Zelfbouw Dipool Bandje, reductio ad minimum

[Gerrit]

De resultaten van de metingen aan de Neo10 hebben mij aan het denken gezet wat betreft het frame van het bandje. Misschien is het wel mogelijk zonder frame te werken zodat het geheel niet breder wordt dan de magneten zelf. Probleem is natuurlijk hoe je de magneten dan op hun plek houdt. Het motor ontwerp met twee magneten in een sandwich maakt dit ineens een stuk makkelijker. Op dit uit te proberen ben ik bezig met een intern frame van 1mm vliegtuigtriplex waar aan beide kanten magneten op gelijmd worden. De stijfheid komt nu dus uit de magneten zelf en de sandwich constructie.

Het geheel wordt slechts 4cm breed waarvan bijna de helft afstralend oppervlak is. De hoogte is ook minder dan bij het ontwerp met het staalframe, daardoor kan het bandje dichter bij de Neo10 komen en dat is gunstig. De dikte is slechts 9mm.
De simulatie van de dwarsdoorsnede ziet er zo uit:

In vergelijking met de staalframe ontwerpen is het veld iets zwakker:

Zonder het frame zakt het veld in het midden iets meer door, de gemiddelde flux is met 0,24T ongeveer 20% lager dan met het frame. De praktijk zal uitwijzen of dit voldoende is.
De aansturing geschiedt met een NCore 400 via een 2Ω serieweerstand, meten van de daadwerkelijke stroom door het bandje is dus een eitje. De grote vraag is nu of het bandje voldoende hoog kan produceren zonder dat de serieweerstanden als straalkachel gaan werken. Dat wordt best wel spannend
Om de magneten netjes parallel te krijgen gebruik ik een 2cm brede staalstrip, net zo dik als de magneten, als afstandhouder. De eerste zes magneten laten zich zo makkelijk verlijmen, daarna wordt het lastig. Nummer zeven moet met geweld op zijn plaats gehouden worden, die is nu aan het uitharden.

Gerrit

[Pjotr]

Ben benieuwd Gerrit maar je laat zo toch wel erg veel broodnodige inductie verdampen.

[Gerrit]

Ben benieuwd Gerrit maar je laat zo toch wel erg veel broodnodige inductie verdampen.

Het is inderdaad een gok, maar het lijkt mij de moeite waard om het te proberen. Ik heb toch meer dan genoeg magneten dus dat is geen probleem en ik ben erg benieuwd wat de horizontale afstraling gaat worden van deze constructie. Afhankelijk van de resultaten is er natuurlijk ook nog de mogelijkheid om een trafo te maken, ik weet nu immers hoe dat moet De aansturing via een serieweerstand is hoe dan ook erg handig om het rendement te bepalen (in dBSPL/A).
Als dit werkt dan is het bandje wel makkelijker na te bouwen en nog goedkoper ook.

Gerrit

[meiborg]

Er gaat inderdaad inductie verloren maar ik begrijp niet zo goed waarom dat zo'n probleem zou zijn, de andere poging was toch zeer geslaagd en 20% is best veel maar het bandje heeft ook (nog minder) massa en oppervlak waardoor er buiten de 20% reductie toch voldoende controle is, het zou zo maar eens goed kunnen werken.

Mvg Reinder

[Gerrit]

Elektrische demping (controle) is niet nodig, bij de vorige versie lijkt de harmonische vervorming zelfs af te nemen als er een 12Ω weerstand in serie met de primaire wikkeling wordt gezet. De massa van het bandje is minder dan die van de luchtbelasting, de lucht zorgt kennelijk al voor voldoende demping want verder is er geen sprake van enige demping. Eerdere pogingen met siliconenvet als demping op verschillende plaatsen en in verschillende hoeveelheden hadden allemaal meer vervorming en een verslechtering van het vervalspectrum tot gevolg.
De afname van 20% is trouwens in vergelijking met een dubbele magneet op een staalplaat niet met de enkele magneet van het vorige bandje, in vergelijking daarmee is de reductie bijna 50%.

Een flux van 0,25T en een bandje van 10cm geeft een Bl product van slechts 0,025 N/A, dat is maar een honderdste van een beetje dome tweeter. Daar staat tegenover dat het bandje minder dan een tiende weegt van de gemiddelde dome en een meer dan twee keer zo groot oppervlak heeft. Zo kom ik op ongeveer 20% van het rendement van een beetje dome tweeter, dat moet geen probleem zijn voor de NCore400.
Thermische compressie, wat bij drivers met een spreekspoel en laag rendement een probleem is, speelt hier niet aangezien alle warmte in de serieweerstanden gaat zitten en deze zijn op een koelprofiel gemonteerd en hebben een zeer lage thermische drift. De NCore ziet alleen maar een nagenoeg perfecte ohmse belasting van 2Ω samengesteld uit vier Caddock 0,5Ω 100W weerstanden:

Caddock 100W.pdf

(32.45 KiB) 337 keer gedownload

Volgens mij zijn deze ook erg goed in een passief filter te gebruiken, ze zijn er vanaf 15W of zoiets.

