussage zum Stark etwas relativieren. Für den Einstieg ist das Buch gut. Wie auch beim Dickason gilt, dass die Lektüre alleine einen kaum dazu befähigt, einen Lautsprecher zu entwickeln. Aus dem enthaltenen Wissen muss man erst die richtigen Schlüsse ziehen. Fragen, die man sich selber beantworten muss sind beispielsweise:
Welche Chassis setze ich ein und warum?
Welches Gehäuseprinzip verwende ich und warum?
Welche Trennfrequenzen und Flankensteilheiten strebe ich in der Frequenzweiche an und warum?
Die Antwort kann auch (und in gerade in deinem Fall) ganz banal sein "weil es so am einfachsten ist".

[Beitrag von the_flix am 09. Feb 2012, 16:30 bearbeitet]

detegg
Inventar

#22 erstellt: 09. Feb 2012, 17:31

Hi @all

zur Ergänzung ...

Den D'Appolito kenne ich selber leider noch nicht

... das, was Joe dort im Detail schreibt, ist für den Normalo nicht wirklich zu verstehen. Schon gar nicht für einen Schüler der 11. Klasse. Neben tiefer gehenden mathematischen Kenntnissen der Zusammenhänge (Studium(!)) und reichlich Beschäftigung mit dem Thema Messtechnik an LS - es braucht Jahre. Ich habe den d´Appo 2x lesen müssen und schlage heute immer noch mal nach, wenn es um Feinheiten geht.

@Gian
... es gibt ein nicht zu übersehendes, sehr wichtiges Problem bei einer solchen Facharbeit. Der Lektor hat in der Regel kaum bis KEINE Ahnung von dem, was da drin steht!!
Er beurteilt in erster Linie Aufbau, Umfang, Schlüssigkeit, Formalitäten - daran messen sich seine primären Bewertungskriterien.
Hätte er Ahnung, hätte er Dein Thema im Sinne des Schülers und des Ergebnisses eingrenzen müssen.
Eigentlich kannst Du schreiben, was willst Du. Das Äußere muss stimmen ...