Uni-Projekt: Vermessung einer selbstgebauten Breitbänder-Box

Du sprichst zuerst von EINEM Verstärker, der die ganze Geschichte bedienen soll. Dann hättest Du aber in den Lautsprechern eine Weiche, welche die die Frequenzen auftrennt nach Subwoofer und Haupt-Lautsprecher.
Du sprichst nachher von verschiedenen IC für Sub und Hauptlautsprecher. Das deutet darauf hin, dass Du die Trennung aktiv vor den Endstufen-IC vornehmen möchtest.

Sicher ist folgendes:
Wenn Du eine Endstufe pro Kanal verwendest, also einen normalen Stereoverstärker, dann sind Weichen nötig, die möglichst bei etwa 75Hz trennen. Einfach mal gerechnet, ohne Rücksicht auf die tatsächlichen Lautsprecherchassis wären da Spulen von 12H und Kondensatoren von 375 Mikrofarad nötig. Rechnen wir mal mit einem möglichst geringen Verlust durch den Drahtwiderstand der Spule, so sollte dieser kleiner als 0.2 Ohm sein. Das ergäbe mit einem 4 Ohm Tieftöner einen Verlust von 0.424dB, was tolerierbar ist. Eine Spule, welche diese Forderungen erfüllt kostet aber bereits € 63.10 und davon bräuchten wir 4 Stück!
Also macht es Sinn, entsprechend drei oder 4 Endstufen zu bauen, denn die Leistungs-IC sind billiger als die Weichen-Spulen.
Jetzt kann man noch die Überlegung anstellen, im Subwoofer zwei Tieftöner zu verbauen mit zwei getrennten Endstufen oder einen gemeinsamen Tieftöner mit einer Mono-Schaltung, einer gemeinsamen Subwooferweiche und total 3 Endstufen.

Weiter ist die Netzteilfrage noch zu klären. Ein PC-Netzteil ist nicht unbedingt die beste Lösung. Die 12V sind für Leistungsfunktionen im PC vorgesehen, also in erster Linie Lüfter. Da ist keine saubere Gleichspannung nötig und schon gar keine starke Abblockung, weil es keine elektrischen Rückwirkungen auf den eigentlichen Rechner gibt. Betreiben wir aber eine Endstufe, so muss die Speisung die Stromspitzen abfangen können und diese sind pro Endstufe maximal etwa 4A, macht also in der Summe 12 bis 16A, je nach Konstrukt. Mit einem PC-Netzteil plus nachgeschalteten Siebelkos können wir diese Spitzen abfangen, wenn wir da rund 100'000 Mikrofarad einsetzen (Spannungsverlust < 2V). Hätten wir aber ein Labor-Netzgerät mit entsprechendem Strom wäre das Problem schon mal vom Tisch. Ansonsten könnten wir auch die Autobatterie (aus dem Wagen des Rektoers ) mit einem Ladegerät verbinden und diese Kombi als Speisung verwenden.

Fazit: Überleg Dir, wie die Sache angegangen werden soll, wie Du also den Aufbau haben möchtest. Am billigsten ist sicher die Autobatterie plus Ladegerät (in einer Garage mieten), dann ein Subwoofer mit gemeinsamer Endstufe und zwei kleine Boxen mit separaten Endstufen, alles angesteuert über eine Vorstufe mit entsprechender Aktivweiche.
Wenn die Entscheidung gefallen ist kann man Dir eine Schaltung vorschlagen, wie das etwa auszusehen hätte...

Hallo richi44, vielen Dank für deine Antwort.

Ich bin in der Tat noch etwas verwirrt was den gesamten Aufbau angeht. Alles, was ich mit Verstärkern bisher gebaut habe, war etwas mit einem LM386, der von einer 9V-Batterie betrieben wurde. Hilft mir natürlich nicht viel weiter.
Eine Autobatterie mit Ladegerät stünde sogar schon zur Verfügung, also vergesse ich mal das PC-Netzteil.

Wo jetzt die Weichen hinkommen ist mir prinzipiell egal, wichtig ist, dass man eben noch die Dämpfung messen kann. Zuerst hatte ich gedacht gehabt zwei Verstärker (einen für die Satelliten und einen mit mehr Leistung für den Sub) zu bauen und dahinter dann passive Weichen. Aber 60€ für eine Spule... hm. Soviel sollte in etwa das gesamte Projekt kosten.

Also dein Vorschlag wäre nun, einen Vorverstärker zu bauen, dann eine Aktivweiche einzusetzen und dann nochmal vor jede Box einen Verstärker?
Brauche ich dann als Vorverstärker einen ganz normalen Stereoverstärker ohne viel Leistung?
Was würdest du denn schätzen, wie viel das ganze kosten würde? Kommt man da mit 20€ hin oder kann man das vergessen?

hallo,
bin zwar nicht richi, aber:
man kann mit 2-3 ic's für centbeträge(zb ne5532) einen kleinen vorv mit integrierter weiche bauen und daran dann die endstufen-ic's dranhängen.
dazu kann man bei den vorv-ic's in die gegenkopplung einen R/C-filter setzen und damit die weichenschaltung realisieren.

man kann aber auch, je nach endstufen-ic's, an diesen die übertragungsfrequenzen direkt über R/C-filter beschneiden, zb für MHT-bereich die unterste grenzfrequenz auf die gewünschte höhe anheben.

bei einem mono-sub käme dann noch die zusammenführung(addition) der beiden stereo-kanäle dazu(hier kann man dann den sub-filter in die dazu genutzte ic-schaltung gleich mit einbauen) das wäre dann je nach schaltungaufwand 1-2 ic's vor dem verstärker-ic.

mfg
robert

Hi Andi,

Du solltest als erstes mal mit dem Lehrer sprechen und die Aufgabenstellung Deiner/Eurer Arbeit detailiert eingrenzen !!!
Aus meiner langen Erfahrung heraus wissen die Lehrer nämlich nicht wirklich, was sie ihren Schülern aufbürden

So, wie von Dir angedacht, wird das nichts. Das Budget von <<100€ erlaubt nur Teillösungen. Außerdem hast Du nur eine sehr begrenzte Bearbeitungszeit - und dokumentieren musst Du das Ganze auch noch.

