Facharbeit: Fragen zum Thema Frequenzweichen

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Gougle
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 07. Feb 2010, 17:59

Hallo
Ich schreibe eine Facharbeit zum Thema Frequenzweichen und habe ein paar Fragen zu dem Thema.

Ein Ziel meiner Facharbeit ist es, die Formeln für die Bestimmung der Werte der Bauteile für die einzelnen Ordnungen herzuleiten. Das Herleiten für die Formeln der ersten Ordnung ist nicht allzu schwer, allerdings plage ich mich gerade mit den nächst höheren Ordnungen herum, da ich nicht das Prinzip dahinter nciht erkenne. Kann mir villeicht jemand einen Tip/Anhaltspunkt geben?

Außerdem suche ich nach einem Program, mit dem ich einfache Schaltungen erstellen kann um die ganze Sache ein bisschen anschaulicher darzustellen.

Grüße Glenn

Gougle
Ist häufiger hier

#2 erstellt: 07. Feb 2010, 18:30

auch beschäftigt mich die Frage was denn genau der Unterschied zwischen dem Butterworth-, Bessel-, Tschebyscheff- oder Linkwitzfilter ist und wie man mit der sich ändernden Impendanz des lautsprechers umgeht

detegg
Inventar

#3 erstellt: 09. Feb 2010, 13:11

Guten Morgen,

leider schreibst Du nicht, mit welchem Background/Mathekenntnissen Du an die Sache heran gehst.

Grundsätzliches:
# Frequenzweichen setzen sich aus elektrischen Hoch- bzw. Tiefpässen zusammen
# Aus dem Verhältnis von Ausgangs-zu Eingansspannung ergibt sich die Übertragungsfunktion eines Netzwerkes. Ua = Ue * f(R,L,C)
# Um Formeln für ein vermaschtes Netzwerk aufzustellen, bedient man sich der Kirchhoff´schen Regeln.
# Die Filtercharakteristiken nach Bessel, BW etc. ergeben sich aus verschiedenen Optimierungsansätzen der komplexen Übertragungsfunktion U = f(jw) (Betrag und Phase)
# Eine RC-Kombination parallel zur Schwingspule des LS-Chassis wirken deren induktivem Impedanzanstieg zu höheren Frequenzen entgegen

Wenn Du elektrische Schaltbilder nur sauber zeichnen möchtest, kannst Du

hier einkostenloses Tools finden.
Ich empfehle aber eine Simulation mit dem ebenfalls kostenlosen

LTspice - damit kannst Du Amplitude und Phase Deiner Filter bei gegebenen Bauteilewerten auswerten.

Mit diesen Stichworten bist Du erst mal eine Zeit lang beschäftigt ...

Gruß
Detlef

georgy
Inventar

#4 erstellt: 10. Feb 2010, 13:46

Die Formeln gibt es ja schon, da wird deine Facharbeit nur ein Abschreiben.
Davon abgesehen kann man mit den Formeln nicht viel anfangen, da sie von idealen Lautsprechern ausgehen, in der realität sind aber weder Impedanz- noch Frequenzgang gerade.
Wenn du etwas rumprobieren willst würde ich dir zu Boxsim raten.

http://www.boxsim.de/

Gougle
Ist häufiger hier

#5 erstellt: 10. Feb 2010, 14:10

Vielen dank für die Antwort!

also im Unterricht haben wir erst einmal den induktiven und kapazitiven Widerstand behandelt, sprich: was die Ursachen sind, dass der widerstand nicht konstant ist, etc.
Mathematisch bin ich also so weit, dass ich den Scheinwiderstand eines Kondenstators und einer Spule berechnen kann und ich weiss wie sich Strom, Spannung und Widerstand in einer Reihen-/Parallelschaltung verhalten.
Zudem haben wir auch die Grenzfrequenz angerissen, also :
Ua/Ue = 1/root2.

So nun bin ich im Besitz des Lautsprecher-Handbuchs und habe eine Formel zur Berechnung der Bauteilwerte für eine Frequenzweiche erster Ordnung(in den folgenden Beispielen nehme ich jeweils nur die tiefpasssection):

L=Z/(2*pi*f) (Spule ist in Reihe zu dem Tieftöner geschaltet)

so weit so gut.
nun geht es weiter zu der Formel für einen Tiefpass zweiter Ordnung mit einer zu Lautsprecher in Reihe geschalteten Spule und einem zum Lautsprecher parallel geschalteten Kondensator, wie auch einem Widerstand :

L=Z/(root2*pi*f)

C=1/(2*root2*pi*Z*f)

Das ist der Punkt wo ich nichtmehr verstehe, wie man darauf kommt ( das selbe gilt für die dür die 3. ordnung etc.).

Ich werde mich jetzt erstmal mit der Übertragungsfunktion auseinandersetzten;)

Vielen dank nochmal:)

Glenn

Gougle
Ist häufiger hier

#6 erstellt: 10. Feb 2010, 14:32

Dass das gaze in der Realität anders aussieht und das häufig nur Experimentieren hilft um das ganze zu optimieren, ist mit bewusst, aber das ganze genau zu beschreiben würde den Rahmen meiner Facharbeit sprengen.
In meiner Facharbeit wollte ich mich darauf beschränken, die Formeln zur Berechnung der Bauteile für frequenzweichen der Ordnungen eins bis drei herzuleiten, theoretische Vor-und Nachteile der einzelnen Ordnungen zu erläutern, saug-und sperrkreis zu erklären.
Darauf aufbauend wollte ich ein 2-wege system kreieren, und dafür eine Weicher erster und eine dritter Ordnung bauen und wenn möglich die Unterschiede messen. Ob das system dann einen perfekten Frequenzgang hat oder nicht, ist egal.
Beide Resultate lassen sich auswerten.

Grüße
Glenn

detegg
Inventar

#7 erstellt: 10. Feb 2010, 14:44

georgy schrieb:

... kann man mit den Formeln nicht viel anfangen, da sie von idealen Lautsprechern ausgehen.

... DAS wäre das Fazit einer guten Facharbeit!

@Glenn
... gerade Lehrer haben von den physikalisch/mathematischen Zusammenhängen kaum Ahnung. An Dir ist es jetzt, dieses in Deiner Facharbeit zu belegen. Wenn Du Dir etwas Mühe gibst, wird nicht nur Dein Fachlehrer erstaunt sein - er wird auch eine sehr gute Note vergeben müssen!