TL's nader bekeken

[Madrox]

Mooi. Deze speakers (https://www.parts-express.com/Dynavox-L ... er-295-626) zijn onderweg en ik wil ze gaan gebruiken in een TL 3-weg tower kast. Met een Q van 0.52 lijken ze me wel geschikt voor zo'n ontwerp.

Met een basreflex zijn ze te tunen op 40hz, betekent dat dat je met een TL nog wat lager kan?

[Henkjan]

kan, hoeft niet
met q rond de 0.5 zou ik afstemmen op of ietwat onder de fs

check dit spreadsheel:
viewtopic.php?f=32&t=5502
dan krijg je vast een goed idee wat er kan en waar de kast kwa formaat op uit zal komen

[Littleart]

Hey ha!
En toch wil ik ze wel een keertje bouwen.
Met als reden ik heb al jaren een setje quater pipe’s staan die zo geweldig klinken maar niet mooi zijn.

Ik heb alleen geen id hoe of wat, ik kan alles timmeren als meubelmaker maar wie helpt?

De tl’s die ik nu heb zijn door ben Dieter gemaakt en om er enige heel goed geluid uit te krijgen is dit versie nr 6 of zo iets. Ofwel kast nr 6. Kast is volledig dubbelwandig en gevuld met zand De drivers zijn van peerless, frequentie filter zal ik de meeste hulp bij nodig hebben.
Ik meen dat de basis van het ontwerp begon met fiesta tekeningen van geen id gebaseerd op visaton chassis.

En nee ik ga wat ik heb niet ontleden ‍️

Wie helpt mij aan een goed bewezen ontwerp en vindt het leuk om een ander te helpen.

Grtzz little art ofwel Machiel

[wouter]

Kies dan een beproefd ontwerp, die zijn er zat. Hobby HIFI heeft er heel veel, bij strassacker/lautsprechershop te vinden. Oaudio.de heeft ook wel e.e.a. op de site.

Het ontwerpen van luidsprekers is een forse klus, filters en transmissionlines zijn beide een flinke hobbel om te nemen, en beter dan wat ontworpen is zal niet gebeuren denk ik. Dus stel per project je doelen helder, dan kunnen, we tips geven.

[OWC]

Ik ben het niet helemaal mee eens dat iemand met wat hulp niet iets beters zou kunnen neerzetten dan dingen die al ontworpen zijn.
Vooral ook omdat sommige ontwerpen helemaal niet zo heel goed zijn (en sommigen zelfs ronduit slecht).

Helaas kun je dat alleen weten door ervaringen van anderen, en (hopelijk) goede metingen en documentatie.
Helaas niet altijd aanwezig.

Waar ik het wel heel erg mee eens ben, is om de doelen helder te stellen.
Ik kan namelijk weinig maken van de omschrijving.
Wie is Dieter? Kast nummer 6?
Over wat voor drivers/woofers gaat het nu precies?

Budget, formaat etc etc?

[wouter]

Ik doelde dan wel op ontwerpen zoals die van Hobby HIFI en zo... Dat kun je met een beginnerproject niet even verbeteren

[Littleart]

Weet ik!
Is nogal een vraag, en op tl’s hebben een hoop mensen hun kop al gebroken.

Feitelijk komt het er op neer, de berekening klopt maar ik hoor, ruk.

Muziek is emotie, en daar komen goede tl’s echt heel dichtbij. Niets pompt of stuwt geluid, geen druk hier is het.

Die heb ik dus staan, stereo beeld is dus ook redelijk beperkt. Geen druk is verstrooiing in het beeld.

Ik zou graag ze nog eens namaken, ofwel copy paste.
Vooral om weg te geven, ja het kan nog gekker.

En om zelf een paar te hebben welke er wel goed uitzien.

