Magneetring

[Seed7]

Door een discussie elders bedacht ik mij iets. Een luidspreker waar ik nooit iets mee heb gebouwd is de Audax PR170MO. Nu heb ik op het moment de middelen en de tijd niet, dus geheel theoretisch.

Ik ben heel erg roestig wat filters betreft en heb ik me er nooit heel erg intensief mee bezig gehouden. Dus eerst maar weer eens de literatuur er bij gepakt. Schwammkrug: Lautsprecherboxen Aufbau-Nachbau-Umbau. Dit is het vervolg op Luidsprekers Fabels en Feiten en nooit in het Nederlands vertaald. Ruim 400 pagina's die je steeds weer willen vertellen dat textbook filters niet werken. Dat er maar een manier is om een basreflex te bouwen. Hij schrijft over nog veel meer. Hij laat oa zien welke parameters een luidspreker moet hebben om ze bijvoorbeeld wel als helft van een 4e orde hoogdoorlaat moet inzetten. Een (ingebouwde) luidspreker is uiteindelijk een 2e orde systeem. 2+2=4.

Audax PR170MO

Code: Selecteer alles

Impedantie    :   8 Ohm
Inzetbaar     : 500-6.000 Hz
SPL 2,83 V/1m :  99 dB ( in een deel van het bereik misschien)
Fs            : 125 Hz
Qts           :   0,40
Qes           :   0,47
Qms           :   2,70
Vas           :   6,5 Liter
Xmax          :   0,5 +- mm
Rdc           :   6,2 Ohm


Voor een 4e orde hoogdoorlaat filter moet de unit (ingebouwd) een Qt hebben van 0.89. De Audax vraagt daarvoor om een kastvolume van ... Dit levert een F-3 op van ... Hiermee heb je de eerste helft van het filter geraliseerd. Nu kun je de spoel en condensator voor de andere helft berekenen ...... (puntjes, omdat het om het idee gaat)

Meh. Niet dus. Ja je kunt ze berekenen maar de scheidingsfrequentie ligt veel te laag. Die moet rond de 500Hz liggen. Voor huiskamergebruik mag het wel wat lager maar ... is echt te weinig. Dit is dus waar Schwammkrug zo over doordramt, f-3 en Qt moeten kloppen. Maar f-3 wordt door de driver gedicteerd en niet door de bouwer.

Wat zou ik theoretisch moeten hebben. Ik zou een lagere Qts moeten hebben. Dan kan de kast iets aanpassen om weer op Qt=0.85 te komen en F-3 stijgt.

Tijd om na te denken in de comfortabele denk stoel. Ogen dicht, "deep thinking". Kortom, na een weldadig dutje resoneerde "Notch" in het hoofd. Klang+Ton 2009-05.

Intermezzo: Hoe vind je een bepaald model in een metershoge, gesorteerde, stapel K+T's terug. Je gaat naar lautsprechershop.de zoekt in dit geval de Visaton BG 20 op en klikt op "Bausätze einblenden" klik en je hebt het uitgave nummer. Dat maakt het graven in de stapel makkelijker.

Wat doen ze in de Notch. Ze plakken een extra magneet achter op de driver om de Qes en dus Qt te verlagen zonder de andere parameters wezenlijk te beïnvloeden. In dit geval om een betere basreflex afstemming te verkrijgen.

Code: Selecteer alles

BG 20 origineel
Qms  3.47
Qes  0.51
Qts  0.44
Fs  38    Hz

BG 20 met extra magneet
Qms  3.91
Qes  0.40
Qts  0.37
Fs  41.19 Hz


Ok. Geheel theoretisch dus. De keus in magneetringen is niet overweldigend groot. Ze zijn goedkoop. En heel nauwkeurig komt het niet, tenzij je een van te voren bepaalde hele exacte wisselfrequentie nastreeft. Aan de zijde van de laagweergever is wel wat te schuiven in de filtering als je niet exact op 500Hz uit komt. Met de Audax streef je naar iets tussen de 450 en 550 Hz, bijvoorbeeld.

Waarom wordt dit zo zelden gedaan? Ligt de praktijk zo ver van de theorie af?

Cheers.