Für ein Praktikumsprojekt im Physik-Studium wollen wir eine 2.1-Anlage bauen und damit ein paar Messungen machen (TSP der Chassis, Dämpfung der Filterschaltung etc.).

... nur als Beispiel für eine mit "1" benotete Facharbeit zu Deinem Thema --> Link.

... wenn es sich also um Messungen an Lautsprechern handelt, dann vergesst den Selbstbau von Endstufen. Besorgt euch aus dem Bekanntenkreis/von RecHof 2 funktionierende Stereoendstufen und konzentriert euch auf euer Thema - Infos dazu gibt es dann natürlich hier reichlich ...

;-) Detlef

PS:
... zu den von Robert genannten Lösungen - schau DIr bitte dieses Projekt an - für die Verwirklichung brauchst Du 2 Monate und schon ca. 20€ ohne Gehäuse - und natürlich eine ebendo lange Zeit, um diese Teillösung zu verstehen bzw. zu dokumentieren.

Danke Detlef und Robert für eure Antworten.

Puuuh... Detlef, die Sache ist die, in unserem Projektpraktikum sucht sich die Gruppe (7 Personen) selbstständig ihre Projekte aus. Unser Tutor hat von der ganzen Sache natürlich keine Ahnung, er kontrolliert dann am Ende das Protokoll. Daher liegt das jetzt an uns, wenn wir uns etwas zu komplexes rausgesucht haben. Das liegt in diesem speziellen Fall einfach daran, dass wir selber nicht viel Ahnung von der Sache hatten. Ich hatte vermutet, dass es nicht so kompliziert und teuer wird, mal eben einen Verstärker für die paar Boxen zu bauen.
Aber wir haben natürlich immer noch die Möglichkeit, Teile wegzulassen. Das Problem ist, dass wir schon ein bisschen mehr messen müssen als nur die TSP (z.B.) und wir auch nicht einfach mal eine Endstufe fertig kaufen können. Wir wollten auf jeden Fall die Boxen (sprich Gehäuse) selber bauen. Wenn wir da jetzt einfach eine Endstufe vorsetzen, dann passen doch Weiche und Filter gar nicht mehr zusammen, oder?
Wenn wir mit den Boxen alleine genug messen könnten, wäre das aber natürlich auch möglich.

Aber mal angenommen, wir würden einfach weniger Leistung nehmen. Sagen wir mal eventuell den TDA1558, den könnte man doch so verwenden, dass man an die Boxen jeweils 11W und an den Sub gebrückt 20W abgibt. Wie teuer wäre für so etwas eine passive Weiche? Natürlich könnte man mit der Leistung auch noch weiter runtergehen, gemäßigte Zimmerlautstärke würde ja schon reichen.

... nochmal ich

In welcher Klasse macht ihr das Projekt?
Wie lange habt ihr Zeit?
Welchen Umfang muss/darf die Dokumentation haben?
Gibt es in eurer Gruppe (7) vlt. die Möglichkeit, zwei "Entwicklerteams" (3...4) zu bilden?

... gib mal Antwort

;-) Detlef

PS: ... und vergiss erst mal alles, was mit "Watt" zu tun hat

Hallo Detlef,

wir sind Physikstudenten im 3. Fachsemester (Bachelor).
Natürlich haben wir Teams gebildet, jedoch habe ich (da ich wohl den Aufwand deutlich unterschätzt habe) zunächst gesagt, dass ich mich alleine um den Verstärker kümmere.
Wir haben noch 3 Wochen Zeit.
Die Dokumentation sollte so rund 40 Seiten umfassen. Es muss aber definitiv was gemessen werden. Deshalb hatte ich gedacht (da wir letztes Semester unter anderem Hoch-/Tiefpassfilter 1. Ordnung besprochen haben), dass man eben auch schön die Dämpfung der Filterschaltung messen könnte. Wenn da die Teile aber so teuer sind, wird das wohl nichts.

Wenn es etwas werden soll, das Hand und Fuss hat (andernfalls stellt man sich damit bloss) müssen die Grundsätze eingehalten werden. Eine Wiedergabeanlage mit Subwoofer, der möglichst flexibel aufgestellt werden kann braucht eine Trennung bei rund 80Hz, weil bei höherer Trennung der Sub geortet werden kann. Steht er nun nicht genau auf der Basis der Satelliten und/oder nicht genau in der Mitte fällt das "Ungleichgewicht" auf.
Bauen wir eine Weiche mit Trennung bei 75Hz und gehen von 4 Ohm Chassisimpedanz aus, so ist diese Weiche erstens mit mindestens 12dB Steilheit pro Oktave zu bauen. Und wenn wir diese aufzeichnen, so haben wir jeweils einen Hoch- und einen Tiefpass pro Kanal. Und jeder Hochpass und jeder Tiefpass besteht aus einer Spule und einem Kondensator. Die Leistung ist nun nicht entscheidend, sondern einfach der Drahtwiderstand und die Induktivität für die Spule. Es braucht also einen Magnetkern und etwas dicken Kupferlackdraht. Und das kostet.
Jetzt mal zur Boxenberechnung: Da gibt es bei http://www.selfmadehifi.de/ das Berechnungsprogramm BassCADe 3.3.3.0
Da kann man zuerst einen Tieftöner in die "Kartei" aufnehmen und dann mit diesem Versuche anstellen. Unter anderem kann man einen Widerstand einfügen, wie er etwa durch den Weichen-Spulendraht gebildet wird. Und dabei stellt man fest, dass sich durch diesen Widerstand die Abstimmung der Box verändert. Hier ein Lautsprecher in der optimalen Box (Bassreflex) ohne Vorwiderstand:

und hier mit 2 Ohm in Serie:

Und der hier eingesetzte Tieftöner hat 8 Ohm.
Man sieht, dass da so einiges nicht mehr ganz stimmt.

