Sensorregelung: Verfahren, Messung und Hörbarkeit

[Frederik]

Hi Oliver,

Du sprichst einen einzelen Parameter (Klirr) an, nun ist es aber so das sich mit einer Sensorregelung viele Parameter gleichzeitig verbessern lassen und sogar Auswirkungen des Einbaus in ein beliebiges geschlossenes Gehäuse werden mitkorrigiert. Es wird das Ausschwingverhalten verbessert, thermische Parameterveränderungen berücksichtigt, etc.

Ich denke die Summe dieser Verbesserungen sollte hörbar sein.

Ganz praxisorientiert würde es mich auch einmal interessieren ein und denselben Lautsprecher zu hören. Einmal aktiv und entzerrt, und ein weiteres Mal aktiv und geregelt. Dann könnte man hin und her schalten und hören ob man eine Regelung braucht oder eine Steuerung ausreicht.

Ich persönlich halte den Einsatz einer Regelung für sinnvoll, und mir ist bislang keine Methode bekannt welche in der Lage ist einen vollwertigen Ersatz für eben diese zu bieten.

Meine persönliche Präferenz für sensorgeregelte Lautsprecher fußt auf meinen bisherigen Hörerfahrungen. Ich habe mir kein Technical Paper durchgelesen, sondern ganz banal über die Jahre unzählige Lautsprecher angehört. So hat sich diese Präferenz bei mir entwickelt. Entscheidend war auch der ein oder andere Direktvergleich zwischen verschiedenen Lautsprechern. Über eine Umschaltbox zwischen A und B hin und herschaltend ist es ein Leichtes die Qualität der gehörten Lautsprechers vergleichend einzuschätzen.

Ich sage extra "bisherige Hörerfahrung", denn es könnte ja sein das Morgen beispielsweise ein geklippelter Bassreflex Studiomonitor um die Ecke kommt und mir beweist, dass auch dieser Weg nach Rom führt.

Grüße,
Frederik

[O.Mertineit]

Hi Frederik,

eine Seite, die sich u.a. mit der Raumanregung verschiedener Tieftonquellen befasst:

http://www.musicanddesign.com/Dipole_modesA.html


Daraus Beispiele für Einschwingverhalten

Monopol
http://www.musicanddesign.com/images/All.gif

Dipol ausgerichtet an Längsachse des Raums
http://www.musicanddesign.com/images/all-aligned2.gif

Cardiod ausgerichtet an Längsachse des Raums
http://www.musicanddesign.com/images/all-aligned.gif

Demgegenüber sind Unterschiede, wie sie im Freifeld unter gängigen - jeweils auf "gutes Impulsverhalten" ausgelegten - Abstimmungen von BR-Systemen (z.B. irgendwo nahe "QB3"), Abstimmungen von geschlossenen Systemen (z.B. Q=0.7) und vergleichbaren Auslegungen aktiv geregelter Systeme auftreten "a Lercherlschaß", wie der Östereicher sagt.

Im Tiefton ist das Anregungskonzept des Raums ausschlaggebend - d.h. evt. vorhandene aktive oder passive "Senken" (z.B. "Gegenbass" / DBA oder passive Absorption falls vorhanden), Ausgewogenheit und Richtungsselektivität der Modenanregung bezüglich der Hörzone - für die "Basspräzision" oder technisch für die Modulationstransferfunktion am Hörplatz. Natürlich lässt sich hier mittels DSP-Hörplatzkompensation eine Menge erreichen, nur allein damit auch keine Wunder.

Mit z.B. zwei monopolaren Stereo Haupt-LS als Tieftonquellen in einem aus Stein gemauerten Raum (schallharte Wände) mit gängiger Wohnzimmerakustik nahe Durchschnittswerten braucht man mit der Idee einer "Basspräzision" erst gar nicht anfangen. Dabei ist es völlig wurst, was für ein konkreter LS es ist.


Hier finden sich auch einige Betrachtungen zu "thermischer Kompression", falls es jemand interessiert:
http://www.musicanddesign.com/VC_heating.html

"The results presented above were somewhat
surprising in that they indicate that dynamic
compression due to thermal effects seems
unlikely. Rather they suggest that any
compression is the result of longer term heating
of the voice coil due to sustained high power
levels, and dynamic compression is likely a result
of the reduction in driver sensitivity due to the
long term heating coupled with limited amplifier
power. One last figure is presented at the right.
This figure shows the degree of compression as
a function of voice coil temperature assuming
copper wire. Note that at the melting point of
copper a maximum of 7 dB compression is
possible. If we assume that under long term, high
power operation the voice coil temperature
reached 300 C, then less than a 2dB
compression from the drivers reference
efficiency would be observed. To achieve
another 2 dB compression during dynamic
transients would require the temperature
reaching over 600 C ( 1110 F), which is getting a pretty good red glow on.
..."


"Optimieren" ist eine schöne Sache, solange es vornehmlich relevante Ebenen und Teilkomponenten eines Gesamtsystems betrifft. Diese in jeder vorgefundenen bzw. zu gestaltenden Situation zu identifizieren, das ist m.E. die "bevorzugte technische Aufgabe", um ein gutes klangliches Ergebnis zu erzielen.


Grüße Oliver

[O.Mertineit]

Hi Oliver,

Du sprichst einen einzelen Parameter (Klirr) an, nun ist es aber so das sich mit einer Sensorregelung viele Parameter gleichzeitig verbessern lassen und sogar Auswirkungen des Einbaus in ein beliebiges geschlossenes Gehäuse werden mitkorrigiert. Es wird das Ausschwingverhalten verbessert, thermische Parameterveränderungen berücksichtigt, etc.

Ich denke die Summe dieser Verbesserungen sollte hörbar sein.

...

Hi Frederik,

es lassen sich m.E. 3 Kategorien von Effekten finden, bei denen eine Regelung (sensorische Kontrolle der relativen Bewegung der Schwingspule gegenüber dem idealerweise unbewegten Magnetsystem eines LS-Chassis) eine Rolle auch oberhalb des Eigenresonanzbereiches (Grundresonanz des LS-Systems nahe der unteren Grenzfrequenz) spielen kann.


Verbesserungen möglich

Bsp.: Stehende Wellen im eingeschlossenen "Luftkörper" des Gehäuses
Wenn aufgrund von Resonanzen - stehenden Wellen - des im Gehäuse eingeschlossenen Luftkörpers die Membrangeschwindigkeit - nach Betrag und/oder Phase - gegenüber dem Eingangsignal abweicht, kann eine Regelung dies je nach Auslegung mehr oder weniger kompensieren.

Vorraussetzung ist, daß diese resonanten Erscheinungen tatsächlich durch Druck- und Schnelleverteilungen nur innerhalb des Luftkörpers im Gehäuse dominiert werden, und nicht noch Teile des Gehäuses selbst oder gar des Chassiskorbes deutlich mitschwingen ...


Indifferent, sowohl Verbesserung als auch (deutliche) Verschlechterung möglich

Bsp.: Partialschwingungen der LS-Membran
Hier ist es gerade bei den Partialschwingungen niedriger Ordnung unterhalb der Koinzidenzfrequenz einer Membran oft so, daß der kolbenförmige Anteil der Membranbewegung und der insgesamt abgestrahlte Schalldruck (im Fernfeld der Membran) noch relativ gut dem Eingangssignal entspricht und die unerwüschte "Schwingung der Membran in sich", welche diesem Anteil überlagert ist, noch nicht sehr effizient abgestrahlt wird.

Das ist auch deshalb nicht verwunderlich, weil dieses Verhalten i.d.R. das Bestreben von LS-Entwicklern bei breitbandig eingesetzten Membranen (z.B. größeren Tief-/Mitteltönern für 2-Wege Anwendungen mit konventionellen Hochtönern) ist, wo eine völlige Partialschwingungsfreiheit de Facto nicht über die gesamte genutzte Bandbreite des Chassis erreicht werden kann.

