Kobling av 9 høyttalere i matrise

S

Syncrolux

Gjest
Utfordringen er som følger - Jeg har 9 stk Seas L26ROY som skal drives av EN forsterkerkanal. Impedans særlig lavere enn 3 ohm er ikke ønsket, da forsterkeren min ikke er så glad i det (ICEpower 1000ASP). Elementene har en impedans på 4 ohm ca, da DCR er 3.3. De sitter i 30 liter lukkede kasser.

Per nå har jeg koblet slik som den første tegningen til venstre. Men er det noen ide å koble slik som på høyre sida? Resulterende impedans burde jo bli den samme, men har det f.eks noen positiv effekt på dempefaktoren som hvert element vil "se" ?

speaker matrix.png
 

PeriodeLytter

Hi-Fi freak
Ble medlem
26.02.2013
Innlegg
3.037
Antall liker
2.485
3 seriekoblede grupper koblet i parallel vs
3 parallelkoblede grupper koblet i serie.

Har ikke svar men syns det av artig måte å tegne det 😊
 

Asbjørn

Rubinmedlem
Ble medlem
26.03.2006
Innlegg
36.286
Antall liker
34.823
Sted
Vingulmǫrk
Torget vurderinger
2
Jeg tror ikke det gjør noen forskjell. Den første skissen er jo tre seriekoblede grupper på tre elementer. Om hvert element er nominelle fire ohm blir hver seriekobling 3x4=12 ohm, og tre slike i parallell blir 1/(3/12)) = 4 ohm.

Som PeriodeLytter sier er den andre skissen tre seriekoblede grupper, hver med tre elementer i parallell. Koblingen på tvers mellom gruppene reduserer til ett koblingspunkt i en Spice-modell hvis man går ut fra at koblingstråden har null motstand i seg selv. Da blir hver gruppe 1/(3/4)) = 4/3 ohm, og tre slike i serie blir igjen 4 ohm.

Det interessante er hva som skjer hvis det er litt variasjon i egenskaper mellom hvert høyttalerelement. I det første tilfellet vil de tre i hver gruppe summere seg slik de er. I gjennomsnitt blir det riktig, men det er mulighet for en viss "tolerance stacking" hvis f eks alle tre elementer i en gruppe ligger på undersiden av nominell verdi. Da vil det gå mer strøm i den gruppen enn i de andre to.

I det andre tilfellet vil eventuelle forskjeller mellom de tre elementene i hver gruppe jevnes ut mellom gruppene. Hvis alle elementer er eksakt på nominell verdi er det null spenning over tverrkoblingene og det går ingen strøm i dem. Hvis det derimot er litt eksemplarvariasjon vil det gå litt mer strøm i det ene elementet som ligger på undersiden av toleranse, men det står samme spenning over alle tre ettersom de er koblet i parallell. Da kan det bli litt ulikt spenningsfall over hver av gruppene, alt etter hvordan den summerte impedansen i gruppen er sammenlignet med de andre to gruppene. Men det ender vel opp med å bli klin likt i begge tilfeller, tror jeg.
 

cfuttrup

Hi-Fi interessert
Ble medlem
17.01.2019
Innlegg
91
Antall liker
60
Hei Syncrolux

I den vanlige koblingen til venstre så belastes hver av de 3 grene med samme strøm,
men avhengig av den akustiske motstand vil hver enhet ha litt forskjellig elektrisk
motstand og du vil derfor kunne ha litt forskjellig spenning over hver av dem.

De tre grene får samme spenning men kan trekke litt forskjellig strøm.

I koblingen til høyre er det riktignok at vi deler kretsene vandrett, og dvs. at
vi har fortsatt 3 grene, foroven, i midten og nederst. De tre enheter i hver gren
(som er koblet i parallel) får samme spenning, men kan trekke litt forskjellig strøm.

Går vi da til neste gren og tredje gren, så er de seriekoblet, og hver av disse grener
vil derfor kunne ha litt forskjellig spenning over seg, men gren-for-gren så trekker de
samme strøm (strømmen må jo finne vei fra + til -).

Jeg tror jeg hadde foretrekket det som du har gjort i starten. For optimal drift av
seriekoblede enheter skal man prøve at få dem til å se samme akustiske belastning (det
er lettere sakt end gjort, spesielt i bassen, hvor rum-modes spiller en rolle, men selv
inni kabinettene er der et mønster av trykk-fordeling som spiller inn).

