Ontwerpen van LS-boxen met Visaton Boxsim

[pappaleo]

Ik heb eens gemeten aan een klassiek ogende driewegkast met opstaande randen aan de hoeken (om een frontje tussen te plaatsen). Een dip van jewelste op ergens vlak onder de 3kHz. Mat ik op dezelfde afstand onder een hoek van 15° off axis, dan was de dip weg. Dan weet je dat het uitdoving is door gereflecteerd geluid van de hoeken dat in tegenfase bij je microfoon aankomt.

[pappaleo]

Neem gewoon eens wat meer, 5cm of zo. Niet dat je dat in de praktijk gaat toepassen, maar gewoon om te zien of diffractie de oorzaak is van de dip.

Ik was er net mee bezig, het max. haalbare voordat de montage voor een doehetzelver heel tricky wordt:
chamfers.jpgchamfers 36mm.jpg

Je gaat uit van de werkelijke constructie. Niet doen. We zijn nu alleen met diagnose bezig.

En met succes. De dip is zo goed als weg. Dus het is het resultaat van je kastvorm.

Die dip moet je niet proberen weg te filteren. Ik maak meestal metingen on axis, 15° en 30°, ontwerp het filter met de 15° metingen en ga finetunen zodat het resultaat ook met de 0° metingen en de 30° metingen fatsoenlijk uitziet.
Enige diffractienarigheid on axis, laat ik voor wat het is.

Zo te zien worden bij je laatste kastvorm ook de units horizontaal in het midden geplaatst. Probeer ze eens (wel mid en tweet recht boven elkaar) uit het midden te plaatsen, bijvoorbeeld op de gulden snede verhouding. Dat kan ook al verbetering geven.

[ds23man]

Eigenlijk moet je altijd als eerste je ontwerpidee in Edge zetten, dan is gelijk inzichtelijk waar en waardoor je diffractieproblemen krijgt en kan je daar nog mee spelen met driveropstelling voor een optimaal resultaat. Ik zie veel ontwerpen voorbij komen die nooit uitgevoerd waren als er op deze manier gewerkt was.

[Willy_61]

Weer wat bijgeleerd

Is de crossover frequentie naar 2600Hz nu voldoende verhoogd voor de G20SC?
Ik vrees dat hoger niet lukt in combinatie met de W100S en een midrange van meer dan €80 is voor mij geen optie.

[wouter]

boxsim laat de baffle-invloed op de respons per driver zien, eventjes de mid-hoogsevtie a-symmetrisch simuleren had ik al voorgesteld. Even een facet links en rechts toevoegen is ook 2 invoervelden aanpassen. Kortom, in boxsim kun je vrijwel alles snel doorzien.

Een diffractie dip moet ook niet elektrisch gecorrigeerd worden schreef ik. Beter nog, negeer het door tijdelijk 5cm facetten aan je kast te zetten tijdens het filterontwerp, zoals Pappaleo voorstelde.

Een 4" moet makkelijk 3khz kunnen weergeven, een 3/4" tweeter in een 3-weg kan zo stressvrij spelen. Zelfs een topontwerp als de Infinity Prelude P-FR heeft een dip tussen 2 en 4 khz, bewust! 2-3khz pakt je gehoor heftiger op dan andere frequenties i.i.r.c.

[pappaleo]

Weer wat bijgeleerd

Is de crossover frequentie naar 2600Hz nu voldoende verhoogd voor de G20SC?
Ik vrees dat hoger niet lukt in combinatie met de W100S en een midrange van meer dan €80 is voor mij geen optie.

Ook de keuze van je midrange is belangrijk. Die geeft de belangrijkste frequenties weer waar je naar luistert. Te vaak zie ik dat het een sluitpost is en in plaats van aandacht te schenken aan de midrange behuizing wordt er gedacht: oh ja, er moet nog een potje om die midrange heen.

Voor de lol eens lezen wat ik met de midrange behuizing van de isobarix heb gedaan.

[Willy_61]

Voor mij is de midrange uiteraard ook belangrijk, maar er zijn grenzen aan mijn besteedbaar bedrag.

De behuizing van die midrange heb ik daarom al eerder uitgetest in een eigen behuizing van 4L (loosely filled )waarin dan ook de tweeter zat vervat (gewoon omdat die direct inline boven de midrange moet staan).

