Plattenschwinger - funktioniert dieser Weg zu mehr Membranfläche?

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SonnyTucson
Hat sich gelöscht

#1 erstellt: 27. Jan 2015, 09:43

Liebe Akustik Foristen,

vor allen in den amerikanischen Akustikforen gibt es immer wieder Diskussionen zu neuen, wirksameren Konstruktionen von Absorbern oder Diffusoren. Obwohl in einem Thread ein anderes Prinzip vorgestellt wurde, brachten einige Beiträge mich auf die Idde, die herkömmliche Konstruktion des Plattenschwingers zu überdenken.

Fragestellung:
- warum schwingt nur eine Membran in einem dichten Korpus gegen ein Volumen?
- ist tatsächlich ein dickes (nicht mitschwingendes) Gehäuse für die Funktion unabdingbar, oder kann die Rückseite auch durch eine weitere Membran ersetzt werden
- können im Extremfall auch alle Seiten durch Membranen ersetzt werden, die nur durch ein Rahmen gestützt werden:

Das Volumen im inneren würde weiterhin mittels Dämmwolle 'beruhigt'. Die Membranen würden (nahezu) gleichzeitig angeregt werden, die eintreffende Wellenfront hätte, je nach Absorber-Abmessungen, lediglich eine Verzögerung zwischen einer halben und einer Millisekunde zwischen Vorder- und Rückseite. Die effektiv schwingende Fläche würde im Gegensatz zum bisherigen Prinzip zumindest verdoppelt.

Nachteil: die bekannten Berechnungen zur Auslegung eines Plattenschwingers dürften hier nicht mehr Bestand haben, die Tuningfrequenz müsste experimentell ermittelt werden.

(wahrscheinlicher) Vorteil:
- z.B. beim quadratischen Grundriss, wie oben gezeigt, würde jede Membran gegen eine viel tieferes 'Gehäuse' schwingen, die Fres also auch deutlich tiefer liegen
- auch bei einem 'bescheidenen Grundriss (sagen wir Kantenlänge 0,5m) hätte man umlaufend 2m schwingende Membranfläche (natürlich mal der Höhe des Absorbers)
- bei Eckaufstellung in einem Raum wäre ein solcher Plattenschwinger auch mit einer größeren Membranfläche im 'Modenbauch' der meisten Anregungsfrequenzen platziert und könnte 'augenfreundlicher designed' werden (WAF-Faktor)

Prinzipiell stellt sich erst einmal die Frage, ob der Aufbau eines Plattenschwingers überhaupt die 'steife' Rückwand benötigt, oder ob mehrere Membranen gegen ein Volumen arbeiten können?

Ich erwarte eine anregende Diskussion!

Grüsse
Guido

[Beitrag von SonnyTucson am 27. Jan 2015, 09:45 bearbeitet]

Cellistikus
Stammgast

#2 erstellt: 27. Jan 2015, 11:55

ein interessanter Ansatz!

Ich kenne Plattenschwinger eher so, dass diese als Wandelement mit großer Oberfläche (oder mehrere Plattenschwinger zusammen) im Raum sind. Da diese zur Bekämpfung von Raummoden und als Bassabsorber dienen, entfalten sie direkt an der Wand die größte Wirkung, weil hier alle Bassfrequenzen ein Pegelmaximum haben.
Als solche Kiste frei aufgestellt kann passieren, dass in einem Bereich der Auslöschung stehend eben diese Frequenz als Raummode unberührt bleibt.
Ich finde einen Plattenabsorber an der Wand dekorativer als so eine Kiste im Raum.
Und noch eine Frage: kann eine Platte mit 0,5 m Kantenlänge überhaupt tief genug schwingen?

SonnyTucson
Hat sich gelöscht

#3 erstellt: 27. Jan 2015, 12:45

Hi Cellistikus,

ich habe allerdings nicht geschrieben, daß diese Plattenschwinger frei aufgestellt werden sollen, im Gegenteil, ich erwähnte die Raumecken als Aufstellungsort (quasi als Erstatz für Superchunks)!?

Und noch eine Frage: kann eine Platte mit 0,5 m Kantenlänge überhaupt tief genug schwingen?

Die Wirkfrequenz der normalen Plattenschwinger wird vom Flächengewicht der Membran sowie von der Bautiefe bestimmt, die Plattengröße geht natürlich in den Wirkunsgrad mit ein, ist aber nicht für die Fres von primärer Bedeutung. Ich würde in diesem Fall auch von einer freien Aufhängung der Membrane (Gummisicken o. Ä.) ausgehen und nicht von der eingespannten Membrane (geklebt, genagelt etc). Damit würde die Resonanzfrequenz dann maßgeblich von der Konstruktion abhängen, nicht von der reinen Membranfläche.
0,5m waren nur mal ein Beispiel (vielleicht ein schlechtes), über die Ästhetik möchte ich hier auch nicht diskutieren, sondern nur, ob das Konzept überhaupt aufgehen könnte.

Könnte ein solches Prinzip ohne herkömmliches Gehäuse, bessere Ergensisse liefern?

Cellistikus
Stammgast

#4 erstellt: 27. Jan 2015, 14:14

ah, ok, die freie Aufstellung war eine Annahme von mir, weil du ja alle 4 Seiten schwingend machen willst. In einer Raumecke aufgestellt würde es ja auch ausreichen, zwei Seiten schwingend zu machen, oder? Die beiden Platten, die an den Wänden stehen, würden so nicht nutzlos werden?

Im herkömmlichen Plattenschwinger hängt ja die Resonanzfrequenz von der dynamischen Steifigkeit der Luftschicht im Inneren ab.
Ich versuche mir mal das ganze System vorzustellen... ist aber nicht so leicht...

Wenn du nun alle Wände schwingend, bzw. frei aufgehängt machst, dann beeinflussen sich die Wände gegenseitig und die Luft wird, je nach "Federhärte" der Wände, womöglich den Druck direkt an die Wände weitergeben (dann sehr tiefe Resonanzfrequenz). Wenn aber bei großen Wellenlängen alle Seiten gleichzeitig eingedrückt werden, müsste sich das ganze wieder wie 4 normale Plattenschwinger verhalten.

SonnyTucson
Hat sich gelöscht

#5 erstellt: 27. Jan 2015, 15:18

In einer Raumecke aufgestellt würde es ja auch ausreichen, zwei Seiten schwingend zu machen, oder? Die beiden Platten, die an den Wänden stehen, würden so nicht nutzlos werden?

Ich bin mir nicht sicher, aber wenn ich ein solches Konstrukt schon 10-20cm aus einer Ecke herausziehe, müsste doch auch im 'Hohlraum' dahinter schon ein deutlicher Wechseldruck vorliegen, der die Membranen anregt? Könnte man einfach durch Simulation mittels eines anderen 'Hindernisses' zuhause messen.

Wenn aber bei großen Wellenlängen alle Seiten gleichzeitig eingedrückt werden, müsste sich das ganze wieder wie 4 normale Plattenschwinger verhalten.

Genau so habe ich mir das für den tieffrequenten Bereich auch vorgestellt.

Die Membranen würden bei ausreichenden Wellenlängen in Phase schwingen. Inwieweit dies die Wirksamkeit des Konzepts beeinflusst, wage ich nicht vorherzusagen.

icebaer72
Stammgast

#6 erstellt: 28. Jan 2015, 09:11

SonnyTucson (Beitrag #5) schrieb:

Wenn aber bei großen Wellenlängen alle Seiten gleichzeitig eingedrückt werden, müsste sich das ganze wieder wie 4 normale Plattenschwinger verhalten.

Genau so habe ich mir das für den tieffrequenten Bereich auch vorgestellt.

Die Membranen würden bei ausreichenden Wellenlängen in Phase schwingen. Inwieweit dies die Wirksamkeit des Konzepts beeinflusst, wage ich nicht vorherzusagen.

Wie gross müssten denn dann die Wellenlängen sein, damit an allen Seiten ungefährt gleich grosser Druck herrscht, damit die Seiten in Phase schwingen können?

Wenn wir bspw. eine Frequenz von 80Hz nehmen, hat die eine Wellenlänge von gut 4m. Die Distanz zwischen Druckmaximum und -minimum beträgt aber nur gut 1m. Das ist im Verhältnis zu einem Plattenschwinger mit einer Seitenlänge von bspw. 0,5, nicht allzu viel.

Dann würde ich vielleicht eher sagen, dass bei dieser Wellenlänge inhomogene Druckverhältnisse herrschen. Somit würde eine Seite mehr Druck erfahren, als die gegenüberliegende. Dadurch könnte die gegenüberliegende Seite eventuell sogar als passive Bassmembran wirken und denn Schall wieder verstärken.

Bei sehr tiefen Frequenzen könnte es dann aber wieder funktionieren. Man müsste also relativ dicke Folien nehmen, die nur im ganz unteren Frequenzbereich arbeiten.

Zudem frage ich mich, wie stark der Druck zunimmt, wenn nicht nur eine Seite eingedrückt wird, sondern mehrere (bis zu 6) Seiten. Das könnte sich auch kontraproduktiv auswirken, wenn der innere Druck dadurch grösser, als der äussere Schalldruck wird.

Sind aber halt alles nur Überlegungen....

Die Idee finde ich aber gut

SonnyTucson
Hat sich gelöscht

#7 erstellt: 28. Jan 2015, 10:26

Hallo Icebaer,

Du hast recht, die Verhältnisse dürften im Oberbassbereich größtenteils sehr inhomogen sein. Wann, welche Frequenz gerade für ein Druckmaximum oder -minimum an welcher Membran sorgt, bleibt unvorhersehbar. Dies ist allerdings auch schon im Prinzip des herkömmlichen Plattenschwingers (und besonders des VPR) ein normales Verhalten. Wenn ich einen herkömmlichen Resonator von z.B 2m Kantenlänge konstruiere, würde eine vorbeilaufende Wellenfront (die wenigsten Schallwellen treffen im 90° Winkel auf !) bei ebenfalls angenommenen 80Hz an der Membran sowohl Zonen von maximalem als auch minimalen Schalldruck hervorrufen, die Membran also zu Biegeschwingungen anregen.
Somit wäre das 4-seitige Konzept nicht unbedingt von Nachteil oder grundsätzlich verschieden vom 'normalen' Membranabsorber.

Da der 4-seitige Plattenschwinger komplett mit Dämmwolle gefüllt werden soll, kann ich mir eine Verstärkung einiger Frequenzen (Passivmembraneffekt) eher nicht vorstellen. Ich gebe aber zu, das die Vorhersagbarkeit des Absorptionverhaltens im Gegensatz zum Absorber mit nur einer Membran abnimmt!

Cellistikus
Stammgast

#8 erstellt: 29. Jan 2015, 15:41

Und wenn du vier getrennte Kammern machst?

SonnyTucson
Hat sich gelöscht

#9 erstellt: 29. Jan 2015, 17:47

...dann reduziere ich die dynamische Steifigkeit der federnden Luftschicht und erhöhe die Resonanzfrequenz. Am liebsten hätte ich natürlich, wenn diese Bauform gerade bei ganz tiefen Frequenzen wirkt. Also in den Fällen, wo der an der Wand aufgestellte, herkömmliche Plattenschwinger schon drastisch an Wirkung verliert.

Vielleicht muß ich einfach mal einen Prototypen bauen. Unmöglich wird es nur, das Absorptionsverhalten mit einem normalen Plattenschwinger zu vergleichen. Soll man die schwingende Membranfläche gleich machen, oder das Volumen, oder die Bautiefe, oder.....

Der vierseitige PS könnte in der Raumecke eine bessere Ankopplung an alle Raummoden haben, während der herkömmliche aufgrund seiner Ausdehnung natürlich aus diesem Bereich herausragt.

