Gitarrenlautsprecher und Gleichspannung

Die ewige Suche nach dem „guten Gitarrenton“… Foren GITEC Forum Verstärker Lautsprecher Gitarrenlautsprecher und Gleichspannung

Dieses Thema enthält 8 Antworten und 3 Teilnehmer. Es wurde zuletzt aktualisiert von Michael Hentschel Michael Hentschel vor 1 Jahr, 1 Monat.

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  • #2314

    Julian
    Teilnehmer

    Hallo Gitec Forum,

    mich beschäftigt die Frage, wieviel Gleichspannung ein typischer Gitarrenlautsprecher vertragen kann. Leider lässt sich zu dem Thema (im Internet) nur sehr wenig in Erfahrung bringen. Da sich die meisten Webseiten zu Gitarrenverstärkern auf Röhren beschränken und durch deren Ausgangstrafos sowieso keine Gleichanteile an den Lautsprecher gelangen, scheint es wenig Interesse zu geben.

    In Zollners Buch konnte ich dazu auch nur folgende knappe Ausführung finden (11.5):

    Hierbei sind aber noch Einschränkungen zu beachten: 40 V Gleichspannung dürfen nicht anliegen, obwohl auch hiermit gerade 100 W erreicht werden – aber sie würden den Lautsprecher zerstören. (Für Gleichspannungsbetrieb geben die Hersteller gar keine Grenzwerte an).

    Soweit ich die Zusammenhänge überblicke scheint weniger die Leistung, die in Wärme umgesetzt wird, das Problem zu sein. Wärme entsteht auch bei Wechselspannung, da der Lautsprecher nur einen geringen Wirkungsgrad besitzt. Vielmehr scheint die ausbleibende Kühlung durch die fehlende Auslenkung zur thermischen Überlastung zu führen.

    Nur wo liegt die Grenze? Bei 1V DC, 5V oder noch mehr?
    Was passiert wenn sich Wechsel- und Gleichspannung überlagern? In diesem Fall ist eine Kühlung vorhanden, die thermische Belastung aber größer, als beim reinen Wechselsignal.

    Den Selbstversuch habe ich bisher nicht gewagt. 🙂
    Vielleicht kennt hier jemand einen groben Richtwert, an dem ich mich orientieren kann. Über Literaturempfehlungen würde ich mich auch freuen.

    Das hier ist auch mein erster Beitrag im Forum. Ich bin Julian, studiere Elektrotechnik und entwickle nun seit 1 1/2 Jahren einen Transistorverstärker.

    Grüße

    #2315
    Michael Hentschel
    Michael Hentschel
    Teilnehmer

    Hallo Julian,

    herzlichst willkommen im Gitec-Forum.

    Ich denke, Deine Frage läßt sich relativ einfach und schnell beantworten.

    Da ein Gleichspannungsanteil auf einen fließenden Gleichstrom hinweist, und der in gewisser Weise somit den Lautsprecher vorbelastet, und auch eine „Grund-Auslenkung“ der Membran verursacht (Klangauswirkungen???), sollte idealerveise gar keine Gleichspannung am LS anliegen. So auf die Schnelle aus dem Bauch heraus wäre mein Vorschlag <0,1V Keines Falls aber 1,2 oder 5 Volt oder auch noch mehr.

    Ich hoffe das Dir das weiterhilft.
    Gruß,
    Micha

    #2316

    Julian
    Teilnehmer

    Hallo Micha,

    danke für deine Antwort.

    Möglichst keine Gleichspannung am Lautsprecher anliegen zu haben ist auch mein Ziel. Ich erreiche da Werte von unter 10mV und bei Übersteuerung der Endstufe bis zu 100mV.

    Trotzdem interressiert mich ab wann es dem Lautprecher zu viel wird. Ich will gerne wissen woran ich bin. Gerade bei Übersteuerung der Endstufe entstehen zwangsläufig ein wenig mehr Gleichanteile.

    Mich irritiert bloß, dass man zwar Angaben in Richtung „nicht mehr als 100mV“ findet, aber ab wann ein Lautsprecher nun wirklich Schaden nimmt, bleibt unklar.

    1V DC an einem 8Ohm Lautsprecher mit sagen wir mal 6 Ohm DC Widerstand ergibt doch bloß 1/6 Watt an Verlustleistung. Das kann doch nicht zur Zerstörung des Lautsprechers führen…

    Aber wie im ersten Beitrag beschrieben, interessiert mich am meisten der Fall, wenn eine geringe Gleichspannung das Ausgangssignal überlagert. In Ruhelage die Endstufe auf 0mV Offset einzustellen ist schließlich trivial. Wenn man einen Sinuston hineingibt kann man aber erkennen, dass sich der Offset bei Änderung der maximalen Auslenkung leicht verändert. Sobald man die Übersteuerung der Endstufe erreicht, steigt der Gleichanteil nochmal an.

