filterontwerp voor de betonnix

erik klijnsmit · Bericht door **erik klijnsmit** » ma 17 jan 2005, 21:00

zeg,

al geruime tijd speel ik met de betonnix.
voorheen stonden hier twee grote acoustat spectra 33 esl's , maar die moesten het veld ruimen voor deze:
Afbeelding

woofer: monacor sph300keh in 115 liter basreflex
middentoner : monacor sph 135kep in 5 liter gesloten
tweeter : peerles wa 10 ? (weet ik niet meer want het doosje is weg en dr sttat niks op

)

als filter heb ik nu twee condensators :
eentje van 10uf voor de mid
eentje van 2,2uf voor de tweeter.
de woofer speelt full range

het klinkt op zich niet verkeerd!
behoorlijk kernachtig ,
een rete-strak laag,
een helder middengebied,
maar ,.... ik vind hem toch een beetje kleuren, een beetje nasaal, een omfloerst randje om de piano en vrouwenstem.

komt waarschijnlijk door de woofer die doorloopt tot zijn eind , en ook de middentoner.

dus gaat jeroen d a.s. zaterdag hiet meten aan de speaker om daarna een mooi filter te ontwerpen voor de betonnix.
als dat klaar is , gaan we luisteren ,:
wat klinkt/is beter
het simpele (klaas feenstra) filter
of een normaal goed ontworpen (jeroen d) filter

ik hou jullie op de hoogte.

Bericht door **Henkjan** » ma 17 jan 2005, 22:35

ik kijk er naar uit. ik neem aan (hint hint) dat jullie wel uitgebreid verslag doen, metingen laten zien, en keuzes uitleggen

sietse · Bericht door **sietse** » di 18 jan 2005, 15:41

Hoi Erik,

Als je de woofer ongefilterd laat meedoen t.o.v de rest, dan werkt die de rest tegen vanwege fase verschil. Weet ik uit ervaring. Dat is misschien ook Klaas z'n probleem. Zet maar eens een spoel voor de bas en een voor de basmidden. Alles + + + aansluiten. Zoek mij ook op bij filters waar ik een topic ga openen.

Sietse

DIY_Freak · Bericht door **DIY_Freak** » wo 19 jan 2005, 0:53

Zeer benieuwd naar jullie vorderingen komende zaterdag!

Hoe is de midbehuizing uitgepakt? Is deze net zo dood als de baskast geworden of zittten er nog resonanties in?

Bericht door **jeroen_d** » za 22 jan 2005, 17:51

Hoi,

Vanochtend metingen bij Erik uitgevoerd. 9:45u stond ik op de stoep, 13.30u weer vertrokken. Lekker doorgewerkt dus.

Hieronder de amplitude metingen van de tweeter, middentoner en woofer. Boven de metingen heb ik een simulatie gezet met het programmaatje The Edge op basis van de effectieve diameters van de luidspreker conussen en de afmetingen van de baffles. Door in je hoofd de diffractie eraf te trekken kun je een indruk krijgen hoe recht de driver van zichzelf is. Op basis daarvan concludeer ik dat voor zowel de peerless als de monacor de grafieken op de website van de fabrikant best betrouwbaar zijn.

Effectieve conusdiameters:
Tweeter: 2.8 cm
Middentoner: 11 cm
Woofer: 25.1 cm

Afmetingen baffles:
Tweeter: 10 cm (eigen baffle dus)
Middentoner: 17 cm (rand van de vaas)
Woofer: 43 cm breed en 78 cm hoog

hieronder de tweeter

Afbeelding

hieronder de middentoner

Afbeelding

hieronder de woofer

Afbeelding

In de volgende post de waterval diagrammen.

Jeroen

Bericht door **jeroen_d** » za 22 jan 2005, 18:04

Waterval tweeter. In het hoog werkelijk perfect! Rond 2500 Hz niet ideaal, niet te laag wisselen dus.

