forum.zelfbouwaudio.nl

Dikke pret met dun draad en sterke magneten. Gewoon voor de lol, en wie weet levert het nog iets bruikbaars op.

Wat zou er gebeuren als je een vlakke membraan neemt en magneten rondom plaatst? De spreekspoel wordt dan op de zijkant van de membraan gewikkeld. Neodymium magneten zijn tegenwoordig in allerlei varianten verkrijgbaar, dus dat is niet het probleem. Met behulp van FEMM kan deze simpele luidsprekermotor worden gesimuleerd, zo kan van te voren worden ingeschat of het enigszins haalbaar is.
Het plaatje 'Block-10x10mm_Flux' toont de fluxdichtheid voor een 1x1x1cm N40 magneet (dwarsdoorsnede). Het blauwe kader boven de magneet is een stukje 'hoge resolutie lucht' om dichtbij de magneet veel punten te hebben voor een grafiek (langs de rode lijn). De grafiek 'Block_plots' toont de fluxdichtheid versus afstand (langs de magneet) voor drie verschillende afstanden van de magneet. Het is duidelijk dat de fluxdichtheid niet iets is om over naar huis te schrijven, maar we hebben immers een hele grote spreekspoel dus misschien kan het gebrek aan fluxdichtheid (B) door meer draad (l) gecompenseerd worden. Een beetje drijver heeft een fluxdichtdichtheid van 1 Tesla in de luchtspleet, hier zitten we op 0.3T dus er is ruim drie keer zoveel draad nodig voor het zelfde Bl product. Als we de spoel kort houden, b.v. 3mm, dan blijft er ook nog een xmax van zo'n 2mm over.
Een foto van een eerste experiment. De membraan is gemaakt van maquette 'karton', dit is een sandwich (5mm dik) van kunststof schuim met aan beide zijden papier. De afmeting is 10x10cm en er zit 10 meter 0.225mm koperdraad op gewikkeld. De magneten zitten met plakband vast (dat gaat maar een tijdje goed) en de ophanging is van elastiek van Sorbo. Het geheel zit in een plaat multiplex van 50cm x 20cm x12mm.Kortom, het is allemaal nogal provisorisch. De ophanging is erg slap en de membraan slaat alle kanten op als je in de buurt van de resonantiefrequentie komt met een beetje vermogen, maar gelukkig kan deze constructie tegen een stootje.
Flat_10_Imp toont de impedantiecurve voor deze driver. De vreemde pieken rondom de resonantie worden waarschijnlijk veroorzaakt doordat de membraan kanteld. De resonantiefrequentie is met 18 Hz overigens wel belachelijk laag. Verder is te zien dat de inductie erg laag is, de impedantiecurve is tussen 50Hz en 2kHz bijna helemaal vlak, dit is niet zo'n wonder aangezien er geen kern van metaal is. De Qts komt uit op 0.4 en dat is toch heel aardig.
Hoe klinkt het? Nergens naar, zit een gemene resonantie in die waarschijnlijk het gevolg is van partieëltrillingen en het is maar een kleine membraan.
Al met al best wel een leuk resultaat en de moeite waard om een iets betere en grotere versie te maken waar dan echt aan gemeten (en hopelijk naar geluisterd) kan worden. Het plan is om een membraan van A5 formaat te maken die als laag-mid zou kunnen dienen.


Wordt vervolgt...

P.S. Dit is natuurlijk alles andere dan magnetisch afgeschermd, je moet echt uit de buurt (~20cm) blijven met metalen voorwerpen. Dit soort magneten is ook niet geheel ongevaarlijk.

Interessant project. Wat betreft de resonanties, misschien moet je experimenteren met de stijfheid van het membraan, wat meer demping hier en daar om resonanties te dempen.

superleuk, zelf een luidspreker bouwen.
wordt gewaardeerd!

Deel 2, A5 Planar

Een A5je is 310 vierkante centimeter, dat is zo'n 10% minder dan een 10" luidspreker. Indien de partiëeltrillingen in toom kunnen worden gehouden zou dit formaat planar een bruikbare laag-mid driver kunnen opleveren.
De afmetingen van het frame zijn 30cm x 72cm x 2cm. Het is een sandwich constructie van 4mm - 12mm - 4mm multiplex waarbij de grote vlakken hol zijn en gevuld met fijn zand. De magneten zijn op staalstrips van 20mm x 4mm gelijmd, dit zorgt voor stabiliteit en resulteert ook in een hogere fluxdichtheid (althans volgens de simulatie). Het is nog niet om over naar huis te schrijven, wederom zijn er sterke resonanties welke ook zichtbaar zijn in de impedantiecurve: De vlakke membraan maakt het mogelijk om de partiëeltrillingen zichtbaar te maken door het geheel horizontaal te monteren en fijn zand op de membraan te strooien.
955Hz
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=i5j9-Gyrwb4[/youtube]
581Hz
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=nzZDzYd9dP4[/youtube]
247Hz
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=rcikeIJIWOM[/youtube]

Wordt vervolgt...

