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Sensorregelung - wie funktioniert das?

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    Sensorregelung - wie funktioniert das?

    Zu spät?



    Gerade komme ich zurück von einem Ausflug in die Welt der Internetforen. Dort habe ich einen länglichen Beitrag zum Thema “geregelte Aktivlautsprecher” gefunden und ich kann nicht länger still halten. Dort wird ausufernd und leidenschaftlich über das jeder Regelung zugrunde liegende Paradoxon diskutiert, dass der Fehler ja erst entstehen muss, um bemerkt (=vom Sensor gemessen) zu werden. Daraus wird die Folgerung gezogen, dass eine Regelung sinnlos sei.
    Ich könnte immer in Rage geraten, wenn ich so etwas lese, denn solche Beiträge werden häufig von Menschen geschrieben, die ansonsten durchaus logisch denken.
    Eine Regelung kann prinzipbedingt einen Vorgang nicht rückwirkend fehlerfrei machen. Sie kann jedoch den Fehlerbetrag minimieren. Das kennt jeder Autofahrer von seinem ABS: ein ABS soll verhindern, dass die Räder beim Bremsen blockieren. Dazu ist an den Rädern ein Sensor angebracht, der die Rotationsgeschwindigkeit permanent misst. Sobald ein Sensor meldet, dass ein Rad zum Stillstand gekommen ist, greift die Elektronik korrigierend ein und löst die Bremse ein wenig. Das Rad muss also erst den Fehler machen (=blockieren), damit die Korrekturfunktion eingreifen kann. Warum sollte Sie auch eingreifen, wenn das Rad noch nicht blockiert. Mit ABS blockiert das Rad aber nur ca. 0,05 Sekunden, ohne ABS 1-2 Sekunden (je nach Reaktion des Fahrers).
    Was dieser Vergleich veranschaulichen soll: in einem dynamischen System (Auto, Lautsprecher, etc.) entstehen Abweichungen vom Sollverhalten nicht unmittelbar zu 100%, sondern bauen sich über einen gewissen Zeitraum auf. Dieser Zeitraum ist natürlich in den genannten Beispielen recht klein und für den Menschen nicht leicht nachvollziehbar. Die Zeit, die die ektronische Regelung für Erkennung und Gegensteuerung benötigt ist jedoch noch um einige Größenordnungen kleiner. So ist es möglich, eine Abweichung, die sich im ungeregelten System bis auf 100% entwickelt hätte, in einem geregelten System bereits z.B. bei 5% abzufangen. Auch diese Darstellung ist stark vereinfacht, trifft jedoch das Kernziel jeder Regelung.
    Die Quintessenz: Regelung heißt, einen Fehler zwar zuzulassen, den Fehlerbetrag aber zu minimieren. Nicht-Regelung heißt, den Kopf in den Sand zu stecken.

    Quelle: http://www.christophzingel.de/aktivlautsprecher/zu-spaet/

    Gruß
    Franz

    #2
    AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

    Hallo,


    das Problem in den Foren ist,dass man immer nur nach Einzelkriterien beurteilt,und nie das Gesamtkonzept berücksichtigt.Schreibe doch mal was über Resonanzen,alles nicht wichtig.:D

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      #3
      AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

      Hallo Milon,

      das eigentliche Problem in den Foren ist, daß sich viele als Experten betrachten, die irgendwie hobbymäßig mit Technik in Berührung kommen. Und dann nimmt das Unheil auch schon seinen Lauf. Die Foren sind voll von dieser Desinformation, die teils geradezu grotesken Charakter annehmen. Wahre Techniker und Experten sind eher rar. Die raufen sich doch schon beim Lesen dieser Beiträge die Haare.

      Mir sind jedenfalls solche Menschen gleich sympathischer, die offen zugeben, daß sie hochkomplexe Zusammenhänge nicht in Gänze durchschauen können, weil ihnen auch der alltägliche praktische Umgang damit fehlt. Diese Bescheidenheit ist aber in Foren eher eine Zier.

      Ich werde jedenfalls nicht scheuen, technische Zusammenhänge von denen erklären zu lassen, die auch die nachgewiesene Fachkompetenz dazu haben.

      Gruß
      Franz

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        #4
        AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

        Hallo Franz,


        ist die Sensorregelung also doch richtiger :

        http://www.hififorum.at/forum/showthread.php?t=3404

        Kommentar


          #5
          AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

          Ich kann das nicht beurteilen, Milon. Ich kann nur ein Gesamtergebnis für mich bewerten. Und Friedrich Müller ist derjenige, der die sensorgeführte Regelung für aktive Lautsprecher perfektioniert hat. In dieser Beziehung hat er wohl einiges den anderen voraus.

