Schutzkondensator am Hochtöner

Lautsprecherbau und -tuning

Beitragvon KSTR » 15.08.2017, 18:50

Meine Erfahrung für einen 100.0%iger Hochtönerschutz bei guter Ausnutzung seiner Belastbarkeit:
Polyfuse/Sicherung + eigentlich zu kleiner Kondensator innerhalb der Gegenkopplung (das ist nur der Havarie-Fallback). Möglichst mit (zumindest partieller) Stromgegenkopplung, der HT soll ja nicht leiser werden nur weil er heiß wird.
UND ein Limiter mit einer das thermische Verhalten des Hochtöners modellierenden Sidechain. Für DIY eher blöd weil dafür muss man einige HTs opfern bis man die tatsächliche Dauerlastgrenze und die Zeitkonstanten ermittelt hat. Der Schlüssel zur Sidechain ist dass man die *Leistung* misst (zumindest die Spannung, und diese dann quadrieren, als brauchbare Näherung).
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Beitragvon Hornguru » 15.08.2017, 20:48

Aha. Klingt gut.

Sone Schaltung hatte Ralf schon eingebaut.
Im Fall extremer Pegel, tiefe Frequenzen, und grob abgeschätzte Thermik bzgl der Spulengröße poppt das Relais. Bei maximal DC im Worstcase kann es halt nicht garantieren schnell genug zu sein.

Leider war der Kondensator nicht innerhalb der Gegenkopplung, das wär aber chic!
Wären ja einige Nachteile weg.
Nehme an deswegen der "viel zu kleine Kondensator" ?? Also -3dB Punkt noch im oder Nahe Übertragungsbereich?? Welchen Sinn hat das?

Sehe nur den Nachteil dass dann potentieller Klirr des Caps der sich normal am Knick Sperr/Passband befindet in meinen Ubertragungsbereich fällt. Wobei ich nicht weiß ob das dann durch Bias + Gegenkopplung noch eine Rolle spielt (??)
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Beitragvon KSTR » 16.08.2017, 09:37

Hornguru hat geschrieben:Leider war der Kondensator nicht innerhalb der Gegenkopplung, das wär aber chic!
Wären ja einige Nachteile weg.
Nehme an deswegen der "viel zu kleine Kondensator" ?? Also -3dB Punkt noch im oder Nahe Übertragungsbereich?? Welchen Sinn hat das?
Bei DC muss es schnell gehen, also geringe Zeitkonstante. Am unteren Ende des Passbandes darf schon etwas Spannung abfallen, regelt die GK eh aus (darf halt kein Amp mit zu knappen Headroom sein weil es diesen weiter einschränkt).
Aber auch ohne GK würde ich immer den kleinstmöglichen Kondensator nehmen. Wg. dessen Dreckeffekten würde ich mir keine großen Sorgen machen, ordentlicher Polyprop und gut is. Toleranzen oder Beinflussung des FG sind sowieo völlig egal, weil wird ja eh alles eingemessen und entzerrt.
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Beitragvon Hornguru » 18.08.2017, 17:22

Soo... Stammtisch Resultate mit dem Kollegen ders alles durchprobiert hat. Nicht gehört. Alles gemessen.
Es gibt also nur Fakten:

Schmelzsicherung am Lautsprecher:
Ohmscher Widerstand nicht gut. Zumal er stark Lastabhängig moduliert, sich erwährmt und den Widerstand dann noch ändert, was die ganze Abstimmung vergurkt. Zumal die Teile an sich schon schlimmer klirren als ein rauher Elko. Wenn man auf dem hohen Niveau jammert wäre das also die schlechteste Wahl.

Bias:
scheint sich wohl nur bei Elkos zu lohnen. Geht mit Bipolar Rauh Glatt und sogar mit gepolten (mit ein paar Tricks) und wird sehr gut. Empfiehlt sich für große Kapazitäten wenn für Tief/Mittelton benötigt.
Vorspannung auf Folienkondensatoren ergab jedoch wieder eine Verschlechterung, die freuen sich nicht wirklich drüber, der Klirr stieg marginal.

Es ist und bleibt der MKP der Sieger im Rennen.
Bevorzugt Bifilar und je mehr Volt desto besser.

In der Gegenkopplung machte er sich nur bedingt bezahlt. Es wäre eine Option für den Superhochtöner, ausschließlich. Da die Gleichspannung in der Gegenkopplung wegfällt, entfällt auch das wichtigste Regelinstrument für die Gegenkopplung. Bei Monster-Konstrukten steht damit der Haupt-Klangaspekt.
Hier 1-2 Wochen durchgehend vor dem Oszi sitzen damit eventuell imaginäre Restverzerrung eines HighEnd MKP im Superhochton einen Hauch weniger Klirren wäre mit Kanonen auf Spatzen.