Bizar dat je er überhaupt geluid uit krijgt! Heel veel +1's!
Komt dit ook naar Breda?

Vinculum schreef:

Bizar dat je er überhaupt geluid uit krijgt! Heel veel +1's!
Komt dit ook naar Breda?

Dank je,

Breda stond eigenlijk niet in de planning, er is nu maar één paneel en er moet nog meer getest worden, maar 18 mei is nog even weg dus wie weet wat er dan is.

Gerrit schreef:

Wordt vervolgt...

Mooi in beeld gebracht. Zou je ook een frequencysweep kunnen laten horen/zien zodat je een indruk krijgt van het niveau van de resonanties? Om ze onder de knie te krijgen zijn er volgens mij verschillende opties, het membraan zo stijf maken dat de resonanties naar boven verschuiven tot boven het inzetgebied waarvoor de luidspreker bedoeld is. Het membraan buigslap maken met veel interne demping of het membraan laten flexen met buiggolven; net als de werking van een Manger.

richard schreef:

Gerrit schreef:

Wordt vervolgt...

Mooi in beeld gebracht. Zou je ook een frequencysweep kunnen laten horen/zien zodat je een indruk krijgt van het niveau van de resonanties? Om ze onder de knie te krijgen zijn er volgens mij verschillende opties, het membraan zo stijf maken dat de resonanties naar boven verschuiven tot boven het inzetgebied waarvoor de luidspreker bedoeld is. Het membraan buigslap maken met veel interne demping of het membraan laten flexen met buiggolven; net als de werking van een Manger.

Maar er moet laag uit komen , dus harde membraam met een kant iets anders om trillingen te dempen , sandwich dus .


Je eerste meting kleine speaker ziet de impedantie ook netjes eruit , een hele hoge maar smalle piek duid op weinig mechanische verliezen .


Probeer bij beide eens of je het membraam optimaal kan krijgen , die kleine wordt dan een mid driver die ver weg uit zijn resonantie frequentie kan blijfen en dus niet eruit vliegt .

Hierbij deel 3 met ander materiaal. Een aantal opmerkingen zijn hier meegenomen. De kleine membraan is gesloopt om de grote te maken en is dus niet meer beschikbaar voor testen.

Om te beginnen zijn hier nog wat gegevens over de A5 maquette membraan:
Draad: 0.2mm
Wikkelingen: 20 (~14m)
Re: 7.95Ω
Massa: 21.2g (membraan + spoel)
Fs: 19Hz
Qts: 1.14

Ik had liever meer draad en dikker op de membraan gewikkeld, maar het is voorwaar niet eenvoudig om het draad netjes gewikkeld te krijgen. Het is me ook al overkomen dat het geheel niet meer in het frame past.

Om te zien of de resonanties kunnen worden aangepakt door b.v. een verstijving aan te brengen heb ik stroken dun pertinax in de membraan gelijmd met epoxyhars. Het kan aan de uitvoering liggen maar het resultaat is gering, één van de piekjes is wel wat opgeschoven maar dat was het dan ook wel. Hier is nog de impulsrespons voor deze driver: Hier is goed te zien hoe erg het is met de resonanties, de eerste reflectie wordt bijna volledig gemaskeerd door het uitslingeren van de membraan. De bijbehorende frequentiecurve is dan ook navenant sneu: De resonantie zouden naar boven moeten opschuiven als het materiaal stijver is. Op zoek naar zeer stijf en licht materiaal kom je als snel uit bij carbon. Bij Easycomposites is van alles te krijgen op dit gebied, nu zal ook duidelijk waar het A5 formaat vandaan komt, dit is de kleinste plaat die ze leveren:
http://www.easycomposites.co.uk/Product ... Sheet.aspx
De sandwich bestaat uit 3mm PVC hardschuim met aan beide zijden 0.25mm carbon plaat. Idealiter zou deze sandwich met vacuüm infusie geproduceerd worden maar het gaat mij nu even te ver om dit allemaal in huis te halen (er staan wel hele mooie video's op de site waarin precies wordt uitgelegd hoe je dit zelf kunt doen). Hier is een foto van de membraan op de 'wikkelmachine': De A5 sandwich weegt 48 gram, dit is een stuk meer dan het karton en het is dus zaaks om zoveel mogelijk draad op de membraan te wikkelen om nog een beetje rendement over te houden en de Qes zo laag mogelijk te houden. Op de carbon membraan zitten 60 wikkelingen van 0.25mm draad (Re=15Ω). De grafiek toont de impedantiecurves voor de karton en carbon membraan: Een aantal zaken vallen hier op:
- De kleine piekjes zijn inderdaad een stuk omhoog geschoven, maar tegelijk ook meer geprononceerd. Dit is te verwachten omdat het materiaal harder is en ook minder gedempt.
- De impedantie bij de resonantiefrequentie is vele malen hoger.
- Het hogere aantal wikkelingen leidt tot een hogere inductie en omdat Re hoger is resulteert dit in een duidelijk zichtbaar laagdoorlaat filter.
In een poging de resonanties te dempen heb ik de membraan voorzien van een laagje latex, het soort dat voor mallen gebruikt wordt. Het effect is helaas gering en de massa is nog iets toegenomen waardoor het rendement nog verder zakt.

