Benodigde belastbaarheid van drivers bepalen voor meerweg LS

[Honing Jager]

Beste allen,

Hoe bepaal je de benodigde belastbaarheid voor iedere driver in een meerweg systeem?
Het maximale uitgangs vermogen van de versterker staat vast op 150W. Zijn heir vuist regels voor?

Ik probeer drivers te selecteren voor een 3-weg systeem maar ik kom momenteel niet verder omdat ik niet weet wat de belasbaarheid van de de drivers moet zijn zodat ze niet kapot gaan bij een belasting van 150W.

Nu heb ik zo'n een ribbon op het oog als tweeter maar de belastbaarheid is slecht 12W. Dit is vergeleken een dome tweeter een stuk lager.
Is deze 12W voldoende als de overname frequentie bijvoorbeeld 2kHz zal zijn?


Mazzel's

[jeroen_d]

Er zijn bijna geen luidsprekers die vol continu 150W kunnen verdragen. Het is ook helemaal niet de bedoeling dat je 150W gebruikt. Zo'n versterker heeft vooral nut om pieken goed te kunnen weergeven. Als je vol continu 15W in je speaker stopt gaat het al heel erg hard en heb je de 150W nodig voor voldoende dynamisch bereik in je versterker.

Als je gewoon moderne drivers kiest gaat het altijd goed, je hoeft nauwelijks op belastbaarheid te letten voor huiskamer speakers. Tenzij je speaker is bedoeld voor PA werk, dan wordt het een ander verhaal.

[Ronkel]

Nu heb ik zo'n een ribbon op het oog als tweeter maar de belastbaarheid is slecht 12W. Dit is vergeleken een dome tweeter een stuk lager.
Is deze 12W voldoende als de overname frequentie bijvoorbeeld 2kHz zal zijn?

Dan resten twee vragen:

Hoe is die belastbaarheid gespecificeerd (RMS fullrange, met high pass)?
Wat is het rendement van die ribbon?

Overigens zijn domes meestal wel belastbaarder dan ribbons (ook mechanisch) en hebben ze beter verticaal afstraalgedrag. Een lange ribbon mist veel tophoog als je iets naar boven of beneden zit.

[markbakk]

Nu heb ik zo'n een ribbon op het oog als tweeter

Welke en waarom een ribbon? Voor succesvol crossen op 2kHz moet je toch aan een vrij groot exemplaar denken en die bundelen verticaal inderdaad behoorlijk.

[Pjotr]

Belastbaarheid is een betrekkelijk begrip. Bij muziek is het gemiddelde continue vermogen veel lager dan het tijdelijk maximum vermogen dat voorkomt. Door de verliezen in de speaker warmt hij op. Hoeveel en hoe snel hangt ook van de warmte capaciteit af. De meeste speakers zijn a.d.h. daarvan gespecificeerd. Dus als een speaker genoeg de tijd krijgt om weer af te koelen kan ie afhankelijk van de tijdsduur van opwarmen en afkoelen best veel vermogen verwerken. Maar zou je het er continue op zetten a la een verwarmingselement dan gaat ie snel roken. Dus ja, voor de belastbaarheid zijn eigenlijk geen eenduidige regels te geven.

12W voor een ribbon als continue vermogen vind ik erg veel, voor de gebruikelijke tweeters voor in de huiskamer zou ik niet verder gaan dan 5W. Maar een dome tweeter kan ook niet meer continue hebben. Dat er toch soms 100W aangegeven staat komt omdat hij in een beperkt frequentie gebied gebruikt wordt en door de tijd genomen er gemiddeld heel veel minder vermogen in gaat. Die 100W die er dan b.v. bij opgegeven wordt moet je dan meer opvatten als het vermogen voor het hele speaker systeem bij muziekweergave.

Dat ribbons soms kwetsbaarder zijn dan domes heeft meer te maken met de thermische massa of warmtecapaciteit. Die is van een ribbon tweeter veel lage dan van een dome tweeter. Bovendien zit in de luchtspleet van een dome meestal ook nog eens ferro fluid, een olie-achtige substantie die veel warmte afvoert naar het omliggende ijzer. Bij korte overbelasting gaat een ribbon eerder stuk dan een dome. Maar als je er voorzichtig mee bent en ze niet op feestjes over de rand jaagt blijven ribbons ook heel hoor.

[markbakk]

Maar als je er voorzichtig mee bent en ze niet op feestjes over de rand jaagt blijven ribbons ook heel hoor.

