Schon immer wollte ich meine BM76 zersägen!

[RPWG]

Hallo Ralph,

10 uH ist in der Tat wenig. In dem Modell waren es 50 uH.

Jetzt wo du mit ARTA vertraut bist, könntest du ja mal von einer der rumliegenden Kalotten eine Impedanzmessung machen (mit dem enthaltenen Programmpaket LIMP z.B.). Evtl. gibt das Aufschluss über die Rückwirkung der Membran.

Ich glaube anders kommen wir hier nicht voran.

Schönen Abend,
Roman

[Ralph Berres]

Hallo Roman

Ich werde das demnächst mal an der BM7 durchmessen.

Aber mal eine Frage. Die Phasengänge deiner Modelle habe ich nie so gemessen, weder in Strom noch in Spannungssteuerung. Hast du in deinem Modell die Partialresonanz bei 21 KHz mit eingebaut?

Bei mir hat sich Strom und Spannungsteuerung nur um 10° unterschieden, wobei bei beiden bei der Grundresonanz 0° und bei der Partialresonanz knapp 180° waren. Bei der Stromsteuerung war der Phasenverlauf etwas flacher. Spannungen müsste ich nochmals messen.

Ralph

[RPWG]

Hallo Ralph,

Die Phasengänge deiner Modelle habe ich nie so gemessen, weder in Strom noch in Spannungssteuerung.

Das musst du mir jetzt näher erläutern .

Hast du in deinem Modell die Partialresonanz bei 21 KHz mit eingebaut?

Nein, es handelt sich bei der Kalotte um das Standardmodell 3. Ordnung (Thiele und Small). Der "Buckel" bei der oberen Grenzfrequenz des Integrators (9-10 kHz), den man bei der stark gegengekoppelten UGK-Version sieht, kommt denke ich von der Phasendiskrepanz durch die Schwingspuleninduktivität. Bei IGK sieht das schon besser aus.

Gruß,
Roman

[Ralph Berres]

Hallo Roman

Außer der Grundresonanz von ca. 800Hz gibt es noch eine weitere Resonanzstelle ( auch im offenen Regelkreis ). Die ist von der Amplitude so um ca. 20db geringer aber relativ scharf bei 21KHz mit vielleicht 500Hz Bandbreite ( eher weniger ). Bei dieser Resonanzstelle hat sich die Phase komplett um 180° gegenüber der Grundresonanz gedreht. Das ist es auch was mir das Genick bricht. Diese Resonanz bei 21KHz tritt unabhängig auf ob man Strom oder Spannungssteuerung anwendet. Messen kann man die sehr schön an dem Transimpendanzausgang des Hochtöners ( bei offener Regelschleife ).

Ich habe heute Morgen nochmal in meinem Wohnzimmer die Frequenzgänge gemessen. Danach ist der Bass wohl etwas zu dicke . ca. 5db ( was sich auch mit meinen Höreindruck deckt ). Das führe ich auf die Aufstellung der Lautsprecher zurück. Aber das kann ich nicht für mich als Entschuldigung akzeptieren. Denn ich kann ja nicht den kompletten Raum umbauen bis es passt.
Ich bestelle aber erst mal die nötigen Bauteile für die Jukebox nachzurüsten. Erst dann werde ich da was unternehmen.

Es wird auch den momentanen Pegeleinstellbereich der digitalen Weiche überschreiten.

Ralph

[Ralph Berres]

Läuft!!!

[dietert]

Hallo Ralph,

inzwischen hatte ich Zeit, dieses Thema von Anfang an durchzusehen, sehr interessant. Gestern habe ich erstmals den Bode-Plot meiner beiden restaurierten BM-6 Hochtöner aufgenommen und ebenfalls die Resonanz bei 22-25 KHz gesehen (Peak bei 22 KHz, Kerbe bei 25 KHz).

Bei mir wäre das maximale Sensorsignal auf der Resonanz etwa so groß wie bei 5,5 KHz, und wenn man noch einen Sicherheitsabstand von etwa 6 dB haben möchte, bedeutet das eine Regelbandbreite von nur 2,8 KHz. Eigentlich ist das Phasendiagramm von 750 Hz bis 20 KHz völlig einwandfrei (+/-45°), wenn man den fehlenden Differenzierer ergänzt. Gibt es dafür einen Lösungvorschlag? Es wäre wünschenswert, wenn man die Resonanz so verarzten könnte, dass sie nicht alles ruiniert.