Gerrit

[meiborg]

Hmm met die aanvullende informatie staat het toch weer in een ander daglicht. Is het trouwens zeker dat je met de toegepaste berekening w.b.t. rendement uitkomt of is dat een aanname? Het bandje mag dan wel makkelijker na te bouwen zijn in deze iteratie maar zal voor veel projecten moeilijker te implementeren zijn gezien de beperkingen die een dergelijke bouw wijze met zich mee brengt.

Desalniettemin ben ik erg benieuwd naar de eerste test, puur qua vervormingscijfers en bereik vond ik de vorige bandjes al prachtig. Dan heb ik het nog niet eens gehad over de prestatie om dit zelf zo te ontwerpen en daadwerkelijk te bouwen: petje af!

Mvg Reinder

[Gerrit]

Hmm met die aanvullende informatie staat het toch weer in een ander daglicht. Is het trouwens zeker dat je met de toegepaste berekening w.b.t. rendement uitkomt of is dat een aanname? Het bandje mag dan wel makkelijker na te bouwen zijn in deze iteratie maar zal voor veel projecten moeilijker te implementeren zijn gezien de beperkingen die een dergelijke bouw wijze met zich mee brengt.

Desalniettemin ben ik erg benieuwd naar de eerste test, puur qua vervormingscijfers en bereik vond ik de vorige bandjes al prachtig. Dan heb ik het nog niet eens gehad over de prestatie om dit zelf zo te ontwerpen en daadwerkelijk te bouwen: petje af!

Mvg Reinder

Dank je
Hier kan natuurlijk ook een trafo gebruikt worden waardoor je ook een kleine versterker kunt gebruiken, maar ik wil bewust de serieweerstanden uitproberen i.c.m. een hele goede versterker die veel stroom (voor de NCore is dat 24A) kan leveren.
De flux komt uit de simulatie, ik weet niet hoe betrouwbaar alle gebruikte data zijn. De massa van het bandje heb ik gewogen, enige onbekende is de exacte luchtbelasting in deze constructie. De metingen zullen straks snel duidelijk maken hoe betrouwbaar de simulatie is.
De vervorming zou bij dit bandje duidelijk lager moeten zijn omdat het veld veel homogener is vergeleken met de enkele magneet constructie van het vorige bandje. Door het homogenere veld zal het bandje minder snel 'flexen' zodat het mogelijk wordt fijnere ribbels te gebruiken waardoor hopelijk de resonantie die het huidige bandje heeft kan worden vermeden.

Gerrit

[meiborg]

Het geeft in ieder geval weer genoeg mogelijkheden om verder te experimenteren! Ik vind het in ieder geval erg interessant en het is ook erg leerzaam en leuk dat je de verschillende stappen iedere keer zo goed beschrijft een toelicht, dat maakt het ook voor de minder technisch onderlegde mensen goed te volgen.

Mvg Reinder

[wouter]

helemaal mee eens! Prachtig en inspirerend

[Gerrit]

Dank voor de lovende woorden
Het zou erg leuk zijn als mensen door dit project geïnspireerd raken, niet direct om dit bandje na te bouwen maar om na te denken over drivers en wat daar nog te doen valt. Misschien dat iemand een idee heeft voor een dipool laag driver
Hier nog twee foto's van de voortgang:

Magneet nummer 7 is net verlijmd. Het geheel wordt met diverse aluminium profielen (niet magnetisch, erg belangrijk) op z'n plek gehouden. Het is van groot belang de polariteit van magneten allemaal te markeren, je kunt ze ook verkeerd monteren en dan beweegt het bandje niet of heel raar. De staalstrips en de profielen zijn met tape beplakt om te voorkomen de de lijm hier hecht. Het is ook mooi te zien hoe fijn het vliegtuigtriplex is in vergelijking met de 21mm multiplex plaat.

Hier zie je hoe nummer 8 in de klemmen zit, de lijmklem helemaal links houdt een staafje vast dat de magneet tegen nummer 7 aan drukt anders schuiven ze uit elkaar.
Ik heb trouwens bewust voor vliegtuigtriplex gekozen en niet voor aluminium of messing, het idee is dat het triplex meer interne demping heeft. Aluminium of messing hebben de neiging om te gaan 'zingen' en dat wilde ik voorkomen, het gaat hier tenslotte om een tweeter. Als alle magneten er op zitten worden de uiteinden van het interne frame nog aan beide zijden van een laagje triplex voorzien om de torsiestijfheid te verhogen.
De magneten zijn trouwens niet eens duur, 12 stuks voor één bandje kosten net €25,-.

