Beetje hulp nodig bij design wisselfilters

[JWO]

Ik heb even een paar vraagjes over wisselfilters.
Ik heb een 3weg box met de volgende componenten

Seas KT27F tweeter 6ohm 92dB SPL
Visaton W130S midtoner 8ohm 87dB SPL
Visaton W170S 8ohm 86dB SPL -> 2x dus 89dB SPL en 4ohm

Hier de Freq. Response grafieken van de drivers:

Seas tweeter


Visaton W130S8



Visaton W170S




Ik wou het geheel 2nd order met 12dB per octaaf filteren (Linkwitz-Riley)
Dus het volgende schema:



Ik zat zelf te denken aan de volgende kantelfrequenties: 2500/250 hz
De tweeter heeft een resonantie frequentie van 1200hz dus de kantel freq. Hoog/mid moet een octaaf hoger liggen. (dat klopt dus)

Daarbij krijg ik er de volgende waardes uit:

C1 5,27uF
C2 79,08uF
C3 51,16uF
C4 3,03uF

L1 0,77mH
L2 5,12mH
L3 10,42mH
L4 1,02mH

Is dit een beetje goed keuze ? Of kleven er nadelen aan deze frequenties ?

Verder zit ik met drivers met een verschillende gevoeligheid, moet ik doormiddel van weerstanden de tweeter en de woofers gelijk aan de middentoner laten spelen (87dB) ?

[ Voor 3% gewijzigd door JWO op 22-10-2003 21:40 ]

[zimbab]

No je zou sowieso de woofers in serie kunnen zetten, dan hoef je alleen nog maar een weerstandje voor de tweeter te zetten. Ik persoonlijk ben ook voorstander van eerste-orde filteren tenzij het in het kritieke gebied komt van resonantiefrequenties of te lage frequenties voor de tweeter. Ik persoonlijk zou dus de tweeter 2de orde filteren en de rest 1e orde.

[JWO]

je hebt "opzich" gelijk over die woofers
maar dan zou je dus een impedantie krijgen van 16ohm, een dan moet ik een "mega" spoel van 20mH hebben en dan zijn weerstanden goedkoper denk ik

maar als je de rest 1e orde gaat filteren, krijg je dan niet sneller interferrentie effecten ?

[ Voor 26% gewijzigd door JWO op 22-10-2003 18:43 ]

[IJnte]

Ik denk dat je misschien beter een actief filter kan gebruiken.. Als je echt een strak filter wilt hebben, dan moet je niet kiezen voor een simpel 1e orde filter. Deze werken wel natuurlijk, maar voor echte filters moet je meer naar de actieve filters kijken, of naar 2e of 3e orde filters. Een sallen-key filter is helemaal top:p

[JWO]

tsja helaas, actieve filters gaat niet lukken met een simpele panasonic a/v receiver ben ik bang

[MM]

Ik weet niet hoe je aan die 89dB van de woofer komt? gemeten? volgens de theorie zou je op 93dB/2,83v uitkomen uitgaande van 87dB/2,83v per driver

[JWO]

m.m schreef op 22 October 2003 @ 21:32:
Ik weet niet hoe je aan die 89dB van de woofer komt? gemeten? volgens de theorie zou je op 93dB/2,83v uitkomen uitgaande van 87dB/2,83v per driver

ehh dat had ik uit WinISD.. maar dat klopt dus niet?

ooowwh sorry, was een typo van mij het is niet 87dB maar 86dB

[ Voor 10% gewijzigd door JWO op 22-10-2003 21:40 ]

[CornelisJ]

Naar mijn mening is het ontwerp van een goed scheidingsfilter het moeilijkste onderdeel van luidspreker zelfbouw.

Zo te zien ben je er bij de dimensionering van het filter vanuit gegaan, dat de luidspreker unit een constante ohmse weerstand heeft van 4 of 8 Ohm. Ik kan je vertellen dat dit in de praktijk niet het geval is, en dat kun je ook zien aan de impedantie curves.

Het verhaal hieronder (tussen de stippellijnen) is een kopie van een post van mij in het hifi.nl forum:

--------------------------------
Jouw manier van ontwerpen van een scheidingsfilter zou een goed resultaat opleveren wanneer:
A. De impedantie van een luidspreker unit een zuivere ohmse weerstand zou zijn, onafhankelijk van de frequentie.
B. De frequentierespons van de unit volledig vlak zou zijn, tot ver boven en onder de gebruikte scheidingsfrequenties.

Iemand die een klein beetje van luidspreker units afweet, weet dat bovenstaande twee aannames niet kloppen, dit model is te simpel. De werkelijkheid is helaas een stuk ingewikkelder.

Bij het ontwerp van een goed scheidingsfilter dient met de volgende zaken rekening gehouden te worden:
1) Impedantieverloop van de afzonderlijke units (amplitude en fase als functie van de frequentie)
2) Frequentie-overdracht van de afzonderlijke units (amplitude en fase)
3) Relatieve afstand van het akoestische centrum van de afzonderlijke units tot de voorzijde van de luidsprekerkast.