Nebenbei: Ich habe auf der kleinen Platine im Hochtöner zwei 100 nF Stützkondensatoren für die +/- 17 V eingebaut, um HF-Übersprechen von der Antriebsspule zu reduzieren.

Gruß,
Dieter

[Ralph Berres]

Hallo Dieter

Ich habe mittlerweile viele Stunden damit verbracht, rauszufinden, woher diese Resonanz bei ca. 21kHz bei mir kommt. Es sind natürlich zunächst Vermutungen die ich anstelle. Aber ich denke , das es der erste Punkt ist, wo eine Partialschwingung der Membran auftritt.

Ich vermute dass es tatsächlich von einer Partialschwingung kommt, und nicht von der Schalllaufzeit auf der Membran, wie so gerne behauptet. Denn dafür ist die Schalllaufzeit viel zu gering. In Alu sind es ja glaube ich um die 1500 m/s.

Man müsste die Membran mal mit einen Stroboskop beobachten, welches vom NF Signal getriggert wird.
Damit müsste man auch die Partialschwingungen sehen können. Aber ich besitze kein geeignetes Stroboskop.

Vielleicht kann man die Partialschwingungen durch erhöhen der inneren mechanischen Dämpfung der Membran verringern. Hilft da vielleicht eine gummiartige Pampe auf die Membran zu schmieren? Oder vielleicht die Membran von innen an der Spitze zu versteifen? z.B. Mit einer dünnen Schicht Uhu Endfest300 Beides würde aber die Masse der Membran erhöhen, was im gegengekoppelten Zustand zwar ausregelbar wäre, aber man halt mehr Treiberleistung benötigt, um die gleiche Lautstärke zu erreichen.

Irgendwie gehen mir allmählich die Ideen aus, wie man das Problem angehen könnte. Fest steht jedenfalls momentan, man kann an der Phase im Gegenkopplungszweig so viel drehen wie man will, man landet letztendlich immer als Grenze bei den 21KHz bei welcher die Schleifenverstärkung auf wenigstens 0,7 abgefallen sein muss, um einigermaßen aperiodisch zu werden.

Was ich bisher noch nicht gemacht habe, ist bei einen offenen Regelkreis die Impedanz der Treiberspule aufzunehmen. Das werde ich irgendwann noch machen.

Was ich gemacht habe, war den Regelkreis zu öffnen, ein Signal hinter dem Potentiometer auf der Endstufenplatine ( Gegenkopplungseinstellung ) einzuspeisen und am Ausgang des Hochtöners das Signal zu messen. Dabei habe ich dann auch die Phasenabweichung zum Eingangssignal gemessen. Rausgekommen war das die Phase bei der Grundresonanz bei 0° war und sich bei 21KHz um 180° gedreht hat.

Das mit den Stützkondensatoren auf der Platine im Hochtöner muss ich mal ausprobieren.

Gruß
Ralph

[dietert]

Ja, so habe ich auch gemessen, indem ich den Regelkreis am Poti 4K7 geöffnet habe, auf meinen Endstufen 6.24 gibt es mit der Beschriftung C203 Brücken, die dafür praktisch sind.

Bin auch der Meinung, dass es die erste Partialschwingung ist, wo der Rand der Kalotte gegen die Spitze der Kalotte schwingt. Weder ein spannungs- noch ein stromgeregelter Antrieb bedämpft die Resonanz optimal, sondern irgendwas dazwischen. Bei 80 Ohm konnte ich einen Effekt im Phasendiagramm sehen.

Eventuell kann man das Problem mit einem geeigneten Filter zwischen Ausgang der Endstufe und Antriebsspule lösen, aber bevor ich mich dran mache, wollte ich fragen, ob es dafür eine Standardlösung gibt.