Dette høres ikke helt enkelt ut, men det blir bare enda verre i koblingen til høyre, for
hvilke enheter gjør hva? Du har ingen kontroll på enhetene hver for seg, bare på de tre
grene.

En helt annen faktor å ta hensyn til, er hvis en enhet i kretsen enten kortslutter eller
avbrytes. I kretsen til venstre vil du sikkert fort kunne detektere dette, og samtidig
spiller resten uendret videre, forsterkeren belastes bare med en noe høyere impedans.

I kretsen til høyre er jeg litt mere usikker på om du oppdager en evt. feil, men dessuten
så er grenene jo seriekoblet, så plutselig er der ingenting som får et normalt signal lengere.
Jeg betrakter derfor kretsen til venstre som litt mere feil-tolerant, på en måte.

Vennlig hilsen,
Claus
 
  • Liker
Reaksjoner: ePi

Hurra_mann

Hi-Fi entusiast
Ble medlem
12.01.2006
Innlegg
427
Antall liker
212
I teorien, hvis alle elementer er identiske så er de to kretsene identiske. Ref. gode, gamle Wheatstones bro.
Teorien sier da at det ikke vil gå noen strøm i de horisontale koblingene som skiller høyre tegning fra venstre.
 

W.Sand

Hi-Fi freak
Ble medlem
02.05.2012
Innlegg
2.977
Antall liker
4.265
Sted
moelv
Torget vurderinger
2
Ref. Chuffstrup; Trykkfordelingen kan løses med separate kabinetter, som bonus stives konstruksjonen av.
 

alipax

Hi-Fi freak
Ble medlem
29.03.2003
Innlegg
1.235
Antall liker
285
Sted
Herja
Torget vurderinger
2
Men er det noen ide å koble slik som på høyre sida? Ikke noen ide som bidrar positivt.
 
S

Syncrolux

Gjest
Takk for innspill alle sammen. Jeg har vel kommet til mye av det samme sjøl.

Men - hva skjer med Qts? Med seriekobling av elementer vil vel Qe øke temmelig mye da de to andre elementene fungerer som seriemotstand. Da øker vel også Qts.

Skjemaet til venstre er greit å skjønne. Med 4 ohms elementer blir seriemotstanden 8 ohm. Men i den til høyre mener jeg den motstanden hvert element "ser" på tvers av sine terminaler blir lavere enn det, og det burde vel senke Qts kontra venstre skjema?
 

PeriodeLytter

Hi-Fi freak
Ble medlem
26.02.2013
Innlegg
3.037
Antall liker
2.485
Takk for innspill alle sammen. Jeg har vel kommet til mye av det samme sjøl.

Men - hva skjer med Qts? Med seriekobling av elementer vil vel Qe øke temmelig mye da de to andre elementene fungerer som seriemotstand. Da øker vel også Qts.

Skjemaet til venstre er greit å skjønne. Med 4 ohms elementer blir seriemotstanden 8 ohm. Men i den til høyre mener jeg den motstanden hvert element "ser" på tvers av sine terminaler blir lavere enn det, og det burde vel senke Qts kontra venstre skjema?
Skjema til høyre er slik et elektronisk printkort kan se ut.

Asbjørn brukte denne teksten for å beskrive det " Koblingen på tvers mellom gruppene reduserer til ett koblingspunkt i en Spice-modell hvis man går ut fra at koblingstråden har null motstand i seg selv. "

Spice er et simuleringsprogram for eletroniske design.
 
Sist redigert:

Hurra_mann

Hi-Fi entusiast
Ble medlem
12.01.2006
Innlegg
427
Antall liker
212
Som tidligere antydet, skjemaene til høyre og venstre er identiske, rent elektrisk.
Til venstre har du tre seriekoblinger i parallell, til høyre tre parallellkoblinger i serie.
I begge tilfeller får hvert element 1/3 av spenning og 1/3 av tilført strøm.
Total impedans = impedans i høyttalerelementene.
 
S

Syncrolux

Gjest
Jo det vet vi 👍

Men ... noen som har en ide om Qts her ?
 

oks81

Æresmedlem
Ble medlem
29.10.2012
Innlegg
12.777
Antall liker
11.219
Sted
Hjemme
Torget vurderinger
3
Takk for innspill alle sammen. Jeg har vel kommet til mye av det samme sjøl.

Men - hva skjer med Qts? Med seriekobling av elementer vil vel Qe øke temmelig mye da de to andre elementene fungerer som seriemotstand. Da øker vel også Qts.

