DE2854899A1 - Loudspeaker box with adjustable resonance - has tubes reducible in length until desires resonant frequency is attained as measured across resistor - Google Patents
Loudspeaker box with adjustable resonance - has tubes reducible in length until desires resonant frequency is attained as measured across resistorInfo
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Abstract
Description
"Lautsprechergehäuse mit abgleichbarer "Loudspeaker housing with adjustable
Resonanzfrequenz und Verfahren zum Abgleich der Frequenz". Resonance frequency and method for adjusting the frequency ".
Die Erfindung betrifft Gehäuse für Tieftonlautsprecher in Form von abgestimmten Helmholtz-Resonatoren, wie sie unter dem Begriff "BaßrefLex'box" bekannt sind, deren Resonanzfrequenz erfindungsgemäß passend zur Eigenfrequenz der eingebauten Lautsprechersysteme oder zu den akustischen Eigenschaften des Wiedergaberaumes nachträglich abgeglichen werden kann, sowie ein Verfahren zum rationellen Abgleich der Frequenz.The invention relates to housing for woofer in the form of matched Helmholtz resonators, as they are known under the term "BaßrefLex'box" are whose resonance frequency, according to the invention, matches the natural frequency of the built-in Loudspeaker systems or to the acoustic properties of the playback room afterwards can be adjusted, as well as a method for rational adjustment of the frequency.
Bei Tiefton-Membranlautsprechersystemen wird die übertragbare untere Grenzfrequenz bekanntlich durch die Eigenfrequenz des schwingenden Systems und durch die Länge des Weges l zwischen Vorder-und RUckseite der schwingenden Membran begrenzt. Beträgt die Länge 1 weniger, als eine halbe akustische Wellenlänge, so tritt ein "akustischer Kurzschluß" mit Auslöschung der Strahlung in Erscheinung.In the case of woofer diaphragm loudspeaker systems, the transferable lower Cutoff frequency is known to be due to the natural frequency of the oscillating system and through the length of the path l between the front and back of the vibrating membrane is limited. If the length 1 is less than half an acoustic wavelength, then occurs "Acoustic short-circuit" with extinction of the radiation in appearance.
In der Praxis lassen sich ausreichende Weglängen wegen der. geometrischen Mindestgröße der Gehäuse sel-ten realisieren. Man wählt daher im einfachsten Falle geschlossene Gehäuse und nimmt die verringerte Wirkleistung und erhöhte Eigenfrequenz infolge pneumatischer Dämpfung und zunehmende Steifigkeit der eingeschlossenen Luftpolster in Kauf.In practice, sufficient path lengths can be achieved because of the. geometric Seldom realize the minimum size of the housing. One therefore chooses in the simplest case closed housing and takes the reduced active power and increased natural frequency due to pneumatic damping and increasing rigidity of the enclosed air cushions in purchase.
Eine andere Lösung bieten offene Gehäuse mit akustischer Verzögerungestrecke eUmwegleitungent, deren Länge 1 für die untere Grenfrequenz bei der Schallgeschwindigkeit c 1 = :c/2 u beträgt. Ihr Nachteil liegt darin, daß bei ungeraden Vielfachen von 1/4 der akustischen Wellenlänge eine gegenphasige Strahlung mit akustischer Auslöschung eintritt.Another solution is offered by open housings with an acoustic delay path eUmwegleitungent, the length of which is 1 for the lower limit frequency at the speed of sound c 1 =: c / 2 u. Their disadvantage is that with odd multiples of 1/4 of the acoustic wavelength is an anti-phase radiation with acoustic cancellation entry.