Hier wurde der Verlust so korrigiert, dass die Gesammtgüte wieder passt. Dafür musste aber das Gehäusevolumen deutlich vergrössert werden.
Wenn wir also eine Weiche wollen, welche den Verlust nicht zu hoch treibt und damit ein noch tragbaren Volumen erlaubt, so brauchen wir einen dicken Draht mit wenig Widerstand, also wenigen Windungen. Für die angestrebte Trennfrequenz sind aber (bei einem 4 Ohm Chassis) die 12mH nötig, also braucht es dafür einen entsprechenden Eisenkern und damit ist der Preis beisammen!

Wenn Du dem ausweichen willst baut Ihr halt einfach eine Dreiwegbox. Da sind alle Chassis beisammen und damit kann die Trennung z.B. bei 500Hz erfolgen. Folglich wird die Spule kleiner, (bei einem 8 Ohm Chassis) ca 3.5mH und damit auch deutlich preiswerter. Mit geeigneten Chassis kann die Weiche auch (durch die höhere Trennung) mit geringerer Flankensteilheit gebaut werden, also nur eine Spule für den Bass, eine Spule und ein Kondensator für die Mitten und ein Kondensator für die Höhen.
Nun haben wir da ein Ding, das funktioniert, das aber allein aus den Lautsprecherchassis so runde 116€ kostet. Und das ist erst eine Kiste, für Stereo braucht es zwei. Plus Holz plus Weichenteile, ohne Verstärker...

Bauen wir drei Einzelkisten, zwei Satelliten mit Hoch- und Tieftöner und einen Subwoofer, so sind wir bei den Chassis allein schon wieder bei gut 190€, ohne Holz, ohne MH-Weichen, ohne Verstärker...

Wie wärs, eine Box aus der Bucht zu beschaffen, ausmessen, zerlegen, die Weiche ausmessen, den Impedanzverlauf der Chassis in der Box und frei auf dem Tisch ausmessen und nachrechnen, ob die Konstruktion richtig war oder ob sich da etwas verbessern liesse. Und dann allenfalls diese Chassis in eine eigene Kiste bauen, die Du nach den Vorgaben von z.B. BassCADe berechnet hast, nachdem Du die TSP der Chassis ermittelt hast.

... zur Vervollständigung --> Ivo Marteljan/ARTA

;-) Detlef

Danke euch beiden.

@richi: ja, dass die ursprüngliche Idee nicht realisierbar ist, habe ich inzwischen auch eingesehen.
Die Idee finde ich auch ganz gut.
Meinst du dann sowas wie diese Boxen hier?
http://www.ebay.de/i...da3a9#ht_2674wt_1141

Detlef hatte vorgeschlagen, sich einfach auf eine Box mit Breitbandlautsprecher zu konzentrieren und dort dann Messungen zur Elektronik und Akustik zu machen mit Hilfe von Arta.

Ich habe beides mal der Gruppe vorgeschlagen und dann entscheidet die Mehrheit.

Ich dachte eher an sowas:
http://www.ebay.de/i...&hash=item1c26ac5e6b
Da gibt es was zu messen und da kann man auch z.B. mit einer anderen Gehäusekonstruktion (die Boxen sind geschlossen, da könnte man mit Bassreflex Versuche anstellen) experimentieren. Die kleinen Hama haben nicht mal ne Weiche, also gibt es da sehr wenig zu messen. Und da der Verstärker eigentlich die Notwendigkeit bei den Messungen ist und Du ja die Messgeräte nicht selbst beschaffen musst, gehört der Verstärker auch in die "Pflicht" der Schule.

Die Gruppe hat sich jetzt einstimmig für Detlefs Vorschlag entschieden, trotzdem vielen Dank, richi.
Sollten beim Versuch dann noch Fragen auftauchen, werde ich sie auf jeden Fall hier stellen, und wenn Interesse besteht, kann ich dann auch das Ergebnisprotokoll hier verlinken.

Habe mal nach Bauvorschlägen für den FRS-8 gegooglet, gefallen haben mir folgende:

Ein Projekt aus dem Forum:
http://www.hifi-foru...orum_id=267&thread=7

Der CT 242:
http://www.lautsprec...op.de/hifi/ct242.htm

Das eevil-minihorn:
http://imageshack.us...inihornplan29vt.gif/

Persönlich tendiere ich ja zum ersteren. Oder kann hier jemand davon abraten?

dudenr33 schrieb:

...Praktikumsprojekt im Physik-Studium ... eine 2.1-Anlage bauen und damit ein paar Messungen machen (TSP der Chassis, Dämpfung der Filterschaltung etc.). ... <drittes Semester>

Dann solltet ihr schon die Spezielle Relativität in der Klassischen Mechanik durchhaben. Aktuell würde Theoretische Elektrodynamik laufen, und in Höherer Mathematik würdet ihr auf die Tensoralgebra der Allgemeinen Relativität vorbereitet. Labortechnisch wäret ihr auf dem Stand, ein Rack von Zählern und flüssigen N2 zu jonglieren. Oder so ungefähr.