Ha! Dat heb ik ook door schade en schande moeten leren toen ik nog wat jonger was.

[Honing Jager]

Bedankt voor de reacties, dit brengt het vraagstuk in duidelijk perspectief.

Nee, het gaat niet om PA luidsprekers, ze zijn gewoon voor in de huiskamer.
Het leek mij slechts verstandig om de belastbaarheid van de luidsprekers af te stemmen op het max continu vermogen van de versterker voor het geval een bezoeker een zwiepert geeft aan de grote knop of als ik even moet opscheppen over mijn nieuwe geluids setje.

De ribbon tweeter die ik op het oog heb is de Fountek NEOCD3.0 'power handling' 17W nominal, 40W max. (dus geen 12W zoals ik eerder schreef).
Het rendement is volgens mij wel in orde 93dB/1m/2.83V

Ok, ik begrijp nu dat belastbaarheid niet zo kritisch is als je voorzichtig met het volume omgaat.
Hoe dan ook, wat voor waarden voor woofer, middentoner en tweeter kan als acceptabel worden bestempeld bij crossover frequenties van 400Hz en 2kHz, voor een luidspreker die tot 100W belast moet kunnen worden?
Het oor verdovenden geluid (in geval van 7.1 surround) en het nut van ervan even buiten beschouwing gelaten......

Graag krijg ik wat getallen.

[Pjotr]

Graag krijg ik wat getallen.

Hallo Mazzel's

Volgens mij is er op dit forum niemand die zich daar erg druk over maakt. Iedere speaker gaat wel stuk als je er 50W continue op gaat zetten i.p.v. muziek. Alleen grote woofers zullen dat vol houden.

De meesten pakken een combinatie die ze wel leuk lijkt en zetten daar soms gerust een 400W Hypex versterker aan. Dat je dat dan niet voluit open moet gaan zetten moge duidelijk zijn.

Als je echt feest speakers wilt die tegen misbruik kunnen kom je meer in de PA hoek uit met speakers die daar specifiek voor gemaakt zijn.

[Tom Magchielse]

Over de verdeling van het vermogen over de drivers is wel eens wat uitgezocht. Bijgaand grafiekje uit Electronics applications bulletin February 1978 geeft aan welk deel van het vermogen in laag, midden en hoog gaat zitten bij de aangegeven cross-over frequenties.
Hier dus tot ca 500 hz laag: 55%, midden van 500-3.2 kHz : 35% en hoog vanaf 3.2 kHz: 10%.
Je kunt ook concluderen dat de vermogens van laag, midden en hoog zich moeten verhouden als 55:35:10 bij deze cross-over frequenties. Zouden we een twee-weg op 2.5kHz maken, dan lezen we af: Laag: 85%, hoog 15%. enz.
Dit kan als leidraad dienen voor het minimum vermogen, en dus de continue belastbaarheid die nodig is.

groet, Tom

[wouter]

Wat een diepgaande antwoorden.

Is onze topic starter niet gewoon een beginner die de fout maakt een 3-weg denkt te kunnen maken door op basis van specs en plaatjes mooie drivers te selecteren? Dat heb ik hier namelijk al te vaak gezien, metname bij nieuwkomers.

Indien je een ervaren bouwer bent zal het wel goed komen met het filter ontwerp, alleen dan zou je deze vragen vast niet stellen

Wellicht kun je aangeven waar je aan zit te denken, wellicht kunnen we je helpen in de richting van een goed bruikbaar 3-weg ontwerp.

Trouwens, mijn antwoord op je vraag is door te weten hoeveel geluidsdruk je op je luisterplek wil hebben. Afstand, kamerafmeting maar vooral ook gevoeligheid van de luidsprekers zijn van invloed.
Een 40 Watt belastbare luidspreker die met 1 Watt 98 dB produceert gaat namelijk luider dan een 150 Watt belastbare luidspreker die met 1 Watt 89dB produceert.

[Pjotr]

Een 40 Watt belastbare luidspreker die met 1 Watt 98 dB produceert gaat namelijk luider dan een 150 Watt belastbare luidspreker die met 1 Watt 89dB produceert.

Graag een 3-weg ontwerpje dan Wouter, wat met 1W 98 dB SPL produceert

[Candisa]

Mijn visie hier op:
Elke luidspreker, tenzij in-wall, heeft sowieso "last" van baffle-step, waardoor je in het laag sowieso een 6-tal dB extra output moet halen uit de drivers dan in het hoog.

Als je dan nog eens een tweeter gebruikt die 93dB/W/m efficiënt is en stel een woofer die 87dB/W/m efficiënt is (lijkt me vrij gemiddeld), dan kom je al gauw uit dat je pakweg 12dB minder versterking nodig hebt voor die tweeter tegenover de woofer. Dit komt neer op theoretisch 16 keer meer vermogen op de woofer dan op de tweeter, dus tenzij je met een heel efficiënt laag werkt (door gebruik te maken van zeer efficiënte woofers en/of meerdere woofers te gebruiken), hoef je je echt geen zorgen te maken over de belastbaarheid van de tweeter.
Als je dan toch een heel efficiënt laag zou creëren, dan hoef je je ook geen zorgen te maken over de belastbaarheid, want je oren zullen er vlugger uit liggen dan je tweeters...

Het mid hangt een beetje van het kast-design af, want de kans is best groot dat de overgang van 4pi naar 2pi rondstralen in dat gebied valt.
Je kan dit oplossen zoals wij zullen doen als we er ooit toe komen om ons geplande stel home-audio speakers te bouwen: dubbele mids gebruiken, waarvan 1 mid maar doorspeelt tot de baffle-step, dan heb je automatisch 6dB extra output onder de baffle-step...

Bovenstaande is natuurlijk allemaal theorie, maar je komt er wel een eind mee...

Isabelle

[wouter]

Een 40 Watt belastbare luidspreker die met 1 Watt 98 dB produceert gaat namelijk luider dan een 150 Watt belastbare luidspreker die met 1 Watt 89dB produceert.

Graag een 3-weg ontwerpje dan Wouter, wat met 1W 98 dB SPL produceert

Ha,ha dat kon ik verwachten... Het ging om het idee, maar goed hier komt er 1 die nog redelijk betaalbaar is:

http://www.lautsprechershop.de/hifi/mivoc_horn.htm

Als je wilt heb ik ook nog wel 2-wegjes en 1,5 weg hoor

2-weg, 100 dB
http://www.lautsprechershop.de/hifi/bigbang.htm

1,5 weg, 99 dB
http://www.lautsprechershop.de/hifi/pentaton.htm

[Pjotr]

Ho, ho, die speakers zijn nominaal 4 ohm en opgegeven bij 2,83V, dus voor 1W mag je er wel 3 dB vanaf trekken van wat ze opgeven

Anyway, het geeft wel aan dat je voor een dergelijk rendement wel wat nodig hebt. Zijn i.i.g. systemen die met een 150W versterker niet snel stuk zullen gaan.

[wouter]

Dan ben je met 150,- per woofer goedkoop uit bij het rendement van die mivoc sub:

Zwischen 50 und 200 Hz erreicht die Box einen Wirkungsgrad von 106 dB (2,83V,1m).

Maar ik wist niet dat 8 Ohm de eis was, in mijn voorbeeld ging ik uit van 2 Ohm

Genoeg offtopic.

Belastbaarheid heeft te maken met de doelstelling. Wil je diepgaand of hoeft dat niet, wil je heel luid? Grote ruimte? slappe filterhellingen? etc. etc.

[Pjotr]

Smoesjes Je punt van rendement is trouwens wel valide: Hoeveel herrie kun je met een gegeven vermogen maken en hoeveel heb je nodig.

Maar laat TS eerst maar eens aangeven wat hem precies voor ogen staat. In het algemeen is belastbaarheid niet een issue met een 3-weg voor in de huiskamer.

[markbakk]

En er was ook nog iets van tweeters die juist kapot gaan van te kleine (want clippende) versterkers.... Dus je doet er wijzer aan om een begrenzing te bouwen op het ingangssignaal van je eindtrap (of soft-clipping-achtige oplossingen te kiezen).

[Candisa]

Een tweeter durft inderdaad al eens sneuvelen wanneer je je versterker in de clip jaagt, zelfs al is die tweeter flink verzwakt en krijgt die dus maar een relatief zwak signaal...
Bij vol-passieve ontwerpen zou ik dan ook aanraden om in het laag een woofer te nemen die toch nog wat efficiënt is, want als je straks hard wilt gaan levert je versterker misschien voldoende vermogen om de tweeter het gewenste volume te laten bereiken, maar jaag je hem alsnog in de clip omdat de woofers zo gulzig zijn...

