Abhängigkeit zwischen Leistung und "aufgedrehtem Regler"

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S77S77
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 13. Jul 2013, 00:51

Guten Abend,

meine Frage mag möglicherweise trivial sein, dennoch habe ich weder im Internet, noch hier im Forum eine Antwort gefunden.

Ich habe vor, für meinen PC eine 5.1 (Heimkino)-Surroundanlage zu erwerben (welche genau, möchte ich nicht erwähnen, um keine unnötige Diskussion darüber zu entfachen), allerdings frage ich mich, die die tatsächliche Leistung von dem "aufgedrehten Regler" vom Receiver abhängt. (Verzeiht mir meine Wortwahl, ich finde leider keine passendere Formulierung; ich versuche, sie zu verdeutlichen:) Normalerweise sollte der Receiver mehr Leistung zur Verfügung stellen, als die Lautsprecher verkraften. Doch wie weit lässt sich der Receiver aufdrehen, ohne, dass die Lautsprecher beschädigt werden?

Nehmen wir mal als theoretisches Beispiel an, der Receiver kann 100 Watt pro Kanal ausgeben, während die Lautsprecher für maximal 50 Watt ausgelegt sind (welche Leistung der Lautsprecher das genau sein soll, spielt keine Rolle). Würde der Receiver die Leistung linear skalieren, könnte man ihn ja rein rechnerisch zu 50% aufdrehen, bis die Lautsprecher gefährdet sind. Wenn er aber nicht linear zur Leistung skaliert (sondern beispielsweise zum Schalldruck, zur wahrgenommenen Lautstärke, etc.), wäre es irgendein anderer Wert, bis zu dem man aufdrehen könnte. Wie findet man also heraus, wie weit man den Receiver aufdrehen darf?

Analog stelle ich mir die Frage übrigens auch zur Lautstärke am PC: Wird in Windows die Lautstärke auch linear zur Leistung skaliert? (Wenn man also die Lautstärke in Windows halbiert (und den Receiver derweil unberührt lässt), wird dann auch die vom Receiver an die Lautsprecher abgegebene Leistung halbiert?

Gruß,
S77S77

richi44
Hat sich gelöscht

#2 erstellt: 13. Jul 2013, 06:23

Du fragst Dinge, die sich auf Deiner Frage-Basis nicht beantworten lassen.

Was sich beantworten lässt (wenn man denn die Potentiometer-Kennlinie des Verstärkers hat) ist die Verstärkung in Abhängigkeit der Reglerstellung. Wenn wir z.B. einen Dauert-Sinus am Eingang haben von angenommen 1V und der Verstärker eine Verstärkung von 10 hat, so kommt im Maximum 10V raus. Das ergäbe an einem idealen 4 Ohm Lautsprecher eine Leistung von 25W. Und je nach Kennlinie (linear, log. usw.) könnte man ausrechnen, wie weit der Regler für z.B. 4W aufgedreht werden müsste.

Nur stimmt diese Leistungsberechnung nur für einen Sinus-Dauerton. Bei Musik haben wir es mehrheitlich mit Impulsen zu tun. Und wenn man z.B. von einem Impulsverhältnis von 1:10 ausgeht, so kann die maximale Leistung 100W sein, die entsprechende Dauerleistung wäre aber nur 10W. Und auch das ist noch nicht das Ende der Stange, denn es kommt noch auf die tatsächlichen Zeiten an. 10Min. 100W und 100Min. Ruhe überlastet den Lautsprecher trotzdem.

S77S77
Ist häufiger hier

#3 erstellt: 14. Jul 2013, 23:39

Danke sehr für deine hilfreiche Antwort.

Wie findet man die Potentiometer-Kennlinie des Verstärkers heraus? Die Hersteller machen ja keine Angaben dazu.

Was ist, wenn man als Eingang in den Receiver ein optisches Kabel verwendet? Dann gibt es ja keine Eingangsspannung, die verstärkt werden kann, somit kann man dann keine Spannung durch die entsprechende Verstärkung errechnen.
Wie sieht es dann mit der ausgewählten Lautstärke am PC aus? Benötigt man da zum Herausfinden der Spannung auch eine Potentiometer-Kennlinie?

[Beitrag von S77S77 am 14. Jul 2013, 23:40 bearbeitet]

richi44
Hat sich gelöscht

#4 erstellt: 15. Jul 2013, 06:57

S77S77 (Beitrag #3) schrieb:

Danke sehr für deine hilfreiche Antwort.