Budget, boeit niet zo in het voor onderzoek.
Wie helpt of denkt leuk,

Als je iets niet maakt is er uiteindelijk niets.
In dit geval maak ik na en ik hoop met hulp.

http://www.troelsgravesen.dk
Fijne man!
Ver weg helaas

[Tom Magchielse]

Je raakt nooit uitgekeken op die TL's. Vooral niet als je wat nauwkeuriger kijkt naar de eigenschappen van het toe te passen dempingsmateriaal. Want helaas, dat maakt nogal wat uit.
In principe kun je twee soorten dempend vezel materiaal onderscheiden; die waarbij de vezels in laagjes, min of meer parallel liggen zoals bij glaswol, en die waarbij de vezels een kluwen vormen en dus random door elkaar liggen. De voorbeelden van Martin J.King gaan over een vulling met Dacron, een polyester vezel materiaal dat veel gebruikt wordt voor de vulling van kussens o.i.d. en de structuur heeft van kunststof watten, en dus kluwens vormt. De berekeningen van Robinson hebben betrekking op glasvezel materiaal. Robinson gebruikt een rekenmodel van Tarnov.
King stelt dat de vezels in de TL niet bewegen onder invloed van de geluidsgolven, bij het model van Tarnov wordt die mogelijkheid wel open gehouden, het model bevat een tweede-orde term die een resonantie van de bewegende vezels representeert, die leidt tot een dempingsminimum in een bepaald frequentiegebied.
De demping die wordt verkregen bij een bepaalde vulgraad, waarbij het primair gaat om de stromingsweerstand. is voor beide typen materiaal ook niet gelijk. Wil je een TL ontwerpen met de ontwerpmethodes van King of Robinson, dan moet daarmee wel rekening houden.
De akoestische ingangsimpedantie van een niet of licht gevulde TL is in het diepe laag vrijwel inductief ( de massa van de lucht in de pijp) en wordt bij sterkere vulling eerst reëel en bij nog meer vulling zelfs een compliantie. De resonantie in het diepe laag van de luchtmassa met de conusophanging, die karakteristiek is voor sommige TL ontwerpen, verdwijnt dan helemaal. Dat effect treedt bij King pas op bij vulling van ongeveer 9 kg/m3 , bij Robinson al bij 5-7 kg/m3. Als dit komt door verschillende materiaaleigenschappen, dan is dat opnieuw iets om rekening mee te houden. Er valt nog veel meer over te zeggen, maar voor nu is dit een begin.
Tom

[Ivo]

Interessant, bedankt Tom. Ik heb wel eens opgemerkt dat verschillende simulatieprogramma's met dezelfde hoeveelheid dempingsmateriaal verschillende resultaten geven. Ik nam al aan dat er verschillende rekenmethodes en aannamen gebruikt werden. Fijn om te weten dat dit gerelateerd is aan daadwerkelijk fysieke verschillen.

[VintageHarry]

Heel interessant om dit te lezen, Tom, bedankt! Glaswol zie je (dacht ik?) niet vaak in een TL, meestal gaat het dan om wol of een vorm van BAF. Meest overeen komend met Dacron dan.

[Pjotr]

Ik heb het in mijn Rogers destijds gebruikt direct achter de B139. Werkte op zich prima. Er zijn zoveel TL variaties met ieder een eigen aanpak, een goed exact model heb ik eigenlijk nog niet gezien. Blijven grove benaderingen en grotendeels kookkunst met de nodige trial and error.

[Marp]

In de jaren 70 kon je glaswol vrij geregeld tegenkomen, ook in fabrieksluidsprekers van bijv. Sony en Wharfedale. Naast dat het bij de verwerking kan jeuken, denk ik dat het gebruik is afgenomen door opgeroepen angst voor ronddwarrellende vezeltjes door ventilatieopeningen en reflexpoorten.

Zelf gebruikte ik het tegen de wanden van Pied Pipers, en als subwoofers heb ik nog steeds twee 50 jaar oude boxen van ITT die ermee zitten volgestouwd. Het dempt inderdaad prima. Als de vezeltjes zo gemakkelijk ronddwarrelen als waarvoor sommigen waarschuwen, moet zich ook onderin al deze kasten een laagje hebben verzameld. Dit is nog altijd niet het geval. Mooi dus, dat ook nu nog naar glaswol wordt gekeken als dempingsmateriaal.