Diese Hochtöner mit eingebautem Kondensatormikrofon sind große Klasse, auch ohne Ferrofluid, aber die Reglerschaltungen von B&M wirken auf mich irgendwie unfertig. Z.B. kann ich erkennen, dass die untere Grenzfrequenz der Endstufe für den HT irgendwann von 3,4 Hz (100 uF, 470 Ohm bei 6.24) auf 0,16 Hz (100 uF, 10 KOhm, bei 6.254) geändert wurde, nochmal: für einen Hochtöner!

[Ralph Berres]

Bei mir sitzt auf der Endstufenplatine des Hochtöners am Eingang ( also wo der Ausgang des Transimpedanzverstärkers des Hochtöners drauf geht ) ein Kondensator von 5,6nF parallel.

Zuerst habe ich gedacht, das dieser kontraproduktiv ist, und habe mal die Werte geändert. Aber egal, ob ich sie größer oder kleiner gemacht habe, die Gegenkoppelbarkeit des Hochtöners wurde nur schlechter, nie besser. Der Wert scheint wohl empirisch ermittelt zu sein, und das Optimum zu sein.

Übrigens die Induktivität der Schwingspule habe ich mit 10uH gemessen, und kann man eigentlich fast vernachlässigen. Sie macht im Schwingspulenstrom bei 20KHz nicht mal 1,5db aus. Die Phase dreht sich dabei such nur um etwas mehr als 10°. So das sich hier eine Stromgegengekoppelte Endstufe eigentlich erübrigt ( mit samt seinen Problemen und Nachteilen ).

Ralph

[dietert]

Wenn die Antriebsspule mit einem ohmschen Widerstand beschaltet ist, wirkt sie als magnetische Bremse, und den Bremseffekt kann man über den Widerstandswert justieren. Bei Spannungssteuerung wäre der Widerstand null, bei Stromsteuerung unendlich. Den besten Bremseffekt muss man durch Experimentieren feststellen, funktioniert wie die Impedanzanpassung zwischen einem Generator und einem Verbraucher.

Der 5n6 im Eingang des HT-Endstufenmoduls bildet zusammen mit den 470 Ohm im Sensorausgang der Hochtönerplatine einen Tiefpass mit einer Eckfrequenz von 60,5 KHz. Bei der Eckfrequenz ist die Phasendrehung 45°. Das würde bedeuten, dass der Effekt dieses RC-Glieds bei 20 KHz eine Phasendrehung von etwa 15° ist. Anders formuliert: der Regler arbeitet dann zwar, jedoch mit marginaler Phasenreserve. Ähnlich scheint es auch am unteren Ende der Nutzbandbreite zu sein.

[Ralph Berres]

Eigentlich machte eine Spannungsgegengekoppelte Endstufe doch genau das. Denn sie hat ja nur einen Innenwiderstand im Miliohmbereich.

Ralph Berres

[dietert]

Ja, der wirksame Widerstand wird natürlich nicht null, sondern minimal der ohmsche Widerstand der Antriebsspule. Wenn der auch Null wäre, könnte ich mit einem Kurzschluß der Antriebsspule diese im Magnetspalt fixieren und dann könnte die Partialschwingung der Membran ohne induktive Bremse oszillieren. Insofern kann ich mir vorstellen, dass die Dämpfung mit einem zusätzlichen Widerstand besser funktioniert.

Wie gesagt, einen Effekt der Abbremsung konnte ich bei etwa 80 Ohm im Phasendiagramm sehen. Das war einfach ein 47 Ohm 1W Widerstand zwischen Endstufe und Antriebsspule + 25 Ohm Widerstand einer Schmelzsicherung 100 mA Flink.

Dämpfung löst aber das Problem der Reglerstabilität nicht gründlich.

[Ralph Berres]

Egal wie der Bremswiderstand aussieht. Die Bremswirkung wird "IMMER" !!! durch den ohmschen Widerstand der Schwingspule bestimmt. Auch bei einer Endstufe deren Innenwiderstand = 0 Ohm ist
( spanungsgegengekoppelte Endstufe ).

Bei einer stromgegengekoppelte Endstufe ist der Innenwiderstand theoretisch unendlich hoch, da bekommt der Hochtöner ein reges Eigenleben, sowohl bei der Grundresonanz als auch bei der Partialschwingung. Die Grundresonanz bekommt man eventuell durch die Bewegungsgegenkopplung wieder in Griff. Die Partialresonanz schlägt dafür um so deftiger zu.