Het is geen verbetering tov gebruik vd koepel, alleen veel extra werk.

Box-afmetingen.jpg

De resultaten zijn vergelijkbaar met de uitvoering met koepel met als verschil dat het laag pas enkel HZ later begint vanwege het verminderde volume vd basreflexkast.

Ik heb wel gemerkt dat in het midrangefilter gedeelte nog wat speling zit om de cross-overgrens te verleggen naar boven 3kHz.
Straks of morgen nog een laatste poging wagen

[pappaleo]

Het is geen verbetering tov gebruik vd koepel, alleen veel extra werk. De resultaten zijn vergelijkbaar met de uitvoering met koepel met als verschil dat het laag pas enkel HZ later begint vanwege het verminderde volume vd basreflexkast.

Boxsim houdt in zijn simulatie volgens mij geen rekening met de vorm van het middencompartiment. Daarom zie je geen verschil.

[Willy_61]

Ik denk dat ik eindelijk het doel bereikt heb.
Ik heb in verschillende stappen gewerkt.

1. Nogmaals eerst een start-cross-over samengesteld om die dan met de optimizer van Boxsim 2.0 te laten afregelen.

Spijtig genoeg kan je bij de optimizer geen voorkeur crossoverpunten opgeven. Wel heb ik een aantal voorkeuren ingegeven wat betreft hoe de rondstraling optimaal moet zijn:

A-richting voor optimalisatie.jpg

Daarna ingesteld op 4 ohm tube amplifier en dan start. Tot mijn grote spijt lag het midden-hoog overnamepunt weer op 1,5kHz terwijl minimaal 2,6 de bedoeling was (de goede raad van Wouter indachtig).

FREQ.jpg

Eerste experiment achter de rug

2. In Boxsim 1.2 een project aanmaken om daar mss een betere optimalisatie te verkrijgen.

Op aanraden van Wouter en Pappaleo heb ik in de "common outer housing" chamfers ingesteld van 5cm. Ik had nooit begrepen waar die afschuiningen konden/moesten voor dienen, maar nu snap ik het toch. (Wat voor jullie common language is betreffen luidsprekertechniek is voor mij nog dikwijls latijn )

common outer housing.jpg

De cross-over vóór optimalisatie:

crossover-voor.jpg

Na optimalisatie:

crossover-na optim Boxsim 1.2.jpg

Resultaat:

F-Optim Boxsim 1.2.jpg

...Eindelijk, het overnamepunt ligt nu op ca. 3,4kHz, daar kan ik mee verder werken in Boxsim 2.0 want de nieuwe driverdata kan in versie 1.2 niet geladen worden.

PS: ik had hier de W200S-8 gebruikt ipv de W200S-4, dat merk je wel aan de laag-weergave. IN Boxsim 2.0 laad ik opnieuw de W200S-4.

3. Het project in 2.0 geopend en de nieuwe driverdata telkens geladen, dat moeten we gaan optimaliseren met een overnamepunt rond de 3kHz.

Zo ziet de F-weergave eruit na laden van nieuwe driverdata, dus helemaal niet zo mooi meer als in 1.2:

Weergave ALTA LS4 met nieuwe driverdata in Boxsim 2.0.jpg

Eerst manueel zoveel mogelijk verbeteringen aangebracht met respect voor het 3kHz overnamepunt.

A-cross-over manuele aanpassing zonder optimalisatie.jpg

tussenresultaat:

A-F-karakteristiek manuele aanpassing zonder optimalisatie.jpg

Daarna de optimizer zijn werk laten doen en ik herinner er aan dat de chamfers nog steeds op 5cm staan.
De nieuwe cross-over:

A-cross-over na manuele aanpassing en dan optimalisatie.jpg

... geeft volgende karakteristiek:

A-F-karakteristiek na manuele aanpassing en dan optimalisatie.jpg

Dat is balen, weerom overname tweeter op 1,6kHz.
5/03 correctie: De overname is op 2,5kHz, maar de curve vd tweeter bevat een risico: als de weergave van de midrange een beetje inzakt in die buurt zit de overnamefrequentie vd tweeter meteen rond 2kHz of minder.