Jedenfalls wäre Funktionentheorie, Banachräume, DGLs etc schon kalter Kaffee. In diesem Umfeld ist das Basteln mit Lautsprechern mit dem Ziel eine Tschibo-Analge aufzubauen von vorne herein eine ungenügende Leistung. Aber wenn der Tutor auch keine Ahnung hat ...

Mein Vorschlag: Lest euch überhaupt mal in die Lautsprechertechnik ein! Interessant: Nichtlineare erzwungene Schwingungen, Duffing Oszillator, Periodenverdopplung, Chaos, Suharmonische. Nachweis dieser Effekte? Auch interessant: Darstellung von Intermodulationsverzerrungen. Letztere entziehen sich auf dem Gebiet der Lautsprecher noch immer einer brauchbaren Objektivierung. Die Entwicklung eines automatisierten Messverfahrens ist NICHT schwer, es muss nur mal jemand damit anfangen!

Uhje... durch unseren Start im Sommersemester 2011 haben wir Quantenmechanik und theoretische Elektrodynamik getauscht, weshalb wir letztere erst nächstes Semester bekommen. Spezielle Relativitätstheorie wurde irgendwo in den Rechenmethoden kurz dazwischengeschoben und in Mathe holen wir immer noch Teile des Stoffes nach, der im 1. Semester vom Dozent nicht durchgemacht wurde. Daher hocken wir dort gerade an der Taylorentwicklung im mehrdimensionalen.

Aber davon mal ab: wir sind im 3. Semester, das ist das erste Mal, dass überhaupt ein Versuch selbstständig aufgebaut und protokolliert wird und wir haben für jeden Versuch nur 4 Wochen Zeit für alles drum und dran. Nebenbei laufen selbstverständlich auch noch die anderen Vorlesungen.
Mit den ganzen Messsystemen müssen wir auch erst noch vertraut werden, da in den ersten beiden Semestern ja schon alles fertig aufgebaut für die Versuche vor einem steht.
Insofern ist das im Vergleich zu den anderen bisher durchgeführten Projekten nicht unbedingt so ungenügend.
Die (von der Uni) angepeilte Arbeitszeit liegt übrigens bei etwa 8h die Woche.

Würde für die Messungen an einer einzelnen Box eigentlich auch solch ein Verstärker reichen?
http://pp.physik.uni...ilder/PPL3-1-002.JPG
Ist eigentlich ein Messverstärker, aber wäre halt im Uni-Bestand vorrätig.

Moin,

macht euch doch mal Gedanken, WAS ihr eigentlich messen wollt.

# Gleichspannung mit +/- 5% Messunsicherheit für Impedanzmessung.
# Niederfrequenz 20....20.000Hz. Für akustische Messungen.
# Messaufnehmer +/- 2% (50....12.000Hz) - Micro
# Spannungs-/Strommessbereiche ca. 1V/100mA

# Fehlerrechnung nicht vergessen !!

... da brauchts keinen 0,001% DC-Messverstärker aus dem Laborbereich.

;-)) Detlef

Was genau gemessen werden soll, wird derzeit von den einzelnen Gruppen erarbeitet, wollte nur wissen, ob prinzipiell etwas dagegen spricht und man unbedingt einen für Audio-Anwendungen gedachten Verstärker verwenden muss.
Wenn der Verstärker jetzt genauer ist, als wir es eigentlich brauchen, schadet es ja nicht. Nur haben wir noch niemanden bei uns gefunden haben, der einen passenden Verstärker zu Hause hat, während dieser eben gerade für solche Praktikumsprojekte in der Uni bereit steht.

dudenr33 schrieb:

Was genau gemessen werden soll, wird derzeit von den einzelnen Gruppen erarbeitet, ...

Die einfachen Messungen sind in verschiedenen Hobby-Büchlein hinreichend beschrieben. Manches Mal finden sich auch Herleitungen.

Einem angehenden Physiker sollten Messungen von Impedanz- und anderer Frequenzgänge kaum der Rede wert sein. Ihr macht doch im gewöhnlichen Praktikum schon ganz andere Sachen ... Selbstverständlich gibt es hier in diesem Unterforum viel Auftrieb für euer Vorhaben, aber studiengerecht finde ich das nicht. Es fehlt schlicht an einem "naturfilosofischen" Ansatz, an einer Theorie!

Etwas anderes wäre, die Schnittstelle Lautsprecherentwicklung (Technik) gegen Schallwahrnehmung (Physiologie) aufs Korn zu nehmen. Hier könnte man die Physiologie mit der Fourierzerlegung in der Hörschnecke auf ein triviales mathematisches Modell bringen (Helmholtz!), auf MP3 als fortgeschrittenstes Modell nur hinweisen (Uni Bochum, Physik anfragen, Modell des Hörens).

Geddes et al. haben auf die geringe Aussagekraft von Klirrverzerrungsmessungen für den "Klang" hingewiesen. Trotzdem "klingen" linearere Lautsprecher eigentlich immer besser. Intermodulation als vernachlässigte Größe? Bei der Wiedergabe vom Multiton-Anregungen sind die nichtlinearen Störungen gehörlich sofort präsent! Intermodulation messen und darstellen: ich hätte da wirklich mal eine Idee wie ...

Eine Alternative bezüglich lohnender Messungen ist die Linearität von Lautsprechern auch um die Resonanzfrequenz: findet sich Chaotisches Verhalten, wie man es bei der offenbar gegebenen Imperfektion erwarten muss? Ihr müsst ja nicht gleich Lyapunov-Exponenten finden. Es genügte vieleicht, einfach mal ein bisschen Im Alltag (Lautsprecher) nach solchen Effekten zu stochern. Theorie: Duffing-Oszillator, Nichtlineare DGL.