    Grüße,
    Julian

    #2318
    Michael Hentschel
    Michael Hentschel
    Teilnehmer

    Hallo Julian,

    Manfred Zollner hat mal geäußert, daß derjenige, der Musik hören/machen will, Luft bewegen müsse. Und so ist es.

    Das ist die eigentliche Aufgabe eines Lautsprechers. Ein Wechselsignal in Membranschwingungen umzusetzen, um so Luft zu bewegen. Von Gleichspannung ist da nicht die Rede. Dein obiges Rechenbeispiel – 1V DC an einem 8Ohm Lautsprecher mit sagen wir mal 6 Ohm DC Widerstand ergibt doch bloß 1/6 Watt an Verlustleistung – ist übrigens natürlich richtig.

    In erster Näherung sollte sich eine zulässige (Dauer-)Gleichstrombelastung in einfachster Weise nach dem Ohmschen Gesetz in der Gleichstromform errechnen lassen. Letztendlich läßt sich über den Drahtquerschnitt und die dafür zulässige Stromdichte ermitteln welcher Gleichstrom durch die (in aller Regel Kupfer-) Spule fließen darf.

    Auf Grund der fehlenden Bewegung des Spulenkörpers wird natürlich, wie in richtiger Weise von Dir erkannt, auch keine Luft zwecks Kühlung der Wicklung / des Wicklungskörpers bewegt. Von daher gäbe es sich sicher einen Formfaktor mit dem man dann unter dem ermittelten , maximalen Gleichstromwert bleiben sollte, geschätzt ca. 15-20%???

    Die Grenze der Dauerbelastbarkeit mit Gleichstrom (wie auch bei Wechselstrom) setzen u.a. die Temperaturfestigkeit der Drahtisolierung, die Temperaturfestigkeit des Wickelkörpers (Pappe, Kapton, Alu oder was auch immer), und natürlich die Temperaturfestigkeit des/eines verwendeten Klebstoffes.

    Im übrigen ist das, in der Natur der Sache liegend, wohl eher von theoretischem Interesse, da niemand Lausprecher mit Gleichstrom betreiben möchte.

    Zum anderen hat ein von Gleichstrom durchflossener Lautsprecher bereits eine Grundauslenkung, die sich ab einem bestimmten Pegel dann auch in ungewollten Verzerrungen äußern dürfte. Wenn Du es ganz genau wissen möchtest, dann wende Dich mit Deinem Anliegen doch mal an einen renommierten Hersteller von Gitarrenlautsprechern und berichte mal von der Antwort. 🙂

    Gruß,
    Micha

    #2319

    Rock
    Teilnehmer

    Hallo Julian,

    Du kannst einen Lautsprecher auf zwei Arten zerstören: Durch Überhitzung und durch zu große Membranauslenkung. Bei Gleichstrom ist die Steifigkeit der Membranaufhängung der bestimmende Parameter, und die kann (je nach Speaker) sehr unterschiedlich sein. Auch die maximal zulässige Auslenkung ist unterschiedlich. JBL hat ein paar Daten veröffentlicht, da findet man ca. 4 – 8 mm (übliche Gitarrenspeaker, nicht Hochtoner o.ä.). Kannst Du ausprobieren: Gleichspannung langsam erhöhen, und festhalten, bei welcher Spannung z.B. 2mm Auslenkung erreicht sind. Wenn Du jetzt einen so großen Offset produzierst, dass die Membran in Ruhe schon 2mm ausgelenkt wird, reduzierst Du für dein Gitarrensignal die Aussteuerbarkeit um eben diese 2mm. Das Problem mit DC-Offset liegt also weniger bei der Erwärmung, und mehr beim unsymmetrischen Betrieb. Dass bei üblichen Verzerrungen DC-Anteile entstehen, würde ich ignorieren: das ist halt so.

    Gruß Rock

    #2339

    Julian
    Teilnehmer

    […]

    Auf Grund der fehlenden Bewegung des Spulenkörpers wird natürlich, wie in richtiger Weise von Dir erkannt, auch keine Luft zwecks Kühlung der Wicklung / des Wicklungskörpers bewegt. Von daher gäbe es sich sicher einen Formfaktor mit dem man dann unter dem ermittelten , maximalen Gleichstromwert bleiben sollte, geschätzt ca. 15-20%???

    […]

    Wenn Du es ganz genau wissen möchtest, dann wende Dich mit Deinem Anliegen doch mal an einen renommierten Hersteller von Gitarrenlautsprechern und berichte mal von der Antwort. :-)

    Gruß,
    Micha

    Hallo Micha, danke für die Antwort und bitte entschuldigt meine Abwesenheit.