Wird nun z.B. jeweils nur das Zentrum der Membran (dort ist auch eine "sensorgeführte" Schwingspule i.d.R. bei einem Tieftöner befestigt) "gezwungen dem Signal genauer"zu folgen, kann sowohl eine Verbesserung als auch eine Verschlechterung im akustischen Output die Folge sein.

Bei o.g. Eigenmoden niedriger Ordnung unterhalb der Koinzidenzfrequenz der Membran ist jedoch die Wahrscheinlichkeit hoch, daß aus einem noch recht harmlosen Verhalten ein Problem durch eine solche Regelung erst erzeugt wird:

Hier ist dann entweder völlige Partialschwingungsfreiheit der (zu regelnden) Membran gefordert - was meist zu LS mit mehr Wegen führt - oder eine fallspezifische Optimierung für ein bestimmtes Chassis.


Verschlechterung wahrscheinlich

Bsp.: Resonanzen von Chassiskörben und Schallwänden

Nur zur Veranschaulichung, ohne eigene Wertung:
http://www.linkwitzlab.com/frontiers_2.htm
http://www.linkwitzlab.com/images/photo ... ountg1.gif

Wenn sich der Magnet eines LS-Chassis relativ zum Montageflansch des Korbs aufgrund von Resonanz unerwünscht bewegt (also schwingt), so ist bei einem "sensorisch ungeregelten" Chassis ein "Mitnahmeffekt" der Membran nur aufgrund Kraftübertragung

- der nachgiebigen Zentrierspinne (meist nahe des Magneten) und
- der Gegen EMK (elektromotorische Kraft zw. Schwingspule und Magnetfeld)

zu erwarten, d.h. in der Praxis überträgt sich eine solche unerwünschte Bewegung abgemildert auf die Membran.

Eine Regelung, welche jedoch eine relative Bewegung der Schwingspule gegenüber dem Magneten (in Bezug zu einem Signal, welches z.B. 0 sein kann, wenn der Chassiskorb auf seiner Resonanz noch ausschwingt ...) aktiv minimiert, kann hier sogar eine Verschlechterung bewirken.

Ähnliche Effekte sind übrigens für modale Bewegungen von Schallwänden zu erwarten, wo eine "durch Regelung geführte" Membran "stärker dazu angehalten" wird, an dieser Bewegung ebenfalls teilzunehmen, sofern LS-Korb und Magnet ihr bereits (unerwünscht) folgen. Dadurch kann sich die effektiv abstrahlende Fläche einer solchen Mode - je nach konkreter Situation - merklich vergrößern.


Man sieht also im konkreten Einzelfall nicht zwingend nur positive Effekte:

Es ist in jedem (Einzel-) Fall - Regelung oder nicht - notwendig, unerwünschte Effekte möglichst zurückzudrängen und realistische Auslegungen/Abwägungen in einer Konstruktion zu treffen, die der Relevanz der jeweiligen Effekte Rechnung tragen, und die betreffenden Komponenten geeignet auszulegen.


Grüße Oliver

[dietert]

Hallo Oliver,

als "bekennender Regler" sehe ich in deiner Argumentation ein weiteres Beispiel, wie die Konfrontation mit der Regelaufgabe zu einem tieferen Verständnis und einer besseren Systemlösung führt als der Verzicht darauf. In deinem Fall sozusagen ein Negativbeispiel.

Natürlich kann man auch schöne Lautsprecher ohne Regelung bauen, so wie vor 100 Jahren. Man kann auch das rückwärtige Chassis einer Kii Three durch ein Loch mit Bassreflexrohr ersetzen und damit Musik hören, von mir aus. Aber auf einer technisch-wissenschaftlichen Ebene so zu tun, als wäre ein (gut gemachtes) geregeltes Chassis durch ein (gut gemachtes) ungeregeltes zu ersetzen, das ist unsachlich und dumm und sollte hier nicht unwidersprochen stehen bleiben.