Thiele/Small-Parameter = Impedanzmessung
Frequenzgänge = fertige Komputerprogramme bedienen

Darf ich vermuten, dass du bereits fertiger Physiker bist?

Du hast einerseits schon Recht. Es ist ein simpler Versuch, der bei entsprechender Vorbereitung so auch in zwei Wochen durchgeführt hätte werden können. Nur haben wir von den eigentlichen 4 Wochen nur noch 3 (oder genau gesagt nunmehr nur noch 2) Wochen Zeit, weil der ursprünglich geplante Versuch (Nachweis des Biefeld-Brown-Effekts, vielleicht eher nach deinem Geschmack für einen Praktikumsversuch) kurzfristig nach hinten geschoben werden musste.
In den ersten beiden Semestern werden sicherlich der ein oder andere aus physikalischer Sicht interessantere Versuch durchgeführt. Nur wie gesagt ist dort schon alles aufgebaut, die Theorie klar abgesteckt.
Hier heißt es in den 4 Wochen alles selbst auf die Beine zu stellen (das bei den angesprochenen 8h/Woche). Und auch wenn wir uns in Gruppen aufteilen, muss ja doch jeder einzelne zumindest einen groben Überblick über das Gesamte haben. Und ich denke, lieber arbeiten wir jetzt diese "fade" Geschichte gründlicher aus, als dass wir uns jetzt in etwas hineinsteigern und am Ende nichts halbes und nichts ganzes haben.

Dein letzter Vorschlag ist aber ganz interessant. Nur mussten wir nun eh schon überhastet einen neuen Versuch aus dem Ärmel schütteln und ich halte es für unklug, nun mittendrin nochmal alles umzukrempeln.
Aber wenn es dich beruhigt, die anderen Versuche hatten/haben etwas mehr physikalischen Tiefgang.
Trotzdem schön, dass du dich einbringst, vielleicht ist ja eine deiner Ideen aufbauend auf diesem Versuch jetzt später im Praktikum noch zu verwirklichen.

LG Andi

dudenr33 schrieb:

Darf ich vermuten, dass du bereits fertiger Physiker bist?

Und da sage einer, (angehende) Physiker hätten keine Menschenkenntnis.

dudenr33 schrieb:

Es ist ein simpler Versuch, ... Nur mussten wir nun eh schon überhastet einen neuen Versuch aus dem Ärmel schütteln ...

Ziemlich simpel, fürwahr! Meine Sorge richtet sich aber klar gegen die Organisation des Studiums, nicht gegen euch als Studenten. Ich wusste nicht, wie knapp die Zeit ist. Ich war von einem Semester ausgegangen. Die zwei Wochen, die euch noch bleiben würde ich mal grad den Spannungsprüfer in die Laborsteckdose, und immer schön dokumentieren!

Ah, na dann wird mir natürlich auch so einiges klar. Für ein Semester wäre das sicherlich mehr als ungenügend gewesen.
Naja, ich freue mich auf die Semesterferien da darf ich mir für 3 Wochen Vollzeit dann ein Projekt an einem der Lehrstühle aussuchen.

Für die Akustikmessungen haben wir ein M-Audio Mobile Pre II-Box Mikrofon und zugehöriger Software M-Audio Pro Tools MP9 zur Verfügung, vielleicht können wir auch den RAR der TechFak benutzen.
Dieses Mikrofon wird aber über USB an den PC angeschlossen. Oder kann ich über die beiden Line-Ausgänge auch ein Kabel an die Soundkarte führen?
Im ARTA-Kompendium habe ich nämlich nur Versuchsaufbauten gefunden, bei denen das Mikrofon an der Soundkarte angeschlossen wird.

M-Audio Mobile Pre II-Box ist ein USB-Audiointerface. Daran wird ein taugliches Messmikrofon angeschlossen.
Wenn vorhanden, ASIO Treiber benutzen. Die M-Audio Software wird nicht benötigt.
Interface an ARTA testen - wahrscheinlich wird es funktionieren.

;-) Detlef

Danke Detlef,

ups, da hatte ich mich in der Mail vom Praktikumsleiter verlesen und dann nicht genau genug in die Produktbeschreibung geschaut. Ja, zusätzlich ist auch ein Messmikrofon vorhanden, welches weiß ich aber auch noch nicht, bekommen wir die nächsten Tage.

Jetzt müssen wir erstmal schauen, ob einer in der Gruppe einen Laptop mit passender Soundkarte hat oder ob eventuell im RAR Computerequipment bereit steht.

Nach der Impedanzmessung (welche nicht meine Baustelle ist, das macht jemand anderes aus der Gruppe) wollen wir dann mit den Akustikmessungen beginnen.
Angedacht ist auf jeden Fall der Frequenzgang unter verschiedenen Winkeln, wenn es die Zeit erlaubt auch eine Impulsantwort-Messung. Dann anhand der Messwerte einen Sperrkreis bauen und nochmals messen.
Für den Versuchsaufbau hätte ich mich jetzt an die Semikanal-Schaltung aus dem Arta-Kompendium gehalten, da die Messverstärker, die wir hier an der Uni haben, ja ziemlich genau arbeiten dürften.

LG Andi

Hi,

das Audiointerface IST die Soundkarte (hier mit Phantomspeisung für ein entsprechendes Mikro).

Häufigst verbreiteter Irrtum und Auslöser für Verwirrung, der komplexe Frequenzgang F[ω] wird beschrieben durch Amplitudengang /A/ und Phasengang [Φ]

F[ω] = /A/ • e exp [jω] mit ω = 2πf

Das, was vorrangig auch von ARTA gemessen wird, ist die Impulsantwort (mit unterschiedlichen Anregungssignalen). Alles andere wird daraus berechnet. Den Herrn Fourier kennt ihr?

Und einkanalige Messung ist ok.