Skjemaet til venstre er greit å skjønne. Med 4 ohms elementer blir seriemotstanden 8 ohm. Men i den til høyre mener jeg den motstanden hvert element "ser" på tvers av sine terminaler blir lavere enn det, og det burde vel senke Qts kontra venstre skjema?
Qe vil som du er inne på forandre seg om du setter en motstand i serie med en driver.
Ved seriekobling av to like drivere med like arbeidsforhold vil ikke Qe forandre seg. Bare den summerende impedans vil forandre seg.
MEN, som Asbjørn er inne på, bare litt ulikhet mellom drivere vil slå ut!
Ville kjørt tre forsterkere på tre paralellkoblede drivere på hver forsterker.

Edit: Måtte lese åpningsinnlegget en gang til :)
De to vil gi samme resultat.
Men den til høyre vil utligne bedre forskjeller mellom drivere.
Summerende impedans vil bli som om det var en driver. Også Qts.
 
Sist redigert:

Hurra_mann

Hi-Fi entusiast
Ble medlem
12.01.2006
Innlegg
427
Antall liker
212
Når det gjelder hvilken impedans hvert element "ser" er det en forskjell mellom de to variantene.
Med forsterkerimpedans = 0 "ser" hvert element i venstre del 2xR, altså 8 ohm.
I høyre skjema "ser" elementene R/2 + 2R/3 = 2 + 2,7 = 4,7 ohm.
Så med hensyn på dempningfaktor er vel høyre skjema å foretrekke.
 
Sist redigert:
S

Syncrolux

Gjest
Det er hva jeg vil tro også. Det blir litt bedre dempefaktor, men fortsatt altfor lav.

Jeg kunne jo kjøpt en haug med amper og satt en amp per driver, evt to drivere på en amp. Det er nok det beste, men det blir jo dyrt.

De 9 elementene er kun en subwooferkanal.... så totalt er det 18 elementer.
 
S

Syncrolux

Gjest
Når det gjelder hvilken impedans hvert element "ser" er det en forskjell mellom de to variantene.
Med forsterkerimpedans = 0 "ser" hvert element i venstre del 2xR, altså 8 ohm.
I høyre skjema "ser" elementene R/2 + 2R/3 = 2 + 2,7 = 4,7 ohm.
Så med hensyn på dempningfaktor er vel høyre skjema å foretrekke.
Jeg tror regnestykket er litt feil.... ? De to i samme parallellgruppe på 4/2 = 2 ohm vil være direkte i parallell. De resterende på 2x4/3 = 2.7 ohm vil bli i parallell med de 2 ohm igjen hvis forsterkeren er 0 ohm. Trur eg.
 

Hurra_mann

Hi-Fi entusiast
Ble medlem
12.01.2006
Innlegg
427
Antall liker
212
Jeg tror jeg har regnet riktig. Hvis du fjerner høyttaleren nederst til venstre i høyre skjema og regner ut hvilken impedans du da har (som den fjernete høyttaleren "ser") har du (tenk Thevenin):
1. 2 like elementer i parallell = 4/2 = 2 ohm
2. 2x3 like elementer i serie = (4/3)*2 = 2,7 ohm
Disse blir i serie mot kildeimpedans = 0 ohm.
 

Snickers-is

Bransjeaktør
Ble medlem
05.02.2004
Innlegg
18.250
Antall liker
16.225
Sted
Østfold
Asbjørn og Claus er inne på det, og dere toucher i nærheten av det på slutten her mht dempingsfaktor. Imidlertid ville jeg fokusert på spenning over hver individuelle driver fremfor strøm. Vi designer høyttalere for spenningskilder og det har betydning i denne sammenhengen.

Man kan tenke seg at man har en driver koblet til 0 ohm utgangsimpedans, og det hele oppfører seg forutsigbart. Om man har en kompleks impedans som er en eksakt kopi av driveren i serie med driveren så endres ingen parametere, og heller ikke dempingsfaktoren i realiteten selv om den på papiret er endret.

Så om man kobler to drivere i serie vil de, gitt at de er 100% like, ikke få noen avvik og ikke få en oppførsel som om de har redusert dempingsfaktor. Men dersom de for eksempel har bittelitt ulikt oppheng, eller som Claus er inne på, litt ulike akustiske forhold, for eksempel ulike kassevolum eller bittelitt ulik tuning, vil de få impedanstoppene plassert ulikt. Man kan da ende med at det ved noen frekvenser er impedansen så ulik at det er veldig stor forskjell på spenningen over driverne. Da stikker den ene driveren av med mesteparten av effekten mens driveren som står i serie med den får mye lavere effekt.

