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Aktive Vollbereichssysteme Hier beschäftigen wir uns mit aktiven Monitoren, Kompaktlautsprechern und Standboxen

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  #1  
Alt 03.03.2015, 08:41
sincos sincos ist offline
Gewerblicher Teilnehmer
 
Registriert seit: 27.04.2014
Beiträge: 537
Standard Alesis Billig-Monitor aktiviert

Mit billigstem Ausgangsmaterial...

http://www.alesis.de/elevate-6-passive

...etwas zu konstruieren, mit dem man dennoch - bis zu einem gewissen Grad - Musik hören kann, ist immer eine interessante Herausforderung. In diesem Fall war das Ausgangsmaterial so grottenschlecht, dass nach der Messung der TS-Parameter eigentlich schon jede Hoffnung hätte aufgegeben werden müssen, daraus einen auch nur halbwegs brauchbaren 2-Wege-Lautsprecher zu konstruieren:

Hochtöner (25mm Gewebekalotte):

fc = 1,69kHz
Qm = 1,04
Qe = 2,25
Qt = 0,71

Tiefmitteltöner (16cm Kevlar-Konus):

fs = 59Hz
Qms = 5,77
Qes = 0,89
Qts = 0,77

Der Hochtöner ist also mehr mechanisch als elektrisch bedämpft und der Tiefmitteltöner ist gerade noch für den Einbau in eine offene Schallwand geeignet, aber sicher nicht für ein kleines Bassreflexgehäuse. Im eingebauten Zustand ergibt sich der eigentlich hoffnungslose Qtc von 1,5 und fc geht auf 86Hz, während der Helmholtz-Resonator auf 37Hz abgestimmt ist. Von Basswiedergabe ist im Originalzustand also nicht viel zu hören, dafür aber eine schöne Resonanzbeule um 90Hz:

http://www.swupload.com//data/Alesis_passiv.pdf

Wie ersichtlich, gelingt es mit der passiven Frequenzweiche nicht, die Schallanteile von Hochtöner und Tiefmitteltöner korrekt zu addieren: Am oberen Ende des Übernahmebereichs liegt der Pegel des Hochtöners über dem Summenpegel, was sich gehörmäßig durch eine praktisch nicht vorhandene räumliche Abbildung und eine miserable Detailauflösung bemerkbar macht. Damit das Klangbild nicht auch noch nervig wird, wurde die passive Originalversion als typische "Zisch-Bumm-Box" abgestimmt, d. h. mit einer deutlichen Mitteltonsenke. Als Abhörmonitor vollkommen ungeeignet; aber für 89€/St. ist wohl auch nicht mehr zu erwarten.


Bei einem so verkorksten Ausgangsmaterial hilft die Wissenschaft kaum weiter und man muss empirisch an die Sache herangehen. Zuerst habe ich ein Computermodell der Aktivweiche erstellt:

http://www.swupload.com//data/Alesis_150214_asc.pdf

http://www.swupload.com//data/Alesis_150214_plot.pdf


Eine genaue Erklärung folgt später; an dieser Stelle nur soviel, dass sich eine Übernahmefrequenz von 1,3kHz - wie aufgrund der mechanischen Bedämpfung der Hochtonkalotte zu erwarten war - in der Praxis nicht realisieren ließ, sodass ich die Aktivweiche auf 1,45kHz umdimensioniert habe. Mit drei zusätzlichen Gyrator-Bandsperren bei 93Hz, 630Hz und 3,8kHz sieht das erste Ergebnis so aus:

http://www.swupload.com//data/Alesis_aktiv.pdf

In den Bessel-Allpass 2. Ordnung im Hochtonzweig wurden 2x4,7nF eingesetzt, und nach Gehör habe ich den Hochtonpegel noch um 0,5dB gegenüber dem Tiefmitteltöner abgesenkt.