;-) Detlef

Aha, ok. Gut zu wissen, dann müssen wir uns wahrscheinlich um die ganze Kalibration der "Soundkarte" (bzw. Box) etc. gar nicht weiter kümmern, denke ich?

Die Fourier-Reihe sollte eigentlich allen aus unserer Gruppe zumindest soweit bekannt sein, dass mit ihr Signale in Sinus- und Kosinusfunktionen (bzw. im von dir angesprochenen komplexen Fall eben in eine e-Funktion) "aufgespalten" werden, damit sie der Computer weiterverarbeiten kann.

In deiner Formel, meinst du mit /A/ den Betrag von A? Dann wäre doch die Phaseninformation verloren.

LG Andi

Nachtrag:
Zum Bestimmen der Membranresonanzen eignet sich ja insbesondere die Impedanzmessung.
Würdest du anhand der Messung schon einen Sperrkreis bauen oder dafür allein die Frequenzgangmessung im eingebauten Gehäuse zu Rate ziehen?

Eine gedämmte Box mit einem Volumen von 0,5m³ ist für Messungen wegen der Ausbildung stehender Wellen wahrscheinlich kaum bis gar nicht geeignet, oder?
Gibt leider etwas Probleme, einen passenden Raum zu finden...

na, ihr habt euch was vorgenommen,
zumal 'ne Menge KnowHow scheinbar fehlt

Zum Bestimmen der Membranresonanzen eignet sich ja insbesondere die Impedanzmessung ... oder dafür allein die Frequenzgangmessung im eingebauten Gehäuse zu Rate ziehen

i.d.R. entscheided man nach Frequenzgangmessungen,
ob/welche Filter (Sperrkreis, usw.) nötig sind

Eine gedämmte Box mit einem Volumen von 0,5m³ ist für Messungen wegen der Ausbildung stehender Wellen wahrscheinlich kaum bis gar nicht geeignet, oder?

in jeder Kiste mit Ls gibt's stehende Wellen
(ich bin kein Physiker, aber das weiss sogar ich noch aus
dem Physikunterricht von 30 Jahren,
wenn ich es denn nicht beim LS-Bau an Kiste und Raum auch
gemessen hätte )
i.d.R. bekommt man mit sinnvollen Dämmungen die Stehwellen
nicht komplett unterdrückt, entsprechend sollten die
Kantenlängen der Kiste in einem günstigen Verhältnis stehen,
löst auch nicht das Problem, verbessert aber die Situation

... einen passenden Raum zu finden...

wofür, zum Messen?
per Nahfeldmessung kann man fast überall messen,
...
sonst ging man früher auch gerne nach draussen
und machte GroundPlane-Messungen

p.s.
im Web findet sich zum kostenlosen Download:
Schwamkrug / Römer :
Lautsprecher Dichtung und Wahrheit
Das erste Kapitel mit etwa 35 Seiten sollte man zumindest
lesen, besser noch verstehen

@Detlef

Das Budget von <<100€ erlaubt nur Teillösungen.

ich sehe (auch) eher das Problem in der Zeit.

nur mal so:
- AMP
TDA7370B (o.ä.) hat 4 Verstärker im Chip,
2 für R/L,
2 gebrückt für den Sub

- PSU
irgendein Schaltnetzteil mit 12V, wie es z.B. für die
kleinen TriPath's angeboten wird

- SAT + HP
FRS8-8 in kontrolliert offener Box und mit Kondensator
als HP 1.Ord (der Kondensator trennt dann auch gleich
den Ls vom DC des AMP)
100uF war's wohl etwa für eine Trennfrequenz von 150Hz

- Sub,
irgendwas billiges aus der Bucht, z.B. des Bass aus der
Billichwillich

- TP
würde ich glatt passiv aufbauen (2.Ord.), denn die
zusätzliche Belastung von einem Filter, mit z.B. 50 ohm
Abschluss (dafür gibt's dann auch noch geeignete,
billige Induktivitäten, bei Reichelt bis 150mH,
ein Filter 3.Ord. auf 50ohm braucht etwa 80mH + 40mH
und einen C mit 14uF bei 150Hz Trennung),
macht parallel zu den FRS kein Problem.

Man (der angehende Physiker )müsste lediglich einen
Moment darüber nachdenken, dass die SAT-Ausgänge
gegenphasig sind

Überschlägig bleibt's unter 100 euro
und reicht für diesen Zweck allemal

Hallo Kay,

vielen Dank für deine ausführliche Antwort.

dass es in jeder Kiste stehende Wellen gibt, das ist mir bewusst, genauso dass je kleiner die Kantenlänge, desto höher die Frequenzen, ab denen sich stehende Wellen ausbilden können. Klar, muss ja mindestens die halbe Wellenlänge reinpassen. Ich war nur etwas verunsichert, weil ich öfters gelesen hatte, dass gerade im Bereich niedriger Frequenz auch in großen RARs zu Problemen kommt, deshalb dachte ich mir, dass sich diese Probleme bei einer kleineren Box zu den höheren Frequenzen verschieben.

Eine Frage nun aber zur Nahfeldmessung:
In der von dir vorgeschlagenen Literatur ist von Kammfiltereffekten die Rede, die ab einer Wellenlänge auftreten, die größer als der halbe Membranradius ist.
Wenn ich den Radius unserer Membran (3,65 cm) einsetze, komme ich auf gut 18kHz. Heißt das, dass man bis zu diesem Bereich gut messen kann? Auf einer anderen Seite habe ich nämlich gelesen, dass Nahfeldmessungen nur bis etwa 900Hz zu gebrauchen sind und man für ein korrektes Ergebnis Nah- und Fernfeldmessungen zusammenfügen muss.