Klingt logisch :)

Gruß
Josh
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Beitragvon Hans-Martin » 18.08.2017, 17:37

Hornguru hat geschrieben:Klingt logisch :)

Und wie klingt es real für deine Ohren, Josh?
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Hornguru » 18.08.2017, 17:58

Hans Martin, ich bin mir nicht sicher ob wir uns hier nicht ohnehin im Atomaren Bereich geringer wiederhol Genauigkeit der Hörtests befinden (Blind).

Wenn ers gemessen hat, warum sollte ich die vermeintlich schlechteren Teile jetzt auch noch anhören ?
Da wär mir die Zeit echt zu schade für. Ich habe unter der Woche vielleicht 2 Stunden zum hören und jedes zweite WE vielleicht 6 zum bauen. Und irgendwann muss die Kiste ja mal fertig werden :)
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Beitragvon SolidCore » 18.08.2017, 19:03

Hallo zusammen

Verstehe ich das richtig, das ein Kondensator hinter die Aktivelektronik in Reihe zum Hochtöner als Schutz
dienen soll ? Verursacht dieser nicht eine Phasenverschiebung ab seiner Einsatzfrequenz, die man dann elektronisch wieder gradebiegen muss? In dem Fall würde ich ihn deutlich darunter auslegen, um es zu vereinfachen. Durch versuche kann ich bestätigen, das jeder Kondensator seine Klangsignatur einbringt.
Von daher würde ich ihn mit bedacht wählen. Das er aber bei so tief gewählter Einsatzfrequenz einen echten Schutz bietet, glaube ich nicht. Da würde ich eher die Filter steiler auslegen, oder die gesammte Trennfrequenz etwas nach oben verschieben.

Gruss
Stephan
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Beitragvon KSTR » 18.08.2017, 20:23

Bei Aktiv-Systemen ist es weitestgehend egal wieviel der Weichenfunktion man vor oder hinter dem Amp macht, das ist sogar ein nützlicher Freiheitsgrad. Nachteil bei 'nach dem Amp' ist eher der, dass der sich ändernde DC-Widerstand der Spule durch Erwärmung die Abstimmung etwas verschiebt, was sich bessert wenn der Kondensator 'größer als nötig' ausfällt.
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Beitragvon Hans-Martin » 18.08.2017, 20:36

Hornguru hat geschrieben:Hans Martin, ich bin mir nicht sicher ob wir uns hier nicht ohnehin im Atomaren Bereich geringer wiederhol Genauigkeit der Hörtests befinden (Blind).

Wenn ers gemessen hat, warum sollte ich die vermeintlich schlechteren Teile jetzt auch noch anhören ?
Da wär mir die Zeit echt zu schade für. Ich habe unter der Woche vielleicht 2 Stunden zum hören und jedes zweite WE vielleicht 6 zum bauen. Und irgendwann muss die Kiste ja mal fertig werden :)

Hallo Josh,
allmählich wird mir die Diskussion zu blöd.
Ich habe eine 0,8A mt Sicherung genommen (Hersteller: ESKA), das Labornetzteil auf 0,5A Strombegrenzung eingestellt und den Spannungsabfall über der Sicherung gemessen, da hatte ich 0,08V. Auf 0,25A eingestellt, hatte ich 40mV.
Demnach 0,16 Ohm in beiden Fällen.
Da fiel es mir wieder ein, das Ohmsche Gesetz:
https://de.wikipedia.org/wiki/Ohmsches_Gesetz hat geschrieben:Das ohmsche Gesetz postuliert folgenden Zusammenhang: Der als Quotient aus Spannung und Stromstärke definierte elektrische Widerstand ist konstant, also unabhängig von Spannung und Stromstärke.

Bei einem HT mit 8 Ohm Schwingspule erhöht sich der Gesamtwiderstand durch die Sicherung um 2%.

Wenn eine Gefährdung des Hochtöners durch Überhitzung besteht, geht dem ebenso voraus, dass...
https://de.wikipedia.org/wiki/Temperaturkoeffizient#Temperaturkoeffizient_des_elektrischen_Widerstands hat geschrieben:Bei den in der Elektrotechnik wichtigen Leitermaterialien Kupfer und Aluminium kann im Temperaturbereich 0 °C bis 50 °C für Abschätzungen mit dem Wert 0,4 % pro Grad Kelvin gerechnet werden.

also: 5° Temperaturanstieg bewirken etwa 2% Widerstandszunahme, gefährden aber unter normalen Bedingungen den HT nicht! Bei angenommenen 80° über Raumtemperatur hat demnach der HT seinen Kupferwiderstand um 32% erhöht (wenn ich mich nicht verrechnet habe, habe es nicht nachgemessen, die Größenordnung überrascht mich). Die zu erwartende Widerstandsänderung am HT macht erheblich mehr aus als der Anteil der Sicherung, wenn es um die diskutierte Kompression unter Last geht, aber nicht vergessen: hier geht es vorrangig um den Schutz des HT, aber auch um ein gutes Klangergebnis.