Apropos "Mitnahmeeffekt" und "Optimierung": Wie ist es z.B. mit den Wirbelströmen im Motoreisen, welchen Einfluß haben die auf die Phasenlage des abgestrahlten Schalls? Ist das ein kleiner Effekt? Ist das ein linearer Effekt, den ich mit einem Convolver kompensieren kann?

Historisch betrachtet kam das Thema Membranregelung mit dem Entstehen aktiver, elektronischer Weichen auf (Analogrechner). Dabei ist eine neue Designmethodik entstanden, bei der man Lautsprecherchassis brauchte, die es so nicht gab. Man wollte eben nicht mehr die Weiche "hintricksen bis es passt", sondern stattdessen durch Sensorregelung die Lautsprecherchassis auf Linie bringen. Und wie gesagt: Bei der Beschäftigung mit dem Thema Membranregelung kann man viel über Lautsprecherchassis lernen, ich meine, wenn man das möchte.

Grüße,
Dieter T.

[O.Mertineit]

Man kann auch das rückwärtige Chassis einer Kii Three durch ein Loch mit Bassreflexrohr ersetzen und damit Musik hören, von mir aus.

Hallo Dieter,

dann bitte an meinen Texten belegen, wo ich dies vorgeschlagen habe (z.B. einen Cardioid mit einem rückwärtigen "Reflexrohr" aufzubauen ... ?)

Falls nicht belegbar: So wäre dies m.E. ein Fall von "in den Mund legen nicht getroffener Aussagen zu dem Zweck, einen Diskussionsteilnehmer zu diskreditieren."

So etwas mag niemand gern, auch ich mag es übrigens nicht.

Eine Zwischenfrage noch dazu (diese muß natürlich nicht beantwortet werden, wenn es schwer fallen sollte): Ist die "KII Three" denn ein Beispiel für "aktiv geregelte" Lautsprecher ?

... so zu tun, als wäre ein (gut gemachtes) geregeltes Chassis durch ein (gut gemachtes) ungeregeltes zu ersetzen, das ist unsachlich und dumm und sollte hier nicht unwidersprochen stehen bleiben.

Für die Bezeichnung meiner - tatsächlich getroffenen(?) - Aussagen - oder meiner Person (?) - als "dumm" danke ich im Namen der Diskussionskultur hier im Forum sehr höflich.

Konkret zu BR-Systemen, deren akustisch-/mechanischen Systemgrenzen und Klirrverhalten in Relation zu geschlossenenen LS und gängigen Werten aktiv geregelter Systeme hatte ich bereits Messungen im Forum gezeigt. Diese wurden teils unter reger Teilnahme diskutiert. Eine Verlinkung erspare ich mir (*).

Die Suchfunktion dürfte Dir bei gegebenem Interesse vertraut sein.


Grüße Oliver
____________

(*) Wer weiß, ob die dort gezeigten Ergebnisse auch noch als "dumm" bezeichnet würden, und ich dann womöglich noch in einem weiteren Thread in derselben Tonart zur Diskussion "eingeladen" würde ?

[Koala887]

Hallo Oliver,

Eine Zwischenfrage noch dazu (diese muß natürlich nicht beantwortet werden, wenn es schwer fallen sollte): Ist die "KII Three" denn ein Beispiel für "aktiv geregelte" Lautsprecher ?

ist ein Bassreflexlautsprecher ein Beispiel für "aktiv Geregelte"?

Sobald es irgendwie um geregelte Lautsprecher geht, kann man sicher sein, dass du sogleich über die Vorteile einer Bassreflexkonstruktion predigst und die Reaktion von Frederik lässt dann auch nicht lange auf sich warten.
Mich persönlich nervt das nur noch!
Vor allem da du bis heute noch kein Beispiel für einen Lautsprecher gebracht hast, welcher deinen Kriterien gerecht wird. Wäre doch schön das auch mal in der Realität zu hören, anstatt nur ständig über Theorien zu diskutieren.

Schöne Grüße
Daniel

[O.Mertineit]

@Daniel: Das war m.E. ein Post, der wohl eher eine PM werden wollte.