Einen gedämmten Raum (wenn auch für em-Wellen ausgelegt) haben wir inzwischen auch schon auftreiben können, wir haben aber nur einmalig 3-4 Stunden Zeit. Deshalb wollen wir versuchen, mit BoxSim und ein paar Nahfeldmessungen im normalen Zimmer einen Sperrkreis zu errechnen, damit wir den schon fertig haben, wenn es in die Kammer geht.

korrekt, je kleiner die Box, desto höhere F für Resonanz,
aber,
da du einen BB verwenden willst, liegen die Effekte
immer noch im Übertragungsbereich, sind jedoch leichter
per Dämmung zubeeinflussen.

Heißt das, dass man bis zu diesem Bereich gut messen kann?

baue auf und messe -selbst-!

Nahfeldmessungen im normalen Zimmer

heutige Messsystem erlauben in Grenzen ein "Abschneiden"
der Raumeinflüsse. Im Badezimmer geht's dennoch nicht
Zudem sind Sperrkreise meist in
höheren Lagen zuhause.
Es wird also überhaupt kein Problem geben,
sofern du messen kannst und die Messung richtig
interpretierst.

Man könnte jetzt stundenlang schreiben,
aber grau ist alle Theorie,
und in der Praxis sieht man recht schnell,
wo's lang geht

Übrigens gibt's hier im Forum auch Bereiche für
- Messtechnik
- Raumakustik

Habe vorhin schon einmal eine Nahfeldmessung (0,35cm zwischen Membran und Mic)durchgeführt.

Das sieht doch schonmal nach etwas vernünftigen aus, oder? Jedenfalls war das Ergebnis gut reproduzierbar. Etwas störend finde ich die Einbrüche im unteren und mittleren Frequenzbereich, da diese schon etwas tiefer sind. Dagegen sollten sich die beiden Üerhöhungen ja gut ausbügeln lassen.

Lg Andi

Das sieht doch schonmal nach etwas vernünftigen aus, oder?

ja

Etwas störend finde ich die Einbrüche im unteren und mittleren Frequenzbereich, da diese schon etwas tiefer sind.

wie soll man hier etwas dazu schreiben, wenn uns die Messbedingungen unbekannt sind?

Das sieht doch schonmal nach etwas vernünftigen aus, oder?

.. ja.

Jetzt noch vernünftig "fenstern" und skalieren. Aussagekräftig wäre die Messung ohne kalibriertes Mic von ca. 200...10.000Kz

;-) Detlef

Morgen,

ja, der Post gestern ist sehr kurz ausgefallen, war nur schnell mit dem Tablet online.

Also mal ein paar Worte zum Versuchsaufbau:
gemessen mit M-Audio Pre Mobile Interface, Beyerdynamic MM 1-Mikrofon und Arta.
Habe davor versucht, die Ein- und Ausgänge des Pre Mobile wie im Arta-Kompendium beschrieben zu kalibrieren, hoffe, dass es so richtig war.
Kann mir noch jemand sagen, wo ich die Empfindlichkeit des Mikros direkt eintragen kann? Diese steht ja im Datenblatt drin, aber in Arta habe ich nur gefunden, wo man das ausmessen kann. Da ich aber nicht wusste, mit welche Eingangspegelverstärkung das Pre-Mobile hat, habe ich quasi nur im Menü rumgespielt, bis ich irgendwann mehr oder weniger durch Zufall recht nah an den Wert des Datenblatts gekommen bin.

Das Mikro habe ich 3,5mm (so gut ich das eben ausmessen konnte) vor der Membran mittig platziert (Membrandurchmesser 7,2cm).
Danach habe ich in Arta die Impulse Response ausgewählt, Pink Noise als Signal genommen und natürlich noch entsprechend Abtastrate etc. eingestellt.

Detlef: was genau soll skaliert werden? Das mit dem Fenstern denke ich, habe ich kapiert (in der Impulsantwort vor und hinter das gemessene Signal klicken, vereinfacht gesagt, meinst du das?).

Im RAR würden wir ja gerne auch noch von etwas weiter weg messen. Jetzt bin ich aber noch auf der Suche, was ein sinnvoller Abstand zwischen Mikro und Lautsprecher ist. Konkrete Angaben hatte ich nur für die Nahfeldmessungen gesehen. Oder ist das bei Fernfeldmessungen mehr oder weniger egal?

Du solltest nur sicherstellen, dass du dich im Fernfeld befindest. Da gibt es allerdings etliche Ansätze wann das Fernfeld beginnt. Bei einem 7cm Breitbänder solltest du dich aber mit 1m auf der sicheren Seite befinden.

Und ob ich dann noch weiter weg bin, spielt (wenn man den Messraum ignoriert) keine Rolle mehr? Sehr gut.
Ich versuche mal aufzuzeichnen, wie ich mir die Aufstellung von Mikrofon und Lautsprecher im Messraum so denke.
Die genauen Maße des Raumes weiß ich leider nicht.
Meine Gedanken dazu waren folgende:
Der Lautsprecher und das Mikrofon sind auf der Mittellinie des Raums platziert, damit sich hier die unterste Resonanzfrequenz des Raumes aufhebt. Nach oben und unten habe ich die Abstände so gewählt, damit die von Vorder- und Rückseite reflketierten Schallwellen zwar gleichzeitig, aber deutlich verzögert zum "richtigen" Signal am Mikrofon eintreffen.


Kann vielleicht noch jemand Bezug hierzu nehmen?