[Pjotr]

De effectiviteit van een extra magneet op een bestaande speaker is beperkt. Wordt meer gedaan als compensatie van het strooiveld in AV toepassingen. Kijk eens naar 4e orde LR-Filters. Dat zijn twee 2e orde filters in serie met ieder een Q van 0,707. Die maken samen een overall Q van 0,5. Prettige bijkomstigheid is dat de fc van alle secties gelijk is en aan die van de speaker met kast. De grap is die Qt van 0,5. Je kunt dan met beide secties spelen. Daarvan hoeft de afzonderlijke Q niet per se 0,707 zijn. Die mag best variëren tot de 0,5 en 1 (en zelfs nog wat hoger) zolang het totaal (Qt = Qf x Qb) maar 0,5 blijft! Je maakt dan wel een kleine theoretische fout. Die is in de praktijk een paar tienden van een dB en dus verwaarloosbaar. Als je dus de speaker als een helft van het 4e orde filter in wilt zetten dan heb je zo een wat ruimere speling met de Qb van de speaker.

[One World Concepts]

In de praktijk kom je tot iets van 20% op de Qts met een extra magneet. Maar zeer afhankelijk hoe de originele motor is ontworpen en hoe groot/sterk de magneet is die je op de achterkant zet.

Ik heb zelf eens hier aan gemeten.
Een oude Philips breedbander zat op ongeveer 24%, een Dayton RS125 kwam niet verder dan 10%.
Een oude KEF B110 zat ook op iets van 10% meen ik.
Maar nogmaals, veel is afhankelijk van hoe groot de magneet is.
Tikkeltje oversized werkt meestal iets beter.

Wat bedoel je dat de keuze niet groot is?
Magneten kun je overal en nergens kopen voor weinig.
Je kunt daarnaast ook nog neodymium magneetjes nemen. Die in een cirkeltje zetten.

[SSassen]

Pro-tip: https://www.supermagnete.nl/ringmagneten-ferriet

[Seed7]

Kijk eens naar 4e orde LR-Filters.

Ja. Het 4e orde Butterworth was maar een voorbeeld. Er gewoon vaste relaties binnen een chassis en het kan soms handig zijn om die te kunnen modificeren. Dit los van welke uiteindelijke overdrachtsfunctie je kiest. Waarschijnlijk heeft het alleen zin voor drieweg systemen. Op een tweeter weet ik niet of het zin heeft. En uiteindelijk zal je toch wat willen 'foefelen' om iets naar smaak vorm te geven.

Een oude Philips breedbander zat op ongeveer 24%, een Dayton RS125 kwam niet verder dan 10%.

Dank je voor die metingen, geeft een beetje meer inzicht. Die 10% kan net genoeg zijn om een x-over iets hoger te leggen.

Pro-tip: https://www.supermagnete.nl/ringmagneten-ferriet

Die ringen bedoel ik. Dank voor de link.

Met niet veel keus, je koopt ze op diameter, niet op kracht, wat je wel zou willen. Een reeks neodynium staafjes zal ook werken in der daad.

Cheers.

[Henkjan]

ze hebben ook Nd ringen (wel alleen kleinere diams)

[Seed7]

ze hebben ook Nd ringen (wel alleen kleinere diams)

... en groot genoeg om een paar fietsen mee uit het kanaal te vissen

[One World Concepts]

Met niet veel keus, je koopt ze op diameter, niet op kracht, wat je wel zou willen. Een reeks neodynium staafjes zal ook werken in der daad.

Cheers.

Ferriet is bijna altijd Y35 (in EU althans)
In speakers zit vaak Y30, in oude speakers nog minder.

Er zijn talloze webshops waar je zulke ringen kunt kopen, supermagnete is een voorbeeld.
Ook op Ebay ed, kwestie van googlen.

Ik haal ze zelf weleens hier; https://stx.pl/category/akcesoria-glosniki-magnesy
Voor sterker zou ik gewoon richting neodymium gaan.

[Chocomel]

Een LR4-filter opbouwen uit tweede orde akoestisch en tweede orde elektrisch, werkt alleen als het elektrische filter zich gedraagt zoals je had bedoeld. In geval van een passief filter, bestaande uit een spoel en een condensator, moet je dus eerst de impedantie van de woofer, inclusief stijfheid van de luchtveer van de kast, vlak trekken.