Afbeelding

Waterval middentoner. Heel erg goed! Niet voor niets wordt deze middentoner de beste Kevlar middentoner genoemd op de DIY Loudspeaker Designer's Selection Guide (the LDSG). Beneden 1000 Hz niet zo goed, maar ik ben ervan overtuigd dat dit aan staande golven in de vaas ligt. Erik moet er gewoon wat meer demping in doen, ik stel voor 15 gr wol per liter.

Afbeelding

Waterval woofer. Tja, die piek rond 3000 Hz zingt gruwelijk door. Tijdens de metingen hoorde we al dat hij van de MLS ruispulsen een hoge toon probeerde te maken. Zelfs terwijl ik achter de betonnix zat, om de meetapparatuur te bedienen, was dat te horen. Maar geen probleem hoor, dat filteren we er wel uit... Het laag klinkt overigens perfect, Erik heeft daarin gelijk. Wel wat te weinig body op de luisterplek, zijn kamer veroorzaakt nogal een gat rond 80 Hz als ik me goed herinner (meting hebben we ook gedaan op de luisterplek, maar die staat nog op de PC bij Erik thuis).

Afbeelding

Groet, Jeroen

Rudy · Bericht door **Rudy** » za 22 jan 2005, 18:57

is het probleem niet dat met de 2 verschillende baffle's ( ik tel tweet niet mee daar zen behuizing/rand normaal genoeg is ) de effecientie van het systeem lager uitvalt, dan met 1 brede baffle waar de lage toner inzit, of ben je van plan om de woof/mid xover voldoende hoog te maken om dit probleem te compenseren/negeren.

of is de mid "zo" efficient, want daar heb ik nou effe geen idee van wat ie doet.

niet dat je daar nu nog iets aan kan doen want kasten zijn gemaakt.

even iets anders, hoe vond je het "betton", is het effektief of heb je toch je bemerkingen derbij.

Groetjes
Rudy

voodooless · Bericht door **voodooless** » za 22 jan 2005, 20:29

Goed werk verricht zie ik

Over de metingen van de KEP kan ik zeggen dat die er wel betrouwbaar uitzien, want ik heb vrijwel de zelfde curve gemeten (helaas geen waterval). Ik ben dan ook blij dat dit mijn eigen meting weer wat meer vertrouwen geeft

Bericht door **jeroen_d** » za 22 jan 2005, 21:08

Rudy schreef:
is het probleem niet dat met de 2 verschillende baffle's ( ik tel tweet niet mee daar zen behuizing/rand normaal genoeg is ) de effecientie van het systeem lager uitvalt, dan met 1 brede baffle waar de lage toner inzit, of ben je van plan om de woof/mid xover voldoende hoog te maken om dit probleem te compenseren/negeren.

of is de mid "zo" efficient, want daar heb ik nou effe geen idee van wat ie doet.

Rudy

Hoi Rudy,

De units zijn opgemeten op 1 meter afstand van de baffle met een MLS signaal overeenkomend met 2.83 V en daaruit blijkt dat de rendementen aardig overeenkomen met zoals die zijn gepubliceerd door de fabrikant. Inderdaad zie je nauwelijks bafflestep van de woofer, die heeft al grotendeels beneden 300 Hz plaatsgevonden. Die voor de mid ligt veel hoger, met name helling tussen 500 en 1000 Hz.

De mid is een paar dB minder efficient dan de woofer en tweeter. Van zichzelf al, dus zeker tussen 500 en 1000 Hz als je het bafflestep effect meeneemt. Eens kijken wat we daaraan kunnen doen...

Jeroen

Bericht door **jeroen_d** » za 22 jan 2005, 21:22

Voordat met het filterontwerp kan worden aangevangen, heb ik nog de laagfrequent informatie nodig. Ik heb de woofer en middentoner ook vlak voor de conus opgemeten. Ik heb deze data ingevoerd in AudioCAD en ze aangestuurd met een circuitje om de bafflestep te simuleren zoals ik die met The Edge gevonden had. De zo verkregen curve tot 300 Hz heb ik toegevoegd aan de data files die ik al had van de meting op 1 meter afstand en die beginnen bij 300 Hz.

