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URPS
Aufräumen weitverbreiteter Vorurteile !
Dies scheint derzeit eine sehr beliebte Bauform zu sein ?
Was ist das ?
Ein URPS (= Under Resonance Principle Subwoofer) ist ein
Abstimmungsprinzip, bei dem ein Chassis (z.B. 20cm) in ein eigentlich viel
zu kleines geschlossenes Volumen (z.B. 6 l) eingebaut wird, um die
Resonanzfrequenz weit nach oben zu schieben. Da geschlossene Boxen
prinzipiell (mehr oder weniger weit) unterhalb der Resonanzfrequenz
einen Abfall mit -12dB/Okt. Steilheit erreichen, kann man durch eine
einfache aktive Entzerrung mit +12dB/Okt. Steilheit einen linearen
Bassfrequenzgang erreichen, so lange die Verstärkung dafür
ausreicht.
Man sollte dabei die obere Entzerrungsfrequenz f2 auf die URPS-
Resonanzfrequenz fc (z.B. 120 Hz) legen.
Will man dann z.B. bis f1 = 30 Hz entzerren, also über 2 Oktaven,
braucht man bereits 24 dB zusätzliche Verstärkung !
Ebenso kann man die URPS-Entzerrung mit einem 12dB-Tiefpassfilter realisieren :
Man kann als Tiefpassfilter ein Aktivmodul mit 12dB Steilheit wie
"Mivoc AM80" verwenden und dreht es auf minimale fg = 40 Hz.
Oder man schaltet ein passives 12dB-Tiefpassfilter wie "Cobra BC 1"
mit ebenfalls minimaler fg = 40 Hz vor einen vorhandenen Verstärker.
Der Wirkungsgrad ist das Folge-Problem beim URPS, da man ja nur die Flanke
des Frequenzgangs nutzt, wo der Schalldruck schon abfällt. Daher hat
sich etabliert, einen URPS mit vielen zusammengeschalteten Chassis zu
betreiben (Volumen kostet es hier ja nicht viel !). Weil man z.B. mit
4- oder 9-facher Chassiszahl garantiert auf gleiche Impedanz verdrahten
kann und damit +6 oder +9.5 dB Wirkungsgradgewinn erzielt !
Da jedoch jemand mit Halbwissen seine Gedanken über URPS im Internet
veröffentlicht hat und dies von zahlreichen potentiellen Anwendern
unkritisch nachgeplappert wird, erreichen HTH regelmässig unsinnige
Anfragen hierzu !
Gewünscht werden meist Parameter, die für die Konstruktion
eines URPS gar nicht relevant oder sogar nachteilig sind !
Um dies nicht jedem Kunden einzeln per EMail erklären zu müssen,
hier ein paar Gegenargumente (sozusagen eine URPS-FAQ-Liste) :
- "Wie gross ist denn der B*L-Wert ?"
Mechanische Primärdaten wie Mms und B*L sind für das
Übertragungsverhalten eines Lautsprechers nicht aussagefähig.
Erst in Verbindung mit zig weiteren Daten ergeben sich
Verhältnisse aus denen man auf Qualität schliessen kann.
Wenn entsprechende Masse (..und Reibung usw.) entgegenstehen, kann
ein Chassis mit dreimal so viel B*L leiser und langsamer sein !
Genauso dumm wie bei den Dipol-Fans, die allzu oft nach Mms fragen
(siehe Dipol-Seite), ist es, nach B*L zu fragen,
denn weder der Zähler noch der Nenner allein haben Aussagekraft,
sondern nur der Quotient aus Antrieb durch Masse ! Und dieser
Quotient ist proportional zu EBP = fs/Qts, das Sie direkt aus den
TSP ablesen können, ohne B*L zu kennen !
Daher hat man ja die Thiele-Small-Parameter eingeführt, mit
denen man einfach etwas anfangen und das Ergebnis beurteilen kann :
die Verhältniszahlen fs, Qts und Vas !
Das ist ansonsten, als wollten Sie die Geschwindigkeit eines Autos
an der PS-Zahl messen, kaufen sich dann einen LKW (weil der die
meisten PS hat) und wundern sich dann, warum Beschleunigung und
Tempo nicht so dolle sind ! Jetzt kapiert ???
Nach den unwichtigen mechanischen Primärdaten (die man nicht
direkt messen kann, sondern die üblicherweise rückwärts
aus den TSP berechnet werden) sollten Sie also nicht unbedingt
fragen, wenn es Ihnen um Qualitätsaussagen geht !
Und daher werden diese auf der HTH-Homepage auch nicht angegeben !
Desweiteren müssen Sie beachten, dass Herstellerangaben bei
fast allen Herstellern im Durchschnitt um Faktor 1.5 bis 2
übertrieben sind und dementsprechend auch daraus berechnete
Folgewerte (B*L, ...) und Gehäuse fehlerhaft sind.
Daher : Aufpassen, dass Sie nicht Äpfel mit Birnen vergleichen !
Auch für ein URPS ist B*L absolut nicht aussagefähig, da
hierbei nicht berücksichtigt wird, wieviel Kraft durch andere
Chassisparameter "verbraucht" wird !!
Bild: Parameter-Einfluss von verdoppeltem oder halbiertem B*L-Wert
(rote Kurven) auf ein Durchschnittschassis (gelb markierte Kurve).