[Pjotr]

Die rond dwarrelende vezeltjes is broodje aap. Is uit en te na onderzoek naar gedaan qua gezondheidsaspecten. Bovendien zijn die glaswol vezels verlijmd tot een deken en soms tot soort van plaatmateriaal. Voor speakers zijn er gemakkelijker te verwerken en goedkopere synthetische materialen gekomen.

[wouter]

Ik heb een aantal orgel TL subs ontworpen en gebouwd, daarbij begin ik altijd met de ongedempte kast te meten. Demping is destructief voor het laag, maar verlaagd ook de gemeten afstemfrequentie. Wanneer een groter bereik wenselijk is ontkom je niet aan demping, omdat het effectief veel storingen dempt.

Zou je voor elk octaaf (of twee) een separate TL gebruiken en steil actief filteren dan weet ik niet of dempen wenselijk is. Het lijkt me van wel, een tik op de conus geeft in een lege kast meer naslingeren.

De werking van de pijp, de mate van dempen en invloed op afstemfrequentie en hogere storingen hangt voor mij dus af van de totale opzet van het systeem.

De theorie erachter beheers ik niet, ajhorn gebruiken wel en dat helpt me goed op weg.

Bondum800 is bijzonder bruikbaar in een TL, en het helaas niet meer verkrijgbare Visaton schapenwol ook (1/3e BAF). Ik gebruik meestal Akotherm als gulden middenweg.

[Pjotr]

Een goed alternatief voor Baileys wol e.d. Is Merino lontwol. Hoe dunner de vezels des te effectiever, maar is ook duurder. Voor een TL is een vezeldikte van 24 - 28 um prima! Dat is vergelijkbaar met Baileys. Dat is volgens mij ook 28um Merino wol. Kijk wel uit waar je het koopt. Wat je b.v op Amazon/Ali e.d. als Merino aangeboden ziet is veel synthetische Chinese nep.

[Tom Magchielse]

De TL vertoont soms een impedantiekarakteristiek met de bekende dubbele bult, die we ook van de BR kennen. Dat heeft sommigen ertoe gebracht te menen dat de TL een soort van basreflex is. Als je het vervangingsschema van de BR bekijkt, dan blijkt dat alle onderdelen voor een TL al aanwezig zijn. Alleen de dimensionering is anders. Als we het schema correct kunnen doorrekenen voor een BR, dan klopt het dus ook voor een TL.
Voor de grap maken we van de BR een TL, door de poort veel groter te maken, en het kastvolume veel kleiner.

Met dezelfde driver( 20 cm, Qts=0.385, Vas=100L Mms=22.3 gram krijgen we dan met de BR een keurige Butterworth afstemming. Vb=70.7 L, poort = 16.6 cm bij 7 cm diam.(Links) De "pseudo-TL" is rechts afgebeeld. Er klopt natuurlijk niks van, omdat we ervan uitgegaan zijn dat de 2.15 m lange, en 20 cm dikke TL buis zich gedraagt als een reflexbuis, dus met als impedantie een pure massa. Niks geen orgelpijpeffecten. Toch zien we een min of meer aannemelijke karakteristiek, en de bekende dubbele bult in de impedantie. Het kastvolume Cb is voor de TL teruggebracht tot 2L, zodat de poort nu vrij strak is gekoppeld aan de achterzijde van de conus. De laagste bult in de impedantie blijkt nu te ontstaan uit de samenwerking tussen de conusophanging, en de totale massa van de conus (22.3 gr) en de lucht in de poort ( 31.9 gr). Er is dus een gelijkenis, maar de werking is anders. Het is een begin....

[Tom Magchielse]

Hier nog het vervangingsschema van de BR/TL

[Pjotr]

Die snap ik niet Tom. Je maakt die vergelijking steeds. Een BR een een massieve massa lucht die (bij benadering) als één geheel heen en weer gaat op de BR frequentie en daarbij veert op de lucht in de kast. Looptijden worden daarbij verwaarloosd. Een TL is een afgestemde golfpijp a la een open orgelpijp en waarin de lucht als een drukgolf beweegt en niet als een massief blok.

[Tom Magchielse]

En dat is nu net het punt. Bij heel lage frequenties , waarbij de drukgolf in de poort van hals tot mond (om maar eens terminologie uit de wereld van de hoorns te gebruiken) vrijwel in fase is omdat de lengte ervan klein is t.o.v. de golflengte, gedraagt de lucht in die poort zich wel als een "blok" lucht. De ingangsimpedantie van de poort is dan ook vrijwel gelijk aan die van de massa van de lucht in de poort. Dat is wat ik wil laten zien. In het sublaag geldt het hele concept van een golfpijp niet. De hele TL hinkt op die manier op meerdere gedachten, het is een hybride systeem. Daarover later..

[Pjotr]

Uhhh, 1/4 golflengte noem ik niet meer klein. Dat is een faseverschuiving van 90 graden. De gereflecteerde drukgolf van de mond komt daarbij 180 graden uit fase weer aan bij de speaker. Bij die sim progjes voor TL's gaat men uit van het lumped element model. Dat is makkelijk algebraïsch op te lossen maar niet erg nauwkeurig. M.i. is een distributed element model hier beter op zijn plaats. Mahja, dat is weer wat ingewikkelder op te lossen.

[Walt]

Ooit begreep ik dit allemaal goed, reactie van mij van een ander forum:

Ik denk niet dat u precies begrijpt wat men verstaat onder het verschijnsel 'resonantie'. Er bestaan meerdere systemen waarvan men het resonantiegedrag kan onderzoeken. De twee die hier relevant zijn:

1) systemen met discrete parameters
2) systemen met verdeelde parameters

De basreflexbox kan gezien worden als een systeem van type 1. De massa van de lucht in de basreflexpijp kan men zien als een simpel 'blokje' massa en de veerstijfheid van de lucht in de kast als een simplele 'veer' (let op: ook hier heeft de driver geen invloed op het resonantie gedrag) In het algemeen stelt men nu de massa matrix M en de stijfheidmatrix K op. Oplossen van de volgende vergelijking geeft dan de eigenfrequenties (de eigenwaarden) en de trilvormen (eigenvectoren) ):

Det(-w^2 x M -K) = 0

De transmissionline (trillende luchtkolom) kan worden gezien als een systeem van type 2. De massa van de lucht kan men verdelen in oneindig veel kleine 'pakketjes' lucht die gekoppeld worden door oneindig veel kleine 'veertjes' De beschrijvende differiaal vergelijking ziet er als volgt uit:

(dp^2)/(dt^2) = constante x (dg^2)/(dx^2)

Aangezien het hier twee verschillende typen systemen betreft is ook de analytische uitwerking verschillend. De differentiaal vergelijkingen bij beide systemen horen zijn ook enorm verschillend (Boyce & diPrima ISBN 0-471-31999-6)

De driver en de luchtkolom zijn twee aparte systemen. De trilling van de luchtkolom is onafhankelijk van de driver. Of deze driver nu wel of niet in actie is, dit heeft geen invloed op de resonaties van de lucht in de pijp. De driver vormt wel een 'wand' en volgens de stromingsleer is de snelheid aan een wand gelijk aan 0 m/s (natuurlijk is de dunne membraan niet een perfecte wand maar toch) Druk en snelheid zijn volgens een eenduidige vergelijking gekoppeld. Spreken over een minimum van druk impliceert daarmee een maximum in snelheid.

Stel dat de driver een sinusvormige toon weergeeft en dus snelheidverschillen of drukverschillen van de vorm A x sin (wt) dan zie je dat deze vergelijking voldoet aan de oplossing van de differentiaal vergelijking (dit is de vergelijking die ten grondslag ligt aan de lamda/4 theorie, wat echter geen theorie is echter puur een gedeelte van de oplossing van deze Diff. vgl.):

(dp^2)/(dt^2) = constante x (dg^2)/(dx^2)

namelijk voor de functie P(t) daarin zit dus de invloed van de driver 'verborgen'!