Es sind weiterhin offene Gehäuse bekannt, die wohl ein geringes Volumen besitzen, aber die Nachteile der vorgenannten Ausführungen vermeiden, indem sie mittels eines offenen abgestimmten Rohrstutzens als Helmholtz-Resonatoren wirken. In der Nähe der Gehäuseresonanz erreicht ihre akustische Impedanz ein Minmum, wobei die Strahlung von der Membranrückseite weitgehend gedämpft wird und keinen akustischen Kurzschluß bewirken kann.There are still known open housings that are probably small in volume own, but avoid the disadvantages of the aforementioned versions by using act as Helmholtz resonators by means of an open, matched pipe socket. In the vicinity of the housing resonance, their acoustic impedance reaches a minimum, whereby the radiation from the back of the membrane is largely attenuated and not acoustic Can cause a short circuit.
Diese Gehsåuseform hat sich besonders für hochwertige Tieftonlautsprecher bewährt, weil sie gegenüber dem geschlossenen Gehäuse eine bessere Leistungsbilanz.und geringere Verzerrungen infolge Wegfall der Amplitudenabhängigkeit der pneumatisohen Rückstellkraft erbringen.This type of housing is particularly suitable for high-quality woofers proven because they have a better power balance compared to the closed housing. and lower distortions due to the elimination of the amplitude dependency of the pneumatisohen Bring restoring force.
Gegenüber einer akustischen Verzögerungsstrecke wirkt sich die fehlende Auslöschung diskreter Frequenzbereiche vorteilhaft aus.Compared to an acoustic delay line, the missing one has an effect Elimination of discrete frequency ranges advantageous.
Ein wesentlicher Nachteil bestand bisher darin, daß die Gehäuse resonanzen sorgfältig an die Eigenfrequenzen der Lautsprechersysteme angepaßt werden mußten. Da die Länge der Rohrstutzen durch das Produkt V . # 2 bestimmt ist, wird die Abstimmung mit der Verringerung der Gehäusevolumina zunehmend kritischer. Man muß die Gehäuseresonanzen in bewährter Weise um etwa 1 Oktave unterhalb der Lautsprecherresonanzen bemessen, um störende Druckwellen in den Gehäusen zu vermeiden.A major disadvantage so far has been that the housing resonates had to be carefully matched to the natural frequencies of the loudspeaker systems. Since the length of the pipe socket through the product V. # 2 is determined will be the vote increasingly critical with the reduction in housing volumes. You have to get the case resonances measured in a tried and tested manner around 1 octave below the loudspeaker resonances, to avoid disruptive pressure waves in the housings.
Bei der Herstellung tief abgestimmter kleiner Lautsprecherboxen, wie beispielsweise bei sogenannten "Kugellautsprechern" müssen die Rohrstutzen hinreichend große Längen 1 besitzen und entsprechend genau abgestimmt werden, weil ihre Längenänderung quadratisch in die Resonanzfrequenz eingeht.When making deeply tuned small speaker boxes, such as For example, in the case of so-called "ball speakers", the pipe sockets must be sufficient Have great lengths 1 and are matched accordingly, because their change in length goes quadratically into the resonance frequency.
Um die fabrikationsmäßige Streubreite der Eigenfrequenzen handblsüblicher Lautsprechersysteme aufzufangen, war man bisher gezwungen, die Gehäuse innen soweit zu bedampfen, daß die Bandbreite ihrer Resonanzfrequenz stark.vergrößert, bzw.. die akustische Schwinggüte weitgehend. verringert wurde, wobei die Vorteile eines ausgeprägtan Impedansminimums verloren gingen. Zudem mußte das Dämpfungsmaterial bei kleinen Gehäusevokumina eine höhere Dichte aufweisen, wodurch die Resonanzfrequenzen infolge Volumenverringerung erhöht wurden.The manufacturing spread of the natural frequencies is more common To catch loudspeaker systems, one was previously forced to move the housing so far inside to dampen that the bandwidth of their resonance frequency is greatly increased, or ... the acoustic quality to a large extent. has been reduced, taking the benefits of a pronounced at impedance minimums were lost. In addition, the damping material had to be have a higher density in the case of small housing volumes, which reduces the resonance frequencies increased as a result of volume reduction.