Die noch nicht ganz fertige Aktivversion klingt schon jetzt - im Verhältnis zum grottenschlechten Ausgangsmaterial - überraschend gut und ist mit der passiven Originalversion in keiner Weise mehr zu vergleichen. Eine ausführliche klangliche Beschreibung folgt später.
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  #2  
Alt 03.03.2015, 09:00
cay-uwe cay-uwe ist gerade online
Sonus Natura
 
Registriert seit: 03.12.2008
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Standard

Das finde ich nun mal eine richtig gute Arbeit und ich wäre schon fast geneigt eine Passivweiche zu entwickeln, denn dass was hier geboten wird ist wie Du sagst nicht optimal. Das kenne ich von anderen Boxen dieser Preisklasse auch.

Vielen Dank für diesen fundierten Beitrag
__________________
Happy listening, Cay-Uwe

http://www.sonus-natura.com/
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  #3  
Alt 03.03.2015, 09:21
sincos sincos ist offline
Gewerblicher Teilnehmer
 
Registriert seit: 27.04.2014
Beiträge: 537
Standard

Zitat:
Das finde ich nun mal eine richtig gute Arbeit...
Vielen Dank für das Lob. Solche Projekte haben den Vorteil, dass damit keinerlei kommerzielle Interessen verbunden sind, sodass man ganz unbefangen darüber diskutieren kann.
__________________
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  #4  
Alt 03.03.2015, 14:06
cay-uwe cay-uwe ist gerade online
Sonus Natura
 
Registriert seit: 03.12.2008
Beiträge: 2.400
Standard Tippfehler

Zitat:
Zitat von sincos Beitrag anzeigen
Vielen Dank für das Lob. Solche Projekte haben den Vorteil, dass damit keinerlei kommerzielle Interessen verbunden sind, sodass man ganz unbefangen darüber diskutieren kann.
Natürlich lässt sich auf dieser Basis unbefangen diskutieren, aber wenn ich mir die Messung anschaue, sieht es für mich so aus als ob Du recht gute Messbedingungen hast und da frage ich mich, wieso Du mit deinen Produkten hier nicht so aufgetreten bist. Dieses Beispiel zeigt, dass es eine gute Übereinstimmung zwischen der Theorie und Praxis gibt.

Ich glaube wirklich, es hätte viel Diskussionen erspart

Ich mache es ja nicht anders und bis jetzt konnte ich nicht feststellen, dass Messungen, die ich von meinen Produkten hier und auch in anderen Foren eingestellt habe, mir geschadet hätten.

Wie auch immer, ich habe Deine Simulationen, insbesondere das DELAY, bei mir nachgestellt und daraus grob folgende Gruppenlaufzeiten berechnet:

0,5 kHz = 0,133ms
1,0 kHz = 0,134ms
2,0 kHz = 0,125ms
3,0 kHz = 0,134ms
4,0 kHz = 0,111ms

Betrachtet man den Bereich von 0,5 - 3,0kHz dann fällt das Delay recht konstant aus und unter der Annahme einer Schallgeschwindigkeit von 343 m/s ergibt das einen virtuellen Versatz vom Hochtöner von ca. 4,6cm nach hinten.

Bei üblichen 25mm Kalotten liegt der SEO ( Schallentstehungsort ) bei ca. 1cm und bei gängigen 16cm Tief- Mitteltönern bei ca 5cm, was einen Unterschied von ca. 4cm ergibt. Somit liegt die Dimensionierung von Deinen Allpass auch aus dieser Sicht recht gut. Man könnte auch auf 3,9n für den Kondensator gehen, was den Delay etwas verringern würde, womit die typischen SEOs theoretisch genauer übereinander liegen würden.

Eine andere Frage, wieso stellst Du die Simulationen, bzw. Messungen nicht als Bild in den Text ?

Das würde das Interpretieren etwas einfacher gestalten, da man nicht zwischen zwei Fenstern hin und her springen müsste.
__________________
Happy listening, Cay-Uwe

http://www.sonus-natura.com/

Geändert von cay-uwe (03.03.2015 um 17:47 Uhr).
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  #5  
Alt 03.03.2015, 14:54
Thelemonk
 
Beiträge: n/a
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Zitat:
Zitat von cay-uwe Beitrag anzeigen
Wie auch immer, ich habe Deine Simulationen, insbesondere das DELAY, bei mir nachgestellt und daraus grob folgende Gruppenlaufzeiten berechnet:

0,5 kHz = 0,133ms
1,0 kHz = 0,134ms
2,0 kHz = 0,125ms
3,0 kHz = 0,134ms
4,0 kHz = 0,111ms
Dann würde hier auch bezüglich "Zeitrichtigkeit" nichts anbrennen. Zumindest wenn man die Tabelle von Blauert & Laws zugrundelegt.

http://www.fairaudio.de/hifi-lexikon...nlaufzeit.html

Frequenz (in kHz) Hörbarkeitsschwelle (in mS)
0,5 - 3,2
1,0 - 2,0
2,0 - 1,0
4,0 - 1,5
8,0 - 2,0

Viele Grüße
Thelemonk
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  #6  
Alt 03.03.2015, 14:57
Wonneproppen Wonneproppen ist offline
Missetäter
 
Registriert seit: 19.12.2013
Beiträge: 2.902
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Solche Werte sind mit Vorsicht zu genießen.
__________________
"Wer herausgeht, muß auch wieder hereinkommen."
Herbert Wehner
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  #7  
Alt 03.03.2015, 16:05
AIR AIR ist offline
-
 
Registriert seit: 01.12.2008
Beiträge: 2.151
Standard Gruppenlaufzeit

.
Ich bin immer wieder erstaunt, wie gnadenlos alles durcheinander gewürfelt wird.

Ich zitiere an dieser Stelle Wikipedia:

"Unter der Gruppenlaufzeit \tau_{\mathrm{gr}} (englisch group delay) eines schmalbandigen Signals durch ein LZI-System (z. B. ein elektronisches Filter oder ein Übertragungskanal) versteht man die Verzögerung der Umhüllenden dieses Signals."



Die spannende Frage ist, welche Eigenschaft der Umhüllenden (hellblau-gestrichelte Linie) wird zur Bestimmung der Zeit ausgewertet.
Wie wir sehen können, ist es das Maximum, nicht der Anfang.

Wie kommt es zu einer Zeitverschiebung, wie sie im Gruppenlaufzeitdiagramm dargestellt wird?

Hier ist das Diagramm von Fairaudio:



Die Gruppenlaufzeitkurve kann je nach Tieftöner und Abstimmung unterschiedlich ausfallen.

Worin liegt die Ursache für die angeblich "voreilende" Zeit?

Es kommen zwei Phänomene zum Tragen.
  1. der Wirkanteil der Strahlungsimpedanz
  2. die Resonanz des schwingenden Systems
Zusammen bilden sie den Hochpass des Systems.

Im Resonanzfall verändert sich der Cosinusburst (violette Schwingung s. 1. Graphik).
Eine Resonanz braucht eine gewisse Zeit um einzuschwingen und somit ihr Maximum zu erreichen.
Der Schwingungsvorgang beginnt exakt zur selben Zeit wie bei höheren Frequenzen.
Die Umhüllende verschiebt sich nicht im Anfang, sie verformt sich jedoch und bildet durch die verzögerte Energie im Resonanzfall ein zeitlich verschobenes Maximum aus.
(Im Resonanzfall schwingt das System länger aus und liefert somit verspätet zu viel Schalldruck).
Da der Gruppenlaufzeitkurve die Zeitdifferenzen der Maxima der Umhüllenden zugrunde liegen, erscheint es so, als würde sich der Bass verzögern.
Das tut er aber nicht!
Es verzögert sich nur das Maximum der Umhüllenden!


Wem das nicht bekannt ist, der glaubt an das Märchen vom nacheilenden Bass und lamentiert schlimmstenfalls auch noch über Hörschwellen.

Alles Kraut und Rüben, ein heilloses Durcheinander!

Da werden Aspekte in Bezug zueinander gesetzt, die man nicht in Bezug setzen kann.
Und es werden Schlussfolgerungen daraus gezogen, die man gar nicht ziehen darf!


Der Frequenzgang der akustischen Phase entsteht übrigens durch die vorzeitigen ersten Nullstellen im Einschwingvorgang.
Die ersten Halbwellen sind zu kurz und daraus ergibt sich ein entsprechender Phasenwinkel.
Nach 180 Grad endet eine korrekte Halbwelle.
Im Bassbereich ist dies frequenzabhängig, - je tiefer die Frequenz, desto früher endet die erste Halbwelle und desto größer ist die Phasendifferenz gegenüber 180 Grad. Daraus entsteht der voreilende Phasenverlauf zu tiefen Tönen hin.
Wenn man sich die Oszilloskopschriebe anschaut, erkennt man dies.