De uitleg van Pierce is niet gebaseerd op de exacte theorie maar op vage intuitie en daarmee wijs ik deze volledig van de hand. Pierce een guru noemen gaat wel erg ver als hij niets eens zo'n basic probleem als dit kan oplossen. En ga nu aub niet zeggen dat IK het fout heb of het niet begrijp... Verdiep u zelf maar eens in de literatuur en aanschouw daar een uitleg die overeen komt met de mijne en niet die van Pierce!

Was uit een TL discussie op newline forum:

https://www.new-line.nl/forum/read/?t=3982&p=3

[Tom Magchielse]

Pjotr: Bij frequenties vanaf het 1.4 lambda punt en hoger is mijn uitgangspunt natuurlijk ongeldig. Maar de ingangsimpedantie van een open pijp is in de twee octaven onder de 1/4 lambda frequentie wel ongeveer gelijk aan de impedantie van de luchtmassa in de pijp. In dat frequentiegebied begint de TL dus nogal te lijken op een basreflex, en dat wou ik laten zien. Volgens de overlevering (John Crabbe in HiFi &Record Review august 1993) stelde een van de pioniers van de TL, John Wright van IMF, zelfs dat de TL eigenlijk een soort reflex kast is. Als je die redenering volgt kun je laten zien waar de bekende subsone resonantiepiek in de impedantie vandaan komt. Maar ook als je voor de TL de echte impedantie van de gedempte pijp gebruikt, treedt dat effect in het sublaag op, afhankelijk van de pakkingsdichtheid van de demping.

Walt: De eigenfrequenties die volgen uit die oplossing noemt men resonanties. Bij een systeem met discrete componenten wordt het gedrag ook beschreven door een differentiaalvergelijking, en de oplossing daarvan geeft een karakteristieke functie met eigenwaarden, die de resonanties weergeven. Zo beschouwd is het verschil niet groot.

In het algemeen geldt dat een open pijp die korter is dan 1/20 deel van de grootste optredende golflengte mag worden beschouwd als een akoestische massa, zoals een reflexpijp. Voor een basreflex systeem afgestemd op 40 Hz moet de reflexpijp dus korter zijn dan 43 cm.
Wat ik ook wou laten zien is dat de TL een beetje op twee gedachten hinkt: in het middengebied is het een gedempte pijp, die de straling van de achterzijde van de conus onschadelijk maakt, zoals Arthur Bailey ook stelde, in het diepe laag heeft de TL duidelijk verwantschap met een basreflex. Bailey heeft over het gedrag in het diepe laag niets meegedeeld, terwijl vreemd genoeg de TL juist daaraan voor vele liefhebbers zijn charme ontleent.
Hieruit blijkt ook wel dat de benaming " Transmissielijn" nogal misleidend is; in het belangrijke lage-tonen gebied gedraagt de TL zich helemaal niet als een transmissielijn, maar als een gedempte open orgelpijp. Maar commercieel is de keuze voor deze naam natuurlijk briljant. Zowel Bailey als de eerste fabrikant van TL's kwamen uit Yorkshire, dus de keuze voor schapenwol voor de demping is niet verrassend.

[Tom Magchielse]