Aus- diesen Gründen war es bisher nicht möglich, hochwertige, tief abgestiinte Lautsprechergehäuse mit architektonisch befriedigendem Volumen in rationeller Serienfertigung herzustellen.For these reasons, it was previously not possible to have high quality, deep Graduated loudspeaker enclosures with architecturally satisfactory volume in a more rational way To manufacture series production.
Die neuartigen Lautsprechergehäuse mit abgleichbarer Resonanzfrequenz nach der Erfindung ermöglichen nunmehr eine rationelle Menge«-fertigung und gestatten auch, einzelne Gehäuselautsprecher an die akustischen Eigenschaften eines Wiedergaberaumes und an die eleR-trischen Eigenschaften eines Übertragungssystems individuell akustisch anzugleichen, indem die Rot stutzen mit Überl-änge bemessen sind und nachträglich schrittweise solange gekErst werden, bis die .ang.estrebte Gehäuseresonanz erreicht ist und indem die gektrzten Rohrstutzen sohli¢3lich in den Innenraum der Gehäuse eingeschoben und mechanisch festgelegt werden.-Die Erfindung soll nun an Hand von Beispielen näher erläMert werden.The new loudspeaker housing with adjustable resonance frequency according to the invention now enable and allow a rational quantity production also, individual cabinet speakers to the acoustic properties of a playback room and to the electrical properties of a transmission system individually acoustically to be adjusted by dimensioning the red trims with excess length and afterwards step by step until the desired housing resonance is achieved is and by the crossed Pipe socket at the bottom ¢ 3 towards the interior the housing can be inserted and mechanically fixed. The invention is now intended will be explained in more detail using examples.
Fig. 1 zeigt ein tief abgestimmtes offenes Lautsprechergehäuse 11 mit dem eingebauten Konuslautsprecher 12, dem fest eingesetzten Rohrstutzen 13, dessen Öffnungsquerschnitt P = a-b mißt und dessen Länge 1 beträgt. Das Lautsprechergehäuse 11 besitzt das Volumen V.1 shows a deeply tuned open loudspeaker housing 11 with the built-in cone loudspeaker 12, the permanently inserted pipe socket 13, whose opening cross-section measures P = a-b and whose length is 1. The loudspeaker enclosure 11 has the volume V.
Die Resonanzfrequenz eines derartigen Gehäuses beträgt Damit ist die Länge des Rohrstutzens bestimmt zu Mit dem Gehäusevolumen V = 0,2 m2-und dem Rohrstutzenvolumen VR = F.l = 0,05 . 0,12 . 0,2 m3 = 0,0012 m3 beträgt die Resonanzfrequenz beispielsweise 21 Hz. Dieses Gehäuse ist für Tieftonlautsprecher mit etwa 42 Hz Eigenfrequenz bemessen.The resonance frequency of such a housing is This determines the length of the pipe socket With the housing volume V = 0.2 m2 and the pipe socket volume VR = Fl = 0.05. 0.12. The resonance frequency is 0.2 m3 = 0.0012 m3, for example 21 Hz. This housing is designed for woofers with a natural frequency of around 42 Hz.
In Fig. 2 ist ein Lautsprechergehäuse 21 nach der Erfindung mit dem kleineren Volumen V = 0,1 m3 dargestellt. Der nach oben herausgefübr te Rohrstutzen 23, 25 ist mit seiner ursprünglichen Länge 1 = 5 cm für f = 19 Hz bemessen. Durch das später beschriebene Abgleichverfahren wird er erfindungsgemäß auf 1 = 3,7 cm für f = 21 Hz um das Teilstück 25 gekürzt, und, wie in Fig. 3 gezeigt, als Rohrstutzen Ny in das Gehäuse 31 bündig eingeschoben und mittels der angedeuteten Schrauben 36 an der Rückwand verschraubt.In Fig. 2 is a speaker housing 21 according to the invention with the smaller volume V = 0.1 m3 shown. The pipe socket out at the top 23, 25 is measured with its original length 1 = 5 cm for f = 19 Hz. By the adjustment method described later, according to the invention, it becomes 1 = 3.7 cm for f = 21 Hz shortened by the section 25, and, as shown in FIG. 3, as a pipe socket Ny inserted flush into the housing 31 and by means of the indicated screws 36 screwed to the rear wall.