[dietert]

Hallo Oliver,

apropos Diskussionskultur: Du hattest ja selber geschrieben, dass eine aktive Regelung Vorteile haben kann (1 Satz) und Nachteile haben kann, wenn sie schlecht gemacht ist (Aufsatz).

Ich sehe das so wie bei meiner Gasheizung. Zuhause habe ich Brennwerttechnik, mit einem Lambda-Sensor, der den Brennvorgang ständig überwacht und steuert. Im Büro ist es ein einfacher Gasbrenner aus den siebziger Jahren. Beide funktionieren gut. Die Heizrechnungen im Büro sind größer, aber das liegt auch an den unterschiedlichen Flächen. Das Brennwertgerät ist etwas anfälliger und hat schon die einige Reparaturen hinter sich. Ich würde aber nicht steif und fest behaupten, Brennwerttechnik bringt nichts, sondern ich habe mir die Brennwerttherme irgendwann ganz genau angesehen, um zu verstehen, wie das funktioniert.

Ungeregelte Boxen werden im Labor mit einem Mikrofon als Sensor aufgebaut. Ob bei der Fertigung später Abweichungen auftreten, weiß man nicht so genau. Man weiß auch nicht, ob nach einigen Jahren, wenn die Sicken der Tieftöner hart geworden sind, im Bassreflex überhaupt noch was passt. Im PA-Bereich, wo die Anlagen unter technischer Aufsicht laufen, spielt das keine Rolle. Man lässt es drauf ankommen und tauscht gegebenenfalls. Aber man kann eben auch geregelte Lautsprecher machen, die sich fortwährend selbst überwachen und optimieren, so wie die Brennwerttherme.

Vielleicht verschwindet die Brennwerttechnik irgendwann wieder, und es gibt wieder nur einfache Gasbrenner oder gar keine fossile Energie mehr. Bei geregelten Lautsprechern findet man im Markt sehr viele Angebote im Bereich Subwoofer, vollgeregelte Lautsprecher sind anscheinend ein Nischenprodukt und anscheinend wird diese Nische gut durch restaurierte Boxen aus früherer Produktion abgedeckt, ganz im Sinne der Nachhaltigkeit. Vielleicht ist dadurch der Eindruck entstanden, dass geregelte Boxen verschwinden.

Grüße,
Dieter T.

[O.Mertineit]

@Dieter: Man könnte einiges dazu sagen, u.a. zur Parameterdrift. Es ist ja nicht so, daß man dazu keine Daten hätte. Aber ich dachte eigentlich deutlich gemacht zu haben, daß ich mich hier im Thread nicht mehr beteilige. Auch der Grund dafür wurde bereits angegeben.

Für Gespräche über Heizungsanlagen habe ich schon anderweitig Diskussionspartner ...

Viel Spaß noch

Oliver

[KSTR]

Im PA-Bereich, wo die Anlagen unter technischer Aufsicht laufen, spielt das keine Rolle. Man lässt es drauf ankommen und tauscht gegebenenfalls.

Also die Zeiten sind schon lange vorbei, bzw gilt das nur noch für die Party-PA-Klasse. Im professionellen Beschallungsbereich sind überwachte und geregelte Systeme stark im Vormarsch -- allerdings weniger mit direkter Signalregelung (gibt es auch, zB für Subwoofer ein System namens "IPAL", die Gefahr -- auch für das Publikum -- lauert da dann bei Sensorausfall), eher (bzw dann zusätzlich) mit einer etwas indirekteren Parameter-Regelung und -Kontrolle. Es werden Strom und Spannung ständig überwacht und mit vorher ermittelten dynamischen Modellen verglichen und dann die Betriebsparameter angepasst, der Systemzustand des Treibers ist immer bekannt (d.h. auch wenn er demnächst mechanisch defekt gehen wird, merkt das System das rechtzeitig und der Operator bekommt eine Warnung). So einfache Dinge wie Elimination von Paramterdrifts aus verschiedensten Ursachen hat man heute auch ohne echte Membranregelung gut im Griff. Dann muss man sich auch keine Sorgen um den Klirr machen, zumal bei PA da strenge Reglements zur Anwendung kommen (im Gegensatz zu HiFi), und die Qualität der Chassis hat deshalb diesbezüglich sehr hohe Standards erreicht.