Gerrit

[Gerrit]

Alle magneten zitten op het framepje en één staalstrip is er al tussen uit. Voordat ik de tweede strip tussen de magneten uit druk worden eerst aan ieder uiteinde twee stukjes triplex ter versteviging gelijmd:

Het wordt wel een smalle tweeter zo. De Mundorf dipool tweeters zijn toch weer 2cm breder net als de Neo3 en dat maakt in het hoog best wel wat uit.

Gerrit

[meiborg]

Zeker weten! Op deze golflengtes is dat veel zelfs, III ben dan ook errug benieuwd naar de meet resultaten.

Mvg Reinder

[Gerrit]

Het frame is klaar:

Op de zijkanten heb ik een strookje triplex gelijmd om de magneten te beschermen en om het geheel meer te kunnen afronden. De maximale breedte komt nu op 42mm, dat moet wel goed zijn Het geheel weegt 194g.
Om het Bl product te bepalen heb ik de volgende constructie bedacht:

Het frame ligt op een stapeltje aluminium profielen om het van de balans te scheiden. In de magneetspleet hangt een stukje 18mm breed en 10cm lang multiplex, op de onderkant is koperfolie gelijmd. De lat is buiten beeld aan mijn zaagtafel geklemd. Als er een stroom loopt zal het frame naar beneden geduwd worden. Omdat de folie 18mm breed is wordt het gemiddelde gemeten (hopelijk).
Waar komen we nu op uit (de balans kan helaas geen kracht direct aangeven dus we moeten even terugrekenen)?
1,09g x 9,8N/kg = 10,7mN
10,7mN / 0,5489A = 19,5mN/A
Volgens de simulatie had het 24mN/A moeten zijn Het houdt niet over zullen we maar zeggen. Het lijkt zo weinig 0,02N/A maar het bandje weegt maar 30mg dus met 1A komen al op een versnelling van 666g, met 10A is dat 6666g. Desondanks is het zinvol om het bandje zo licht mogelijk te maken.

Gerrit

[Dan]

Kitchentablescience, I love it

[Gerrit]

Kitchentablescience, I love it

Jij kunt er anders ook wat van met die mooie freesconstructie van je
Inmiddels heb ik gezien dat het ook simpeler kan met een Hall effect sensor, ik heb immers al een uitstekende multimeter :

Allegro-sensor.pdf

(440.94 KiB) 145 keer gedownload

9V batterij, 7805 o.i.d. en klaar.
Vandaag eerst even van het mooie weer genoten, dus alleen even een paar plaatjes triplex gelamineerd voor de bevestiging van het bandje. Het leek wel me wel aardig dit eens te proberen. Om de koperfolie te isoleren heb ik nog wat plaatjes 0,3mm Pertinax, dat is daar prima voor geschikt en het laat zich ook goed verlijmen.

Gerrit

[Pjotr]

Ben benieuwd hoe het gaat klinken en of er een beetje geluid uit gaat komen. Maar een versnelling van 6666G? Reken dat nog eens even na

[Gerrit]

Ben benieuwd hoe het gaat klinken en of er een beetje geluid uit gaat komen. Maar een versnelling van 6666G? Reken dat nog eens even na

Inderdaad, factor 9,8 vergeten dus dat wordt dus 70g bij 1A en 700g bij 10A.

Gerrit

[Gerrit]

Het werkt
I.v.m het late uur en de buren geen uitgebreide metingen maar toch een paar fraaie resultaten.
MLS frequentie op 50cm:

Het is een bandje met redelijk grove ribbels dus we zien ook hier weer een resonantie net onder 7kHz. Er zit een beetje een bult bij 15kHz maar het loopt wel mooi door tot 20kHz. Het bandje werkt nu tot bijna 6kHz als een echte dipool (de curve valt onder de 6kHz met 6dB/oct af)
De step response:

Ook hier is de resonantie te zien maar verder is dit gewoon absolute topklasse. Het vervalspectrum is dus ook navenant:

De verticaal schaal is 40db!, jammer van die resonantie maar verder heb ik het zelden zo strak gezien. De spectra lopen erg mooi parallel en zijn ook zeer gelijkmatig.

Dit is wel een fijn glas Springbank 21 waard

Foto's en meer metingen volgen morgen.

Gerrit

[Gerrit]

Hierbij de foto's van het bandje:

Het is echt heel minimaal geworden, dat is wel te zien aan de M3 moertjes die nu best wel groot lijken.

9mm dun.

Het lijkt als of het bandje aanloopt, dat komt omdat de camera niet 100% recht voor het bandje staat. Er is voor deze test bewust geen moeite gedaan om de inductie zo laag mogelijk te houden, dit is niet nodig bij gebruik van een serieweerstand.
De versterker en serieweerstanden:

De DLCP mag later aan het werk, eerst nog de directivity, vervorming en het rendement bepalen.