Ein Kondensator schützt den HT nicht bei hochfrequenten Schwingungen der (defekten) Endstufe.
Eine vergleichbare Messung mit Kondensator verlangt nach Wechselstrom und ist erheblich aufwändiger als bei Gleichstrom. Ich muss mal meinen Bestand von MKPs nach großen Werten durchsehen, vermutlich 4 x 10uF MKP Intertechnik parallelschalten und bei 2-4 kHz die Spannungsverhältnisse (über C und 8 Ohm R-Last) messen. Da erwarte ich keine großen Überraschungen, ich messe ja nicht bei 100kHz, wo der C vermutlich seinen geringsten (ESR-)Wert zeigt.

Wenn du ungepolte Kondensatoren einsetzt, könnte es passieren, dass du beim Umdrehen desselben Kondensators einen Klangunterschied feststellst. Dann sage ich: Willkommen im Club!
Der Aufdruck ist nicht zwangsläufig ein Indikator für die Orientierung, denn ein Fertigungsingenieur von Roederstein (bevor Vishay übernahm) verriet mir, dass die Cs aus der Fertigung in eine Schüssel fallen, bevor sie in den Druck gehen.
Die Zeiten, wo der umlaufend aufgedruckte Ring das äußere Wicklungsende anzeigte, sind schon so lange vorbei, dass man diese Regel in der Fertigung nicht mehr kennt, also auch nicht einhält. Sie gilt nicht mehr, aber es gab sie mal (sollte nach Masse zeigen).

Ich kann dir nur wiederholt raten, selbst im Experiment per Hörtest deinen eigenen optimalen Weg zu finden. Da zeigt sich vielleicht auch die Wahrheit hinter manchem Stammtischargument.
Grüße Hans-Martin

P.S. Klaus hat nicht so lange an seinem Beitrag geschrieben, wie ich gerade sehe...
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Beitragvon KSTR » 18.08.2017, 22:02

Die "Orientierung" von Folien-Cs in so extrem niederohmigen Schaltungen wie hier ist völlig wumpe. Der Anschluss der Aussenlage an ein niederohmiges Potential als das der Innenlage (falls vorhanden) dient ein bischen der elektrostatischen Schirmung.
Sollte ein Kondensator derart *massiv* und *asymmetrisch* verzerren dass ein Unterschied beim Umpolen hörbar wird, gehört er in die Tonne. Dazu müsste er nämlich geradzahligen Klirr annähernd im Prozentbereich erzeugen. Wir reden nicht vom Unterschied zu einen klirrfreien C, sondern zu einem Unterschied "in sich". Wenn man eine Schaltung mit dominant K2 hat, kann mas durch Vor- und Nachschalten eines Inverters leicht selber ausprobieren, wie stark die Verzerrung sein muss damit ein Ein-/Ausschalten der Inverter in der Klangsignatur hörbar wird.
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Beitragvon Hans-Martin » 18.08.2017, 22:32

OT: Klaus,
hast du schon mal die Spulen in einer Passivweiche andersherum eingesetzt und den Unterschied angehört?

Nicht alle Kondensatoren sind mit dem Wickel flächig konnektiert, um die Induktivität zu minimieren.
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon dietert » 19.08.2017, 07:25

Hallo Hans-Martin,

jetzt fehlt nur noch der Test, ob ein Kalottenhochtöner 20 V DC mit der vorgeschlagenen Sicherung "0,8A mt" überlebt. Ich meine, du hast das zwar nicht behauptet, aber ansonsten sind deine Widerstandsmessungen müßig.
Würde mich mal interessieren.
Ich habe solche Tests auch schon mal gemacht und bin letztlich bei einer flinken Sicherung 0,2 A gelandet, mit den früher üblichen Quadral Kalotten. Und solche Sicherungen haben ohne weiteres 1 bis 2 Ohm, wie ich ja bereits geschrieben hatte. Habe es bei verschiedenen Aktivmodulen so gemacht, dann aber die Gegenkopplung hinter der Sicherung abgegriffen, wie oben besprochen.