Impedansen for seriekoblede drivere vil være impedansen * antall drivere, mens impedansen for parallellkoblede vil være impedansen / antall drivere. I det første tilfellet kan man si at man har 3 seriekoblede, også kobler man de tre linkene i parallell. Det gir:

(Re * 3)/3 Der man innenfor parentesen har én serielink. Dette kan forenkles til Re * 3/3, eller altså bare Re.

Om man kobler som i eksempel 2 vil man få følgende:

(Re/3)*3 Der man innenfor parentensen har en parallell-link. Dette kan forenkles til Re *3/3, eller altså bare Re, som over.

Men fordelen med den siste koblingen ligger ikke i dempingsfaktor direkte. Den ligger derimot i statistisk fordeling. Dersom en driver har en impedans som avviker noe i forhold til de andre vil den alene utgjøre en mindre feil i regnestykket. Det er når en driver i en serielink får vesentlig høyere impedans enn de øvrige driverne i serielinken at det skaper problemer. Men med flere parallelle drivere i hvert ledd av serielinken vil de øvrige driverne i samme ledd trekke impedansen ned slik at forskjellen i spenning mellom hvert ledd blir langt mindre.

Men det vil ikke alltid være en fordel. Jeg pleier å si "unngå seriekobling om mulig, men om du må, så sørg for at de seriekoblede driverne er i samme kasse". Når man kobler som i eksempel nr 2 vil jeg si at man bør ha alle i identiske kammere. Dersom man skal ha ulike kammere vil ikke løsningen i eksempel 2 fungere spesielt godt.

Jeg er imidlertid ikke enig i at akustiske forhold vil ha vesentlig betydning. Jeg mener at selv kraftige romresonanser vil ikke gi veldig store avvik i impedanskurven.
 
S

Syncrolux

Gjest
Ang demping....

Hvis du "tapper" på membranen når høyttaleren ikke er tilkoblet noe så "synger" den ved egenresonansen som en tromme ( vel... nesten). Dette er vel da pga at Qts blir lik Qms i praksis. Qes får ingen betydning her.

Hvis vi nå kortslutter terminalene på elementet eller kobler det til en forsterker med lav utgangsimpedans så er den helt død, ingen "synging". Nå blir Qts et resultat av både Qms og Qes. Jeg høyere kildeimpedansen er jo mindre betydning får Qes.

Og så til mitt poeng. Koblingen til høyre gir vesentlig mindre "synging" enn den til venstre. Subjektivt vurdert er også lyden strammere.
 
S

Syncrolux

Gjest
Jeg merker det begynner å bli en stund siden jeg sist drev på med dette her... men prøvde meg på en simulering i LTspice.
Den ene grafen (til venstre) viser de ni 4 ohm elementene i serie/parallell, her representert som 4 ohm motstander. Spenning inn er 1V, og vi ser som forventet at strøm inn er 0,25A, dvs 4 ohm impedans. På den andre (til høyre) har jeg prøvd å simulere impedansen som sitter over ett enkelt element hvis kilde-impedansen er 0 ohm. Selve elementet er her fjernet, og input er koblet der elementet ellers ville vært. Vi ser at ved 1V inn er strømmen 0,5A, som betyr 2 ohm. Det er 1/4 av hva som ville vært tilfellet når tre elementer kobles i serie.

Gir dette mening, eller er jeg helt på jordet?

LTspice-sim1.png
 
S

Syncrolux

Gjest
Jeg har også simulert dette i en antikvarisk filterdesign software som heter Calsod med samme resultat.
 

oks81

Æresmedlem
Ble medlem
29.10.2012
Innlegg
12.777
Antall liker
11.219
Sted
Hjemme
Torget vurderinger
3
Ang demping....

Hvis du "tapper" på membranen når høyttaleren ikke er tilkoblet noe så "synger" den ved egenresonansen som en tromme ( vel... nesten). Dette er vel da pga at Qts blir lik Qms i praksis. Qes får ingen betydning her.

Hvis vi nå kortslutter terminalene på elementet eller kobler det til en forsterker med lav utgangsimpedans så er den helt død, ingen "synging". Nå blir Qts et resultat av både Qms og Qes. Jeg høyere kildeimpedansen er jo mindre betydning får Qes.

Og så til mitt poeng. Koblingen til høyre gir vesentlig mindre "synging" enn den til venstre. Subjektivt vurdert er også lyden strammere.
Når du "tapper" på et av membranene i de kretsene får du et helt annet forhold. Den driveren du tapper på går da over til å være en generator.
Da vil de to kretsene være forskjellig.

