Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bau einer variablen Audio Frequenzweiche Grundsatzfragen und Tips


von Brutus M. (backmagic)


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Ich hätte gerne eine Einschätzung von Profis wenn es um Kondensatoren 
und Spulen geht, bei ein paar Bauteilen ist das bei einer Frequenzweiche 
zu einen Zweiwegelautsprecher ist das alles sicher kein Thema,

ab einer gewissen Menge würde ich gerne von euch wissen ob sich das 
alles gegenseitig negativ beeinflusst. Das ist kein High End sondern nur 
zum schnellen testen von dem akustischen Verhalten von Hochtönern und 
Tieftönern.

Ich hab mal kurz ein Schema gemalt vom Hochpas.

Ich möchte über Schalter Kondensatoren schnell so zusammenstellen, damit 
ich verschiedene Werte bekomme.

Wenn ich nun mehrere Kondensatoren an dem Schaltkreis habe, auch wenn 
diese nach "hinten" über die Schalter offen sind, beeinflussen viele so 
Kondensator trotzdem den Klang? Es liegen ja an der Seite der 
Kondensatoren auch eine Wechselspannung an.

Bei den Spulen die ich in Reihe schalten möchte würde ich welche mit 
identischen Drahtdurchmesser nehmen, ich würde die immer um 90 Grad 
versetzt verbauen, damit die sich möglichst nicht beeinflussen, nicht 
benötigte über parallele Schalter überbrücken.

Kann es hier noch was geben was ich beachten sollte.

Das Schema vom Tieftonzweig ist praktisch anders herum,
Ähnlich aber dann vor dem Hochtöner noch eine Widerstands 
Spannungsteiler.

Habt Ihr noch Tips dazu was ich beachten sollte? Vielen Dank

: Bearbeitet durch User
von Martin L. (makersting)


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Ich sehe keinen Grund, warum viele Bauteile ein Problem sein sollten. 
Bau es einfach.

Rumprobieren mit einer variablen Frequenzweiche hätte mich früher auch 
gereizt.

von Michael B. (laberkopp)


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Brutus M. schrieb:
> Habt Ihr noch Tips dazu was ich beachten sollte?

Vergiss den Ansatz, nutze einen DSP mit A/D D/A Wandern, da es ja wohl 
um Audio geht.

von Brutus M. (backmagic)


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Hallo,
den kann ich aber nicht zwischen Lautsprecher und Verstärker machen.
Der würde mir nichts helfen.
;-)

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ist halt sehr grobschlaechtig, nicht so elegant wie ne DSP-Loesung, aber 
dafuer wohl einfacher selbst aufzubauen. Sollte schon so funktionieren.

Gruss
WK

von Carypt C. (carypt)


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Wie ich verstanden hatte, kann man sich nicht einfach aus der 
Parallelschaltung von Kondensatoren eine Wunschkapazität 
zusammenstecken. Die Resonanzfrequenz der Kondensatoren bleibt trotzdem 
erhalten, ist aber bspw bei Addition gleicher Kapazitäten von höherer 
Amplitude. Die Ladezeit/Entladezeit der Kondensatoren ändert sich ja 
nicht durch Zusammenschalten.

von Bernhard (bernhard_123)


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Beliebige Kombinationen von L und C können zu sehr niedriger 
Eingangsimpedanz führen, die den treibenden Verstärker überlasten.

von Chris K. (kathe)


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Nur 1 Spule und 1 Kondensator auswählen, dann sehe ich da kein Problem 
für diese Testweiche um die beste Grenzfrequenz für das 
Lautsprechergehäuse zu ermitteln.

von Michael B. (laberkopp)


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Brutus M. schrieb:
> den kann ich aber nicht zwischen Lautsprecher und Verstärker machen.
> Der würde mir nichts helfen.

Was willst du mit Bauteilen zwischen Verstärker und Lautsprecher, die 
ruinieren deinen Frequenzgang.

Wenn du MEHR als ein Lautsprecherchassis hast und eine Frequenzweiche 
anpassen willst:

Messen.

Per Messmikrophon messen.

Und dann den optimalen Filter für die Frequenzweiche berechnen lassen.

Und wenn du für jedes Chassis einen eigenen Verstärker spendierst 
(Hochtöner brauchen viel weniger Leistung als Tieftöner) dann ist die 
Losung trotzdem ein DSP wie dBx Driverack.

Der bastelt sich die Frequenzweiche ganz nach dem, was er mit seinem 
Messmikrophon ermitteln konnte.

Da brauchst du gar keine Bauteile, nur eben so eine aktive 
Frequenzweiche.

Aber letztlich spricht bei Tonfrequenz nichts dagegen, Spulen per 
Schalter in Reihe und Kondensatoren per Schalter parallel zu schalten, 
es ergibt sich eine Gesamtkapazität und Gesamtinduktivität, und damit 
eine Gesamtfilterwirkung.

Störenden Einfluss hätte so ein Aufbau nur bei höheren Frequenzen.

von Joachim B. (jar)


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vor allem ist eine magnetische Kopplung der Spulen zu meiden, 
Drähte/Leitungen haben RCL kommt also stark auf den ohmschen R an und 
auf die Längen.
Bei 20-20kHz sollten L und C Anteile relativ egal sein aber eben nicht 
Null!

von Carypt C. (carypt)


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und Beeinflussung durch nicht aktiv beteiligte Bauteile wird man sicher 
im Hochfrequenzbereich bemerken können, möglicherweise hört man das in 
der Transientenwiedergabe, der Geschwindigkeit des Lautsprechers, 
höchste Wiedergabefrequenz.

von Carypt C. (carypt)


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Das Parallelschalten mehrerer gleicher Kondensatoren ändert die 
Resonanzfrequenz (das Frequenzverhalten) gegenüber dem gleichen 
Einzelkondensator nicht. Da muß ich Michael B widersprechen, aber klar - 
kann man unterschiedliche Kondensatoren zusammenschmeißen.

von Michael B. (laberkopp)


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Carypt C. schrieb:
> Das Parallelschalten mehrerer gleicher Kondensatoren ändert die
> Resonanzfrequenz (das Frequenzverhalten) gegenüber dem gleichen
> Einzelkondensator nicht. Da muß ich Michael B widersprechen, aber klar -
> kann man unterschiedliche Kondensatoren zusammenschmeißen.

Die Resonanzfrequenz des Kondensators, die seine Kapazität zusammen mit 
seiner Zuleitungsinduktivität bildet, liegt bei ~ 1MHz, und spielt daher 
bei Tonfrequenz keinerlei Rolle.

Die Resonanzfrequenz des aufgebauten LC Filters hingehen berechnet sich 
aus den kombinierten L und C und verändert sich mit der Schalterstellung 
sehr wohl.

von Carypt C. (carypt)



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Natürlich glaube ich das gerne, auch die Schätzung zum Frequenzbereich 
zu den inaktiven Bauteilen (C) begrüße ich Ahnungsloser. ich möchte 
trotzdem mal eine Grafik zu Parallelschaltung von Kondensatoren 
beifügen. Natürlich verändert das Parallelschalten den Frequenzgang, man 
muß halt entscheiden, ob man das so will, und so erwartet hat.

Die kurzgeschlossenen Spulen sind eigentlich Schwingkreise, die meiner 
Einschätzung nach auch erstmal Energie aufnehmen.

von Carypt C. (carypt)


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Laut dem falstad Filtersimulator https://www.falstad.com/afilter/ 
scheint das Parallelschalten von Kondensatoren wenig Komplikationen zu 
bereiten, die Parallelkondensatoren verhalten sich wie eine 
Einzelkapazität. OK, da lag ich wohl etwas falsch. Entschuldigung

von Alexander S. (alesi)


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Carypt C. schrieb:
> Laut dem falstad Filtersimulator
> scheint das Parallelschalten von Kondensatoren wenig Komplikationen zu bereiten,

Darauf hättest Du auch ohne Simulator durch zurück denken an den 
Physikunterricht kommen können.

von Brutus M. (backmagic)


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Vielen Dank, aber Ihr schiesst jetzt brutal über das Ziel hinaus.


Ich fang nochmal von vorne an.

In einem Lautsprecher mit 2 Wegen ist eine Frequenzweiche die das Signal 
vom Verstärker teilt in Hochton und Tiefton.

Sowas zum Beispiel

https://masori.de/collections/xcelsus/products/sql-xover-xusx


Bei sehr vielen Weichen werden auch bei hochpreisige Kondensatoren 
parallel geschaltet um zum einen einen bestimmten Wert zu erhalten.

Teils auch um einen günstigen Standard Glatt zusammen mit einem zB 
Supreme Cap etwas zu verbessern

Ich höre da in der Regel keinen Unterschied, zwar zwischen einem Elko 
Rauh und z.B. Elkos glatt.

Die Frage war eher ab nur einseitig angeklemmte Elkos einen Effekt 
haben?

So, wenn ich nun einen Hochtöner habe und einen Tieftöner messe ich erst 
mal den Gleichstrom Widerstand, und für KFZ Car Hifi Lautsprecher 
bekommt man nur selten Thiele-Small-Parameter

Aber mit den Gleichstrom anageben kann man über einen Rechner schon mal 
grob die nötigen Werte berechnen.

Z.B. mit einem solchen Recher.

https://www.lautsprechershop.de/tools/weiche/auswahl.htm

Wenn ich nun eine Weiche jetzt mit den Bauteilen und einer Menge Kabel 
mit Krokoklemmen baue um zu testen wie die Dinger eingebaut klingen.

Da hängt dann ein kompakter Verstärker dran und ich dann die Bauteile 
variieren um zu schauen was am besten klingt,

Mögliche Varianten z.b. Butterworth Linkwitz Riley oder Bessel.
Dann kann ich jeweils noch die Trenfrequenzen variabel anpassen.

Das macht aber mit fliegenden Bauteilen gar nicht so viel Spass.

Wenn ich nun eine variable Weiche baue kann ich mit den Lautsprechern, 
im eingebauten Zustand, ganz bequem verschieden Weichen Variationen 
ausprobieren und habe ich eine geringere Gefahr eine Kurzschluss.

Wenn ich nun z.b. viele Kondensatoren an einem Anschluss habe, die 
andere Seite ist offen, hat das einen Effekt auf die Schaltung

Ich würde die Spulen immer um 90 Grad drehen, kann die Induktion der 
Spulen sonst irgendwie von einander abschirmen

von Michael B. (laberkopp)


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Carypt C. schrieb:
> Natürlich verändert das Parallelschalten den Frequenzgang, man

Bei 20 MHz. Völlig irrelevant im Tonfrequenzbereich.

Du bist so was von auf dem Holzweg.

von Chris K. (kathe)


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Brutus M. schrieb:
> Wenn ich nun z.b. viele Kondensatoren an einem Anschluss habe, die
> andere Seite ist offen, hat das einen Effekt auf die Schaltung

Könnte es haben da die offenen Enden wie Antennen sind, aber bei den 
Längen der offenen Anschlüssen eher nicht da die Resonatorfrequenz 
sicherlich außerhalb des Hörbereichs sind.

Austesten und mir einer finalen Frequenzweiche vergleichen, das wird 
höchstwahrscheinlich keine erkennbare Abweichung zeigen.

von Michael B. (laberkopp)


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Brutus M. schrieb:
> Die Frage war eher ab nur einseitig angeklemmte Elkos einen Effekt
> haben?

Nein, keinen im Tonfrequenzbereich.

Brutus M. schrieb:
> Wenn ich nun eine variable Weiche baue kann ich mit den Lautsprechern,
> im eingebauten Zustand, ganz bequem verschieden Weichen Variationen
> ausprobieren und habe ich eine geringere Gefahr eine Kurzschluss

Auch mit 5 Schaltern also 32 Bauteilwerten bekommst du keine ideal 
angepasste Weiche hin.

Da muss msn teilweise Widerstände einbauen um die Chassis gleich laut zu 
bekommen,  oder steilere Filter.

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Brutus M. schrieb:

> Vielen Dank, aber Ihr schiesst jetzt brutal über
> das Ziel hinaus.

Natürlich :-)

Sei froh darüber... es wäre viel unangenehmer für
Dich, wenn Du gar keine Antworten bekämst...

Ich handhabe das so: Auf höfliche Beiträge antworte
ich höflich, und auf unhöfliche Beiträge antworte ich
gar nicht.


> Ich fang nochmal von vorne an.

Wäre nicht notwendig gewesen...


> [...]
> Die Frage war eher ab nur einseitig angeklemmte Elkos
> einen Effekt haben?

Michael hat das schon beantwortet: Nein, im Tonfrequenzbereich
ist das wurscht. Das hat keinen Effekt.

Bei Funkfrequenzen (MHz-Bereich und höher) ist das anders,
aber bei Tonfrequenzen ist es egal.


> Wenn ich nun eine variable Weiche baue kann ich mit den
> Lautsprechern, im eingebauten Zustand, ganz bequem
> verschieden Weichen Variationen ausprobieren und habe
> ich eine geringere Gefahr eine Kurzschluss.

Ja, klar... das Prinzip ist verstanden worden.


> Wenn ich nun z.b. viele Kondensatoren an einem Anschluss
> habe, die andere Seite ist offen, hat das einen Effekt
> auf die Schaltung

Nein.


> Ich würde die Spulen immer um 90 Grad drehen, kann
> die Induktion der Spulen sonst irgendwie von einander
> abschirmen

Kannst Du so machen.

Der Hardcore-Kampfbastler würde vielleicht versuchen, aus
der Not eine Tugend zu machen, und ein Variometer bauen...

von Peter D. (peda)


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Brutus M. schrieb:
> Ich würde die Spulen immer um 90 Grad drehen, kann die Induktion der
> Spulen sonst irgendwie von einander abschirmen

Das geht jedoch nur für maximal 3 Drosseln, dann sind die 3 Dimensionen 
aufgebraucht.
Aber kein Problem, es gibt auch geschirmte Drosseln zu kaufen. Die haben 
dann einen geschlossenen Topfkern anstelle eines offenen Stabkerns.

von Uwe (neuexxer)


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> Grundsatzfragen:
Auch über den vorgesehenen Frequenzbereich haben Lautsprecherchassis
keine konstante Impedanz; reell ist die schon gar nicht.
(Wenn die Dinger 'hinten' offen sind, geht auch der Einbau ein.)

Der fabrizierte Schalldruck ist auch stark unterschiedlich.

Daher braucht man kaum hochgenaue Bauteile für die Weiche.

In 'HIFI'-Lautsprecherboxen "namhafter" Hersteller fand ich u.a.:
- In Zweiwegbox mit 4 Ohm (Typenschild):
  Tieftonchassis mit 4 Ohm, Hochtonchassis mit 8 Ohm
- In anderer Zweiwegbox:
  vor dem Hochtöner ein normaler (gepolter) Elektrolytkondensator

von Brutus M. (backmagic)


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Die verschiedenen verfügbaren Kapazitäten und Induktionen der 
Kondensatoren und Spulen sind recht grob abgestimmt.

Das geht sogar bei teuren Herstellern von 3.3 4.7 6.8.µF in recht 
globigen Schritten.

von Brutus M. (backmagic)


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Aber ich könnte die doch so verkabeln oder? An UM Schalter

von Joachim B. (jar)


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Uwe schrieb:
> Daher braucht man kaum hochgenaue Bauteile für die Weiche.

aber auf die Güte sollte man schon achten, XL/R ist hier am Wichtigsten, 
der ohmsche Widerstand der Spule ist meist bestimmender als der 
Isolationswiderstand beim Kondensator

von Cartman E. (cartmaneric)


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Mit dem Probieren wirst du nur nie fertig werden.

Der richtige Weg führt über eine Messung des jeweiligen
Frequenzgangs der Lautsprecher im Tief-, Mittel- und Hochtonbereich
mit einem Generator und einem Messmikrofon.

Nur daraus kann man die Übernahmefrequenzen der Weichen bestimmen.
Zu beachten ist auch der Phasengang solcher Weichen.
Sind sie falsch dimensioniert, können im Übernahmebereich, wo
sowohl Tiefton als auch Mittelton/Hochton beteiligt sein sollten,
auch Auslöscheffekte auftreten.

Auch das kann man nur mit Messungen optimieren.

Legt man auf eine phasentreue Wiedergabe einen besonderen Wert,
verzichtet man ganz auf Mehrwegsysteme. Die zeichnet sich unter
anderem durch eine besonders gute Ortbarkeit von Schallquellen im
abgestrahlten Schallfeld aus.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Brutus M. schrieb:
> Aber ich könnte die doch so verkabeln oder? An UM Schalter

Klar, kannst du so machen. Wird aber keine hoerbaren oder im 
Hoerfrequenzspektrum messbare Aenderungen geben, ob du die Cs 
kurzschliesst, offenlaesst oder z.B. noch ein Bapperl oder Farbklecks 
drauf machst.

Gruss
WK

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Hole Dir genuegend Maeuseklaviere zum Schalten.

https://de.wikipedia.org/wiki/DIP-Schalter

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Brutus M. schrieb:
> Aber ich könnte die doch so verkabeln oder? An UM Schalter

Es ist vollkommen egal, ob du die nicht genutzten Kondensatoren 
kurzschließt oder nicht. Irgendwelche Bedenken wegen der 
"Antennenwirkung" der offenen Anschlüsse sind albern. Immerhin wird das 
Gebilde an einem Ende mit dem Hochtöner belastet und am anderen Ende ist 
der extrem niederohmige Verstärkerausgang.

Ich zweifle halt nur die Sinnhaftigkeit des Gesamtkonzeptes an. Zum 
einen kannst du nur einen zweipoligen LC-Hochpaß damit bauen. Und mit 
"Durchprobieren" und "nach Gehör" kriegst du sowieso keine gute 
Frequenzweiche hin.

von Uwe (neuexxer)


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Joachim B. schrieb u.a.:
> aber auf die Güte sollte man schon achten, XL/R ist hier am Wichtigsten,
> der ohmsche Widerstand der Spule ist meist bestimmender als der
> Isolationswiderstand beim Kondensator.

Ja, isser bestimmt!     ;-)

---

Nochmal, zum Mitschreiben:
Lautsprecherchassis haben KEINE reelle Impedanz,
und genauso (oder ncoh weniger) machen sie über ihre
vorgesehene Frequenz gleich laut Lärm.

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