Mindestleistung für Bewegung - Bass-Chassis?!

[Zwenner]

Hallo,

kann mir das bitte mal jemand erklären?

Abgesehen davon kann es bei sehr kleinen Pegeln sogar sein, dass ein sehr großes Chassis stumm bleibt, weil es eine Mindestleistung braucht, um das Chassis überhaupt in Bewegung zu bringen.

Was soll das heißen?

Danke und MfG,
Zwenner

EDIT: Ich möchte gern Fakten, Quellen, Nachweise - eine ISBN und keine Meinung.

 

[Conroy]

Gemeint ist, dass bei sehr großen Chassis eine Mindestleistung erforderlich ist, um die MEMBRAN in Bewegung zu setzen.

Das gilt aber nur für sehr große Lautsprecher mit sehr steifen Membranen, z. B. aus dem PA-Bereich.

 

[Piktogramm]

Was soll das heißen?

Einfach:
Bei zu kleiner zugeführten Leistungs kein Wumms.

komplizierter:
Um ein System aus der Ruhelage herauszubekommen benötigt es in der Regel Energie. Ist die zugeführte Energie zu klein um den Energieverlust des Systems sowie alle Widerstände zu überwinden, die das System in Ruhelage halten, so tritt keine Zustandsänderung ein.


Quelle Physikunterricht Schule

 

[Zwenner]

Zum Nachdenken:

Leitet man ein elektrisches Signal durch die Spule, wird durch die Lorentzkraft (Wechselwirkung mit dem Feld des umgebenden Magneten) eine Kraft auf die Membran ausgeübt, die diese zum Schwingen veranlasst. Spule und Membran bewegen sich im Magnetfeld senkrecht zum Feldverlauf hin und her.

Weiter:

Die akustische Leistung berechnet sich aus elektrischer Eingangsleistung und dem Wirkungsgrad des Chassis. PS: Multiplikation... (...) sobald wir Pak haben, gibt es auch Vd, Vd = 1,5 * √Pak / f². (Erst jetzt kann man weiter rechnen, vielleicht so: Xd = Vd / Sd.) Haben wir Vd, bewegen wir eine Luftmenge und das setzt eine Bewegung voraus. (Eine echte Alternative zu einer kolbenförmigen Bewegung, gibt es im Bass nicht.)

Und: Bei LS-Chassis ist das Prinzip des Antriebes nicht veränderbar. Hierfür sorgt die Induktion. Wird in einem Magnetfeld an einen Leiter eine Spannung angelegt, bewegt sich der Leiter mit einer bestimmten Geschwindigkeit im Feld: v=u/B*I*z - für die nun resultierende Spannung (durch Bewegung, im Leiter selbst) gilt: u=B*I*v.

Und:

Wie kann man eine Mindestleistung definieren, mit unterschiedlichem Crest im Signal?

 

[Sound-Fuzzy]

Und: Wie kann man eine Mindestleistung definieren, mit unterschiedlichem Crest im Signal?

Es geht doch gar nicht darum, die "Mindestleistung" genau zu bestimmen, da sie neben den Daten des Chassis wie Membrangewicht, Aufhängung, Antrieb usw. von div. Variablen wie Luftdruck, Raumtemperatur etc. abhängig ist.
Hinzu kommen Faktoren wie die Gehäuseform, weil z.B. ein geschlossenes Gehäuse wie eine Rückhaltefeder wirkt, da bei Bewegung der Membran nach außen im Gehäuse ein Unterdruck entsteht. Bei einigen Gehäuseformen tritt der gewünschte Resonanzeffekt erst ein, wenn eine gewisse Mindestanregung stattfindet. Als Beispiel kannst Du ja mal versuchen, eine Trompete ganz ganz leise zu spielen.

Die Mindestleistung als solche ist also schwer bis kaum berechenbar bzw. festzulegen, da sehr viele Faktoren in die Gleichung einfließen müssten. Aber existieren tut sie.
Und wie Piktogramm richtig sagt, basiert deren Existenz auf Basis-Schulwissen und ist keine Hexerei.

