Tokoptimerad I-or port

[Neuhausen]

Jag tycker att du överdriver skillnaderna mellan insuget på en motor och en basreflexport och ignorerar att det som efterfrågades var skillnaden mellan en fullradietratt och ingen radie eller fläns alls. Men en diskussion om uppladdning av motorer hör inte hit och är knappast nödvändig eftersom du nämnde ett av få fordon där primärröret från avgasporten går direkt ut i luften och jämförelsen är aktuell.

[petersteindl]

Det man vill undvika eller minska är turbulent flöde.
En fundering. Det som påverkar borde vara flödeshastigheten, men också akustisk impedans på respektive sida på basreflexröret i förhållande till i röret och därmed utformningen på rörets bägge sidor.
Det är kanske inte säkert att rörets bägge sidor skall utformas lika.

[Neuhausen]

Det kan vara dags för prototyper ifall ingen ser utrymme för förbättringar eller någon förenkling.

Monteringsflänsen är 250X100mm, dess mått bestäms av hålet som krävs för att få in den inre flänsen, vars storlek är en funktion av portens storlek. Den minsta arean är 28.77cm2 med en bredd på totalt 195mm och med en höjd på 15mm. Tre förlängningsbitar på 50mm var finns på bilden, men fyra behövs för att göra proven för Rävelator och för att bli bättre på att förutsäga avstämningsfrekvensen för den här porten.

Lufthastigheten ser enligt Vituixcad ut att bli 35-40m/s vid nivåer som driver elementet till Xmax. Men det får ni gärna kontrollräkna. Vilka hastigheter har fungerat tillfredställande med slitsportar tidigare?

Då mindre portar är enklare att tillverka så undrar jag om någon är redo att tillverka och testa en port för 5-7" eller ännu mindre högtalare? Storleken på porten sjunker dramatiskt.

Konfigurerbar port3.png (45.54 KiB) Visad 868 gånger

[johaneriksson]

Mina golvrävar behöver slitsportar och är väldigt enkla att utvärdera på då botten är löstagbar.

[Neuhausen]

Vilken volym har den och vilken avstämning passar?

[Tonyc]

Snyggt! Håller med Sammel om inre flänsen. Dessutom, om jag byggde/skrev ut något liknande så skulle jag nog göra bakkanten stegad, istället för helt rak, så att respektive del kunde tryckas in och därmed hamna på exakt rätt plats bakom nästa. Givetvis samma men på framkanten eller båda sidor för de bakomvarande.

[Neuhausen]

Jag tänkte först också gjort dem så att de styr mot varandra, men då det gör det svårt att slipa dem släta så tror jag att det går bättre att limma dem utan något sådant.

Jag övervägde möjligheten med hål för stift som kan fixera delarna. Det är en väldigt enkel modifiering.

[johaneriksson]

Vilken volym har den och vilken avstämning passar?

18-19 liter med avdrag för port och element samt något stag. I dagsläget avstämd till 32-33 Hz med ett 380 mm långt rör med invändig diameter 70 mm

Maximal bredd på flänsen kan vara 216mm. Själva porten behöver vara 20-30mm smalare än det eftersom det finns en ram att skruva fast botten i.

[Neuhausen]

Det tog 40 minuter att komma fram till ungefär rätt storlek och rita om portdelarna till den lådan. Att göra ritning och måttsätta tar längre tid så det hoppar jag över så länge, men flänsen är nu 170mm X 70mm. Måttet på porten är 120mm X 10mm på det smalaste stället. Genomsnittsarean för den 5cm långa expanderade delen är ca 16cm2 och för en rakbit 11.8cm2. En 20cm lång port får en genomsnittsarea på 13.9cm2 och en 15cm lång port får en snittarea på 14.6cm2.

Inre och yttre port blir med den portstorleken 50mm långa. Längden på mellanbitarna får jag prova mig fram med lite för att hitta det mest mångsidiga måttet. För den här volymen ser 50mm ut att bli för stora steg, men för mindre lådor kan det nog vara rätt.

Det skulle vara intressant att prova att minska portstorleken tills hela porten bara blir 10cm lång för en räv. Främst för att se om de höga lufthastigheterna man får då fungerar. Det är ett syfte i sig att göra 3d skrivna detaljer så små som möjligt. Är det något du vill prova Johan?