[dietert]

Hallo KSTR,

ja, das fehlt mir bei geregelten Vintage-Lautsprecher allerdings etwas, dieser Aspekt der Überwachung.

Deswegen habe ich das Beispiel der Brennwerttherme gebracht, da kann man die Lambda-Sonde eben nicht nur zur Regelung des Verbrennungsvorgangs benutzen, sondern auch, um einen Alarm auszulösen, falls die Regelung aus irgendeinem Grund ans Limit läuft. Ich meine, wir machen sowas ja heutzutage überall, bei Festplatten, im Auto usw. und dieselbe Idee der Redundanz steckt auch hinter ISO 9000. Wer sich hinstellt und behauptet, das sei alles überflüssig, hat es eben nicht verstanden.

Grüße,
Dieter T.

[uli.brueggemann]

Für mich ergibt sich als Schlussfolgerung aus der Anmerkung von Klaus eher die Frage:
Welches geregelte und überwachte System aus den professionellen Beschallungsbereich wäre denn zur Verwendung zuhause geeignet? Was also alle diese Vorteile mit sich bringt, aber nicht notwendigerweise die Größe einer Wohnzimmerwand aufweist. Überwachung und Regelung sind da ja wohl eher in irgendeinem 19"-Gehäuse. Und gibt es dann auch einen passenden kleinen LS dazu?

@Klaus: Du hast, IIRC, doch auch eine Vorliebe für PA-Chassis. Was würdest Du denn also als System empfehlen?

Grüsse
Uli

[dietert]

Hallo miteinander,

um bei der Wahrheit zu bleiben, das Thema PA kam eigentlich erst mit den Beiträgen von Klaus und Uli auf, ebenfalls zwei Beiträge, die sich nicht mit dem Thema des Threads befassen. Das Interesse an Diskussionen über Membranregelung und geregelte Lautsprecher verschwindet anscheinend in diesem Forum.

Ich möchte mich hier jedenfalls für die Diskussion bedanken. Heute habe ich erstmals eine Steuerung für einen aktiven geregelten Lautsprecher konzipiert und realisiert, die im Fall eines Regelungsfehlers auf einen ungeregelten Betrieb zurückfällt, bzw. wenn der Benutzer es möchte. Ist eigentlich logisch, mir hat die Diskussion genützt!

Grüße,
Dieter T.

[O.Mertineit]

...
um bei der Wahrheit zu bleiben, das Thema PA kam eigentlich erst mit den Beiträgen von Klaus und Uli auf ...

>>> 22.03.2016, 09:05

...
Im PA-Bereich, wo die Anlagen unter technischer Aufsicht laufen, spielt das keine Rolle. Man lässt es drauf ankommen und tauscht gegebenenfalls. Aber man kann eben auch geregelte Lautsprecher machen, ...

Grüße,
Dieter T.

[dietert]

Hallo Oliver,

eigentlich wollte ich nur den Zusammenhang Regelung/Redundanz verdeutlichen:

Die Messung, die der Schornsteinfeger einmal im Jahr an der alten Gastherme macht, macht die Brennwerttherme fortwährend im Rahmen der Regelung. D.h. ein Fehler in der Anlage würde nicht erst auffallen, wenn der Schornsteinfeger kommt, sondern gleich - jedenfalls, wenn die Anlage einigermaßen clever gemacht ist und davon würde ich mal ausgehen.

Deswegen brauchte die Brennwerttherme in den ersten 10 Jahren überhaupt nicht vom Schornsteinfeger geprüft zu werden. Inzwischen sind die aber drauf gekommen, dass ihnen da Einkommen entgeht und sie haben durchgesetzt, dass auch die Brennwerttherme alle zwei Jahre geprüft wird, wenngleich das aus technischer Sicht ziemlich lächerlich erscheint.

Jetzt zufrieden?

Grüße,
Dieter T.