Das dadurch entstehende Problem ist eben, dass es bei extrem kleinen Pegeln vorkommen kann, dass bestimmte Töne in leisen Passagen komplett "verschluckt" werden, während andere normal funktionieren.

 

[Zwenner]

Sobald sich die Spule im Magnetfeld bewegt, gib es eine Bewegung. Eine Mindestleistung gibt es nicht, weil "sie" sich unter der Hörschwelle bewegt. Also ganz einfach: Membran bewegt sich, Mindestleistung erreicht, dass hören wir aber nicht. Die hier im Kontext stehende akustische Leistung berechnet sich aus elektrischer Eingangsleistung x Wirkungsgrad, welche Bedingungen da für das Ergebnis 0 existent seien müssen, ist klar. Und nur bei 0, gäbe es keine Bewegung.

 

[Sound-Fuzzy]

Eine Mindestleistung gibt es nicht, weil "sie" sich unter der Hörschwelle bewegt.

Hast Du Nachweise dafür? In welchem Abstand ist das gemeint?

 

[Zwenner]

Und wie Piktogramm richtig sagt, basiert deren Existenz auf Basis-Schulwissen.

Bullshit. Die Rechnung habe ich aufgezeigt.

1. Hast Du Nachweise dafür? 2. In welchem Abstand ist das gemeint?

1. Selbstverständlich:

- Akustische Leistung = elektrische Eingangsleistung * Wirkungsgrad
- Vd = 1,5 * √Pak / f²

2. Irrelevant

Es findet eine Bewegung statt, darum geht es.

 

[Sound-Fuzzy]

Die Rechnung zweifelt ja auch ab einem gewissen Mindestwert niemand an. Aber beantworte bitte meine Fragen!
Oder ist es für die Hörschwelle völlig egal, ob ich 1cm vor der Membran bin oder 5m weg?

 

[Piktogramm]

Zwenner, da gehst du von einem optimalem System aus. Real wird sich kein Aufhängung der Membran ideal elastisch verhalten. Es wird immer eine Mindestbetrag X an Energie benötigt um die Ruhelage des Tongebers zu verlassen. Genauso wird die Flussdichte des magnetischen Feldes bei Stromfluss durch die Spule bei zu geringen Strömen schon nach kurzer Strecke hinter das Hintergrundrauschen zurückfallen. Real führt also nicht jeder kleinste Stromfluss auch zu einem (nachweisbarem) Ausschlag der Membran.

 

[Zwenner]

Darum geht es nicht, es geht um die Mindestleistung für die Bewegung. Mir sind diverse Berechnung, auch die für die Abnahme des Schallpegels auf Entfernung bekannt, darum geht es aber nicht.

Zu eurem Schulwissen:
Wenn dir eine Fliege ein klatsch, dann wirkt da eine Kraft. Musst du nicht wahrnehmen, die Kraft hat trotzdem gewirkt. Wenn ein Grizzly dir eine gibt, dann drehst du die fünfmal im Kreis. Das Prinzip ist und bleibt identisch.

Hintergrundrauschen

Interessanter Punkt...

Real führt also nicht jeder kleinste Stromfluss auch zu einem (nachweisbarem) Ausschlag der Membran.

Ohne Bewegung gibt es keinen "Ton". Die Spannung ist bei Musik nicht konstant, wegen dem Crest im Signal.

 

[Piktogramm]

Der Fliegenvergleich ist sinnlos. Du scheinst einfach Alltagssprache überzuinterpretieren.

Das Wörtchen "nichts" wird normalerweise im Sinne von "nicht relevant" verwendet und nicht mit einem absolutem "Nichts". Insofern stimmt die Aussage an der du dich aufziehst einfach. Zu kleiner Pegel führt zu nicht relevantem Ausschlag. Wobei selbst deine übergenaue Interpretation insofern nicht stimmt, da deine Überlegung ein optimales, verlustfreies System ohne jedes Hintergrundrauschen annimmt. Das gibt es real schlicht nicht. Insofern würde auch die Aussage "zu kleine Leistung führt zu nicht nachweisbarem Ausschlag" stimmen. Was aber sinnig ist, geht es doch bei Audiokram in der Regel um das menschliche Hören und nicht das Messen mit hoch sensiblen Gerätschaften.