In onderstaand plaatje zie je het resultaat voor de woofer. Uiteraard heb ik de fase informatie ook maar die is niet weergegeven, dan wordt het plaatje zo vol. Voor het filterontwerp zal ik de Passive Crossover Designer gaan gebruiken van Jeff B., te downloaden op de site van het FRD-consortium.

Afbeelding

Vanaf 50 Hz is de informatie nu vrij betrouwbaar. Daaronder valt het iets te snel af want de output van de basreflexpoort is niet meegenomen in dit plaatje.

De paarse curve heb ik met de targetfunctie gemaakt, dat onderdeel uitmaakt van de Passive Crossover Designer. Daarmee kun je mooi vaststellen welke filtercurve het best de akoestische response benadert. Het blijkt dat de ongefilterde woofer een natuurlijke curve heeft van 3de orde Butterworth op 2300 Hz.

Jeroen

erik klijnsmit · Bericht door **erik klijnsmit** » za 22 jan 2005, 21:24

over twee weken willen we met wat andere leden (paul jenner? hans v liempd? en wie nog meer wil) de verschillende filtertypes gaan beluisteren

wij zijn benieuwd.

Bericht door **jeroen_d** » za 22 jan 2005, 21:32

Voor de middentoner heb ik dezelfde truuk voor de bafflestep uitgehaald. De middentoner wordt aangestuurd via een condensator van 10 uF, het huidige filter van Erik. Het resultaat is hieronder te zien. Blauw is ongefilterd, roze is de akoestische respons met de condensator ervoor.

Afbeelding

Door de combinatie van bafflestep en hoogdoorlaatfilter is de hoogdoorlaatkarakteristiek gelijk aan 2de orde Butterworth op 1350 Hz, zie de oranje target curve. De natuurlijk laagafval van deze middentoner komt overeen met 4de orde Bessel op 7500 Hz.

Hieronder tot slot de tweeter, aangestuurd met het filter van Erik te weten een condensator van 2.2 uF en een weerstand van 1 ohm. Blauw is weer de ongefilterde curve (geldig vanaf 300 Hz) en rood is de akoestische respons met de weerstand en de condensator ervoor.

Afbeelding

Deze curve komt overeen met 1ste orde op 6200 Hz.

Jeroen

Bericht door **jeroen_d** » za 22 jan 2005, 21:40

Tot slot het resultaat, als je de middentonerbaffle 4 cm achter die van de woofer plaatst en de tweeter weer 3 cm achter de baffle van de middentoner. Het geluid is niet zuiver door die resonantie van de woofer zoals Erik al beschreef. Ook vond ik het wat dun aan de onderkant, maar dat is een kwestie van smaak. De karakteristiek ziet er zo aardig uitgebalanceerd uit. Zie rechtsboven de fase van het gehele systeem. Dat zit niet ver van faserein af behoudens het geschommel. Moet je dus wel die middentoner 4 cm naar achteren zetten, want als je hem in lijn zet met de woofer wordt het een puinhoop.

Linksonder zijn de elektrische filtercurves zichtbaar op de luidsprekerklemmen. Let op de opslingering rond 2500 Hz door interactie van de 10uF condensator met de spreekspoelinductie.

Rechtsonder het impedantieplaatje van het systeem, heel netjes.

Afbeelding

Rudy · Bericht door **Rudy** » za 22 jan 2005, 21:40

Het enige wat je eraan kan doen is ofwel 2 midunits gebruiken, maar das niet meer mogelijk vrees ik, oftewel de woofer 6dB/oct laten afvallen vanaf de 500Hz en dan een sperfilter installeren op 1Kz zelf, dit met of zonder impedantiecorrectie, dat is aan jou. En je mid laten doorgaan tot 500Hz. Maar ik moet toegeven dit is al vergezocht is en ben niet zeker of de nazaale klank van zoon groote woofer dan wel egt weg is.

Dit probleem is nog niet zo simpel weg te krijgen hoor, als je dervanuit wil gaan om de woofer zo laag mogelijk te laten crossen, wat toch wenselijk is kwa geluidskwaliteit van je midband.

Ik veronderstel dat simulatie hiervan wel antwoorden bieden.

Laat me is iets weten ivm de betton"klank" bij het testen van het filter.