          Gruß
          Franz

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            #6
            AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

            Sehr geehrte Herren,

            zur Vertiefung emfehle ich das Thema
            "Gegenkopplung"

            Frohes und lehrreiches Fest

            Euch Willi

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              #7
              AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

              Zitat von Franz Beitrag anzeigen
              Zu spät?


              Die Quintessenz: Regelung heißt, einen Fehler zwar zuzulassen, den Fehlerbetrag aber zu minimieren. Nicht-Regelung heißt, den Kopf in den Sand zu stecken.

              Quelle: http://www.christophzingel.de/aktivlautsprecher/zu-spaet/

              Gruß
              Franz
              Hallo Franz,
              nicht nur in Foren kann man den Kopf schuetteln. Auch real sind mir Menschen begegnet, die meinten, wenn ein Regler den Sollwert hingeregelt hat, dann hat er ja nichts mehr zu tun. Deshalb moechte ich das Zitat oben ergaenzen.

              Das Ueble an jeglicher Regelung ist - solange der Sollwert stimmt, hat sie wirklich nichts zu tun. Was soll sie denn machen (?)

              Gute Regelungen passen auf.
              Je schneller ein Regler die kleinste Abweichung erfasst, reagiert, weiss, was und wieviel zu tun ist und schnell ausregeln kann, um so besser ist er. Die ¨Stellglieder¨ muessen eben so schnell wie nur moeglich sein, sonst verschluckt sich die Regelung oder ist einfach nur langsam. Fuer Musiksignale stelle ich mir das sehr schwierig vor und kann es mir (noch) nicht vorstellen, wie da ein Optimum erreicht werden kann. Es ist aber ein spannendes Thema, in das ich mich einlesen werde.

              Viele Gruesse
              Anna

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                #8
                AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

                Hallo Anna,

                es hängt immer von der Güte des Sensors ab, inwieweit das Optimum erreicht werden kann. Ich hatte vor einiger Zeit das wirkliche Vergnügen, mir den neuesten sensorgeregelten Aktivlautsprecher der Firma Silbersand, die FM 701, anhören zu können. Dort sind die neuesten von Friedrich Müller entwickelten Sensoren eingebaut. Das klangliche Ergebnis ist schlicht als phänomenal zu bezeichnen.

                Gruß
                Franz

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                  #9
                  AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

                  Hallo Anna,

                  jede Gegenkopplung in der Elektronik stellt schon eine Regelung dar. Es ist in der Tat wichtig, dass eine Regelung mit erheblich höherer Frequenz arbeitet als die auszuregelnde Frequenz.
                  Dabei dürfen aber die Regelhübe nicht zu negativen Beeinflussungen führen.
                  Hier bezog sich die Regelung auf geregelte Aktivlautsprecher. Dort wird je nach System die Auslenkung der Membranen geregelt und in erweiterter Form sogar eine Vorverzerrung adäquat zu den zu erwarteten Fehlern vorgenommen.
                  Diese Vorverzerrung, bzw. Vorabsteuerung sorgt wieder dafür, dass die Regelung nur noch die unerwarteten Fehler ausgleichen muß.
                  Systeme von Silbersand, bzw. Backes + Müller sind die Aushängeschilder dieser Technik.

                  Grüßle vom Charly
                  Bleibt demokratisch! Das ist ein hohes Gut.
                  Die Welt ändert sich durch deine Taten. Nicht durch deine Meinung

                  Bin überzeugter Anhänger der Gemeinwohl-Ökonomie
                  https://de.wikipedia.org/wiki/Gemeinwohl-%C3%96konomie

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                    #10
                    AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

                    Franz

                    Was ich nie genau verstanden hab': wo genau wird eigentlich gemessen vom Sensor?

                    Gruss

                    David
                    We are stuck with technology when what we really want is just stuff that works.

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                      #11
                      AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

                      Hi,
                      da musst du doch mal auf ein BM-Sommerfest. Dort gibt es dann einen Blick hinter die Kulissen, und in den Teilen der noch nicht zusammengebauten Lautsprecher kann man alles genau sehen.

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                        #12
                        AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