[Seed7]

Toch maar eens helemaal uitgerekend. De chassis data nog maar eens:

Code: Selecteer alles

Impedantie    :   8 Ohm
Inzetbaar     : 500-6.000 Hz
SPL 2,83 V/1m :  99 dB ( in een deel van het bereik misschien)
Fs            : 125 Hz
Qts           :   0,40
Qes           :   0,47
Qms           :   2,70
Vas           :   6,5 Liter
Xmax          :   0,5 +- mm
Rdc           :   6,2 Ohm


Overdrachtsfunctie B 4e orde

Code: Selecteer alles

genormeerde waarden:
C  = 1.565  L  = 1.974
C1 = 0.507  L1 = 0.639

Q  = R * (C / L)^0.5
Q1 = R * (C1 / L1)^0.5

Q  = R * (C / L)^0.5
Q1 = R * (C1 / L1)^0.5

Q  = 1 * (1.565 / 1.974)^0.5
Q1 = 1 * (0.507 / 0.639)^0.5

Q  = 0.890
Q1 = 0.890

Qtc = Q = Q1 = 0.89

ws = 1/(L * C)^0.5
ws = 0.569 Rad/s

w  = 1/(L1 * C1)^0.5
w  = 1.757 Rad/s

Kast -> Qtc = 0.890 -> 1.7 l
f3 = 231 Hz

filter is niet symmetrisch. ws is voor het chassis omdat fx boven f-3 licht.
fx = 231 / 0.569 = 405.9 Hz


filterdeel, reken met de gevonden fx:

Code: Selecteer alles

C = C / 2 * pi *fx * Rdc = 9.897459486239e-005 F
L = L * Rdc / 2 * pi * fx = 0.004798880309221 H


Dit is net niet waar we op hopen.

Wat kunnen we met een magneet?
Verlagen we Qt met 10% dan f3 258Hz -> 453.42 bij een kast van 1.27 l
Verlagen we Qt met 20% dan f3 291Hz -> 511.42 bij een kast van 0.95 l
Een extra magneet brengt ons net het beetje dat we zoeken.

EDIT: in het bovenstaande heb ik er geen rekening mee gehouden dat door het verlagen van Qes ook de resonantiefrequentie van het chassis iets omhoog gaat. Je ziet hier dus maar een deel van het effect.


De zelfde exercitie met de overdrachtsfunctie LR 4e orde

Code: Selecteer alles

genormeerde waarden:

C  = 1.672  L  = 2.230
C1 = 0.448  L1 = 0.598

Q  = R * (C / L)^0.5
Q1 = R * (C1 / L1)^0.5

Q  = 0.865
Q1 = 0.865

Qtc = Q = Q1 = 0.865

ws = 1/(L * C)^0.5
ws = 0.5178803489085 Rad/s

w = 1/(L1 * C1)^0.5
w = 1.932014586672 Rad/s

Kast -> Qtc = 0.865 -> 1.75 l
f3 = 230 Hz

filter is symmetrisch dus:

fx = 230 / 0.517 = 444.87 Hz voor het chassis deel van het filter


filterdeel, reken met de gevonden fx:

Code: Selecteer alles

C = C1 / 2 * pi * fx * Rdc = 2.585076122461e-005 F
L = L1 * Rdc / 2 * pi * fx = 0.001326416407057 H


Dat is mooi, we willen 450 - 550 Hz

Wat kunnen we met een extra magneet doen?
Verlagen we Qt met 10% dan f3 255Hz -> 493Hz bij een kast van 1.35l
Verlagen we Qt met 20% dan f3 286Hz -> 553Hz bij een kast van 1.05l

(klopt RL wel? moet ik niet met -6dB punt rekenen? Weet het niet meer)

Schiet maar.

Cheers.

[Pjotr]

Voor het totale 4e orde filter wel. De Qt is immers 0,5. En op f_res is de amplitude U_nom x Q. Voor de afzonderlijke 2e orde secties hangt het dus van de afzonderlijke Q af. Hoewel het passief wel te doen is, is het eigenlijk meer een filter om actief uit te voeren.

[jvenema]

Even voor mijn duidelijkheid, maak je nu door de extra magneet het veld sterker in de luchtspleet of is het juist de bedoeling om het te verslappen.