Gerrit

[Pjotr]

Mooi werk Gerrit

Jammer weer van die resonantie. Het feit dat het een zig-zag vorm heeft en niet een simpele piek is, geeft aan dat het niet simpel een 2e orde resonantie is.

[Gerrit]

Mooi werk Gerrit

Jammer weer van die resonantie. Het feit dat het een zig-zag vorm heeft en niet een simpele piek is, geeft aan dat het niet simpel een 2e orde resonantie is.

Dank je
Die resonantie is echt een vervelende spelbreker, maar ik heb er wel vertrouwen in dat ik die weg krijg met een juiste combinatie van ribbels, folie dikte en spanning.

Ik heb net de directivity bepaald, hier de MLS frequentiecurves voor 0, 30, 60 en 90 graden:

En de normalized directivity, wederom om de 5 graden gemeten:

Ook hier is de resonantie weer zichtbaar en gooit roet in het anders zo lekkere eten, maar zelfs met de resonantie is dit een buitengewoon fraai resultaat. Tot bijna 7kHz is het eigenlijk gewoon perfect, dan neemt de spreiding een beetje toe en boven de 15kHz neemt het weer af. Het is allemaal heel erg regelmatig.

Gerrit

[Gerrit]

En het rendement is:
75dBSPL/A op 50cm bij 2kHz
Het houdt niet over Voor 95dBSPL op 50cm is dus 10A nodig, er wordt dan 200W in de serieweerstanden verstookt. Ondanks dit trieste rendement denk ik dat het toch wel gaat werken en zullen de weerstanden niet als straalkachel gaan fungeren. Om te beginnen is een continue toon van 2kHz bij dit volume echt heel erg hard, zelfs met gehoorbescherming is het behoorlijk irritant. Vervolgens zit er in normale muziek niet zoveel (gemiddelde) energie in het hoog, zolang de versterker genoeg piekstroom kan leveren gaat het prima en zal de warmte ontwikkeling in het koelprofiel denk ik wel meevallen.
Vervolgens is er meer goed nieuws, de vervorming:

De grondtoon is in rood, op 1,5kHz zitten we op 90dBSPL/50cm en bij 5kHz is dat 100dBSPL/50cm. De 2e harmonische is in groen en zit vanaf 1kHz duidelijk onder de 1%. De 3e harmonische (oranje) duikt bij 1,5kHz onder de 1% en bij 3kHz onder de 0,2% De 4e (blauw) en 5e (paars) zitten in het werkgebied onder de 0,2% Zo te zien veroorzaakt de resonantie(s) vooral 2e harmonischen, da's dan weer een geluk bij een ongeluk , dit duidt er ook op dat er sprake is van assymmetrie. De sterke toename van de 3e harmonische onder de 2kHz is consistent met de grote uitslag van het bandje, het magneetveld is niet echt constant maar wel symmetrisch en dit resulteert in oneven harmonischen.
Tenslotte nog een FFT van een multitone met een gemiddeld niveau van 83dBSPL op 50cm:

Ook dit is weer een prima resultaat, het aantal vervormingspieken houdt zich in grenzen en ze zitten allemaal zo'n 60dB (=0,1%) of meer onder het signaal. Het is vooral goed om te zien dat er geen intermodulatie producten onder de 1kHz zitten.

Gerrit

[Dan]

Wel lekker zo'n F5 pagina. Tis net een spannend boek
Ik zit me dan weer af te vragen waar die resonantiepiek vandaan komt

[Gerrit]

Wel lekker zo'n F5 pagina. Tis net een spannend boek
Ik zit me dan weer af te vragen waar die resonantiepiek vandaan komt

Wat dacht je hoe ik hier zit bij het meten

Volgens mij is het een 'harmonica' beweging van het bandje veroorzaakt doordat de driehoekige ribbels niet loodrecht op het veld staan. Bij eerdere metingen zakte de resonantie naarmate het bandje strakker gespannen werd. Als het een trilling zoals bij een snaar is dan zou je verwachten dat de frequentie juist toeneemt met meer spanning. Bij meer spanning worden de driehoeken vlakker en neemt het 'harmonica' effect juist af. Dit is hetgeen ik er op dit moment als verklaring bij kan bedenken.

De volgende stap is de integratie van het bandje met de Neo10, kijken hoe dat uitpakt met de levels in de DSP en wat de resulterende directivity wordt

Gerrit

[meiborg]

Wauw, buiten de resonantie is dit gewoon geweldig! Ik had dit nooit verwacht, het waterval diagram is gewoon fantastisch. Wat betreft het verwachte "harmonica effect", zou het bandje niet te behandelen zijn bv door het te verhitten en vervolgens laten schrikken in een olie badje?

Mvg Reinder