Punt 3 is misschien niet gelijk duidelijk, daarom een korte toelichting. De relatieve afstand van de units tot de voorzijde van de kast bepaalt mede hoe het geluid van de afzonderlijke units rond de scheidingsfrequentie bij elkaar opgeteld wordt. Als de geluidsgolven in fase zijn, versterken de golven elkaar. Wanneer de geluidsgolven in tegenfase zijn, doven ze elkaar uit. De fase is mede afhankelijk van hoe ver de spreekspoel (akoestisch centrum) van de afzonderlijke units achter de voorzijde van de kast ligt.

Een goed simulatie-programma voor het ontwerp van scheidingsfilters zou op zijn minst met bovenstaande 3 punten rekening moeten houden. Twee simulatie programma's die dat in ieder geval doen zijn "Speaker Pro" en "LspCAD" (standard of pro). Probleem hierbij is dat het impedantie-verloop en frequentie-overdracht van de afzonderlijke units bekend moeten zijn, om een goed scheidingsfilter te kunnen ontwerpen.

Deze curves zijn niet altijd bekend (zeker de fase curves niet), en zouden in het ideale geval gemeten moeten worden in de uiteindelijke luidsprekerkast. Er bestaan computer programma's waarmee je deze metingen kunt uitvoeren, maar daarvoor heb je wel apparatuur nodig, zoals nauwkeurige meetmicrofoon en microfoon voorversterker.
--------------------------------

Wat ik met het verhaal hierboven wil zeggen, is dat het niet zo simpel is om een goed filter te ontwerpen. Voor een goed resultaat is kennis en goede meetapparatuur nodig (hardware en software).

Wanneer je niet over apparatuur beschikt, zou je kunnen overwegen om gebruik te maken van frequentie en impedantie curves uit een database die je bij Visaton kunt downloaden op deze pagina. Voor de tweeter kun je een type van Visaton kiezen, dat zo goed mogelijk overeenkomt met jouw Seas tweeter.

De frequentie (frd) en impedantie (zma) curves kun je vervolgens importeren in een programma om scheidingsfilters te ontwerpen, bijv LspCAD. Als startpunt kun je de waardes gebruiken die je eerder berekend hebt, en vervolgens kun je het filter gaan optimaliseren.

Op deze manier heb ik Flex82 geholpen bij het ontwerp van een filter voor een drieweg systeem, zie mijn bijdrages en verwijzingen in dit topic.

[JWO]

CornelisJ bedankt voor de grote reply, echter ik heb ten eerste er wel rekening mee gehouden dat de impedantie niet voor elke frequentie het zelfde is, ik heb de impedanties op de frequenties van de kantelfrequenties gebruikt, welke ik uit de grafieken van visaton (en seas) heb gehaalt. Verder zullen alle drivers niet in het zelfde acoustische vlak komen te liggen, (rechte voorkant).

Mijn idee was om eerst dit filter te bouwen, en dan het resultaat te meten, en dan nog eventueel aanpassingen maken.

En wat kun je in een filter aanpassen om interferrentie van bv. de mid en woofer tegen te gaan ?

_{p.s. zou je mij dat LSPcad even kunnen mail op j.w.osinga at home.nl ? (of is het geen freeware?)}

[ Voor 11% gewijzigd door JWO op 22-10-2003 22:18 ]

[Jag]

Het is idd geen freeware, je zou Lampje even kunnen aanschieten, die heeft namelijk Lsp CAD gekocht en bovendien veel ervaring met het ontwerpen van passieve filters.
Ik zou trouwens idd voor allemaal Visaton units gaan, omdat die alle gegevens beschikbaar hebben voor Lsp CAD. En ik zou de woofers parrallel zetten en een midrange en tweeter erbij kiezen die minimaal de gevoeligheid hebben van de twee woofers parrallel. Mocht je receiver geen 4 Ohm aankunnen, dan zou ik een 4 Ohm woofer kiezen en er dan twee van parrallel zetten.

[CornelisJ]

JWO schreef op 22 October 2003 @ 21:51:
CornelisJ bedankt voor de grote reply, echter ik heb ten eerste er wel rekening mee gehouden dat de impedantie niet voor elke frequentie het zelfde is, ik heb de impedanties op de frequenties van de kantelfrequenties gebruikt, welke ik uit de grafieken van visaton (en seas) heb gehaalt.

Dat scheelt wel, maar je gaat er dan nog steeds van uit dat de impedantie van de driver een weerstand is, terwijl deze in werkelijkheid o.a. ook een zelfinduktie heeft. Bovendien hou je geen rekening met de niet vlakke frequentie-respons van de drivers.

Verder zullen alle drivers niet in het zelfde acoustische vlak komen te liggen, (rechte voorkant).

Ik begrijp dat de drivers op een vlak klankbord gemonteerd worden, echter de "akoustische oorsprong" van een konus woofer of middentoner ligt verder naar achteren dan die van een dome tweeter, doordat de spreekspoel verder naar achteren ligt. Volgens de simpele filter-theorie zou de dome-tweeter bij een tweede orde filter omgepoold moeten worden t.o.v. woofer of middentoner, terwijl in de praktijk door het verschil in weglengte een vlakkere frequentie-respons wordt verkregen wanneer de tweeter qua polariteit hetzelfde wordt aangesloten als woofer (bij tweeweg) of middentoner (bij drieweg). Kijk maar eens naar praktijkvoorbeelden van tweede orde systemen.