Hoewel het geheel nog een "redelijke" lijn neerzet is het gebruik van de units in hun bestemd gebied wel een regelrecht ramp.

Succes ermee

Groetjes
Rudy

Bericht door **jeroen_d** » za 22 jan 2005, 22:54

Beton klank? Die is er niet, het laag is retestrak zoals Erik al zei.

Een sperfilter op 1 kHz, waarvoor? Dat zou hooguit nut hebben op 3 kHz. Voor de rest, ik kom er vast wel uit. Vergeet niet dat het huidige filter moet worden beschouwd als een tegendraads en controversieel filter dat we gaan vergelijken met gangbare filters. Een meer conventioneel filter met overname rond 300 Hz trekt de woofer al vlak vanaf 100 Hz. Dat betekent dat het rendement van het totaalsysteem moet zakken naar zo'n 88 dB en daarmee komt het in lijn met de middentoner.

Jeroen

Bericht door **jeroen_d** » za 22 jan 2005, 23:09

Om de plaatjes compleet te maken, hierbij het gedrag op luisterhoeken van 30 en 60 graden. We vonden dat het wat weg had van het geluid dat je krijgt als je een kommetje van je handen maakt en voor je mond houdt. Vooral bij 60 graden is te zien waar dat door veroorzaakt wordt, bundeling van de middentoner. Die begint op 60 graden bij 3 kHz sterk af te vallen.

Afbeelding

Groet, Jeroen

Bericht door **jeroen_d** » zo 23 jan 2005, 2:15

Na veel gezwoeg ben ik er uit. 2de orde Linkwitz-Riley op 500 Hz en 3de orde Butterworth op 3000 Hz. De units moeten allemaal in één vlak worden gebracht. Het is niet te geloven maar het beste resultaat kreeg ik door de filters te gebruiken die de grootste voorkeur in ons grote filterexperiment hebben gekregen bij 500 en 3000 Hz

Mooi recht als je de tweeter diffractie weg denkt en schitterend afstraalgedrag.

Morgen post ik de plaatjes. Zal niet meevallen om nog een derde variant te vinden. Wellicht dat ik iets leuks kan verzinnen met een seriefilter tussen mid en tweet.

Groet, Jeroen

Rudy · Bericht door **Rudy** » zo 23 jan 2005, 4:12

jeroen_d schreef:
Beton klank? Die is er niet, het laag is retestrak zoals Erik al zei.

Een sperfilter op 1 kHz, waarvoor? Dat zou hooguit nut hebben op 3 kHz. Voor de rest, ik kom er vast wel uit. Vergeet niet dat het huidige filter moet worden beschouwd als een tegendraads en controversieel filter dat we gaan vergelijken met gangbare filters. Een meer conventioneel filter met overname rond 300 Hz trekt de woofer al vlak vanaf 100 Hz. Dat betekent dat het rendement van het totaalsysteem moet zakken naar zo'n 88 dB en daarmee komt het in lijn met de middentoner.
Jeroen

Met die betonklank deboelde ik enkel of je de indruk had dat het de moeite is ja of nee, niet HOE beton klinkt.

Je begrijpt blijkbaar de bedoeling niet goed, maar dit maakt niet uit, want ze gaan dus toch op één groot vlak komen zoals je al opgemerkt hebt, en dus ook geen efficientieproblemen dan.

Succes ermee
Rudy

Bericht door **jeroen_d** » zo 23 jan 2005, 10:42

Lukt niet altijd om elkaar meteen goed te begrijpen, kan gebeuren.

Ok, of het de moeite waard is met beton. Dat vind ik heel moeilijk om te beoordelen, dan zou ik bijvoorbeeld mijn eigen systeem, dat net zo laag gaat, in Erik zijn huiskamer moeten horen. Ik weet wel zeker dat je met MDF een heel stevige kast moet bouwen om dit resultaat te bereiken.