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon KSTR » 19.08.2017, 08:38

Hans-Martin hat geschrieben:hast du schon mal die Spulen in einer Passivweiche andersherum eingesetzt und den Unterschied angehört?
Ja, aber ein Untschied kommt nicht daher, dass der Strom andersrum durchfließt, sondern weil die Beeinflussung durch/auf externe Felder (weiterer Spulen) sich ändert. Also shit in --> shit out, konstruktiv.
Die Induktivität von C's ist a) eh irrelevant und b) ändert sich nicht durch Umpolen (ggf. aber die Seiteneffekte, siehe Spulen oben, aber nur im absolut mikroskopischem Ausmaß)
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Beitragvon Hornguru » 19.08.2017, 11:09

Hans Martin, ok die Begründung meiner geplanten Ignoranz hätte ich hier streichen können.
Letztendlich wird sich das Forum aber schon ihren Nutzen aus jedem eurer Antworten ziehen, siehe >1800 Klicks. Jeder für sich und seine Priorität. Ob ich mit mache oder nicht.

Bei mir herrscht nur so viel Baustelle dass überhaupt erst mal irgendwas richtig laufen muss.
Da ist die Investition in Nuancen erst einmal unproduktiv. Wer zufrieden mit seinem stabil laufenden System ist und Zeit hat darf sich ja gern eingeladen fühlen damit zu experimentieren.
Ich beschränke mich derweil vorerst auf rationale schwarz weiß Fakten.

Dieter, die Sorge dass 0,8A nicht schnell genug sind und kleinere Werte dann doch wieder ohmsche Probleme machen wurde mir auch erzählt.
Ich frage mich wie aufwändig die Integration in die Gegenkopplung wohl sein mag.
Laut Ralf ist die übliche Endstufe so tolerant abgestimmt dass sie direkt vom Band laufen kann, max bei HighEnd eine geringe Selektion vorliegt. Alles ist aber eher sanft gegengekoppelt und so weniger streng.
Seine sind nun trotz händischer Selektion 1:500 noch einmal pro Kanal individuell mit ca 30-50 Stunden Netto abgestimmt bis die Gegenkopplung sauber und betriebssicher läuft. Das soll wohl galaktische Performance geben, wird aber niemand kommerziell anbieten wollen da leicht behämmert. Da jetzt alles umzuwerfen durch den Cap klingt nach zu viel Arbeit für den Gewinn.
Wie lief das bei dir?

Gruß
Josh
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Beitragvon dietert » 19.08.2017, 20:33

Hallo Josh,

meine persönlichen Erfahrungen dazu würde ich so beschreiben:

Man schaltet die Sicherung zwischen Endstufenausgang und Chassis(+) und nimmt das Gegenkopplungssignal mit allem drum und dran eben nicht am Ausgang der Endstufe ab, sondern zwischen Sicherung und Chassis(+). Dass sich dadurch die Abstimmung im HF-Bereich ändert, habe ich nicht festgestellt. Mag es aber geben, wenn man eine delikate Schaltung vor sich hat.

Ich staune immer, wenn ich sehe, dass die Schaltungsentwickler früher noch nicht mal einen vernünftigen kapazitiven Spannungsteiler für die Gegenkopplung hingekriegt haben, sondern mit diversen kleinen Keramikkondensatoren rum machten. Dieses Problem haben die alten Grundig XM Aktivmodule und auch die alten "KS elektronik Aktiv3 und Aktiv4" Aktivmodule, die ich mal genauer angeschaut habe. Der Einbau solcher Sicherungen wurde im Web explizit für die Grundig XM Aktivmodule dringend empfohlen.

Die nächste Stufe der Vollendung im Fall von Hoch- und Mitteltöner wäre wohl die Stromgegenkopplung. Man baut zusätzlich zu der Sicherung zwischen Verstärkerausgang und Chassis noch einen Strommesswiderstand in die Masseableitung des Chassis ein und nimmt da ein Gegenkopplungssignal ab, über einen guten Kondensator (AC), DC und HF wie gehabt vom Ausgang des Verstärkers. Dann stimmt man den Kondensator für die Gegenkopplung so ab, dass die Chassisresonanz gerade flach bleibt. Auch das ist ein "kleiner" Umbau, der mit vielen handelsüblichen Endstufen geht. Ich habe es bei Schneider Aktivmodulen und bei meinen B&M AFB5 so gemacht, und das funktioniert gut. Diese Stromgegenkopplung reduziert ebenfalls den Einfluss von Kondensator und/oder Sicherung, und auch den Einfluss der schwankenden Temperatur der Antriebsspule. Für solche Experimente braucht man aber schon ein strombegrenztes Labornetzteil, ein Oszilloskop und einige ruhige Stunden, sonst wird das nichts.

Grüße,
Dieter T.
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