Als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 4 ein sogenannter Kugellautsprecher schematisch dargestellt. Das Lautsprechergehäuse 41 besteht aus einer Halbkugel mit dem eingesetzten Lauteprechersystem 42. Die perforierte Kugelschale 47 dient nur als Abdeckung.As a further exemplary embodiment of the invention, a so-called one is shown in FIG Ball speaker shown schematically. The speaker case 41 consists of a hemisphere with the loudspeaker system 42 used. The perforated spherical shell 47 serves only as a cover.
Das Gehäuse 41 besitzt beispielsweise den Innendurchmesser 0,5 m und das Volumen V - 0,04 m3. Der Rohrstutzen 43 besteht erfindungagemäß aus einem biegsamen Plastikschlauch mit der lichten Weite 2,5 cm.The housing 41 has, for example, an inner diameter of 0.5 m and the volume V - 0.04 m3. According to the invention, the pipe socket 43 consists of a flexible one Plastic tube with a clear width of 2.5 cm.
Mit der Querschnittsfläche F = 0,0005; m2 und der Länge 1 = 9,5 cm beträgt die Resonanzfrequenz des Gehäuses f = 19 Hz. Um auf f = 21Hz abzustimmen, muß der Plastikschlauch auf 1 = 7,8 cm gekürzt werden.With the cross-sectional area F = 0.0005; m2 and length 1 = 9.5 cm the resonance frequency of the housing is f = 19 Hz. To tune to f = 21Hz, the plastic tube must be shortened to 1 = 7.8 cm.
Erfindungsgemäß wird er dann eingeschoben und bei 48 verklebt.According to the invention, it is then pushed in and glued at 48.
Bei den schematischen Darstellungen Fig. 1 bis 4 wurde zur besseren uebersicht das innere Dämpfungamaterial.weggelassen.In the schematic representations of FIGS. 1 to 4, for better Overview of the internal damping material. omitted.
Die Rohrstutzen bestehen erfindungsgemäg aus einem leicht bearbeitbaren, im übrigen formbeständigen Werkstoff. Gut geeignet sind Sperrholz, Hartfaserplatten, Schaumstoff, Schläuche aus Plastik oder Kautschuk, aber auch weiche Metalle, zum Beispiel auch Kupfer rohr.According to the invention, the pipe sockets consist of an easily machinable, otherwise dimensionally stable material. Plywood, hardboard, Foam, tubes made of plastic or rubber, but also soft metals, for Example also copper pipe.
Die zunächst uberstehenden und nach der Erfindung gekürzten Rohrstutzen werden in die Gehäuse eingeschoben und werkstoffgerecht befestigt. Bei Xolz, Hartfaserplatten, hartem Schaumstoff und bei weichen.Metallen verwendet man zweckmäßig Schrailben, die in vorbemessenen Schlitzen in der Gehäusewand geführt sein können. Bei Plastikmaterial haben sich auch Kleber bewährt, beispielsweise Zweikomponentenkleber aus Epoxyharz.The pipe sockets that protrude at first and are shortened according to the invention are pushed into the housing and fastened according to the material. At Xolz, hardboard, hard foam and soft metals, it is advisable to use screws, which can be guided in pre-measured slots in the housing wall. With plastic material Adhesives have also proven themselves, for example two-component adhesives made from epoxy resin.