Das ist mit der Grund, warum ich bei der spannungsgesteuerten Gegenkopplung der Endstufe geblieben bin.

Um den ohmschen Widerstand der Schwingspule aufzuheben, müsste man den differenziellen Ausgangswiderstand der Endstufe schon negativ machen ( was brandgefährlich ist und potentiell zum oszillieren neigt ).

Fazit egal wie man es anstellt. Über den elektrischen Weg ist die Bedämpfung der Resonanzen durch den ohmschen Widerstand der Schwingspule begrenzt, oder über die Bewegungsgegenkopplung.
Bei der Grundresonanz von ca. 800Hz funktioniert das ja auch einwandfrei. Nur bei der Partialresonanz funktioniert das nicht mehr, weil sich die Phase gegenüber der Grundresonanz um 180° gedreht hat, und somit aus der Gegenkopplung eine Rückkopplung wird.

Abhilfe könnte nur eine mechanische Bedämpfung der Partialresonanz sein. Wie auch immer man das bewerkstelligen kann.

Um die Partialresonanz überhaupt mal sichtbar zu machen müsste man ein Stroboskop einsetzen, welches Lichtimpulse liefert, die 1. schmal genug sind ( irgendwo im einstelligen Mikrosekundenbereich ), 2, hell genug sind ( das Puls-Pausenverhältnis wird schon extrem groß ), 3. sich schnell und genau genug durch das Lautsprechersignal Triggern lässt ( je langsamer es sich Triggern lässt, desto mehr Lichtenergie braucht der einzelne Blitz ).

Hast du ein Vorschlag, wie man so was realisieren könnte?

Dann könnte man durch geeignete Maßnahmen an der Membran versuchen die Partialschwingung zu bedämpfen. Entweder durch Stabilisierung der Membran an der Stelle wo es sich verformt, oder vielleicht durch aufbringen einer bedämpfende Schicht ( Gummi ? ).

Eine andere Möglichkeit wäre der Einsatz eines Superhochtöners ( selbstverständlich auch gegengekoppelt ), welche den Bereich ab 8KHz übernimmt. Wenn der dann bis sagen wir mal 17KHz bis 18KHz gegenkoppelbar wäre , dann wäre das ausreichend. Ich weis das die 25mm Kalotte der damaligen Monitor5 eine Partialresonanz bei fast 30KHz hatte, und sich bis 17KHz gegenkoppeln ließ.

Ralph

[dietert]

Würde mir im Baumarkt eine helle 12V-LED-Lampe holen, und einen Generator aus etwas CD40xx und mit einem OPAmp zusammenlöten. Man braucht zwei Sägezahngeneratoren, einen bei 22..25 KHz und einen bei 2..5 Hz. Die 22..25 KHz gehen in die Endstufe, mit einem Komparator kriegt man die Phasenmodulation und kann damit die LED pulsen. Sowas braucht eigentlich jeder Lautsprecherbauer, und ich meine, man hat es an einem Tag fertig. Die Profis werden natürlich nichts basteln, sondern ein paar VXI-Module zusammenstecken, z.B. zwei HP E1445B und ein wenig Software dazu.
Am Anfang müsste man aber erstmal die Amplitude der Membranbewegungen bei der Kalotte schätzen, womöglich sind das nur wenige Mikrometer, und man muss das Ganze unterm Mikroskop ansehen (= anstrengend). Schon beim Mitteltöner haben wir ja kaum noch sichtbaren Hub.

[Ralph Berres]

hmm ob die 12V LED hell genug ist? Ich vermute, das man eine Xenon Gasentladungsröhre braucht.

Der Hochtöner muss natürlich mit einer Sinus angesteuert werden. ( 800Hz bis 25KHz ).

Die Sinusfrequenz muss man dann wohl durch 1000 teilen und dann damit über einen Schmitt-Trigger und einen Phasenschieber die Blitzröhre auslösen. Ich muss mir wohl doch mal ein Stroboskop mit ca. 1000 Watt Leistung besorgen.

Ob man dann tatsächlich was sieht wird sich dann rausstellen. Ich glaube aber schon.

Ralph