Eine Frage nun aber zur Nahfeldmessung: In der von dir vorgeschlagenen Literatur ist von Kammfiltereffekten die Rede, die ab einer Wellenlänge auftreten, die größer als der halbe Membranradius ist. Wenn ich den Radius unserer Membran (3,65 cm) einsetze, komme ich auf gut 18kHz. Heißt das, dass man bis zu diesem Bereich gut messen kann? Auf einer anderen Seite habe ich nämlich gelesen, dass Nahfeldmessungen nur bis etwa 900Hz zu gebrauchen sind und man für ein korrektes Ergebnis Nah- und Fernfeldmessungen zusammenfügen muss.

Habe ich mich da nun verrechnet, oder sin diese 900Hz als Grenze "Murks"? Kann ich bei Arta auch in der Testversion Nah- und Fernfeldmessungen zusammenfügen?

LG Andi

He, He, Student,
zur Doku der Messbedingungen gehört auch die
Beschreibung des Testobjektes.
Bei obiger Messung "stört" mich das linke Ende,
die Einbrüche oben, genauso wie der auf Achse stärkere
Hochton, sind bei einem BB gerne mal so. Da wird man
auch nicht grossartig dran drehen, solange es keine
Resonanzen der Kiste, Montagefehler, o.ä. sind.

Du solltest nur sicherstellen, dass du dich im Fernfeld befindest.

Wer oder was???
Warum???

Jetzt bin ich aber noch auf der Suche, was ein sinnvoller Abstand zwischen Mikro und Lautsprecher ist.

Für mich ist die Messtechnik ein Werkzeug,
ich messe, was ich messen will
Allerdings muss man Messfehler erkennen (können),
bzw. die Grenzen kennen,
eine Mehr-Wege-Box kann man nicht im Nahfeld messen,
es sei denn man hat mehrere Mikros,
oder auch zur Erfassung der Bündelung/Einfluss der
Schallwand muss man ein Stück weg vom LS.

0,5..1m sind in normalem Wohnräumen ein guter Abstand,
da man hier noch die Reflexionen "abgeschnitten" bekommt.
Damit definiert man aber auch die untere Grenzfreq. der
Messung.

Oh, das hatte ich natürlich ganz vergessen.
Es handelt sich um diese Box:
http://www.hifi-forum.de/viewthread-267-7.html
Was das linke Ende angeht, ich hab heute mal versucht das Fenster in Arta richtig einzustellen, dann ist der Einbruch am linken Ende weg:

Es irritiert mich etwas, dass der Anstieg links nicht steiler ist, die Resonanzfrequenz vom Chassis liegt doch bei 130Hz?

Kannst du mir vielleicht noch kurz erklären, wie sich die untere Grenzfrequenz berechnet?
Ich habe folgendes in einem PDF gefunden:

5.2.1.1 Nahfeldmessung
Bei der Nahfeldmessung wird das Mikrofon so dicht wie möglich an den Lautsprecher herangeführt.
Dadurch ergibt sich ein extrem hoher Signalpegel; Reflexionen können meist vernachlässigt werden.
Mikrofon und Lautsprecher sollten im Mittelpunkt einer möglichst großen gedachten Kugel aufgestellt
werden, deren Oberfläche von der nächststehenden Wand berührt wird.
Die Nahfeldmessung ist auch in nicht-schalltoten Räumen sehr gut durchführbar, die Gültigkeit der
Meßergebnisse ist aber auf niedrige Frequenzen beschränkt. Wegen der Bedingung
2⋅ π ⋅ r < λ
mit
λ = c/ f
ergibt sich als Grenzfrequenz
f max =
c
2⋅π ⋅ r
mit r=Radius des Lautsprechers
5.2.1.2 Fernfeldmessung
Bei der Fernfeldmessung sollte der Mikrofonabstand mindestens das 3-fache der Lautsprechergröße sein,
in der Praxis wählt man meist 1 m.
Mikrofon und Lautsprecher sollten in den Brennpunkten eines möglichst großen gedachten Elipsoides
aufgestellt werden, dessen Oberfläche von der nächststehenden Wand berührt wird.
Die Fernfeldmessung ist sehr echoempfindlich und sollte im Freifeld oder schalltoten Raum erfolgen.

Zum Einen steht da jetzt eine andere Formel für die Grenze der Nahfeldmessung, als ich ursprünglich gefunden hatte, mit der Formel hier komme ich auf rund 1500Hz.

Aber für die Grenzfrequenz im Fernfeld habe ich weiter nichts gefunden.

LG Andi

Hi Andi,

wissenschaftlich belegtes findest Du mit "sengpiel hallradius".
Der LS ist nicht ganz leicht zu messen, da BR nach hinten raus geht. Im Bassbereich musst Du mit zusammengesetzten Messungen arbeiten. Du kannst Thomas aka Tiefton auch direkt anschreiben und wie ich ihn kenne ...

;-) Detlef

Danke Detlef,

habe jetzt wegen der BR-Messung mal ein Thema bei der Messtechnik aufgemacht. Irgendwie google ich wohl nach den falschen Begriffen, aber ich habe nichts konkretes gefunden, wie man so eine Box denn nun genau ausmisst.

LG Andi

sorry,
man wird dir nicht alles vorkauen

ich hatte empfohlen:

im Web findet sich zum kostenlosen Download: Schwamkrug / Römer : Lautsprecher Dichtung und Wahrheit

daraus
S.225, Bild 6.12
"Die Nahfeldmessung zeigt für Frequenzen, deren
Wellenlänge kleiner als der halbe Membrandurchmesser
ist,
die bekannten Kammfiltereffekte. Zur Messung dieser
Frequenzen ist ein anderes Messverfahren anzuwenden
(Gating- oder Ground-Plane Messung)."

Noch Fragen?

Bei Bassreflex braucht man zwei Mikros mit Pegelanpassung,
oder man macht zwei Messungen und setzt diese
in der Mess-Software zusammen,
oder man hat einen grossen RAR (ggf. draussen auf der Wiese ) zur Verfügung.