forum.zelfbouwaudio.nl

Een verslag van mijn laatste experiment: kleine Purifi-box met een PR nu eens afgeregeld met MiB:

Purifi-drivers klinken bijzonder goed omdat ze nauwelijks last hebben van amplitudemodulatie (link). Ik was nieuwsgierig naar de kleinste van Purifi, de PTT4.0X04-NFC-01, tweedehands gekocht, die voor een beetje bas flink zal moeten trillen. Klinkt die desondanks net zo goed als een 6,5 inch versie? Met WinIsd ontdekt dat een baspoort van voldoende diameter niet gaat passen in een kleine kast, om maar te zwijgen over de interne resonanties daarvan. Met een Purifi-PR kun je ook diep gaan, al heeft dat z'n prijs: een PTT4.0PR-NF2-01 à €100.

Hoeveel bas kan ik krijgen uit dit boxje van 15 x 25 x 18 (BxHxD)? Twee parameters bepalen dat bij gegeven PR: boxvolume en extra gewicht aan de PR. Met WinISD heb ik net zolang gesimuleerd tot ik uitkwam op 3,1 liter met één PR zonder extra gewicht. Dat zou het gewenste - 6dB kantelpunt geven op 43 Hz, mooi in de buurt van de eigenfrequentie van de luisterruimte zodat de grondresonantie daarvan van 40 Hz deels gedempt zou worden. De box als equalizer. Met een kleinere box kon ik volgens WinIsd weliswaar dieper gaan, maar zou de stijlheid van de afval toenemen en daarmee het natrillen van de PR, af te lezen aan de oplopende groepslooptijd bij die natrilfrequentie. Die piekt bij 3,1 liter op 40 Hz als het niveau - 8dB is, dus dat is OK. Een kleinere box zou een lagere groepslooptijd opleveren, maar ook minder bas en bouwtechnisch de zaak ingewikkelder maken (box in box proppen). De standaard is overigens twee PR's maar ik speel geen techno en de PR kan +/- 13,7 mm aan, zat leek me (klopte).

Box gebouwd van afvalhout (spaanplaat 16 mm), intern verstevigd met hoekprofielen om de buiggolven in de oppervlaktes te dempen. Ik kan geen trillingen voelen tijdens het spelen.

Hoeveel bas komt er nu uit? Je kunt het laag op (tenminste) drie manieren meten: buiten, near-field en in-box. Buiten is mij te veel gedoe. Near-field ook: meten van de woofer en de passieve radiator moet van heel dichtbij, om de invloed van kamerresonanties klein te houden, steeds precies op dezelfde afstand van de conus (zeg 1 cm) en bij elkaar opgeteld (met REW). Meten op identieke afstand leverde mij te veel geklooi op. Dus heb ik gekozen voor measurement-in-box MiB (link), dus met de iSEMcon microfoon via een gat in de ingewanden van de box: De meting moet vervolgens gecorrigeerd worden, omdat de geluidsdruk bij constant signaal op en externe geluidsdruk van de woofer intern (theoretisch) met 12dB/octaaf afneemt bij stijgende frequentie (zie link). Door dit te compenseren, de meting met 12dB/octaaf te verhogen, kunt je aan de hand van de gemeten, interne geluidsdruk de externe geluidsdruk inschatten.

Handiger dan de meting te corrigeren, leek me het meetsignaal met 12dB/octaaf bij stijgende frequentie te laten toenemen door via een DSP een 2e-orde hoog doorlaatfilter met een Q van 0,707 op 400 Hz voor te schakelen. Boven de 400Hz klopt de meting sowieso niet meer bleek uit tests en theorie (interne resonanties). Omdat de geluidsdruk intern groot is de metingen op laag volume uitgevoerd (zwarte lijn): Het niveau neemt boven de 150 Hz af maar buiten de box door de baffle step juist toe en blijft vlak bij een zorgvuldig gecorrigeerde baffle-step-correctie (LF-filter op de woofer).