 

[Sound-Fuzzy]

@ Piktogramm

Danke für die physikalisch korrekten Erklärungen. Ich tue mich da inzwischen etwas schwer, dafür sind Schulzeit und Studium einfach zu lange her.

Eine Mindestleistung gibt es nicht, weil "sie" sich unter der Hörschwelle bewegt. Also ganz einfach: Membran bewegt sich, Mindestleistung erreicht, dass hören wir aber nicht.

Also gibt es doch eine Mindestleistung?

Aber bitte nochmal:
"Hast Du Nachweise dafür? In welchem Abstand ist das gemeint? "

 

[Zwenner]

Zu kleiner Pegel führt zu nicht relevantem Ausschlag.

Aha... zu kleine Pegel führen also doch zum Ausschlag (einer Bewegung), interessant.

Danke für die physikalisch korrekten Erklärungen.

Was? Wo? Hast du #10 überhaupt verstanden?

@Sound-Fuzzy
Für was soll der Abstand für die Mindestleistung für eine Bewegung relevant sein?
Es ist vollkommen irrelevant (für minP und Vd) ob ich 1cm oder 10m vor dem Lautsprecher bin.
Nur wenn sich was bewegt, kannst du weiter rechnen!

Ohne Bewegung keine akustische Leistung, kein Vd, kein Schalldruck.

DAS ist der Punkt:

Um ein System aus der Ruhelage herauszubekommen benötigt es in der Regel Energie.

Rechne mir das mal an einem Beispiel aus (also minP für Vd), Sound-Fuzzy - danke.

 

[Sound-Fuzzy]

Für was soll der Abstand für die Mindestleistung für eine Bewegung relevant sein?
Es ist vollkommen irrelevant (für minP und Vd) ob ich 1cm oder 10m vor dem Lautsprecher bin.

Mal wieder aus dem Kontext gerissen. Es ging beim Abstand um die Hörschwelle:

Eine Mindestleistung gibt es nicht, weil "sie" sich unter der Hörschwelle bewegt. Also ganz einfach: Membran bewegt sich, Mindestleistung erreicht, dass hören wir aber nicht.

Und da ist es definitiv nicht irrelevant, ob ich bei Erreichen der Mindestleistung für eine Chassisbewegung 1cm oder 10m vom Chassis weg bin!

 

[Zwenner]

Um die Hörschwelle zu überschreiten brauchst du eine Membranbewegung, liegt die akustische Leistung, der Schalldruck nicht im Bereich des hörbaren, bewegt sich die Membran trotzdem. Meine Aussage ist also 100% korrekt und da ist auch nichts aus dem Kontext gerissen. Was willst du mit deiner Unterstellung erreichen? Die Hörschwelle und der Abstand ist für den Kontext "Mindestleistung für Bewegung" 100% irrelevant, auch das ist nur zutreffend.

Wenn sich die Membran bewegt und du 100m im Freifeld von der Schallquelle weg bist, dann ist die Mindestleistung wohl nicht erreicht (weil du vielleicht nichts hörst) oder was willst du mit diesem Quark erreichen? Bist du 3m Meter von der Schallquelle weg und die Membran bewegt sich - musst du das nicht hören, sie bewegt sich aber. Das ist der Punkt. Ob du das mit einer nicht relevanten Bewegung definierst, ist egal (Fliegen-Grizzly-Vergleich!)

Es geht nicht ums hören, sondern um die Bewegung als solche - und jetzt rechne uns das vor.