Die subsone resonantie blijft een beetje dwarszitten. In vele gepubliceerde impedantie-karakteristieken van TL's zie je een dubbele piek. De onderste daarvan ligt vaak tussen de 10 en 20 Hz. Als je de TL in gedachten vervangt door een luchtmassa, die overeenkomt met die van de TL, maar dan zonder de orgelpijpeffecten, dan zie je die dubbele bult ook. Ook anderen worstelden met die subsone resonantie, zie b.v " The truthe about transmission lines " van John Crabbe. Maar we moeten toe naar een echte TL, inclusief demping. Dan moet de TL pijp ook afgesloten zijn met een impedantie die overeenkomt met die van een even grote straler. De stralingsimpedantie van een straler zonder baffle is ooit uitgerekend door Levine & Schwinger, maar die formule is onhanteerbaar. Daarom wordt gewoonlijk een RLC-netwerk gebruikt, zoals hierbij afgebeeld.
Met deze impedantie aangesloten, berekenen we dan de ingangsimpedantie van de TL pijp, voor twee verschillende waarden van de stromingsweerstand van het dempend materiaal, nl 3300 en 8300 rayl bij een buisdiameter van 20 cm. Het resultaat gaat hierbij, waarbij tevens is ingetekend de impedantie van een pure massa.
Bij geringe vulling, lage stromingsweerstand, volgt de impedantie van de pijp heel aardig die van een pure massa. De pijplengte was 1.725m, de massa die het beste overeenkomt zou dezelfde zijn als van een reflexpoort van 1.98m. Bij hogere stromingsweerstand verdwijnt dat massagedrag vrijwel helemaal. Tot zover geen verrassing. Maar hoe zat het nu met de commerciële ontwerpen? Hadden die ook zo weinig demping, of was het een materiaal dat in het diepe laag weinig doet? Was dat het geheim achter Bailey's " Long Hair "? Op foto's van sommige van die commerciële ontwerpen ziet het dempend materiaal er uit als een soort tandenschuim. Is dat de grap?

[Inventor]

Veel dank voor je doorwrochte bijdragen, Tom! Heel interessant. Voorwaar een schat aan informatie en inzicht, die veel verder/dieper gaat dan wat ik tot nu toe in literatuur kon vinden.

Je schrijft iets interessants:

Maar we moeten toe naar een echte TL, inclusief demping. Dan moet de TL pijp ook afgesloten zijn met een impedantie die overeenkomt met die van een even grote straler. De stralingsimpedantie van een straler zonder baffle is ooit uitgerekend door Levine & Schwinger, maar die formule is onhanteerbaar.

Mijn vragen hierbij: Waarom moet bij "een echte TL, inclusief demping" "de TL pijp ook afgesloten zijn met een impedantie die overeenkomt met die van een even grote straler"?
Welke 'demping' bedoel je hier? Demping die optreedt bij de monding van de TL? Of demping (stromingsweerstand) in de pijp?

Dat de stralingsimpedantie van de TL-monding qua fysische modellering onhanteerbaar is, kan ik me voorstellen. Het is een soort discontinuïteit - en discontinuïteiten zijn vaak ietwat ongrijpbaar. Als we een TL zouden kunnen 'afsluiten' met een bepaalde impedantie of weerstand, zoals je een elektrische transmissielijn kunt afsluiten met een elektrische weerstand, zouden we bij wijze van spreken een effectief oneindig lange TL kunnen bouwen... Dat zou ideaal zijn... Of niet...? Of ga ik nu te kort door de bocht met deze analogie? Ik heb hier eerder over nagedacht en kon me niks indenken wat als 'afsluitweerstand' zou kunnen dienen; wat in mijn hersenspinsels het meest in de buurt kwam, is de monding voor precies de helft blokkeren, zodat de helft van de 'golfenergie' door de barrière gereflecteerd wordt en de andere helft plots alle ruimte krijgt en daarin kan expanderen waardoor een 'inverse reflectie' terug de pijp inkomt; netto zouden deze 'reacties' elkaar wellicht opheffen. Ik heb dit uitgeprobeerd, maar kon geen effect horen.
Voor relevante en onderhoudende demonstraties van de fenomenen waaraan ik refereer, zie deze video: YouTube - AT&T Archives: Similiarities of Wave Behavior

Vriendelijke groet,
Pieter


EDIT: Ik besef nu dat je in het geciteerde gedeelte sprak met betrekking tot 'subsone resonanties' waarbij de lucht in de pijp zich als 'enkelvoudige massa' gedraagt. Omdat in dat deel van het werkingsgebied de pijp strikt genomen zich niet als transmissielijn gedraagt, is mijn afsluitweerstand-analogie daarop niet zozeer van toepassing.

[Pjotr]

Denk dat je vergelijk van een elektrische transmissielijn en een akoestische transmissielijn deels wel aardig op gaat. In een elektrische heb je de lichtsnelheid als parameter en in een akoestische de geluidssnelheid. 1/4λ coax stubs worden soms in de antenne techniek als resonator ingezet voor impedantie aanpassing b.v.