4. Het resultaat van de optimizer dan maar manueel fine-tunen.

Uiteindelijk is het me gelukt, de cross-over ziet er nu uit als volgt:

B-crossover na optimalisatie en finale manuele optimalisatie.jpg

De finale grafieken en plots:

B-F-karakteristiek na optimalisatie en finale manuele optimalisatie.jpg


B-Faseplots na optimalisatie en finale manuele optimalisatie.jpg


B-F-responses na optimalisatie met richtingcorrectie en finale manuele optimalisatie.jpg



Met dit resultaat ben ik best tevreden: de tweeter neemt over in de buurt van 3kHz... oef!!!
Frequentieweergave:
@3dB = 43Hz - 30kHz
@6dB = 33Hz - 30kHz

5. Tot slot:
Ik vind die schuine kanten wel een stuk mooier dan rechttoe, rechtaan.
Ik ga het eens uittekenen wat mijn mogelijkheden zijn. Waarschijnlijk moeten alle luidsprekers ca. 2cm zakken, want de tweeter zit maar 2cm onder de bovenkant.
Ik denk aan een afschuining van 3cm vermits de MDF 1,8mm dik is.

Wat denken jullie daarvan???

Sorry voor het lange epistel maar korter ging niet in combinatie met duidelijkheid.

[wouter]

geweldig om te lezen dit. later inhoudelijke reactie maar wat een leergierige doorzetter ben je, wauw!

[Henkjan]

geweldig om te lezen dit. later inhoudelijke reactie maar wat een leergierige doorzetter ben je, wauw!

yep. hier kunnen nog veel startende zelfbouwers van leren

[Douwe84]

geweldig om te lezen dit. later inhoudelijke reactie maar wat een leergierige doorzetter ben je, wauw!

yep. hier kunnen nog veel startende zelfbouwers van leren

Waaronder ik, erg goed gedocumenteerd en beschreven.

Super leerzaam!

[Willy_61]

De laatste regendagen voluit bezig geweest met Boxsim om een reeks ontwerpen op punt te stellen en uit te maken welk voor mij de beste keuze zou zijn.

De definitieve naamgeving voor de ontwerpen die allen 61cm hoog zijn (standaard maat in DHZ-zaken):

B= breedte, gevolgd door 30, 35 of 40
S,M of L voor diepte 25, 30 resp. 35cm

dus B30S is 30cm breed en 25cm diep.

Resultaten als volgt: Type = crossoverpunten --- Frequentiebereik binnen 3dB

- B30S = 320-3000Hz --- 47Hz-30kHz
- B30M = 270-2800Hz --- 43Hz-30kHz
- B30L = 270-2600Hz --- 42Hz-30kHz

- B35S = 480-2850Hz --- 43Hz-30kHz
- B35M = 320-2900Hz --- 43Hz-30kHz
- B35L = 330-2700Hz --- 40Hz-30kHz

- B40S = 330-2300Hz --- 42Hz-30kHz
- B40M = 220-2600Hz --- 39Hz-30kHz
- B40L = 220-2550Hz --- 40Hz-30kHz

Wat me een beetje dwars zat was dat bij tweeter G20SC tussen 15 en 20kHz de f-curve 2 à 3dB boven de 3dB-limiet zat. Aanvankelijk dacht ik, tja veel hoor je niet in dat frequentiegebied dus als daar de weergave 2 à 3 dB hoger ligt gaan we dat ook niet horen.

Uiteindelijk heb ik op het einde van de tweeter-filtering een extra filter toegevoegd dat naar 30kHz toe -6dB afneemt. Nu komt de curve daar mooi recht.

- B30M = 380-3000Hz --- 42Hz-25kHz binnen 3dB !!

Ik laat het even zien adhv type B30M:

MET extra filter:

crossover.jpg

F-karakteristiek.jpg

Faseplots.jpg

F-directions.jpg

ZONDER extra filter:

crossover1.jpg

F-karakteristiek1.jpg

Faseplots1.jpg

F-directions1.jpg

In volgende behuizing:

B30-Box.jpg

B30-Box-afmetingen.jpg

Zoals je ziet staan de luidsprekers inline, anders was het resultaat slechter ook bij die van 40cm breed, ik kan er simpelweg de gulden regel niet toepassen wegens te weinig breedte om de aslijn van Mid en Hoog op 1:1,62 op de as vd woofer te zetten.

Wat is jullie gedacht over de aanpassing in het hoog?