 

[Sound-Fuzzy]

Langsam wirds lachhaft.
Bin ich mit dem Ohr am Chassis, so höre ich selbst kleinste Pegel, die ich aber in ein paar Metern Entfernung nicht mehr höre.
Stell Deine In-Ears auf sehr leise, so dass Du sie gerade noch hörst. Nun leg sie auf den Tisch und gehe 5m weg. Schon hörst Du sie nicht mehr, obwohl sie doch hörbar Musik machen.
Warum also sollte der Abstand für das Erreichen der Hörschwelle irrelevant sein?
Du wirfst gerade die Mindestleistung für das Erreichen der Hörschwelle mit der Mindestleistung für das Erreichen einer Membranbewegung durcheinander!

 

[Zwenner]

Bin ich mit dem Ohr am Chassis, so höre ich selbst kleinste Pegel, die ich aber in ein paar Metern Entfernung nicht mehr höre.

Rede mit mir nicht, wie mit einem aus deiner Selbstbau-Gruppe, dass ist alles bekannt und darum geht es nicht.

http://www.sengpielaudio.com/Rechner-entfernung.htm
https://de.wikipedia.org/wiki/Hörschwelle

Warum also sollte der Abstand für das Erreichen der Hörschwelle irrelevant sein?

Das hat niemand geschrieben, dass hast du dir ausgedacht.

Und jetzt zurück ins Thema! Ich habe das erstellt, weil es anderswo Offtopic war.
Möchtest du eins zum Thema "Hörschwelle" oder "Abnahme des Schallpegels auf Abstand" erstellen, bitte.

Du bist dran - Hilfestellung: v=u/B*I*z

u = induzierte Spannung
B = magnetische Flußdichte
I = wirksame Breite des Magnetfeldes
v = Leitergeschwindigkeit im Magnetfeld
z = Anzahl der Leiter

Die induzierte Spannung ist der angelegten Spannung entgegengerichtet. Daraus folgt:
Je schneller bei einem Lautsprecherchassis die Spule durch die angelegte Spannung im Magnetfeld bewegt wird, um so stärker ist die Gegeninduktion, die genau diese Bewegung verhindern will.

Das BI-Produkt ist maßgeblich an beiden Vorgängen beteiligt, sowohl beim Antrieb wie auch bei der Gegeninduktion. Jeder Magnet erzeugt in einem Luftspalt eine definierte Flußdichte. Diese Flußdichte und die Länge des Spulendrahtes im Luftspalt erzeugt das BI Produkt.

Wenn das Chassis in ein Gehäuse eingebaut wird, kann durch die Luft im Gehäuse eine weitere Federsteife in die Rechnung eingehen. Diese Federsteife hängt u.a. von der Membranfläche des Chassis ab und berechnet sich über die *Volumen vergleichbarer Federsteife* des jeweiligen Chassis.

*VAS* = ρ * C² * Cms * Sd² (ρ = Dichte der Luft = 1, 18 kg/m³ / c = 344 m/s)

 

[Sound-Fuzzy]

Nicht ich habe die Hörschwelle ins Thema eingebracht, sondern Du:

Eine Mindestleistung gibt es nicht, weil "sie" sich unter der Hörschwelle bewegt.

Daher bist Du uns immer noch die Antwort auf meine Frage schuldig:

Hast Du Nachweise dafür?

Bitte rechne uns das vor.

Ich gehe derweil mal schlafen...

 

[Zwenner]

https://www.hdm-stuttgart.de/~curdt/_Akustische_Grundbegriffe.pdf
http://www.uni-leipzig.de/~koehler/schallgroessen.pdf
http://www.sengpielaudio.com/TabelleDerSchallpegel.htm
http://www.sengpielaudio.com/SchalldruckpegelSindNichtSchallleistungspegel.pdf

Schallfeldgröße (Schalldruckpegel) vom Abstand abhängig, Schallenergiegröße nicht vom Abstand abhängig - Pak = Schallleistung und eine Schallenergiegröße. Der Schallleistungspegel hat keine Beziehung zum Abstand von der Schallquelle. Die emittierte Schallleistung einer Schallquelle ist ortsunabhängig und raumunabhängig. Sie ist für alle Entfernungen von der Schallquelle gleich. PS: Vd = 1,5 * √Pak / f²

Wenn du was nicht verstanden hast, mach ein Thread auf, kommt von dir mal was sinnvolles?