Zu 1.
Da macht man sich einPrinzipschaltbild, das sieht wie folgt aus:

Da hast Du den eigentlichen Verstärker und davor den Lautstärkeregler. Jetzt drehst Du den Regler voll auf und misst die Verstärker-Ausgangsspannung. Dabei drehst Du den Generator so weit auf, dass am Verastärker 1V heraus kommt.Wenn Du nun nachmisst, wie viel der Generator liefert, hast Du die Verstärkung.

Jetzt kannst Du Dir eine Tabelle erstellen, in welcher Du einträgst, wie hoch die Dämpfung des Reglers bei welcher Drehposition ist. Angenommen, der ganze Drehbereich wäre in zehn gleiche Teile eingeteilt und die Spannung würde sich jeweils um 10% verändern, dann wäre der Regler linear.
Wenn sich der Pegel bei kleinen Positionen wenig ändert, dafür deutlich stärker bei mittleren und hohen Positionen, dann ist es vermutlich eine logarithmische Kurve.

Zu 2.
Da brauchst Du erst mal ein Digitalsignal mit 0dBFS. Bei voller Reglerstellung (wenn das überhaupt noch möglich ist) könntest Du die Verstärker-Ausgangsspannung messen und daraus (Du kennst ja die Verstärkung aus der ersten Messung) die maximale Ausgangsspannung des DA-Wandlers errechnen. Der Rest ist wie gehabt, denn der DA hängt vor dem Poti.

Amperlite
Inventar

#5 erstellt: 23. Jul 2013, 12:25

S77S77 (Beitrag #3) schrieb:

Wird in Windows die Lautstärke auch linear zur Leistung skaliert? (Wenn man also die Lautstärke in Windows halbiert (und den Receiver derweil unberührt lässt), wird dann auch die vom Receiver an die Lautsprecher abgegebene Leistung halbiert?

Lautstärkeregler arbeiten praktisch nie linear, sondern logarithmisch.

S77S77 (Beitrag #3) schrieb:

Wie findet man die Potentiometer-Kennlinie des Verstärkers heraus? Die Hersteller machen ja keine Angaben dazu.

Auch das würde dir noch nichts bringen.
Du hast nämlich weitere Variablen im System:
- Die Impedanz der angeschlossenen Lautsprecher. Hast du einen mit niedriger Impedanz ergibt sich bei gleicher Reglerstellung ein höherer Strom = höhere Leistungsabgabe.
- Der Pegel der Quelle. Hast du ein anderes Quellgerät oder auch nur eine leise aufgenommene CD, dann ändert sich deine Leistung ebenfalls.

Kurz gesagt: Leistung am Lautstärkeregler ablesen ist in der Praxis unmöglich.

Noch nicht einmal die lustigen Zappelanzeigen (VU-Meter) an vielen Studiogeräten bringen dir hierfür etwas. Diese messen nämlich fast immer nur eine Spannung. Für eine Leistungsmessung müssten sie aber gleichzeitig auch den Strom erfassen.

[Beitrag von Amperlite am 23. Jul 2013, 12:30 bearbeitet]

kobold01
Stammgast

#6 erstellt: 23. Aug 2013, 17:11

Ich habe mir mal die Mühe gemacht und die Ausgangsspannung an der Cinchbuchse der Soundlbaster in Abhängigkeit der Volumen-Stellung gemessen.
Wie man sieht, ist der Regler bezogen auf Spannung, Leistung und Hörbarkeit nicht linear.
Die dB-Skala wäre es, also +6 db = 4 fache Leistung.

Mit dieser Skala kann man
- auf die Momentane Leistungsabgabe der Lautsprecher und auf den Schalldruck schließen, sofern man die Werte für einen bestimmten dB-Punkt kennt.

Und deswegen habe ich mir einen dB-Skala Lautstärkerregler für den PC gebastelt.

der dB-Volume Regler. Er hat 45 Stufen und pro Stufe genau 1 dB.