Ik wil ook nog opmerken dat een fatsoenlijke crossover moeilijk tot onmogelijk te maken is voor doel crossoverpunt 4kHz.
Struikelblok is de W100S die een serieuze dip heeft van 4 à 5dB rond 2kHz. De G20SC geeft pas zijn max. vermogen vanaf overname op 4kHz.
Gelukkig moeten de boxen niet meer dan 40W aankunnen, dus mik ik nu voortaan op 3kHz.

G20SC.jpg

W100S.jpg

[Willy_61]

Bij het optimaliseren zie je duidelijk hoe de dip vd W100S op 2kHz een serieus obstakel is voor een mooi resultaat.

F-tijdens optimalisatie.jpg

[pappaleo]

Het is nu ook weer niet zo'n obstakel dat het een mooi eindresultaat in de weg zit.

Over dat ingrijpen in het tophoog: Ik zou dat zelf niet (in die mate) doen.

Ik ben wel benieuwd of werkelijke metingen aan de drivers in zo'n kast een beetje overeenkomen met de simulatie.

[Walt]

Deze laatste curve ziet er goed uit, overname punten lijken netjes in orde, heb je gechecked met de mid in omgekeerde/verkeerde fase? Je zou dan mooie symetrische diepe nullen moeten zien in de simulatie.

Gr. Walter

[Willy_61]

Deze laatste curve ziet er goed uit, overname punten lijken netjes in orde, heb je gechecked met de mid in omgekeerde/verkeerde fase? Je zou dan mooie symetrische diepe nullen moeten zien in de simulatie.
Gr. Walter

Ik denk dat ik de optimale box heb gevonden uit de reeks, door-geoptimaliseerd met de 3,3mH LR ipv FC. Dit is de B35S dus H61 x B35 x D25 cfr. 38L.

- F-weergave @3dB = 41Hz-30kHz en @6dB 35Hz-30kHz
- mooie impedantiecurve voor tube-amp
- volgens mij correcte overname ivm fases
- F-directions zoals ik wil voor de huiskamer hier

crossover.jpg

F-karakteristiek.jpg

Faseplots.jpg

F-directions.jpg

Ik heb zoals je voorstelde de polariteit vd MID even gewisseld, het resultaat lijkt me normaal, zeker voor het lage punt en voor het hoge, wat je kan verwachten met de W100S, dus niet zo perfect zoals je het voorstelt. Ik kan nog wel proberen om de hoogcurve te laten starten van 600Hz ipv 880Hz maar dat vergt weer heel wat tuning, als het al lukt

F-karakteristiek met MID-polen omgekeerd.jpg

De overnamepunten liggen op 365Hz en 2400Hz.

De box:

B35-Box.jpg

B35-Box-afmetingen.jpg

PS: pappaleo,
Ik zou dat idd ook graag doen maar ik heb geen meetapparatuur daarvoor, laat staan een bruikbare kamer.
Tenslotte is enkel de bedoeling om 3 box-stellen te bouwen, voor mezelf en nog voor 2 kinderen, die kunnen dan kiezen wat ze willen,één neemt al de ALTO III C de 2 anderen moeten dan nog beslissen.
Ik ga ook de Starlet nog een waardige filter voor ontwerpen zodat ze voldoende keuze hebben.
De 61cm hoogte modellen zijn door mij specifiek gekozen om optimaal geplaatst te kunnen worden.
Daarna is het wat mij betreft gedaan met LS-boxen ontwikkelen net zoals voor de tube-amps, dan heeft iedereen hier één (of 2)...

Een lange uitleg om eigenlijk te stellen dat ik de kosten niet kan verantwoorden om metingen te verrichten

Het project in bijlage:

[pappaleo]

De curves met de omgepoolde mid zien er ook goed uit. Dat het geen symmetrische dip is tussen mid en hoog is logisch, omdat de curvehellingen ook niet symmetrisch zijn (maar elkaar bij juiste polariteit wel goed aanvullen).

Het ziet er geheel naar verwachting uit.

Je hoeft je niet te verontschuldigen voor het feit dat je niet de mogelijkheid hebt om metingen te verrichten, je bent echt niet de enige. Ik vind al dat je heel grondig onderzoek hebt gedaan voor iemand met weinig tot geen ervaring in deze materie.

[Walt]

Je kan nog een beetje tunen met de waarden om de dips nog wat dieper en scherper te krijgen, dit is vaak makkelijker zichtbaar dan de curve op vlakheid en hellingen te beoordelen. Maar wat pappaleo al zegt, het ziet er al keurig uit.

Gr. Walter

[Willy_61]

Ik ben aan het afronden wat betreft de boxen met 61cm hoogte.

Ik heb de cross-over die ik laatst had gepost lichtjes aangepast, ik heb nl. nog een aantal LR 3.9mH spoelen hier liggen, verder heb ik het top-hoog filter terug verwijderd, het leek me ook wat over-kill.


Ik heb nu een print ontworpen en daarbij zoveel mogelijk rekening gehouden met universele bruikbaarheid. De plaatsvoorziening voor de spoelen laat diverse maten toe, ook kunnen meerdere condensatoren van verschillende afmetingen parallel gebruikt worden. De voorziening voor weerstanden is voor de ARC5S (5W), indien 10W-types nodig zouden zijn kunnen die rechtop geplaatst worden.

ALTA B35S Crossover.jpg

De printen bestel ik morgen bij jlcpcb.
De layout die ik ontworpen heb bevat 2x de cross-over, afmeting per cross-over is 10 x 28cm.

Indien ik 5 stuks bestel (goed voor 5 paar boxen) kost me dat incl. verzending € 36.51, verzonden via "ePacket", langswaar ik nog nooit importtaksen heb moeten betalen. Als ik meer dan 5 bestel verhoogt het gewicht zodanig dat je enkel via UPS of DHL kan laten leveren en die passeren 100% via de douane, met telkens serieuze taksen er bovenop.

De print (half):
Top=

ALTA B35S PCB-top.jpg

Top + bottom =

ALTA B35S PCB-top_bottom.jpg

F-karakteristiek vlgs aangepast schema:

F-karakteristiek - B.jpg

D-directions:

F-directions- B.jpg

In bijlage een RAR met de gerber-files

[Willy_61]

5 Printen zijn besteld, 2 à 3 weken levertijd.

Ik heb uiteindelijk het top-hoog filter er nog bij kunnen plaatsen op hetzelfde oppervlak, het kan met of zonder gebruikt worden

Schema:

ALTA B35S Crossover.jpg

Top-view:

ALTA B35S PCB-top.jpg

Top+Bottom:

ALTA B35S PCB-top_bottom.jpg

Gerbers in bijlage.

[OpaBert]

zo petje af Willy
Je hebt weer een hoop geleerd in een paar weekjes
Gaat nog steeds goed ondanks leeftijd

[Willy_61]

zo petje af Willy
Je hebt weer een hoop geleerd in een paar weekjes
Gaat nog steeds goed ondanks leeftijd

Bijleren gaat nog steeds goed maar het bouwen wordt alsmaar moeilijker, mijn essentiële tremor is op een jaar tijd enorm verergerd. Als het zo verder evolueert kan ik binnen een jaar enkel nog bijleren en ontwerpen
Leesbaar schrijven lukt nog een beetje de eerste uren van de dag maar 's namiddags herken ik mijn geschrift nog nauwelijks.
Buiten werken gaat nog redelijk goed maar als ik snoei moet ik goed mikken... en geluk hebben, zo valt de mooie bloem al eens op de grond ipv de dorre tak er vlak langs... , gisteren nog ondervonden.
En mijn heerlijke koffie: kleine kopjes zijn aan mij niet meer besteed: de helft eruit en dan kan ik de rest opdrinken, dus overgeschakeld op grote mokken, maar ook die vanaf de namiddag, met 2 handen!

DUS, zodra het buiten weer fatsoenlijk temperaturen zijn, eerst het chassis en de kast maken voor de CTA4.4 en afwerken. Daarna mijn eerste EL34 versterker opwaarderen voor mijn oudste zoon en de EL84 voor mijn oudste dochter. Elk een stel waardige boxen erbij, dan denken ze later nog eens aan mij .

En dan zit het er stillekes op vrees ik, maar we wachten af.

[Douwe84]

Erg leuk en inspirerend om allemaal te lezen, dank voor de goede documentatie

[VintageHarry]

+1, dit was een interessant topic
Hopelijk gaat je gezondheid in de toekomst minder snel achteruit dan je nu vreest, ik wens je dat in ieder geval van harte toe!