                        David,

                        wo genau wird eigentlich gemessen vom Sensor?
                        Hab nochmal gesucht und das dazu gefunden, vielleicht hilft es dir zum Verständnis:
                        Ein Lautsprecherchassis ist technisch betrachtet ein ganz spezieller Linearmotor. Wie bei jeden Linearmotor kann man Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung messen. Das die Wiedergabe von Musik die Membran in Form von Schwingungen bewegt, ändert daran nichts. Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung ändern sich eben dauernd, die Position hat eine Mittelstellung, ein vorderes und hinteres Maximum und es wirkt ständig eine Beschleunigung von schnell wechselnder Größe und Richtung.
                        Geregelte Chassis haben unter ihrer sichtbaren Oberfläche Sensoren, die jede der drei Bewegungsgrößen (Amplitude, Geschwindigkeit, Beschleunigung) messen können. Die gemessenen und errechneten Werte werden in die Kontrollelektronik eingespeist, wo sie mit dem Wert des gerade anliegenden Musiksignals verglichen werden. \nBei Differenzen wird die Membranbewegung durch ein entgegengesetztes Signal korrigiert. Da der Schall sich nur mit 330m/sec bewegt, die Korrekturelektronik aber mit annähernd Lichtgeschwindigkeit arbeitet, werden die Fehler während ihrer Entstehung schon beseitigt.
                        Von einigen Herstellern gibt es Verfahren, bei denen alle Chassisparameter zunächst messtechnisch erfasst und dann durch eine starre, dem Chassis vorgeschaltete Korrekturschaltung annähernd in der gewünschten Art verändert werden. Obwohl diese Verfahren technisch nicht einmal trivial sind, beharren sie doch im statischen Bereich und erfassen nicht die tatsächlichen Abweichungen.
                        Das menschliche Gehör besitzt die hochentwickelte Fähigkeit, Klänge zu analysieren, also beispielsweise Geräusche bestimmten Materialien zuzuordnen. Einzelne Materialien oder Materialkombinationen sind für das Ohr über einen komplizierten Auswerteprozess erkennbar an ihrem Klang, der durch bestimmte Materialeigenschaften festgelegt ist. Ein schönes Beispiel sind Metallkalotten, die heute nur noch selten eingesetzt werden, da sie kalt, hart oder giftig klingen.
                        Werden nun durch elektronische Regelung bestimmte Merkmale z.B. in Frequenzgang, Zerfallspektrum oder Phasenverhalten entfernt, registrieren wir nicht mehr die lautsprechertypischen Klangstrukturen, sondern erkennen und erleben folglich immer weniger den Lautsprecher und immer mehr die wiedergegebene Musik.


                        Die Kunst der Regelung besteht also vor allem darin, die Sensoren so feinfühlig und präzise zu bauen und sie mit Wissen um die theoretischen Zusammenhänge, Erfahrung und Fingerspitzengefühl so geschickt in das System einzuführen, dass sie ihre Kontrollaufgaben als oberst Instanz über alle mechanischen Schwingungseigenschaften und Störfaktoren besonders effektiv erfülen können.Sensorelektronik MitteltönerSensor Hochtöner


                        Die Regelungstechnikbietet also die Möglichkeit der Vernetzung. Es gibt hier eben nicht nur die Einbahnstraße vom Vorverstärker über Endstufen zum Lautsprecher, sondern Verbindungen, die vom Ende dieser Kette zurück zur Eingangsstufe führen. Sensoren messen Ströme, die tatsächlich durch den Lautsprecher fließen und registrieren, wie sich die Membran in jedem Augenblick tatsächlich bewegt. Die Geschwindigkeit der Elektronik, die diese Signale auswertet, ist dabei um Größenordnungen höher als die schnellsten Bewegungen der Membranen. Wegen der innigen Vernetzung von Mechanik und Elektronik sollte man dabei die einzelnen Bereiche, wie zum Beispiel Endstufe, Lautsprecherchassis, Sensorik oder Regelstrecke nicht einzeln, sondern nur als Gesamtsystem betrachten.
                        http://www.johannes-krings.com/uploa...rmenprofil.pdf

                        Gruß
                        Franz


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                          #13
                          AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

                          OK, danke, jetzt wird's plastischer.

                          David
                          We are stuck with technology when what we really want is just stuff that works.

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                            #14
                            AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

                            Hallo David,

                            in den neuen Silbersand Modellen gibt es für die Konus-Lautsprecher jeweils eine zweite Spule, die als Sensor fungiert.

                            Grüßle vom Charly
                            Bleibt demokratisch! Das ist ein hohes Gut.
                            Die Welt ändert sich durch deine Taten. Nicht durch deine Meinung

                            Bin überzeugter Anhänger der Gemeinwohl-Ökonomie
                            https://de.wikipedia.org/wiki/Gemeinwohl-%C3%96konomie

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                              #15
                              AW: Sensorregelung - wie funktioniert das?

                              Ja, Charly, das stimmt. Die vorher gezeigte Sensorik ist die "alte". Sie wurde mit der Einführung des neuen Modells verfeinert und kommt auch in einigen Modellen der Bircher & Müller zur Anwendung. Leider gibt es dazu noch keine weiteren Infos.

                              Hier erklärt F. Müller selbst seine Sensorregelung:

                              http://www.aktives-hoeren.de/downloa...orregelung.pdf

                              Und hier das Herzstück - der Hoch- und Mitteltöner - mit der neuen Sensorik:



                              Gruß
                              Franz

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