[johaneriksson]

Självklart ställer jag upp och provar det. Vi kan ju inte påstå att porten är optimal utan att veta det

[Tonyc]

@Neuhausen, Tack, fattar. Tänkte inte på slipning. Hål för stift är ju en annan lösning som ju är elegant.

[Maarten]

Den minsta arean är 28.77cm2.... Lufthastigheten ser enligt Vituixcad ut att bli 35-40m/s vid nivåer som driver elementet till Xmax. Men det får ni gärna kontrollräkna. Vilka hastigheter har fungerat tillfredställande med slitsportar tidigare?

I-or har väl nämnt typ 30 m/s eller mer, beroende på hur väl porten är gjord. Edit, se sista citatet.

Måttet på porten är 120mm X 10mm på det smalaste stället. Genomsnittsarean för den 5cm långa expanderade delen är ca 16cm2 och för en rakbit 11.8cm2. En 20cm lång port får en genomsnittsarea på 13.9cm2 och en 15cm lång port får en snittarea på 14.6cm2.

Är tanken att man ska nyttja typ 3-4 sådana för ett 8-10-tums element? Se även bild nedan.

Det skulle vara intressant att prova att minska portstorleken tills hela porten bara blir 10cm lång för en räv. Främst för att se om de höga lufthastigheterna man får då fungerar. Det är ett syfte i sig att göra 3d skrivna detaljer så små som möjligt. Är det något du vill prova Johan?

Bra idé! Det är så man optimerar, hitta var gränsen går och sen backa några steg.

Simulering i Basta och Vcad ger just nu väsentligt olika resultat (SBS?) och dessutom i Vcad höga flödeshastigheter (ca 43 m/s) i port om 28 cm^2 redan vid 2,83 V men det är också under portens avstämning där den inte längre fungerar (@15 Hz).
Vcad ger alltså ca 8 ggr högre hastighet i port och ca 2 ggr högre hastighet på konen (se bilder nedan @2,83 V men för Basta också MOL port velocity). Hittar just nu inte felet... men ska man kunna dra på lite så tycker jag porten är väl liten. Dvs, man kan inte dimensionera för 2,83 V eller så.
Men det beror som sagt för vilket element den är gjord och om man ska använda en eller flera portar.

Vcad_port_velocity.png (370.18 KiB) Visad 804 gånger

Basta_la_vista_port_velocity.png (287.7 KiB) Visad 804 gånger

Not: Vent limits är satt högt för att slippa se begränsningar av dessa.

Och drar man på 100 W så ger Vcad en porthastighet om 280 m/s. Det är nära ljudhastigheten. Något är skummelt...
Vcad help säger: "Air velocity [m/s] of vents. Turbulence warning 17.2 m/s (5% mach) and alarm 34.4 m/s (10% mach) for vents. Velocity [m/s] of cones and passive radiators."

Någon med ett tredje program för kontroll, portarea 28 cm^2 (diameter 6 cm), avstämning 24 Hz i 55 liter låda. I-or med sina scripts?


Edit: Från viewtopic.php?f=3&t=73720&p=2266556&hilit=hastighet#p2266556

För de egenskaper som man brukar ha för slitsportarna (ca 10-15 mm höga, med en avstämningsfrekvens om ca 17-25 Hz och hyggligt, men inte helt optimalt, utformade) kan man därför se ca 20 m/s som ett riktvärde med rimligt god noggrannhet för musiksignaler med låg grad av maskering*. Med mer normalt maskerande material kan man använda ca 25 m/s (en tokoptimerad slitsport bör kunna komma upp mot 30 m/s här - mer blir det nog inte, det går ganska fort när svårartad kompression sätter in och ger den slutgiltiga begränsningen)

[Neuhausen]

Du ser ut att ha satt den lilla Räv porten på Rävelatorn.

Att alla program räknar olika är en anledning att testa, både för avstämning och total kapacitet.

12v eller 14v tror jag Rävelatorporten är anpassad för.

[petersteindl]

Sätt mikrofonen 3 cm utanför porten och mät frekvensgång. Då syns det om Vcad eller Basta ger mest korrekt resultat. Jag håller en slant på Basta.

Ingen av dessa visar pipresonanserna eller vad de nu kallas.

Man kan även mäta i röret och begrunda.

Vill man lära sig mätmetoder så bör man mäta på olika ställen och analysera mätresultaten och begrunda varför.