Voor de behandeling met latex heb ik nog geprobeerd de staande golven zichtbaar te maken met zand, het patroon is echter een stuk minder duidelijk. Hier het filmpje voor 509Hz:
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=3naSFWHjvbY[/youtube]

Tenslotte nog een stukje Yello, de resonanties zijn hier duidelijk te horen:
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=E9qINV0eUqs[/youtube]

Voorlopig laat ik het even hierbij, het was een leuk experiment maar bruikbaar is deze driver helaas niet. Op naar het volgende experiment.

Bedankt voor het delen! Weet je al wat het volgende experiment gaat worden?

Deze paper over stijfheid van membraangeometriën is misschien wel interessant. Aan de andere kant gaat dat vooral meer conventionele ontwerpen. Een vlakke plaat met aandrijving aan de rand natuurlijk wel een lastig startscenario, maar wel erg leuk dat je zoiets probeert!

Als je een symmetrisch membraan wilt om als dipool te gebruiken is een AMT misschien een betere optie? GerardJ heeft daar ook met succes mee geëxperimenteerd.

Bedankt voor het delen! Weet je al wat het volgende experiment gaat worden?

Het leek me wel een goed idee om ook eens iets te posten wat niet werkt, wellicht dat anderen er nog iets aan hebben.
Als volgende project had ik gedacht aan een bandje (ribbon) van aluminiumfolie inzetbaar vanaf zo'n 500Hz.

Deze paper over stijfheid van membraangeometriën is misschien wel interessant. Aan de andere kant gaat dat vooral meer conventionele ontwerpen. Een vlakke plaat met aandrijving aan de rand natuurlijk wel een lastig startscenario, maar wel erg leuk dat je zoiets probeert!

Dank voor de link. Je hebt natuurlijk gelijk dat deze constructie partiëeltrillingen in de hand werkt.
AMT had ik niet direct aan gedacht, deze driver was ook bedoeld voor het gebied tussen 100Hz en 1000Hz (om en nabij).

Hier is een plaatje van de fluxdichtheid voor een mid-hoog ribbon ontwerp: Het is simpelweg een plaat staal (liever puur ijzer) van 60cm hoog, 20cm breed en 1cm dik. In het centrum zit een gleuf van 35mm breed en 42 cm hoog, aan beide zijden zitten blokmagneten. De plaat sluit het magnetisch circuit en is tegelijk ook klankbord.
Als iemand nog een adres weet waar ik twee van deze platen kan laten maken dan houd ik mij aanbevolen.

Welke programma's gebruik je nu? Ik denk dat je veel inzicht kunt kweken door je te verdiepen in het programma Comsol. Als je er genoeg ervaring mee zou hebben kun je alles simuleren, van fluxdichtheid, impedantie van de actuator, de resonanties van je membraan en uiteindelijk de akoestische afstraling.
Ik heb recent een introductie course gevolgd en het is echt een "vet" programma.

SuperR schreef:

Welke programma's gebruik je nu? Ik denk dat je veel inzicht kunt kweken door je te verdiepen in het programma Comsol. Als je er genoeg ervaring mee zou hebben kun je alles simuleren, van fluxdichtheid, impedantie van de actuator, de resonanties van je membraan en uiteindelijk de akoestische afstraling.
Ik heb recent een introductie course gevolgd en het is echt een "vet" programma.

Ik gebruik FEMM http://www.femm.info/wiki/HomePage. Da's gratis, maar het heeft z'n beperkingen. De plaat voor de ribbon kun je er eigenlijk niet goed mee simuleren, maat het is voldoende om te kunnen beoordelen of een experiment zinvol is.
Comsol ziet er inderdaad zeer interessant uit, maar ik kan op de site nergens een prijs vinden dus het zal wel kostbaar zijn.

Het vervolg van dit verhaal is hier te vinden: http://forum.zelfbouwaudio.nl/viewtopic.php?f=4&t=18346