Wat gebeurt er als ik de woofer verzwaar met sluitringen die je aan de PR kunt schroeven? Boven is het resultaat te zien in rood +28,5 gram en blauw +49,2 gram. De PR-conus weegt zelf 30 gram, dus misschien logisch dat bijna 50 gram extra nauwelijks meer oplevert dan bijna 30 gram extra. De verklaring is dat de PR die door de geluidsdruk van de woofer aangedreven moet worden, bij stijgend extra gewicht weliswaar lager gaat trillen, maar ook door interne geluidsgolven moeilijker in beweging komt en dus buiten minder bas afgeeft. Je kunt vervolgens een optimum zoeken tussen de diepte van de bas en het niveau daarvan, hier tot 150Hz. Ik heb uiteindelijk gekozen voor geen extra gewicht (zwart) omdat die afgaat van de bas boven de 50Hz en nu - 10dB demping geeft bij 40Hz. Dreunt mijn luisterruimte gelijk minder op 40Hz.

Klopt deze meting met de werkelijkheid? Daarvoor zou ik een buitenmeting moeten doen, maar dat is mij de moeite niet waard. De bas klinkt kleurrijk en lekker diep. Op een nummer van Rumer (A house is not a home) kun je mooi het basloopje in het laag volgen.

Wel klinkt de box relatief donker als je er niet voor zit, al is de weergave met het filter en de afschuining gemiddeld over een kegel met tophoek van 90 graden redelijk vlak afgeregeld. Ik vermoed dat dit te maken heeft met het wegfilteren van de relatief hoog gelegen bafflestep, waardoor de hogere bas, weinig weggefilterd, door het kleine formaat relatief luid klinkt. Grotere luidsprekers hebben daar minder last van omdat de weggefilterde bafflestep daar lager ligt. Dat laag hoor je weliswaar niet op de as, maar wel als geluidsenergie in je kamer.

Is al een heel oude techniek, in de jaren '70 al eens beschreven door Richard Small meen ik. Moet dat artikel nog ergens hebben, zal eens zoeken. Wat je daar eigenlijk meet is atmosferische drukvariaties in de kast. Omdat te corrigeren naar SPL heb je die 12dB/okt correctie nodig. Ik heb het een paar keer gedaan en in ARTA een mic correctie file gebruikt van 12dB/okt, die ik in Excel had gemaakt. Gaf best een aardige indicatie. Al is de plaats van de opnemer in de box wel van invloed op het resultaat.

W.b.t. dat donkere geluid, over het corrigeren van baffle step lopen de meningen nogal uiteen. Is nogal eens too much!

Die baffle step begint nogal vroeg, dus wat meer geluid op de tweeter voor een frissere kamerklank is te laat, te hoog (meestal boven de 2 kHz). Met een passief LP filter de baffle step corrigeren beïnvloedt bovendien ook je cross-over naar de tweeter, een geven en nemen daar dus. Een drieweg systeem lijkt me dan handiger al introduceer je dan door het lage LP-filter op de woofer wel meer groeplooptijd in de bas dan bij een XO op 2 kHz. En een nogal helder geluid op de as. Met welk probleem wil ik welk probleem oplossen? Misschien zo: van de as, zeg op 20 graden de karakteristiek met het filter recht trekken, dus te helder op de as, en onder die hoek luisteren .

Gelijk de microfoon in een andere box gestoken: Purifi PTT6.5X08 in een 11 liter box met PTT6.5PR, één maal (rood) en twee maal (groen). Twee PR's leveren max 1,7 dB extra laag tussen 40 en 200 Hz, à raison van €130 per kant, en minder bas onder de 40 Hz. Gekozen voor één PR ook omdat bij metingen op de luisterplek een extra PR de grondtoon van de kamer op 40 Hz 4 dB harder klonk, al zie je hier juist daar het kantelpunt (0 dB verschil).Voor twee PR's is de kast te klein waardoor een piek bij 90 Hz ontstaat, lijkt het. Purifi adviseert voor een - 3 dB op 42 Hz een box van 13,8 liter en twee PR's met volgens WinIsd steilere afval naar laag.

Purifi PTT6.5X08 (rood) en PTT4.0X04 (zwart) met elk één bijpassende PR vergeleken:

Was even zoeken in het archief, was zelf ook wel nieuwsgierig naar wat Richard Small destijds gedaan had. Zijn compensatie was wat uitgebreider dan jij doet kan ik mij herinneren.

Mooi, dank! Ik mis, gelukkig, de compliance shift equalisation nodig vanwege de wol die er in gepropt zit. Ik zou niet weten welke waarde die zou moeten aannemen. En differentieer vooraf, ipv achteraf het microfoonsignaal.

Graag gedaan. Is een leuke methode voor kleine kastjes. Zo te lezen is het wel beperkt tot een bovengrens voor frequenties met een golflengte van 8x de kleinste kastafmeting. Die compliance shift compensatie is hoofdzakelijk de air load op hogere frequenties van de conus begrijp ik. Qua vulling kun je die wel verwaarlozen denk ik, of hooguit een procent of 5.

Ik check hiermee eigenlijk alleen de basweergave, de afstemming, dus tot 100 Hz, al zou een betrouwbare meting tot 200 Hz aardig zijn omdat dan de quasi-anechoïsche meting over 5ms meettijd daarboven het over kan nemen. Moet ik wel met Edge het begin van de baffle step toevoegen.

Afsluitend als test van de meetmethode een MiB van een gesloten kast van 3,1 liter met de PTT4.0X04-NFC-01. Volgens WinIsd moet dat een box met een Q van 0.545 opleveren, dus langzaam stijgend zonder piek in de curve. Tussen 150 en 300Hz loopt de curve zoals die zou moeten: vlak, nog zonder de bafflestep-toeslag, merkwaardig genoeg. Het vlak lopen gebeurt eerder dan in WinsIsd-simulatie: 150 Hz ipv 400 Hz. Die berekent een f3 van 70 Hz, ik meet 68 Hz. Wow ...

Vind het niet slecht hoor. Demping/vulling doet ook e.e.a. en is frequentie afhankelijk. Boven de 200Hz kun je niet veel meer verwachten. Een gesloten box is redelijk voorspelbaar en de resulterende Qb kun je vrij goed a.d.h. van de impedantie meten. Meest nuttig is dit bij kleine BR.

Ook ik ben tevreden: dankzij dat hoogdoorlaatfilter, opgeslagen in m'n DSP, kan ik via een gat van 8 mm in de bodem van de box effe de laagweergave, bijvoorbeeld het kantelpunt checken en eventueel bijvoorbeeld de poortlengte bijstellen. Achteraf een deuvel er in en klaar is Kees!

Ter illustratie heb ik ook eens wat gesimuleerd voor een Dayton RS100-4 in een 3,2L kastje een een BR op 64Hz (bij 2.83V_rms):
Daar ben ik op het moment mee bezig. Onderste plotje is de absolute drukvariatie in Pascal. De groene is de werkelijke druk en de paarse de druk 2x gedifferentieerd met het 0dB punt op de BR afstemming. Grappig is wel dat het maximum van de druk in de kast niet exact overeen komt met de BR afstemming. Maar het scheelt niet veel! Binnenkort ook maar weer eens een druksensortje klussen van een piezo elementje

Voor structurele stevigheid in de lage tonen lijkt me het beste grote vlakken zoals zijkanten verbinden, hoeken met lat verstevigen om buiggolven te stoppen, zoals ook met een latje tussen tweeter en woofer overdwars tussen de zijwanden op de baffle lijmen. Werkt erg goed. Latten asymmetrische plaatsen om opdeling in gelijktrillende vlakken te voorkomen.

Wat is het effect van demping en de positie van de microfoon? Hieronder vijf metingen van de 3,1 liter gesloten kast (zie boven), met alleen de eerste gedempt met wol. De microfoon steekt in het midden van de bovenkant naar binnen. Van boven naar beneden bij 400 Hz:

• Wolgedempt meting aan bovenkant binnen, achter de tweeter (rood);

• Halverwege de binnenzijde (zwart);

• Aan bovenkant binnen, boven achter de tweeter (blauw);

• Één derde van de bovenkant binnen, achter de tweeter (groen);

• Tweederde van de bovenkant binnen, achter de woofer (oranje);

Bij de ongedempte methode is die halverwege de meest geloofwaardige. De karakteristiek van de gesloten box extern gemeten moet boven de 200 Hz vlak lopen en de hier intern gemeten karakteristiek mist nog de langzaam oplopende bafflestep toeslag om de buitenkarakteristiek te voorspellen.
Analyse: merkwaardig dat de metingen ongedempt bovenaan, op één en tweederde hoogte zo afwijken omdat de eerste resonantie, halve golf, die voor een afwijking gaat zorgen, pas bij 800 Hz optreedt.

Ik volg er weinig van maar je toont duidelijk aan dat de positie van meten in de box enorm veel uitmaakt.

Voor mij is een aantal dingen zonder meting al een (voor ingenomen) standpunt:

Een enkele PR achterop maakt het gedrag van krachten en afstraling er niet beter op.
In vergelijking met BR zijn 2 passieve membranen aan de zijkanten een redelijke optie qua krachten op de kast maar ik had direct een verlies aan laagweergave.
De simulaties in WinISD laten dit zien als ik de Dayton PR-en simuleer. Poort verlies simuleer ik wellicht niet evenredig, maar toch: laag inleveren is niet wat je wil

De nul van de PR is iirc een grotere akoestische uitdoving dat de nul van de conus van een BR, daar zit je op 90 graden. Hoe zit dat bij PR?

Bovenstaande is proefondervindelijk, ik heb geen interne metingen gedaan maar gelet op dit draadje zou het mij ook geen helderheid geven. Dus dan maar de gebruikelijke simulatie en impedantie/akoestische metingen met Arta.

Je hebt wel een punt Wouter. Met Arta en Limp kun je prima de BR resonantie nameten om te tunen en te bezien of het klopt wat je bedacht had. Meer heb je niet nodig eigenlijk. Met een PR is dat wat lastiger gezien de dip daarvan. Als het kan, en meestal is dat zo, mijd ik die dingen toch. In een klein kastje maak ik dan toch liever de poort wat smaller om te laten passen. Bij dat formaat is toch de low level prestatie belangrijker dan die op hoog volume vind ik. Maar toch wel leuk dat Wieger het weer eens afstoft! Ga het zelf ook nog eens nader bekijken.

Met een baffle step die voorbij de 200 Hz begint en een PR die piekt op 45 Hz met - 30 dB op 200 Hz buigt het meeste laag van de PR wel om de kast heen, lijkt me. Uitdoving aan de voorzijde door het afstandsverschil tussen de PR en de woofer zou bij dit formaat pas bij 950 Hz plaatsvinden. Heb ik geen last van. En voor gemiddeld 1,5 dB meer bas tussen 50 en 150 Hz bij twee PR's vond ik persoonlijk eentje goed genoeg, maar smaken verschillen. Meer bas ten koste van meer kamergedreun, daar ben ik op uitgekeken. Ik kan dat gedreun bij 40 Hz dan met een DSP wel wegfilteren, maar dat kun je dus ook met je laagafstemming doen, al is -10 dB hier een beetje overdreven Maar scheelt een DSP! Een BR met poort lijkt me overigens nog lastig near-field te meten wil je het niveau met de woofer en zo de som juist krijgen.

Oh ja, en met twee PR's aan de zijkant, ook een mooie oplossing, heb je de trilling van de woofer nog niet gecompenseerd.

Wieger61 schreef: ↑vr 23 feb 2024, 10:31

Met een baffle step die voorbij de 200 Hz begint en een PR die piekt op 45 Hz met - 30 dB op 200 Hz buigt het meeste laag van de PR wel om de kast heen, lijkt me. Uitdoving aan de voorzijde door het afstandsverschil tussen de PR en de woofer zou bij dit formaat pas bij 950 Hz plaatsvinden.

Het gaat ook niet om die dip maar om de karakteristieke nul vlak onder de PR afstemming. Dat genereert een enorme piek in de group delay. Met wat geluk ligt die dip een stuk lager dan de PR frequentie maar dat lukt niet altijd. Soms ligt ie er vlak onder en heb je een heel steile afval daar. Zo ideaal is een PR ook weer niet.

Klopt. Die piek heb ik meegewogen in mijn zoektocht naar het gewenste volume, zoals boven besproken.