Ofta tror man att det är objektet man mäter på, men då det i själva verket är mätmetoden man mäter fram, där objektet bara är en referens.

Var uppfinningsrika. Fantisera mera. Har någon satt mikrofonen i ett hörn, antingen på golvet eller mot taket. Sedan kan man flytta runt basmodulen och kanske göra 20 - 50 mätningar.
Sedan kan man sätta mätmikrofonen på de platser som basmodulen hade i mätningar. Man bör också lyssna på varje mätresultat, dels på vanliga lyssningspositionen, dels på olika lyssningspositioner.
Vad får man fram då? Tja, det syns i mätningarna och hörs med öronen. Kan man byta plats på mikrofon och basmodul med samma mätresultat? Begrunda.

Om mätningarna ger olika mätresultat, vilken mätning motsvarar lyssningen bäst?

Sedan kan man hålla på så för olika frekvensregister. Glöm inte att skriva ner alla lyssningsresultat och då kan man knipsa ihop varje lyssning med sin respektive mätning.

Übung macht den Meister.

[Neuhausen]

Nu är jag hemma och har tittat på Basta! och Vituixcad, med tillskott från WinISD.

De är är inte helt ovänner, Basta ger betydligt lägre nivå vid 20Hz vilket stämmer bra med lite lägre fart i porten. Nivå visas vid 20Hz och 30Hz. Längden på röret är Basta och Vituixcad helt överens om och WinISD vill ha ungefär en centimeter längre rör, ca 5%.

Basta! Lufthastighet 21,7m/s @17Hz
93,44 98,83

VituixCAD Lufthastighet 36,7m/s @20Hz
96 101,5

WinISD Lufthastighet 31,7m/s @19Hz
94,61 100,6

Hastigheterna i sig är i den smalaste delen på porten. Genomsnittsarean över 75mm i varje ända av porten är 39,57cm2/28,77cm2=1,38 gånger större och det expanderar till ungefär 1,85 gånger porthöjden innan den börjar öppna upp brantare för att avsluta på ungefär 2,5 gånger höjden.

Det gör det ännu mer intressant att prova miniatyrporten på en RävL, där en liten utskrift kan tillåta prov vid en frekvens där det finns mer musikinformation vid högre lufthastigheter och vid mer sansade ljudtrycksnivåer än Rävelatorns port.

[I-or]

Det är viktigt att notera att gränshastigheten om 30 m/s (RMS) som jag brukar nämna som en tumregel för en hyggligt välutformad port gäller i mynningen. I vissa fall, speciellt för slitsportar, kan man tillåta betydligt högre strömningshastigheter i den tvärsnittskonstanta sektionen.

Jag brukar vid simuleringar av maximal ljudtrycksnivå utnyttja minimum för två olika gränshastigheter, där den ena beror på Reynolds tal och den andra på Strouhals tal, vilket ger ett kraftigt beroende av portens utformning. Ingen allmänt tillgänglig simuleringsmjukvara som jag är medveten om erbjuder annat än rudimentära beräkningsmetoder här.

För övrigt bör man göra skillnad mellan hörbarhet för portens pipresonansbrus och dess närmast totala flödesmättnad (vilket är det som diskuteras ovan). Det är förstås skillnad mellan generell ljudkvalitet och maximal ljudnivå.

[Maarten]

Nu hittade jag felet varför Vcad och Basta gav så skilda resultat. Det var för att jag bockat för ett low-shelf-filter för att emulera Basta's room-gain. Nåväl, med denna urbockad blir resultaten som följer:

sb17cac-4-Vcad_Basta_la_vista_port_velocity.png (85.69 KiB) Visad 638 gånger

Dvs resultaten från Vcad och Basta hamnar inom ca 1,5 ggr avvikelse från varandra.

wo24p-4-Vcad_Basta_la_vista_port_velocity.png (75.15 KiB) Visad 638 gånger

Som synes är det lång port och den kan gå att minskas något men man bör överväga vertikal placering längs utsidan såsom jag gjorde för Rävarna.
T ex för wo24p-4:
Längd: 406 mm
Diameter: 80 mm, area 50 cm^2.

Alt: För wo24p-4:
Längd: 353 mm
Diameter: 75 mm, area 44 cm^2.