[Seed7]

Even voor mijn duidelijkheid, maak je nu door de extra magneet het veld sterker in de luchtspleet of is het juist de bedoeling om het te verslappen.

Je vergroot de veldsterkte een beetje. Hierdoor dempt het electrische deel van de totale Q het uitslingeren meer. Eeen beetje simpel gesteld. In de formule voor de Qes staat de Bl, veldsterkte, onder de deel streep. Verhogen geeft dus een lagere Qes en dus ook een lagere Qts. (wiki)

De magneten worden overigens afstotend tegen elkaar geplakt.

Hoewel het passief wel te doen is, is het eigenlijk meer een filter om actief uit te voeren.

Waarom? Dit zijn toch geen extreme waarden voor filtercomponenten? De enige manier om het zonder impedantie correctie te doen. Dat kan altijd nog.
Natuurlijk is het theoretisch. Ook geen rekening gehouden met alle mogelijke en onmogelijke verliezen.

Zal het ook eens voor een Visaton BG-20 uitpluizen, die heb ik liggen en zou het kunnen proberen. Lijkt me een mooie middentoner. Hoewel de rest van de benodigdheden voor een complete exercitie weer eens ontbreekt. (als je alles hebt is zelf bouwen 'goedkoop' ...)

Edit: Natuurlijk kunnen hierbij de kastvolumes idioot klein worden. Een melkpak voor een 17 cm driver lijkt me niet handig.

Cheers.

[Pjotr]

Het HP is wel goed te doen passief, dat is 2e orde. Maar het lo pass wordt een 4e orde. En dat is best een hele heisa aan componenten om het goed in orde te krijgen. Overigens is mijn mening dat een 4e orde LR filter alleen van nut is tussen woef en mid en minder tussen mid en tweeter. Daar voldoet een 2e orde w.m.b. het beste.

[jvenema]

Je vergroot de veldsterkte een beetje. Hierdoor dempt het electrische deel van de totale Q het uitslingeren meer. Eeen beetje simpel gesteld. In de formule voor de Qes staat de Bl, veldsterkte, onder de deel streep. Verhogen geeft dus een lagere Qes en dus ook een lagere Qts. (wiki)

De magneten worden overigens afstotend tegen elkaar geplakt.

Dat is niet wat ik op eerste gezicht verwacht. Als ze afstotend tegen elkaar zitten dan verwacht ik dat de velden tegen elkaar inwerken en dat de veldsterkte dan uiteindelijk afneemt.

Twee sterke magneten afstotend tegen elkaar plakken/monteren lijkt me ook nog wel een uitdaging. Wat dat betreft zou het makkelijker zijn als ze elkaar aantrekken, dan is het gewoon erop klikken klaar.

[SSassen]

Nee, wat er gebeurt is het volgende: je drukt meer magnetische veldlijnen, die nu buiten de luchtspleet zitten, de luchtspleet in. Effectief wordt de magnetische flux in de luchtspleet dus groter, Bl zal dus groter geworden zijn waardoor ook het rendement is gestegen, netto wordt ook Qts lager.

[Seed7]

Nee, wat er gebeurt is het volgende: je drukt meer magnetische veldlijnen, die nu buiten de luchtspleet zitten, de luchtspleet in. Effectief wordt de magnetische flux in de luchtspleet dus groter, Bl zal dus groter geworden zijn waardoor ook het rendement is gestegen, netto wordt ook Qts lager.

Mooi plastisch omschreven. Dat is ook meteen waarom je ze kunt gebruiken als 'afscherming' van het magnetisch veld. Het wordt compacter. De de oude bultrug tv heeft dan geen last meer van de luidsprekers.

[Seed7]

Maar het lo pass wordt een 4e orde.

Ja. in het ideale geval een 1e(luidspreker) + 3e orde(electrisch). Dat wordt rommelig.

[Seed7]

Twee sterke magneten afstotend tegen elkaar plakken/monteren lijkt me ook nog wel een uitdaging. Wat dat betreft zou het makkelijker zijn als ze elkaar aantrekken, dan is het gewoon erop klikken klaar.

Ja, ze stoten af. Maar als je een beetje wriemelt en door duwt klikken ze toch vast. Als je het geheel hebt uitontwikkeld is een drukpje lijm hier en daar wel handig om e.a. op z'n plaats te houden.