Ik had ook eerst het plan opgevat om de zelf ontworpen home-audio set (komt er ooit wel eens van om die te bouwen) vol-passief te maken en wou dit aanvankelijk ook koppig doorzetten. Nu kreeg ik de commentaar dat het filter-gedeelte tussen laag en mid best kostelijk zou uitdraaien en ik dus net zo goed semi-actief kon gaan en waarschijnlijk zelfs goedkoper uit zou zijn hiermee, en heb ik uiteindelijk besloten om toch maar de planning wat aan te passen.

Achteraf bekeken is dit los van de kostprijs ook een slimme zet: Het mid+hoog kan prima aangestuurd worden met een buizenversterkertje en ik hoef geen schrik te hebben dat de gulzige woofer (een Peerless XXLS12", nu niet de meest inefficiënte, maar zal toch wel wat vermogen lusten in verhouding tot het mid+hoog) ik een clippend signaal door de mids of tweeters zal jagen.

[bertor]

Smoesjes Je punt van rendement is trouwens wel valide: Hoeveel herrie kun je met een gegeven vermogen maken en hoeveel heb je nodig.

Het viel me in Almelo op dat mensen een gemiddeld niveau van 85-95 dB(C) al erg stevig vonden (en dat was ook luid zat), dus dat geeft wel een idee van hoeveel herrie je nodig hebt. In een woonkamer kun je wel stellen dat voor 90 dB op de luisterplek met 2 speakers ongeveer 90 dB per speaker op 1 meter anechoisch nodig is (dankzij alle reflecties). Tel daar een dynamische reserve bij op van 15 dB en je komt met een speakergevoeligheid van 90 dB/W/m uit op een benodigd vermogen van slechts 32 W om 105 dB op de luisterplek te halen.

[Pjotr]

En dan is die 32W ook nog piekvermogen. Gemiddeld zal het niet veel meer dan een watt of 5 zijn denk ik.

Het risico zit hem er meer in dat iemand onbesuisd een zwengel aan de volumeknop geeft en dat kan met name voor tweeters nadelige gevolgen hebben. Blijft lastig zoiets, foolproof is vrijwel niet te doen. Heb je een volume regeling met relais die met software aangestuurd worden dan zou een (instelbare) softwarematige begrenzing een optie zijn. Aan de andere kant moet je ook je 8 jarig zoontje niet met je dure MC element laten spelen. Trial and error wordt dan een dure grap

[Honing Jager]

Hallo allemaal,

Net terug van een weekendje skieen...
Bedankt voor de vele reacties.

Tom, interresante grafiek. Ik zal die getallen zeker in mijn gedachte meenemen.

Het bij plaatsen van drivers om de belastbaarheid te verhogen is een effectieve maar ook dure maatregel zeker met met het oog op 7.1 surround.

Mijn conclusie is dat ik beter het versterker vermogen wat lager kan nemen ondanks het risico van eventueel klippen. Zoals is aangegen zal de 7.1 set bij een gering vermogen, dat onder de belastbaarheid van de drieweg luidspreker valt, al een onverdraagbare hoeveelheid geluidsdruk produceren. Dit voorkomt meest waarschijnlijk dat de luidsprekers overbelast zullen worden en/of voor de lange duur overbelast worden. In het geval van een goed ontwerp zal dit ook het klippen van de versterker voorkomen.

Mazzel's

[wouter]

Dat is geen goede conclussie

Bij een bepaalde geluidsdruk (zeker in het grensgebied) zal een 'zwaardere' versterker de luidsprekers minder snel beschadigen/verbranden dan een minder krachtige

[jeroen_d]

Inderdaad, vreemde conclusie na alle goede adviezen.

[Honing Jager]

Mijn vorige bericht was misschien niet helemaal helder. Nog maar een poging dan.

In het geval van een goed ontwerp zal voordat klippen van de versterker optreed de geluidsdruk al zodanig hoog zijn dat dit niet acceptabel is. Hierdoor zal je het volume terug draaien voordat langdurig klippen van de versterker kan optreden. Met andere woorden de versterker kan niet langdurig klippen zonder dat je het door hebt.
Hetzelfde geld voor het langdurig overbelasten van de de luidspreker.

Nu kan je natuurlijk zeggen, maar dat bereik je met een 2000W versterker ook. Maar naar mijn idee is het gevaar bij een te zware versterker dat als de volume knop per ongeluk om gaat alles heel snel kapot is.

In het geval van een goed ontwerp ligt het grens gebied van de versterker inderdaad niet in het gebied van acceptable geluidsdruk.

[jeroen_d]

Je openingspost noemde een versterker van 150W, dat lijkt me prima als dat is wat je bedoelt. 2000W is inderdaad nonsens en totaal niet nodig.