    So eine Abschätzung, wie Du oben erwähnst, ist genau das, was ich suche. Ich werde mal bei Gelegenheit in der Bibliothek meiner Universität nach einer Antwort suchen oder, wie du vorschlägst, einen Gitarrenlautsprecherhersteller anschreiben. Bisher habe ich in einem Buch die Angabe „deutlich weniger als 1A Gleichstrom“ gefunden :). Vielleicht geht es noch genauer.

    In dem Fall, das ich fündig werde, will ich euch die Antwort auch nicht vorenthalten und melde mich nochmal zum Thema.

    Hallo Rock,
    das mit der Auslenkung ist wahr. Ich habe auch schonmal ein Bild eines Lautsprechers gesehen, dessen Innereien durch ausreichend Gleichspannung herauskatapultiert wurde. Mit leistungsstarken Endstufen und Spannungen von über 100V, die im Fehlerfall und ohne Schutzvorrichtung am Lautsprecher anliegen, ist das sicherlich möglich.

    Ich vermute allerdings, dass es einen Bereich von Gleichspannung gibt, der noch nicht die maximale Auslenkung übertrifft, aber trotzdem zur Überhitzung führt.

    Grüße,
    Julian

    #2340

    Rock
    Teilnehmer

    Hallo Julian,

    wenn Du Messequipment hast, kannst Du die Temperaturerhöhung über den Kupferwiderstand herausmessen. Strom und Spannung auf mehrere Stellen genau messen, und von der Widerstandserhöhung auf die Temperaturerhöhung rechnen. Problem: Die maximal zulässige Temperatur ist unbekannt, und wird auch von keinem Hersteller veröffentlicht. Bei alten Lspr mit Papier-Spulenträger waren das nur um 100°C, dann gings auf ca. 200°C hoch, und einige wenige sollen kurzfristig 300°C aushalten (Nomex/Kapton). Es gibt/gab auch Spulenträger aus Alu, da ist dann der Lack/Kleber das schwächste Glied. Du wirst ein paar Lautsprecher ausbrennen müssen, wenn Du genaue Daten willst.

    Gruß Rock

    #2341
    Michael Hentschel
    Michael Hentschel
    Teilnehmer

    Bisher habe ich in einem Buch die Angabe „deutlich weniger als 1A Gleichstrom“ gefunden 🙂

    Hallo Julian,

    die zitierte Aussage finde ich ehrlich gestanden doch höchst interessant. Ich finde das Auto ist (zumindest für mich) immer schon in seiner Gesamtheit ein guter Ideengeber für Vergleiche gewesen. So denn auch hier.

    Die zitierte Aussage aus dem Buch hat mit Hinsicht auf einen Autoreifen in etwa folgende Qualität:
    Der Luftdruck in einem Fahrzeugreifen sollte deutlich höher sein als ein Bar (ungeachtet des Umstandes um welchen Reifen bzw. welches Fahrzeug es sich hier konkret handelt; ich meine mal gehört zu haben, daß der Luftdruck für einen Rennfahrradfreifen sich in der Größenordnung von ~10Bar bewegen soll, die meines Autos verlangen in etna 2,2-2,7Bar, je nach Belastungszustand 🙂 ). Die Frage ist also, was von der Aussage aus Deinem Buch als Erkenntnis zu gewinnen ist. In erster Näherung ist doch interessant mit welcher Belastbarkeit der Lsp beziffert wird. Hat er 200W bei 8Ohm (~6,2 Ohm DC?) oder 1Watt bei 8 Ohm? Dem ersteren dürften das nehmen wir mal an <1 Ampere noch nicht jucken, beim letzteren würde ich das rein empirisch schon eher nicht mehr versuchen. 😎

    So um 2004/2005 herum, hat mir bei dem Problem einen geeigneten Lausprecher für ein Verstärkerprojekt zu finden bzw. denn Fragen zu einem spezifischen Problem zu beantworten ein gewisser Gary Morrison von der Lautsprecherfirma Eminence in Kentucky/USA sehr bereitwillig mit Auskünften geholfen.

    Nun weiß ich natürlich nicht, ob der da immer noch arbeitet, ein Versuch wäre es jedoch schon wert den zu kontaktieren, oder? Und ansonsten einen anderen Mitarbeiter der Firma ganz dreist einmal antriggern 😉 Beharrlichkeit führt oft zum Ziel.

    Gruß,
    Micha

    #2342
    Michael Hentschel
    Michael Hentschel
    Teilnehmer

    Hi Julian,

    meine Recherche ergab, daß Gary Morrison immer noch bei Eminence arbeitet.
    Kontakt:

    Gary Morrison
    Sales & Marketing Distribution Sales Manager
    Phone: 502.845.5622 ext. 225
    Email: gary.morrison@eminence.com

    Gegebenenfalls könnte auch dieser Herr hier weiterhelfen:
    Anthony Lucas
    Design Engineer/Tech Support
    Phone: 502.845.5622 ext 341
    Email: anthony.lucas@eminence.com

    Viel Spaß & Gruß,
    Micha

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