Bei einem vorhandenen Chassis mit feststehenden anderen mechanischen
Primärdaten hat natürlich eine theoretische Variation des
B*L-Werts Einfluss auf die Thiele-Small-Parameter und damit auf die
resultierende Kurvenform (siehe Bild).
Ein zu schwacher Antrieb (bewusst nicht "B*L" !) führt
zu hohem Qts und damit unbrauchbaren beulenförmigen
Frequenzgängen, deren Steilheit unterhalb der Resonanzfrequenz
> 12dB/Oktave ist.
Ein zu starker Antrieb bewirkt zwar hohen Wirkungsgrad,
ist aber für URPS nicht zu gebrauchen, da erst zu weit
unterhalb von fc der Nutzschalldruck erreicht würde und
die Steilheit der unteren Flanke < 12dB/Oktave ist.
Ein mittlerer Antrieb (ideal für URPS ist ca. ein EBP =
fs/Qts = 100) hat wie die gelbe Kurve eine gerade Flanke mit
konstanten 12dB/Oktave Steigung und liefert in diesem Bereich
den höchsten Wirkungsgrad !
- "Ist dieser Qts nicht etwas zu hoch ?"
Ich hoffe, sie unterliegen nicht der häufigen irrenden Meinung,
dass man den Antrieb allein am Qts ablesen kann. Wenn ein Chassis
etwas härter aufgehängt ist, gehen fs und Qts proportional
nach oben. Der eigentliche Antrieb EBP = fs/Qts bleibt identisch
und Einsatzmöglichkeiten, Tiefgang und Boxenvolumen fast
ebenso !
- "War das jetzt nicht falsch und müsste heissen EBP = fs/Qe ?"
Das bekomme ich von Besserwissern immer wieder vorgehalten : Es gibt zwei
verschiedene Definitionen, und beide sind richtig, je nach dem auf welches
Ziel man hinuntersucht :
EBP = fs / Qts
- ist ein Mass für die Membrankontrolle, die Membranbewegung und
das gesamte hörbare Einschwingverhalten, denn hier spielen mechanische
wie elektrische Dämpfung gleichermassen mit und werden einfach addiert.
Der Membran ist es ja egal, ob sie mechanisch (Qm) oder elektrisch (Qe)
gedämpft wird. Sie schwingt so, wie die Summe aller Dämpfungen
(Qts) vorgibt.
Aussagen wie "Je höher EBP, desto geringer der Volumenbedarf" erfordern
die EBP-Berechnung mit Qts, denn bei der Interaktion von Membran mit Volumen
darf die mechanische Membrandämpfung nicht vernachlässigt werden.
Gleiches gilt für Schlüsse auf Tiefgang, Eignung für
geschlossen / Bassreflex / usw. und Schnelligkeit !
EBP = fs / Qe
- macht Sinn, wenn man nur auf die elektrische Stärke eines Chassis
schaut. Denn nur die elektrische Dämpfung trägt auch zum
Wirkungsgrad bei. Eine Aussage über Einschwingverhalten, Schnelligkeit
oder Volumenbedarf kann man hieraus aber nicht ableiten ! Da die meisten
den Wirkungsgrad als Zahlenwert in dB/W ablesen und nicht über die
Parameter gegenchecken, sollten sie auch die für sie passende
EBP-Berechnung verwenden !
- "Wegen der grossen Luftlast muss die Membran sehr stabil sein."
Ein URPS ist rechnerisch ein einfaches geschlossenes Gehäuse mit
sehr kleinem Volumen. Die Luftlast ist hier sogar kleiner als in
grösseren Volumen ! Und bitte nicht die Luftlast (wirkt als träge
Masse) mit dem Strahlungswiderstand (wirkt als Bedämpfung/Reibung)
verwechseln, das hat physikalisch ganz andere Auswirkungen.
Eine stabile Membran ist aufgrund des huberzeugenden Betriebes im
Subfrequenzbereich trotzdem sinnvoll !
- "Grosse Membranen haben ein schlechteres Antriebs-Masse-Verhältnis."
Das stimmt so nicht ! Es gibt eigentlich jeden Durchmesser mit schwachen
wie mit starken Antrieben und ich kann 46er nennen, wo es Probleme
bereitet, einen 20er mit gleicher Schnelligkeit zu finden !
- "Ich brauche 48 Stück für meinen URPS."
Ein URPS ist ein Abstimmungsprinzip und nicht an Stacken von n
Chassis gebunden. Sie können genauso zum Vergleichen
einen URPS mit einem einzigen Chassis aufbauen, wie Sie umgekehrt
Bassreflex- oder Hornboxen mit den Vorteilen des Stackens (erhöhter
Wirkungsgrad und Strahlungswiderstand) verknüpfen können !
- "Sie haben zwar Recht, aber ich würde doch gern bei meiner Herangehensweise bleiben."
Einsicht braucht manchmal Zeit :
- auch kleine Kinder möchten lieber weiter an den Osterhasen glauben
- der Kirche wäre auch lieber, die Erde bliebe eine Scheibe
Nur überlegen Sie mal, ob Sie für Ihre von irgendwo übernommene
Denkweise auch eine logisch begründbare Herleitung zusammenbekommen.
Heute kann fast Jedermann seine Theorien im Internet veröffentlichen.
Das Wichtigste, was Sie dadurch lernen können, ist, erstmal alle
Behauptungen kritisch in Frage zu stellen !
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