Wat dat vlak betreft, ik bedoel niet dat er iets aan de huidige baffles moet veranderen. Maar wel, om het anders te zeggen, dat de voorkanten van de huidige baffles op één lijn moeten staan. Als bijvoorbeeld de middentoner baffle 1.5cm achter die van de wooferbaffle staat, dat kan gemakkelijk want Erik kan nu nog schuiven, dan moet de tweeter baffle weer 1.5 cm achter die van de middentoner staan. In dit voorbeeld zal overigens de luisteras een heel klein beetje omhoog staan.

Groet, Jeroen

P.S. vanmiddag de plaatjes, waarin je zal zien dat het gelukt is om het totaalrendement op 89 dBSPL te brengen. Valt dus gelukkig wel mee.

weidok · Bericht door **weidok** » zo 23 jan 2005, 14:25

erik klijnsmit schreef:
over twee weken willen we met wat andere leden (paul jenner? hans v liempd? en wie nog meer wil) de verschillende filtertypes gaan beluisteren

wij zijn benieuwd.

Wij ook

Best spannend

Dus die middentoner van Monacor is echt goed !!

Waterval middentoner. Heel erg goed! Niet voor niets wordt deze middentoner de beste Kevlar middentoner genoemd op de DIY Loudspeaker Designer's Selection Guide (the LDSG).

sietse · Bericht door **sietse** » zo 23 jan 2005, 14:45

Sietse schreef:
Als je de woofer ongefilterd laat meedoen t.o.v de rest

Sorry, had het weer eens niet goed gelezen.

Maar volg jullie op de voet en ben zeer benieuwd.

Paul Jenner · Bericht door **Paul Jenner** » zo 23 jan 2005, 23:01

Hallo Jeroen en Erik.

Goed om te zien dat jullie zo hard gewerkt hebben. Grappig ook dat de metingen mijn theorie ondersteunen dat je geen woefers moet laten doorlopen tot dergelijke frequenties. alhoewel de meningen hierover zullen verschillen.

Ik wil er zekers graag bijzijn als jullie met de filters gaan luisteren. Zal dat op een zaterdag zijn ?

Ik hoop dat ik dan ook nog in de gelegenheid wordt gesteld om eens in te luisteren met de oorspronkelijke configuratie.

Groeten,

Paul.

Bericht door **jeroen_d** » zo 23 jan 2005, 23:06

Ok, hier dan eindelijk de plaatjes. Ik kreeg vanmiddag visite en ontdekte bovendien een fout in de componentwaarden. De Passive Crossover Designer is niet helemaal foutenvrij helaas. Na controle en optimalisatie met AudioCAD alles opnieuw ingevoerd en nog wat bijgeschaafd. Target functies waren 2de orde Linkwitz-Riley op 550 Hz en 3000 Hz. Alle baffles moeten in één lijn staan en het liefst precies verticaal. De luisteras ligt horizontaal op de hoogte van de middentoner. De bafflestep compensatie is niet volledig, 4.5 dB in plaats van de volledige 6 dB.

Eerst de informatie van het hele systeem. Als Erik nog wat wol stopt in zijn middentonerbehuizing en ook nog wat doet aan de diffractie van de tweeter, dan zit ie met gemak tussen +/- 1.5 dB tot 20.000 Hz.

Afbeelding

Hieronder zie je hoe de target functies zijn benaderd.

Afbeelding

Bericht door **jeroen_d** » zo 23 jan 2005, 23:09

Hier is het afstraalgedrag op achtereenvolgens 30 en 60 graden. Net een echte Nautilus

Bericht door **jeroen_d** » zo 23 jan 2005, 23:15

En dan tot slot de componenten.

Afbeelding

Erik, graag echt een luchtspoel kopen van 4.7 mH en 1.4 mm. Niet een spoel met een lagere weerstand. Men vergeet vaak de interactie van de spoel met de impedantie van de luidspreker. Als die spoel ideaal is krijg je opslingering en slechter impulsgedrag. Zie hieronder wat het laagdoorlaatfilter zou doen met een ideale spoel. Opslingering bij 70 Hz. De niet ideale spoel doet dat niet, in ieder geval een stuk minder, zie de vorige posts.

Afbeelding

Op naar de volgende filterversie en heb je vragen, vraag maar raak.

Groet, Jeroen