Bei-dem Abgleichverfahren nach der Erfindung werden die eingebauten Lautsprechersysteme in einem Stromkreis mit vorgeschaltetem reellen Widerstand, dessen Wert gegen die Lautsprecherimpedanz klein ist, mit Wechselstrom veränderbarer Frequenz und konstanter Spannung angeregt, wobei die akustischen Eigenfrequenzen der anregenden und mitsehwingenden Systeme als Impedanzmaxima mit entsprechenden Spannungsminima am vorgeschalteten Widerstand gemessen werden1 Dabei werden die Rohrstutzen so lange gekür-t, bis die gewünschte Resonanzfrequenz erreicht ist.In the calibration method according to the invention, the built-in Loudspeaker systems in a circuit with an upstream real resistor, whose value is small compared to the loudspeaker impedance, more variable with alternating current Frequency and constant voltage excited, the acoustic natural frequencies of the stimulating and resonating systems as impedance maxima with corresponding Voltage minima are measured at the upstream resistor1 The The pipe socket is selected until the desired resonance frequency is reached.
Das neuartige Abgleichverfahren beruht auf dem Zusammenhang zwischen den akustischen Schwingungszuständen und den elektrischen Scheinwiderstandswerten an den Eingangsklemmen elektro-akustischer Wiedergabewandler. Ein erprobtes Verfahren nach der Erfindung ist mit einer Anordnung nach Fig. 5 durchfUhrbar. Der abstimmbare Tonfrequenzgenérator G mit einem Innenwiderstand nahe Null und einem Außenwiderstand in der Größenordnung des Soheinwiderstandes des Prüflings Pr speist den im abzugleichenden Gehäuse schwingenden Prtfling über den reellen Vorwiderstand R , dessen Wert beispielsweise 0,5R beträgt. Die akustischen Eigenfrequenzen der mitschwingenden Systeme erscheinen als Impedanzmaxima an den Klemmen des Prüflings und bewirken entsprechende Spannungsminima an dem Vorwiderstand R, die mit einem Spannungsmesser U registriert werden können.The new comparison process is based on the relationship between the acoustic oscillation states and the electrical impedance values Electro-acoustic playback transducer at the input terminals. A tried and tested procedure according to the invention can be carried out with an arrangement according to FIG. The tunable one Audio frequency generator G with an internal resistance close to zero and an external resistance in the order of magnitude of the lower resistance of the test object Pr feeds the im to be adjusted Housing vibrating DUT via the real series resistor R, whose value, for example 0.5R. The acoustic natural frequencies of the resonating systems appear as impedance maxima at the terminals of the test object and cause corresponding voltage minima at the series resistor R, which can be registered with a voltmeter U.
In der Praxis verändert man zweckmäßig die Frequenz von niedrigen Werten, beispielsweise ab lo Hz, zu höheren Werten und erkennt zunächst am Ausschlag des Spannungsmessers U die Gehäuseresonanz, anschließend die höher liegende Lautsprecherresonanz. Durch schrittweises Kürzen der Rohrstutzen kann man beispielsweise eine Frequenzkurve einstellen, die derjenigen eines uberkritisch gekoppelten Bandfilters gleicht.In practice, it is useful to change the frequency from low Values, for example from lo Hz, to higher values and recognizes first by the deflection of the voltmeter U the cabinet resonance, then the higher-level loudspeaker resonance. By gradually shortening the pipe socket, you can create a frequency curve, for example set, which is similar to that of a supercritically coupled band filter.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Wechselstrom veränderbarer Frequenz durch einen Wobbelgenerator mit einer Wobbelfrequenz von maximal 1 Hz zu erzeugen und damit auch in bekannter Weise die HorizontalablenRung eines Sichtgerätes zu steuern, während die Vertikalablenkung durch den Spannungsabfall an U bestimmt wird.In a further embodiment of the invention, it is proposed to use the alternating current variable frequency by a wobble generator with a wobble frequency of to generate a maximum of 1 Hz and thus also the horizontal adjustment in a known manner of a viewing device while the vertical deflection is controlled by the voltage drop at U is determined.
In Betracht gezogene Literatur: E. Roske: Die Konstruktion von Lautsprechern, Funk-Technik 1969 NrO 3.Literature considered: E. Roske: The construction of loudspeakers, Funk-Technik 1969 NrO 3.
Nr. 4, Nr. 5, Nr. 6, Nr. 7.No. 4, No. 5, No. 6, No. 7.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |