Subwoofer met stroomsturing en MFB

Algemene onderwerpen die niet specifiek in een van de andere categorien vallen

Moderator: Beheerdersteam

Chocomel
Berichten: 250
Lid geworden op: ma 21 sep 2015, 21:42

Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor Chocomel » ma 29 jan 2018, 17:17

Niet omdat het moet, maar omdat het kan. :) Het worden twee kleine subwoofers die van 20 – 200 Hz ingezet kunnen worden.

Op internet is genoeg informatie te vinden over het hoe en wat van stroomsturing en motional feedback (mfb). Beide dragen bij aan het verlagen van harmonische vervorming. Stroomsturing is misschien wat minder bekend, die werkt door Le(x) en Le(i) irrelevant te maken.
http://www.rmsacoustics.nl/papers/white ... design.pdf
http://www.rmsacoustics.nl/activecontrol.html
https://www.klippel.de/fileadmin/_migra ... Poster.pdf

Commercieel worden beide al toegepast in de Grimm Audio LS1s-dmf.
http://www.grimmaudio.com/pro-products/ ... /ls1s-dmf/

Ik gebruik een TangBand W69-1042J in een gesloten kast van 14 L, omdat ik die woofers nog had liggen. Om de controllers te voeden heb ik een mooie voeding van forumlid Sevenup overgenomen, de versnellingsmeters wil ik bij PirateLogic halen.
behuizing.JPG


Zowel de stroomsturing als mfb zijn te beschouwen als systemen met negatieve feedback. Je kan ze apart van elkaar zien. Een blokschema van een systeem met negatieve feedback ziet er als volgt uit:
feedbacksysteem.png


Alle blokjes zijn lineaire transfer functions. Het proces P(s) is bijvoorbeeld een luidspreker die een signaal krijgt en geluid uitzendt. Een echte luidspreker doet dat niet perfect lineair, maar vervormt daarbij. Deze niet-lineariteit wordt meegenomen alsof het een verstoring van het proces is. Hoe zo’n systeem met negatieve feedback werkt is het makkelijkst door te beginnen bij het proces. De uitgang ‘uit’ van het proces wordt teruggevoerd en vergeleken met het ingangssignaal ‘in’, wat een maat is voor de fout. Deze fout wordt versterkt door controller C(s) en opnieuw aan het proces aangeboden. Het proces maakt er weer iets moois van enzovoorts.

De transfer function van ‘in’ naar ‘uit’ is PC/(1+PC). Van ‘verstoring proces’ naar ‘uit’ is P/(1+PC). Het doel is om het effect van verstoring op de uitgang te minimaliseren, dus C moet zo groot mogelijk zijn. Zomaar een grote versterkingsfactor maken van C klinkt dus logisch, maar helaas werkt dat niet. Het feedbacksysteem wordt dan instabiel. Om te kijken of een systeem stabiel is, is de transfer function van de open lus L = PC handig. Een vereenvoudigd criterium voor stabiliteit is dat de fasedraaiing van L kleiner moet zijn dan 180 graden voor alle frequenties waarbij de versterking groter is dan 1. Aan beide eisen kan worden voldaan als PC een banddoorlaatfilter is, dat aan beide kanten met 6 dB / octaaf afvalt. P staat vast en is te meten, C kan je maken zoals je wilt.

Een blokschema van zowel de stroomsturing als mfb samen wordt als volgt:
schematisch met vierkantjes.png


K is een oude stereoversterker; Z de impedantie van de woofer; R een weerstand van 0,18 ohm die in serie staat met de woofer om de stroomsterkte te meten; W1 en W2 stellen samen de woofer voor; A de versnellingsopnemer die op de spreekspoel komt; F een MiniDSP; C1 en C2 filters die nog ontworpen moeten worden: C1 voor de stroomsturing, C2 voor de mfb. P1 en P2 zijn groepen van meerdere elementen samen.

Als eerst maak ik de binnenste regellus werkend, dus alleen van de stroomsturing. Niet-lineariteit neem ik niet mee. Het blokschema wordt dan een stuk simpeler:
schematisch stroomsturing.png


P1 stelt de transfer function voor, van [signaal op ingang stereoversterker] naar [gemeten stroomsterkte]. Er zit nog een weerstand R in het schema, omdat je anders nogal moeilijk spanning (in) met stroomsterkte (uit) kan vergelijken. Uit een meting blijkt dat de transfer function als volgt is:
P1(s) totale fase.png


Onder de 5 Hz vertrouw ik de meting niet. Tussen 5 en 10 Hz is een hoogdoorlaatfilter te zien, vermoedelijk afkomstig van de stereoversterker. Op 63 Hz zit een dip, als gevolg van de impedantiepiek van de woofer. Boven 100 Hz valt het af, wat zou kunnen komen door de hoge zelfinductie. Wel vreemd dat het met minder dan 6 dB / octaaf afvalt.

Binnen het gemeten frequentiebereik is de transfer function al een banddoorlaatfilter. Het laagdoorlaatfilter blijft in ieder geval van 150 Hz - 20 kHz een flauw genoege helling hebben om de fasedraaiing laag te houden. De resonantie op 63 Hz doet geen rare dingen met de fase en kan dus genegeerd worden. In het laag wordt de helling van het hoogdoorlaatfilter helaas al gauw te steil, met bijbehorende fasedraaiing van > 180 graden. Uitpluizen van de service manual van de stereoversterker laat zien dat de dominante hoogdoorlaatfilters op 5, 1 en 1 Hz zitten. Die filters geven samen 180 graden fasedraaiing op 0,85 Hz. Daar is de versterking -23 dB, dus de controller mag een simpele versterker van maximaal 23 dB zijn:
hoogdoorlaatfilters fase en amplitude (origineel).png


Uit even uitproberen blijkt dat het systeem rond 20 dB versterking inderdaad instabiel wordt. Wel grappig om te zien, als je kort een signaal van 1 Hz instuurt blijft de woofer nog een tijdje door wapperen.

23 dB versterking vind ik wat weinig, zeker als daar nog een paar dB marge af moet. Als het hoogdoorlaatfilter van 5 Hz wordt verplaatst naar 20 Hz, mag de controller 10 dB meer versterken voordat de boel instabiel wordt, 33 dB i.p.v. 23 dB:
hoogdoorlaatfilters fase en amplitude (20 Hz).png


Met stroomsturing meet de woofer als volgt (microfoon op 1 cm van conus):
stroomsturing.png


Een bijeffect van stroomsturing is dat de elektrische demping wegvalt, zoals te zien is aan de piek op 65 Hz. Maakt niet uit, mfb lost dat straks op.
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

Gebruikersavatar
SSassen
Berichten: 7556
Lid geworden op: vr 22 apr 2005, 10:21
Locatie: Zuidoostbeemster

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor SSassen » ma 29 jan 2018, 17:50

Oww, leuk, mag ik meedoen? Ik heb nog wat spullen die liggen te verstoffen die hier prima voor te gebruiken zijn!
Mediocre is not my middle name.

FritsK
Berichten: 241
Lid geworden op: do 07 mei 2009, 23:22

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor FritsK » ma 29 jan 2018, 22:34

Oeh. En dan i.c.m. een potente subwoofer (Ala Grimm; Seas L26RO4Y of anders Peerless XXLS-10/12 of Dayton RSS390HF) kan dat beste leuke resultaten opleveren! Ondanks dat ik niets van de calculaties snap klinkt dit als muziek in de oren. Volgmodus aan!
Niets uit deze tekst mag gequote worden zonder toestemming van de schrijver

Gebruikersavatar
motoindo
Berichten: 174
Lid geworden op: di 30 apr 2013, 12:26

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor motoindo » za 03 feb 2018, 19:33

Zeer interessant onderwerp, ter info deze mosfet currentdrive eindtrap van Hans Mons @ mfblabs.nl:

Mosamp_double-V0_9.png

MosAmp_Double_0.9-view.png

Een bijpassende expirimenteer print van zijn hand is er inmiddels ook :

Mfb-pcb-1_1%2Bcomp.png
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Chris Camphuisen
mfb does to the ear what a pretty face does to the eye

Gebruikersavatar
motoindo
Berichten: 174
Lid geworden op: di 30 apr 2013, 12:26

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor motoindo » do 22 feb 2018, 20:43

Hoe staat het met dit project, zit de StarBass al in elkaar ?

Chocomel
Berichten: 250
Lid geworden op: ma 21 sep 2015, 21:42

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor Chocomel » vr 23 feb 2018, 9:12

Inmiddels zit er één Starbass in elkaar en die lijkt te werken. Ik moet nog wel afscherming toevoegen, de pootjes inkorten en hem in de spreekspoel lijmen.

Chocomel
Berichten: 250
Lid geworden op: ma 21 sep 2015, 21:42

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor Chocomel » zo 01 apr 2018, 19:43

Beide opnemers zitten in elkaar en zijn in de woofers gemonteerd:

sensor 2 zoom.jpg

sensor 1.JPG

sensors gemonteerd (4).JPG

sensors gemonteerd (2).JPG

Het wilde eerst maar niet lukken om een fatsoenlijk signaal uit de opnemers te krijgen, het kwam nauwelijks boven de ruis van de geluidskaart uit. Alleen bij hoge tonen kwam er wat uit. Het enige wat ik kon bedenken was dat dat ding gewoon heel ongevoelig is en dat de aansluitdraden het magneetveld van de spreekspoel opvingen. Aansluitdraden verlegd, nee dat helpt ook niet echt. Wat ook opviel was dat de ene opnemer 5 dB gevoeliger was dan de andere. Misschien zit er iets verkeerd gesoldeerd bij eentje? Koperfolie om de opnemer opengemaakt, niks te zien. Misschien heb ik de FET of transistor gesloopt bij het solderen? Hmm vreemd, hij bromt wel als je met je vinger in de buurt komt. Die zijn dus niet het probleem. Beide piëzo's geven ook signaal als je er afzonderlijk op duwt. Ah, ze staan per ongeluk in tegenfase! O:) Als je er eentje omdraait zou het weer moeten werken. Met één piëzo verwijderd meet hij als volgt (woofer op spanningsversterker, geen afscherming rond opnemer):
één piëzo, geen afscherming.png

De eerste resonantie zit pas tussen de 6 en 7 kHz, wat goed nieuws is. De Starbass is dus stijf en licht. Bij 7 kHz wordt de fase voor het eerst -90 graden. Met een simpel 1e orde laagdoorlaatfilter (6 dB/oct.) in de tegenkoppellus komt er -90 graden fasedraaiing bij, dus is er pas vanaf 7 kHz -180 graden fasedraaiing. Als het systeem niet meer dan marginaal stabiel hoeft te zijn en je even niet kijkt naar wat er in het laag gebeurt, zou het dus mogelijk zijn om op 220 Hz (5 octaven onder 7 kHz) al 5*6 = 30 dB versterking te hebben in de transfer function van de open lus. Dat betekent dus dat verstoringen met ongeveer 30 dB worden verzwakt op die frequentie. Zo'n verstoring is bijvoorbeeld harmonische vervorming. De 3e harmonische van 73 Hz is bijvoorbeeld 220 Hz, dus die zou dan zoveel verzwakt worden.

Nou zijn er nog wat dingen om rekening mee te houden waardoor dit niet helemaal mogelijk is, maar het heeft potentie. 8)
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.

toetertje
Berichten: 1558
Lid geworden op: ma 29 feb 2016, 18:05
Locatie: Omgeving Enkhuizen.

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor toetertje » zo 01 apr 2018, 19:57

Ik snap helemaal niets van wat hier gebeurd, maar ik vind het super interessant.
Ik heb met verbazing gehoord, wat die speakertjes van motoindo presteerden.
Graag zou ik mijn 2 xls 10 woofers vervangen voor wat kleiners.

Gebruikersavatar
motoindo
Berichten: 174
Lid geworden op: di 30 apr 2013, 12:26

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor motoindo » zo 01 apr 2018, 21:11

Dat zijn bemoedigende resultaten chocomel, blij om te horen dat je een en ander aan de praat hebt ! Ik zal jouw feedback gebruiken voor de volgende manual update, de laatste is alweer van 14 maart :

https://piratelogic.nl/data/docs/produc ... ual.en.pdf

Gebruikersavatar
Thomox
Berichten: 656
Lid geworden op: za 19 mar 2011, 18:53

Re: Subwoofer met stroomsturing en MFB

Berichtdoor Thomox » vr 17 aug 2018, 22:20

Wat is hiervan de status?


Terug naar “Algemeen Luidspreker Zelfbouw”

Wie is er online

Gebruikers op dit forum: CCBot en 0 gasten