Membranregelung über Optoelektronik?

Spatz
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Membranregelung über Optoelektronik?

Beitrag von Spatz »

Moin,

mir kam vorhin eine Idee für die "einfache" Realisierung einer Sensorregelung für Konuschassis: Ein optischer Maussensor, der die Bewegung eines am Konus angebrachten und möglichst gut geführten Pappstreifen in eine analoge Steuerspannung überführt.

Moderne Lasersensoren (z.B.Avago ADNS-9500) können mit einer Abtastrate von knapp 12 kHz Beschleunigungen bis zu 30g verarbeiten. Kosten tut der Sensor alleine ca. 6$...

Mechanisch könnte man einen Pappstreifen an einem Ende abknicken und so an die Rückseite der Membran kleben, dass er sich parallel zu VC-Achse bewegt. Hinter dem Chassis, z.B. am Magneten wird die Platine mit dem Sensor befestigt, der Pappstreifen gleitet durch eine Führung am Sensor vorbei. Hätte den Vorteil, dass es reversibel ist.

Elektrotechnisch müsste man eine Schaltung entwicklen, die aus dem Signal des Sensors eine Analoge Spannung berechnet, die z.B. pro mm Hub 0,2 Volt ausgibt. Dafür muss vmtl ein µProzessor und ein AD-Wandler (muss ja nicht Burr Brown sein) her. Leider kenne ich mich mit sowas überhaupt nicht aus, ich hab nur die Ideen...

Was meint ihr, klappt sowas?

Ciao,

Spatz
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JoeBroesel
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Beitrag von JoeBroesel »

Hallo Spatz,

der Gert hat es mir auch letztes Wochenende nochmal erklärt: Mit so einer Maßnahme kann man den Ort der Membran feststellen. Aber das genügt nicht. Was man bräuchte wäre die Geschwindigkeit. Die könnte man aus dem Ort nur durch Differenzieren ermitteln, und das ist das Problem. Und um die Beschleunigung zu bekommen, müßte man nochmals Differenzieren. Da ist es doch viel leichter, gleich die Geschwindikeit zu messen, so wie Gert/Michael es bei der AGM 3.3 machen.

Grüße
Rainer.
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KSTR
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Beitrag von KSTR »

Geht schon auch mit Lagesensor, das Audiosignal muss dann zweimal integriert werden und dann wird auf Lage geregelt (so wie beim Schnelle-Sensor einmal integriert wird und auf Geschwindigkeit geregelt wird). Sinn macht Lageregelung nur bei Basschassis (bzw großen Hüben), da aber umso mehr, mE.

Auf der Electronica ist mir ein neuer industrieller Lagesensor untergekommen, den ich vlt. mal austesten will.

Die alles überragenden Fragen sind immer die gleichen: Ist der Sensor+Schaltung mindestens 10x linearer als meine Zielvorstellung für das Ergebnis und habe ich brauchbare Betriebsparameter (Rauschabstand, Störfestigkeit, Bandbreite)?

Grüße, Klaus
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Spatz
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Membranregelung über Optoelektronik?

Beitrag von Spatz »

Moin,

kann man eigentlich eine Membran auch Mittels Optoelektronik regeln? Die Lichtstärke nimmt ja mit mit dem Quadrat der Entfernung ab. Ergo sollte eine kleine LED an der Membrane und eine Fotodiode gegenüber am Korb montiert einen von der Membranposition abhängigen Ausgangsstrom liefern, den man für eine Membranregelung nutzen könnte.

Eventuell könnte man das ganze sogar mit Spiegelfolie an der Membran und einer stark bündelnden LED auf einer Platine realisieren...

Wo ist der Haken/Warum wurde das noch nicht gemacht? Ist die Leuchtstärke der LED oder der Ausgangsstrom der Fotodiode zu unlinear für eine sinnvolle Regelung?

Ciao,

Spatz
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axxxxx

Beitrag von axxxxx »

Moin Spatz,

ich glaube, das wurde bereits gemacht.
Wenn ich mich korrekt entsinne, dann hat T&A so die Regelung (der TT glaube ich nur...) realisiert.
Gruß,
Kai
phase_accurate
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Beitrag von phase_accurate »

T+A benutzte nicht den Abstand zum Messen der Membranbewegung, somdern hatten eine Art Lichtschranke, welche von einem Konus, der innen an der Dustcap befestigt war und rückseitig zum Korb herausragte, abhängig von der Manbranposition, abgedekt wurde.

Gruss

Charles

P.S.: Hoffe, obiger Satz ist verständlich.
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Ich hab den Thread nicht so schnell gefunden... Aber ich glaube wir hatten das Thema mal und es kam dabei heraus, daß die optische Abtastung zwei Nachteile hatte 1. Rauschabstand (Dynamik) und regelungstechnisch wegen der Positionsabtastung, so daß man das Mesßsignal (glaube ich) differenzieren müsste, was technisch nicht so optimal machbar ist. Soweit meine etwas lückenhafte Erinnerung, vielleicht meldet sich ja unser Gert kurz dazu... :D

Gruß,
Winfried
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Edit: Danke für den Hinweis Winfried; die Threads sind jetzt "verschmolzen".
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Winfried,
wgh52 hat geschrieben:Ich hab den Thread nicht so schnell gefunden... Aber ich glaube wir hatten das Thema mal und es kam dabei heraus, daß die optische Abtastung zwei Nachteile hatte 1. Rauschabstand (Dynamik) und regelungstechnisch wegen der Positionsabtastung, so daß man das Mesßsignal (glaube ich) differenzieren müsste, was technisch nicht so optimal machbar ist. Soweit meine etwas lückenhafte Erinnerung, vielleicht meldet sich ja unser Gert kurz dazu... :D
hier zur Stelle :P . Stimmt, was Du sagst. Rauschabstand und zweimal differenzieren. Alternativ das Signal zweimal integrieren. GK-Faktor sinkt damit um 12dB/Oktave mit steigender Frequenz. Im Bass ist das einzig Vernünftige nach meiner bescheidenen Meinung die induktive Regelung. Was ich nicht sage, weil ich mir das eben so zusammen reime, sondern weil ich recht viel schon ausprobiert habe.

Viele Grüße
Gert
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JOE
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Beitrag von JOE »

Der Hochtonbereich der FM 901 Laser ist/war lasergeregelt. F. Müller wird seine guten Gründe haben, warum er das bei den neueren Modellen nicht mehr verwendet ...

Gruß
Joe
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo tthorsten,
tthorsten hat geschrieben:...was ist mit Doppelschwingspulen Chassis...
Ich gehe mal davon aus, daß hier das induktive Übersprechen der angetriebenen auf die "Sensor"wicklung das "Messergebnis" zu stark stört. Nicht umsonst sind die Sensorspulen bei BM& und Silbersand senkrecht zur Antriebsspule angeordnet. Auch hier kann Gert sicher fundierter antworten. :D

Die aktive Impedanzkontrolle (ich hab das Paper nur sehr oberflächlich gelesen) behandelt mbMn zwar die Tiefenresonanz, regelt aber andere störende Effekte nicht aus (weil sie diese aus o.g. Gründen nicht "messen" kann).

Gruß,
Winfried

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Ralph Berres
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Beitrag von Ralph Berres »

KSTR hat geschrieben:Geht schon auch mit Lagesensor, das Audiosignal muss dann zweimal integriert werden und dann wird auf Lage geregelt (so wie beim Schnelle-Sensor einmal integriert wird und auf Geschwindigkeit geregelt wird). Sinn macht Lageregelung nur bei Basschassis (bzw großen Hüben), da aber umso mehr, mE.
Hallo Klaus

Ich behaupte es geht nicht. Man kann nicht die Lage (also die Auslenkung) sowohl unterhalb als auch oberhalb der Resonanzfrequenz regeln, auch nicht die Beschleunigung. Das System würde schwingen.

Einzig und alleine die Geschwindigkeit kann man sowohl unterhalb, als auch oberhalb der resonanzfrequenz eines Chassis regeln, ohne das es instabil wird. Die näheren mathematischen Zusammenhänge kann dir gerne der Herr Friedrich Müller erklären, der hat nämlich in den 70ger Jahren mal ein Scryptum genau zu diesem Thema veröffentlicht, mit samt der kompletten mathematischen Abhandlung.

Ralph
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KSTR
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Beitrag von KSTR »

Dann ist diese Doktorarbeit eine Fälschung (soll ja vorkommen) : ;)

http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus ... arbeit.pdf

... und die zug Patentanmeldung DE 102 56 033.1 gleich mit...
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musikgeniesser
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THIELE-SMALL SCHNEE VON GESTERN?

Beitrag von musikgeniesser »

Moin Forenten,

hat jemand verstanden, was auf dem Foto des Deckblattes abgebildet ist? Blicken wir da in die Schwingspule, in der -- etwas überraschend für mich -- gähnende Leere und damit überaus üppige Platzverhältnisse für den Sensor herrschen, den man dann in der Mitte des Bildes vermuten darf? Diese kleine, quaderförmige Vorrichtung, aus der hinten ein Kabel zu wachsen scheint? Und dann an der Membran der Kleber? Ist damit an der Schwingspule irgend etwas befestigt? Könnte der Lautsprecher so überhaupt noch funktionieren?

Dass das nun eine Arbeit von Guttenberg'scher Qualität sein könnte, glaube ich -- unbeschadet des Umstandes, dass Erlangen nicht allzu weit von Bayreuth entfernt liegt -- nicht so schnell. Vielleicht gibt es doch einen klaren Unterschied zu der hier genannten Einlassung von Herrn Müller. Im Abstrakt steht etwas von der Ablösung des Thiele-Small-Modells durch ein besseres und genaueres. Ob das auf die konzentrierten Elemente zurückgeht, weiß ich nicht, ich hatte nur Physik Leistungskurs in der Schule. Meine Geduld, die ganze Arbeit zu lesen, ist daher begrenzt.

Die Lichtschranken-Regelung war neben T&A auch in den Subwoofern von IQ zu finden. Unterlagen dazu -- also Prospekte, in denen das erklärt wird -- habe ich noch in meinem Archiv. Könnte ich scannen, wenn Interesse besteht.

Ist eigentlich gar nicht meine Zeit, so früh, aber ich bin gerade mal wach. Also nicht wundern, wenn ich groben Unfug geschrieben haben sollte. Einfach richtigstellen, das ist immer noch das einfachste.

Herzliche Grüße

PETER
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Ralph Berres
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Beitrag von Ralph Berres »

KSTR hat geschrieben:Dann ist diese Doktorarbeit eine Fälschung (soll ja vorkommen) : ;)

http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus ... arbeit.pdf

... und die zug Patentanmeldung DE 102 56 033.1 gleich mit...
Ich habe diese Arbeit auch gelesen. Der Sensor ist ein interessanter Ansatz. Doch kommt die Regelung letztendlich auch auf eine Geschwindigkeitsgegenkopplung hinaus.

Wir können uns ja mal die drei Gegenkopplungen betrachten.

Aber zunächst muss man mal eine Gegenkopplung an sich betrachten.

Unter dem Überbegriff Rückkopplung gibt es zwei Arten Die Gegenkopplung. Da wird das Ausgangssignal dem Eingangssignal um 180° phasengedreht hinzuaddiert ( also subtraiert ) bei einer Mitkopplung mit einer Phasendrehung von 0° hinzuaddiert. Wenn die Schleifenverstärkung ( also die Verstärkung der kompletten Rückkopplungsschleife ) = oder Größer 1 wird, fängt das Gebilde an ´zu schwingen, und wir haben einen Oszillator. Erst bei diesen Beiden Bedingungen zusammen tritt Selbsterregung ein. ( Verstärkung >1 bei 0° )

Wie verhält sich ein Integrierglied bzw Differenzierglied. Ein Integrierglied ist grob betrachtet nichts anderes als ein Tiefpass 1. Ordnung ( 1 Ordnung, weil nur ein Energiespeicher in Form eine´s Kondensators oder Spule vorhanden ist ). Es hat eine bestimmte Frequenz ab wo der Pegel um 6db/ Oktave mit ansteigen der Frequenz abfällt. Befindet man sich weitgenug von dem Knickpunkt entfernt, ist die Phase des Ausgangs gegenüber dem Eingang um +90° frequenzunabhängig verschoben.

Bei einen Differenzierglied handelt es sich um einen Hochpass 1.Ordnung. Hier fällt der Pegel unterhalb des Knickpunktes mit abfallender Frequenz um 6db/Oktave und die Phasenverschiebung ist -90°

Merke bei einen KondensaTOR eilt der Strom VOR
bei einer InduktiviTÄT kommt der Strom zu SPÄT.

Ein Lautsprecher ist ein schwingungsfähiges System ähnlich eines Feder-Masse systems.

Unterhalb der Resonanzfrequenz ist die Auslenkung unabhängig von der Frequenz. Die Geschwindigkeit steigt mit 6db/Oktave ab ( 1mal differenziert ) und die Beschleunigung mit 12db/ Oktave ab ( 2 mal differenziert ).

Oberhalb der Resonanzfrequenz ist die Beschleunigung frequenzunabhängig. Und die Geschwindigkeit nimmt gegenüber der Auslenkung um 6db /Oktave ab ( 1mal integriert ) und die Auslenkung u´m 12db/Oktave ( 2mal Integriert ).


Wir regeln die Beschleunigung. Oberhalb der Resonanzfrequenz funktioniert das auch solange, bei der Resonanzfrequenz der Gegenkopplungsgrad 1 nicht überschritten hat. Wird die Gegenkopplung stärker, wird unterhalb der Resonanzfrequenz die Phase um 2*90° = 180 Grad gedreht, und aus der Gegenkopplung wird eine Mitkopplung.

Wir regeln die Auslenkung oder auch Weg.

Dieses funktioniert unterhalb der Resonanzfrequenz. Auch hier dreht sich die Phase jetzt überhalb der Resonanzfrequnz um 2*90° aber jetzt anders rum. Auch hier wird aus der Gegenkopplung eine Mitkopplung wenn der Gegenkopplungsfaktor größer 1 wird.

Wir regeln die Geschwindigkeit

Sowohl unterhalb der Resonanzfrequenz als auch überhalb der Resonanzfrequenz dreht sich die Phase um 90°
( Unterhalb zurück, oberhalb vor ). Den Gegenkopplungsgrad kann man jetzt soweit erhöhen bis bei einer Frequenz sich die Phase um weitere 30° ( bedingt durch Laufzeiten ) gedreht hat, und die Schleifenverstärkung von 1 erreicht hat. Die verbleibende Sicherheitsreserve bis zu Mitkopplungsbedingung nennt man Phasénrand.

Mit zunehmender Geschwindigkeitsgegenkopplung wird die Resonanzüberhöhung immer kleiner dafür immer breiter. Irgendwann ist der aperiodische Grenzfall eingetreten, und der Lautsprecher besitzt keine Resonanzfrequenz mehr.

Ich habe jetzt versucht den Zusammenhang ohne Mathematik bewust leienhaft zu erklären.

Man möge mir bitte nachsehen wenn ich manche langweile , oder manche es trotzdem noch nicht verstehen.

Herr Müller hatte in den 70ger Jahren zu der damaligen Monitor5 eine Abhandlung geschrieben, wo auch die mathematischen Zusammenhänge aufgezeigt wurden.

Ralph
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KSTR
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Beitrag von KSTR »

Ralph Berres hat geschrieben:
KSTR hat geschrieben:Dann ist diese Doktorarbeit eine Fälschung (soll ja vorkommen) : ;)

http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus ... arbeit.pdf

... und die zug Patentanmeldung DE 102 56 033.1 gleich mit...
Ich habe diese Arbeit auch gelesen. Der Sensor ist ein interessanter Ansatz. Doch kommt die Regelung letztendlich auch auf eine Geschwindigkeitsgegenkopplung hinaus.
Nein, kommt es nicht, sie regelt hart und direkt die Lage, obehalb und unterhalb von Fs, da gibt es doch nicht den geringsten Zweifel. Siehe Abbschnitt "6.7.2 Führungsgrößenformer" (S.83pp) das sind die zwei "Integrierer" VOR der Regelung, dann später Abb. 84 (S.85) -- Regelung bei 0.1Hz --, schießlich vor allem Abschnitt "5.4 Geschlossenes System" (S.54), besonders Abb.50.

Wo soll da nun die "versteckte" Geschwindigkeitsgegenkopplung sein? Bitte gern exakte mathematische Analyse (deine oder die von Herrn Müller), das ist diskutierfähig und unmissverständlich, laienkompatible Prosa nicht. Und das schickst du dann dem Herrn Geiger und postest seine Entgegehaltung, ja? Irgendeiner muss also eine Fehler in der Betrachtung haben, und da Exemplare funktierender Lautstprecher mit Lageregelung vorliegen (ich hab selber eines gebaut, mit einem anderen Sensor-Prinzip, aber auch Lage messend), liegt die Vermutung nahe wer das ist (und das ist nix schlimmes, die Welt entwickelt sich weiter).

Desweiteren führt eine zuätzliche Phasenverschiebung von 180°in einer Gegekopplung nur dann zu Schwingen, wenn dass bei HF (bei der Schnittfrequenz) der Fall ist (und bei DC, da führt es zum Latch-Up), solange man genug Loopgain hat, sind 180° Phase für die Gegenkopplunggröße (== 40dB/Dec Abfall des Openloop gain) kein Problem : http://www.ti.com/general/docs/lit/getl ... er=SBOA015
(siehe Abschnitt "Phase only matters at the Intercept")
Wenn dem nicht so wäre, würde zB two-pole compensation niemals funktionieren.
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