[Beitrag von kobold01 am 24. Aug 2013, 15:45 bearbeitet]

richi44
Hat sich gelöscht

#7 erstellt: 24. Aug 2013, 05:47

Deine "Kennlinie" über das Verhältnis zwischen Regelbereich und Dämpfung zeigt, dass der PC keine logarithmische Regelkurve hat, im Gegensatz zu den üblichen Lautstärkereglern an Geräten. Über die tatsächliche "Lautstärke" sagt dies aber immer noch nichts aus, wie Amperlite erklärt hat.
Und selbst wenn wir die Leistung in Abhängigkeit der Reglerstellung bestimmen könnten hätten wir keine tatsächliche Lautstärkeangabe. Da spielt der Kennschalldruck des Lautsprechers und die Aufstellung (Abstand zum Hörer) sowie die Raumbeschaffenheit eine Rolle.

kobold01
Stammgast

#8 erstellt: 24. Aug 2013, 15:28

Sofern man für einen dB-Betriebspunkt die Werte kennt, lassen sie sich für alle anderen auch berechnen.
Von daher ist eine dB-Skala von Vorteil.
Hier mal meine Daten des PC-Lautsprechers in Abh. der Lautstärkestufe:
Spannung an Ausgangsbuchse, daraus die Dämpfung berechnet, die Spannung am Lautsprecherchassis, die Leistung am Chassis und den Schalldruck, wobei hier als Annahme gilt, dass der Lautsprecher bei 1 W = 89 dB SPL in 1 m liefert. Das ist bei mir der Fall. Diese Daten muss man natürlich kennen oder man misst sie für einen Betriebspunkt.

Bei Stellung <=4% ist der Ton komplett aus - die letzte Zeile enthält deswegen "Rechenfehler".

Ich bin es gewohnt, die Lautstärke in dB zu verändern. Z.B. um +3 oder +6 dB zu erhöhen. Daher mein neuer Regler, der auf meine Hardware kalibriert ist und in 45 x 1 dB-Schritten unterteilt ist.
1 dB ist die minimale sinnvolle Einteilung, da der Mensch darunter kaum einen Lautstärkeunterschied wahrnimmt. Moderne Gerätschaften verwenden ein elektronisches IC welches meist in 30 Stufen und pro Stufe 2 dB per Widerstandsteiler einstellt. Das macht dann 60dB Lautstärkeumfang. Mein Audiotreiber regelt digital die Lautstärke und zwar in 24 Bit. bei -45 dB sind dann noch genau 16 Bit übrig.
Mechanische Potis haben den Nachteil der schlechten Reproduzierbarkeit eines bestimmten Lautstärkewertes, alternativ werden deswegen auch rastende Widerstandsteiler eingesetzt, die teilweise sogar mit Relais schalten. Aber das ist schon Studio-Highend.

[Beitrag von kobold01 am 25. Aug 2013, 01:35 bearbeitet]

richi44
Hat sich gelöscht

#9 erstellt: 25. Aug 2013, 06:15

Das ist ja alles schön und recht, aber woher weisst Du, wie viel tatsächlich am Ausgang des PC in Richtung Lautsprecher unterwegs ist? Diese Ausgangsspannung kann man in VU angeben (entspricht einigermassen der "gehörten" Lautstärke) oder man kann sie in Spitzen-Spitzenspannung messen und angeben (wobei die VU-Messung oft auch den Spitzenwert misst). Das sind dann zwar immer die selben Signale, aber mit unterschiedlichen Messmethoden und Skalen. Es müsste also definiert werden, was für eine Spannung Du wie (welches Messinstrument) gemessen hast.

Wenn wir eine verlässliche Angabe hätten, wie hoch der Schalldruck pro Watt ist, könnten wir mit der Leistung etwas anfangen. Dies ist aber nicht der Fall, ebensowenig wie die Linearität der Impedanz. Also kann die Leistung nicht hergeleitet werden.

Kurz, es bleibt dabei, dass es keinen direkten Rückschluss gibt zwischen Reglerposition und Ausgangsleistung. Daran ändert auch Deine Tabelle nichts!

kobold01
Stammgast

#10 erstellt: 25. Aug 2013, 15:13

wenn du die Momentanleistung im Musiksignal meinst, dann hast du Recht, die kann ich nicht ablesen.
Meine Tabelle gibt die Werte wieder, die vorliegen, wenn im Musiksignal ein voller Pegel (0dB) anliegt.
Meine Messungen wurden mit einem 0dB-Sinussignal bei 1 kHz vorgenommen. Ich habe die Spannung mit einem Voltmeter und einem TrueRMS Vorsatz gemessen. Es handelt sich um den Effektivwert.

In meinem Rechner gibt es aber noch eine online-Aussteuerungsanzeige in dB für das Musiksignal.

Diese ist unabhängig von der aktuell eingestellten Lautstärke und beschreibt das Eingangsmusiksignal.
Wenn dieses beispielsweise auf -6dB aussteuert und meine Lautstärkeeinstellung bei 40% (-14dB) ist, weiß ich, dass bei mir in 1m Entfernung gerade ein SPL von 99-14-6 = 79dB vorlag.