Als Ursache für die voreilende Phase, die zu schwache und zu kurze erste Halbwelle, ist vorrangig die Strahlungsimpedanz verantwortlich.
Für die Zeitverzögerung des Maximums der Umhüllenden ist dies vorrangig der Resonanzfall des Systems.

Gruß
AIR

__________________
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  #8  
Alt 03.03.2015, 16:14
cay-uwe cay-uwe ist gerade online
Sonus Natura
 
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Zitat:
Zitat von Thelemonk Beitrag anzeigen
Dann würde hier auch bezüglich "Zeitrichtigkeit" nichts anbrennen. Zumindest wenn man die Tabelle von Blauert & Laws zugrundelegt.

http://www.fairaudio.de/hifi-lexikon...nlaufzeit.html

Frequenz (in kHz) Hörbarkeitsschwelle (in mS)
0,5 - 3,2
1,0 - 2,0
2,0 - 1,0
4,0 - 1,5
8,0 - 2,0

Viele Grüße
Thelemonk
Die von mir berechneten Werte beziehen sich auf die Laufzeitkorrektur im Hochtonpart und entsprechen nicht der gesamt resultierenden Gruppenlaufzeit des Lautsprechers.

Nach der Simulation des Gesamtsystems würde die Gruppenlaufzeit wie folgt ausschauen:

0,5 kHz = 0,5ms
1,0 kHz = 0,33ms
2,0 kHz = 0,1ms

Unterhalb von 500 Hz kann ich nichts sagen, denn ich weiß nicht ob die Simulation eine Bassentzerrung beinhaltet. Die Simulation sieht nach einen geschlossenen Gehäuse aus, mit der beschrieben Resonanzbeule bei ca. 90Hz.
__________________
Happy listening, Cay-Uwe

http://www.sonus-natura.com/

Geändert von cay-uwe (03.03.2015 um 17:45 Uhr).
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  #9  
Alt 03.03.2015, 20:22
KSTR KSTR ist offline
 
Registriert seit: 02.12.2007
Beiträge: 1.456
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Ich lasse mir gerade die Aktiv-Version der Elevate 6 kommen, eignet sich für mich besser als "Bastelplattform" besser.... mal sehen wann ich dazu komme... bin ausserdem gespannt, ob die Werksabstimmung der aktiven Variante genauso krass ist wie die passive...
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  #10  
Alt 03.03.2015, 23:19
sincos sincos ist offline
Gewerblicher Teilnehmer
 
Registriert seit: 27.04.2014
Beiträge: 537
Standard

Zitat:
Unterhalb von 500 Hz kann ich nichts sagen, denn ich weiß nicht ob die Simulation eine Bassentzerrung beinhaltet. Die Simulation sieht nach einen geschlossenen Gehäuse aus, mit der beschrieben Resonanzbeule bei ca. 90Hz.
An dem "Katastrophen"-Bassreflex der Alesis wurde erst einmal nichts verändert. Ich habe nur die zwei originalen "Wattestückchen", die wohl als Dämmmaterial dienen sollten, durch eine ordentliche Gehäusebedämpfung mit Basotect ersetzt. Die Resonanz um 95Hz wurde mit einer aktiven Gyrator-Bandsperre kompensiert und die Basswiedergabe habe ich - rein empirisch und noch vorläufig dimensioniert - mit einem aktiven Tschebyscheff-Hochpass 2. Ordnung im Tieftonzweig der Aktivweiche unterstützt. Ein ordentliches, aktiv gefiltertes Bassreflexsystem 6. Ordnung ist hier leider nicht möglich, weil der Tiefmitteltöner einen viel zu schwachen Magnetantrieb (zu hoher Qtc) aufweist. Dies wäre mit einer weiteren Linkwitz-Transformation zu korrigieren; ich weiß aber noch nicht, ob sich dieser Aufwand überhaupt lohnt.
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