Kretsen til venstre vil da den driveren du tapper på alltid ha to andre drivere serie med seg.
Kretsen til høyre vil alltid ha to drivere i parallell med seg og få bedre demping.

Men når du har en forsterker tilkoblet kretsene så vil de oppføre seg likt.
Bortsett fra at kretsen til høyre vil være bedre med hensyn til ulikhet på driverne.
 
S

Syncrolux

Gjest
Godt poeng!

Jeg burde nesten måle litt på dette tror jeg. En frekvensrespons i nærfelt med de to koblingene burde kanskje avsløre noe.
 

oks81

Æresmedlem
Ble medlem
29.10.2012
Innlegg
12.777
Antall liker
11.219
Sted
Hjemme
Torget vurderinger
3
Du kan jo måle og se om det er noen forskjell om du vil bare for å se.
Vil uansett anbefale kretsen til høyre. :)
Den er bedre.
Du nevner også at den låter strammere, det trur jeg på.
 

Snickers-is

Bransjeaktør
Ble medlem
05.02.2004
Innlegg
18.250
Antall liker
16.225
Sted
Østfold
Dette med ringing blir det samme så lenge de har samme impedans. Dette følger av faseforholdet mellom spenning og strøm, og siden det er likt på alle driverne vil impulsresponsen bli den samme som for en enslig driver.

I eksempelet ditt har du kortsluttet 6 drivere og måler impedansen til 2 i parallell. Er du overrasket over at det ga 2 ohm med 2 stk 4 ohm motstander i parallell?
 
S

Syncrolux

Gjest
Blir impulsresponsen når flere elementer kobles i serie lik som om man kobler en driver direkte? I så fall har jeg vel kanskje ikke noen bekymringer likevel.
 
S

Syncrolux

Gjest
Jeg ser nå at den simuleringa ble helt på jordet ja.🤪 Skal se mer på det etter hvert.
 

Snickers-is

Bransjeaktør
Ble medlem
05.02.2004
Innlegg
18.250
Antall liker
16.225
Sted
Østfold
Blir impulsresponsen når flere elementer kobles i serie lik som om man kobler en driver direkte? I så fall har jeg vel kanskje ikke noen bekymringer likevel.
Ja, selvsagt fortsatt at driverne er identiske.

Se for deg to drivere i serie som en perfekt spenningsfeltet. Den er ikke bare perfekt mht hvordan impedansen svinger med frekvens men også hvordan forholdet mellom strøm og fase responderer i tidsdomenet. Det betyr at hver driver alltid ser nøyaktig halve spenningen uansett hvilken kompleksitet du utsetter dette for.

Men det endrer seg straks noe avviker.
 

W.Sand

Hi-Fi freak
Ble medlem
02.05.2012
Innlegg
2.977
Antall liker
4.265
Sted
moelv
Torget vurderinger
2
I X-Sim skjer det ingen forskjell (impuls, step, firkant).
At kammere må være identiske er en selvfølge. Men er kammeret langt og smalt vil 3 spredte drivere ha forskjellige trykknoder.
 
S

Syncrolux

Gjest
Godt poeng. Ser den....

Elementene er Seas L26ROY så det bør være veldig bra konsistens på de. Det er separate kabinetter også.
 

cfuttrup

Hi-Fi interessert
Ble medlem
17.01.2019
Innlegg
91
Antall liker
60
Hei Syncrolux

Vedr. om Q endrer seg, eller andre parametre, så har jeg for lenge siden laget følgende skjema: http://www.cfuttrup.com/dpc/multiple.htm

Tabellen er for opp til 2 enheter, som så kan kobles elektrisk (og/eller akustisk) forskjelligt. Der hvor tingene ikke endrer seg (f.eks. med Q'et), så betyr det ikke nået om du har 2 eller 3 enheter. Jeg håper det hjelper litt.

P.S. fint at enhetene er i hver sit lite kabinett. Jeg har engang opplevd to serie-koblede enheter i samme kabinett, den ene ca. på midten av baffelen og den andre ute i siden. Ved noen frekvenser beveget den ene enhet seg voldsomt mens den andre sto stille. Ved en anden frekvens var det omvendt. Klart at vi endrede noen ting før vi gikk i produksjon. Den akustiske belastning har betydning. Der er selvfølgelig 'best case' scenarier, og 'worst case' scenarier.

Vennlig hilsen,
Claus
 
Topp Bunn