Ich tue mich da inzwischen etwas schwer, dafür sind Schulzeit und Studium einfach zu lange her.

Na genau, heute habe ich keine Zeit, morgen bin ich krank und nächste Woche ist es zu lange her und jetzt - muss ich erst mal schlafen. Vielleicht hat ja morgen jemand was sinnvolles geschrieben, wo man sich für bedanken kann - spart eben Arbeit...

Und wenn du das falsch verstanden hast, ich wollte damit "Eine Mindestleistung gibt es nicht, weil "sie" sich unter der Hörschwelle bewegt." sagen: Das sie die Membran bewegt, man das aber nicht hören muss, mehr nicht...

Eine Mindestleistung gibt es nicht, weil "sie" sich unter der Hörschwelle bewegt. Also ganz einfach: Membran bewegt sich, Mindestleistung erreicht, dass hören wir aber nicht.

Und jetzt erkläre uns doch mal was zum Thema: Mindestleistung für Bewegung.
Sobald ich Spannung anlege, habe ich Pak und Vd = 1,5 * √Pak / f², nach dir ist das nicht so, erkläre.

EDIT:
Du hast dir glaube auch selbst ein Eigentor geschossen, für die Praxis jedenfalls - Beispiel: Man hat jetzt so ein sehr großes Chassis verbaut. Nun sitzt man direkt (paar Zentimeter) vorm Konus. Man hört nun gerade so (kaum, ganz, ganz gering, minimal, nicht relevant - aber man hört) Bass, dafür muss sich die Membran ja zwangsläufig bewegen, nicht? Der Schalldruckpegel (Schallfeldgröße, vom Abstand abhängig) ist nun sehr, sehr klein, die zugeführte "Leistung" ein paar mW, ja auch mit hohem Crest im Signal.

Nun (aber jetzt) steht man auf und haut sich, nicht selbst... sondern eher - nun 4m von der Schallquelle entfernt - in den Sessel. Oh mein Gott... ich höre nichts mehr, ich brauche jetzt "Mindestleistung" (gibt´s die beim ALDI?) für Bewegung - irgendwie nicht, bewegt sich die Membran doch schon, nicht? Ja. In der Theorie - doch irgendwie nicht... (?) weil die Bewegung... (...) "nicht relevant" ist?

Und falls du es immer noch nicht verstanden hast: Pak = akustische Leistung (Schallenergiegröße nicht vom Abstand abhängig), das ist die elektrische Eingangsleistung multipliziert mit dem Wirkungsgrad. Der Wert Vd ergibt dabei für eine bestimmte Membranfläche die nötige Auslenkung (in eine Richtung!) oder für eine bestimmte Auslenkung die nötige Fläche.

Demnach ist Vd immer das Produkt aus effektiv wirksamer Membranfläche (Sd) und Auslenkung (Xd). Vd = Volume Displacement (Luftmengen-Bewegung) in CB (!) = 1,5 * √Pak / f² (92dB Kennschalldruck (1W/1m) = 1% Wirkungsgrad, bei 100W = 1 akustisches Watt, dass wäre dann Pak, f ist die Frequenz).

Um Luft zu bewegen, brauchst du Bewegung (Hub), also Pak, für Pak brauchst du nur Eingangsleistung, Wirkungsgrad (zwar jenseits von Gut und Böse - aber) ist immer vorhanden. Also wie niedrig muss die Eingangsleistung sein, damit du kein (0) Vd hast? Bei einer Multiplikation (auch Malnehmen genannt), für Pak wo ein Wert bereits größer 0 (Wirkungsgrad) ist.

Ich schätze 0,8? Also 0,8 * Wirkungsgrad, kommt das hin? 0,3? 7? Keine Ahnung.

Für die Praxis muss du den Crest im Signal berücksichtigen, sagen wir was zwischen 6 und 20dB.
Hohen Crest haben wir speziell im Bassbereich und 20dB ist die 10-fache Spannung über average.