Was für ein Dilemma !

ehemals_Mwf
Inventar

#10 erstellt: 30. Jan 2015, 00:58

Hi,

SonnyTucson (Beitrag #9) schrieb:

...dann reduziere ich die dynamische Steifigkeit der federnden Luftschicht und erhöhe die Resonanzfrequenz...

...ähm, wenn alle z.B. 4 Flächen ~gleichgroß sind, sollte es bez. Steifigkeit keinen Unterschied machen, ob alle 4 gemeinsam auf das Volumen wirken oder jeder allein auf 1/4.

Das ist wie beim LS-Gehäuse mit mehreren TTs.

lG,
Michael

SonnyTucson
Hat sich gelöscht

#11 erstellt: 30. Jan 2015, 08:13

Stimmt, in Bereichen wo sie phasengleich schwingen, würde wohl nur ein Viertel des Volumens in die Berechnung eingehen.
Ob dies in Realität bei allen Nichtlinearitäten, die solch ein System besitzt, auch zum Tragen kommt?

Cellistikus
Stammgast

#12 erstellt: 30. Jan 2015, 10:52

Mwf (Beitrag #10) schrieb:

wenn alle z.B. 4 Flächen ~gleichgroß sind, sollte es bez. Steifigkeit keinen Unterschied machen, ob alle 4 gemeinsam auf das Volumen wirken oder jeder allein auf 1/4.

Das ist wie beim LS-Gehäuse mit mehreren TTs.

lG,
Michael

das Prizip eines Lautsprechers ist hier nicht direkt übertragbar. Beim LS schwingen ALLE Membranen IMMER gleich.
Was ist bei diesem Plattenschwinger bei dem Fall, dass bei Wellenlänge 1 m, Abstand Druckmaximum und -minimum sind 0,5 m, sind? die gegenüberliegenden Platten schwingen Phasenversetzt und Luft wird im Inneren nur hin und her geschoben? Wird da noch etwas absorbiert, oder sogar verstärkt? Und was passiert in dem Bereich dazwischen? Das lässt sich jetzt nicht so einfach aus überlegungen beantworten... oder?
Ich glaube es gilt: Versuch macht kluch! Doch frage ich mich, was kann diese Art von Absorber im Bassbereich besser als so einer aus Schaumstoff?

SonnyTucson
Hat sich gelöscht

#13 erstellt: 30. Jan 2015, 15:24

Wird da noch etwas absorbiert, oder sogar verstärkt?

Also absorbiert wird auf jeden Fall, da das Gehäuse mit Dämmwolle gefüllt ist und Schallenergie sowohl durch die Schwingungsanregung der Membranen als deren Biegewellen 'vernichtet' wird. Aber der Wirkungsgrad lässt sich halt kaum vorhersagen, da er manchmal gleichphasig und zeitweise gegenphasig angeregt wird. Dies könnte bedeuten, das zeitweise eine Membran gegen die komplette Tiefe des Gehäuses arbeitet (tiefe Abstimmung, hoher Wirkungsgrad) aber manchmal auch alle Membranen gleichzeitig (dann evtl jede gegen 1/4 Volumen).

Doch frage ich mich, was kann diese Art von Absorber im Bassbereich besser als so einer aus Schaumstoff?

Grundsätzlich wie sich ein Plattenresonator bei geringerer Bautiefe auf tiefere Frequenzen abstimmen lässt als ein 'Superchunkdesign' aus Dämmwolle, sowie das dieser auch weniger Höhen & Mitten beeinflusst und damit den Raum nicht überdämpft.

Aber Du hast recht, ohne Versuch bleibt alles Makulatur!

ehemals_Mwf
Inventar

#14 erstellt: 31. Jan 2015, 01:29

Cellistikus (Beitrag #12) schrieb:

... bei Wellenlänge 1 m, ...

= >300 Hz.
Ich dachte bisher, Sonny wünschte eine Diskussion zur Wirkung im Bereich von diskreten Raum-Moden (<100 Hz) ?

Cellistikus
Stammgast

#15 erstellt: 02. Feb 2015, 11:49

ja, das ist klar. nur sehe ich wenig Nutzen in einem Bassabsorber, der bei 300 Hz Schweinereien verursacht...