Mijn idee was om eerst dit filter te bouwen, en dan het resultaat te meten, en dan nog eventueel aanpassingen maken.

Heb je zelf apparatuur, of ga je de meting uitbesteden?

_{p.s. zou je mij dat LSPcad even kunnen mail op j.w.osinga at home.nl ? (of is het geen freeware?)}

LspCAD is geen freeware, je kunt een demo versie downloaden via de LspCAD website. De demo is beperkt in functionaliteit, ik weet niet of je curves kunt importeren voor filterontwerp.

[JWO]

ik kan van de meet app. op school gebruik maken, vandaar dat ik het zelf na wil gaan meten.
Verder heb ik de unit's al in huis dus andere units kiezen zit er ook niet meer in

Maar ik doe me er dus goed aan om mij eens in te lezen over equalizers dus RC netwerken, serie notch filters, LR en RC equalizers ?

[ Voor 35% gewijzigd door JWO op 22-10-2003 23:48 ]

[JWO]

ok nieuw probeersel van mij



nog steeds niets gesimuleert of gemeten, maar wel wat toegevoegd.
Namelijk een zobel-netwerk bij de midtoner, om de impedantie curve wat te corrigeren in de hogere frequenties, volgens mij is dit bij de woofers niet nodig, die is vrij vlak in het gebied waarin ik ze gebruik.

verder bij de tweeter en de woofers een L-pad netwerk toegevoegd zodat ze beide 5dB worden afgezwakt naar 87dB.

Omdat de drivers niet in het zelfde acoustische vlak zitten, de tweeter omgepoold, als ze in elkaar zitten zal ik eens meten wat het beste is..

Al met al is dit volgens mij al een voorruit gang of niet ?

Als de speakers in elkaar zitten zal ik eens meten wat het resultaat is en of er nog dingen aangepast moeten worden.

Verder zal ik als ik een goed programma heb, eens wat proberen te simuleren..

[ Voor 6% gewijzigd door JWO op 23-10-2003 16:29 ]

[Verwijderd]

JWO:
Je moet de drivers meten in de behuizing die je gaat gebruiken, de plots van de fabrikant zijn de gegevens voor een oneindige baffle, dat heb je dus niet. Eerst meten dan rekenen, dan weer meten, luisteren, rekenen etc. Ontwerpen blijft een iteratief proces!

Wil je toch relatief eenvoudig aan de slag dan zou ik de middentoner vrij laten afvallen in een gesloten behuizing (dat is akoestisch 2e orde) en de woofer 1e orde elektrisch aankoppelen (alleen een spoel), dus alleen een volwaardig filter tussen tweeter en midwoofer. Uiteraard gaat dit wel ten koste van je powerhandling en zal je mid wat meer vervormen omdat deze alsnog alle frequenties voor zijn kiezen krijgt. Echter alleen bij hoge SPL.

CornelisJ:
Het akoestische centrum ligt niet per definitie in de spreekspoel, het probleem is dat dit centrum voor iedere frequentie op een andere positie ligt, het streven is dus om voor de overnamefrequentie de akoestische fase op orde te krijgen. Dus zowel de fasedraaiingen tgv filter als van de driver in rekening brengen, dit kan je niet doen zonder een fatsoenlijk simulatiepakket.

[ Voor 10% gewijzigd door Verwijderd op 23-10-2003 18:31 ]

[JWO]

ok ik ga eerst het spul maar assembleren..
dan metingen uitvoeren, and then i'll be back met meetresultaten

[MM]

5dB afzwakking betekent 75% van je vermogen de sloot ingooien. Ten eerste is dat dom, ten tweede gaan je weerstanden dan doorbranden (of je moet wel hele zware nemen).

[CornelisJ]

Drie opmerkingen m.b.t. het filter:

1) Verzwakker mbv weerstanden in de laag-sectie is niet aan te raden. Dit geeft een slechte dempingsfactor voor de woofers. Door de serie-weerstand, gaat de Qes (elektrische Q-factor) van de woofers omhoog, waardoor ook de Qts omhoog gaat. Hierdoor krijg je een hele andere afstemming in het laag.

2) Zowel middentoner als tweeter moeten omgepoold worden tov de woofer, anders krijg je een dip rond de overgangsfrequentie tussen laag en mid. Kijk maar eens naar het schema van het filter van de Visaton Alto III C hieronder. Dit filter heeft dezelfde topologie als jouw filter.

3) Voor de bouw van het filter zou ik de component waardes afronden op waardes uit de E12 reeks (10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82). Beter nog is een filtersimulatie te doen met de curves uit de Visaton database die ik eerder genoemd heb. Dan heb je een grotere kans dat je niet allemaal nieuwe componenten hoeft te kopen voor het definitieve filter.

[Jag]

Weerstanden in serie met woofers moet je natuurlijk niet doen zoals al gezegd.