Sb17nbac har goda marginaler med portarea 28 cm^2, vilket kan minskas till 20 cm^2 (diameter motsvarande 50 mm). De Rävar jag byggde hade slarviga slitsportar med en area om 21 cm^2, vilka kunde ge 'puffljud' med tung reggae och uppskruvad bas på hög volym.

***********

Sen har vi detta med pipresonanser. Jg hade en idé om att mäta dessa i lådan. Den är varken tät eller optimal, varför det inte gav så mycket. Nedan bild är med 21 cm lång port (70 mm diameter men där sladdar är dragna genom porten):

Port, placering och pipresonanser i kass låda.jpg (127.01 KiB) Visad 638 gånger

pipresonanser.jpg (47.75 KiB) Visad 638 gånger

Man kan dock dämpa dessa enligt t ex följande: https://www.facebook.com/groups/DIYLoud ... 483306508/

Ported speaker pipe resonance reducing test. Ported speakers often have resonance what one didn’t want. That’s standing wave resonance occurred by open end pipe. It usually cancel out the midrange especially the port is placed in baffle. I tested to reduce pressure by opening holes at the node points. I tried several pipes, but here’s the two of them. Area of each hole is quarter of the port area. And the placement of the hole is quarter and half of the pipe. Each hole is covered by tape tighten foam. Holes at half reduced only 1st mode with a lot amount of attenuation. Maybe it could reduce 3rd mode too, but I couldn’t find significant result of 3rd. And holes and quarter reduced 1st and 2nd both. Not as much as first one at 1st mode, but it reduced a fair amount of peaks. As It was measured without any filter, so practically, If baffle step compensation and lowpass filter are applied, the 1st and even 2nd mode resonance both will be lowered enough as not to affect midrange response. It is widely known trick, but hope someone gets interesting.

pipresonanser_utan_dämpning.jpg (89.84 KiB) Visad 638 gånger

pipresonanser_med_dämpning.jpg (89.88 KiB) Visad 638 gånger

[I-or]

Pipresonanser kan kopplas till två helt väsensskilda problem som uppstår oberoende av varandra:

1. Linjär påverkan på frekvensgång och utklingningsförlopp - subjektivt leder detta till klangbalanspåverkan i kombination med en eftersläng i mellanregistret

2. Olinjär påverkan via turbulensgenererat modulationsbrus vid lite högre ljudtrycksnivåer - subjektivt leder detta till grusighet i mellanregistret


Pipresonanser kan man för övrigt med fördel mäta med mikrofonkapseln placerad någon cm innanför portmynningen. Om man vill mäta graden av turbulensgenererat skräp så måste man dock flytta ut mikrofonen och helst även förse den med ett turbulensskydd.

[Maarten]

Ja, inte är de snygga inte... Nedan mätt ett par cm in i port. Återigen, port (fasttejpat avloppsrör) och låda (slarvig och söndersågad) är smärre katastrof men det spelar nog liten roll för just dessa mätningar.
Nedan är utan basfilter men även med basfilter sticker de upp väl högt, endast ca 20 dB under nivån vid avstämning. Men med en dubbelt så lång port (för att få tillräcklig area) lär den hamna nära eller under delningen. Mindre bra. Här finns alltså goda skäl till att göra porten så liten som möjligt, ännu en fördel för slitsport.

Första portresonansen infaller vid 650-680 Hz, vilket är lägre än vad den teoretiskt bör vara för en 21 cm lång port (halvvågen bör hamna runt 820 Hz).

21 cm port, ofiltrerad bas, pipresonanser i kass låda.jpg (101.85 KiB) Visad 547 gånger

[I-or]

En frekvensgång för portbidraget som uppvisar ungefär samma nivå vid den första pipresonansen som vid avstämningsfrekvensen är inte ovanlig om förutsättningarna är olyckliga. Botemedlen är a) en genomtänkt position för den inre mynningen, b) en hög grad av absorption i kaviteten och c) ett lagom elastiskt membran enligt ovan (eller ett dämpat hål) mitt i porten.

Pipresonansfrekvensen i diagrammet ovan är helt inom det normala givet ganska typiska ändkorrektioner för medsvängande luft strax utanför mynningarna.

[paa]

Jag gjorde en tokoptimerad slitsport enl formel som finns att finna på forumet till ett par basmoduler med Satori Wo24.
Ritade upp i Fusion 360 och printade ut.
Avstämningen hamnade lite lägre än den beräknade, ...

Detta verkar vara generellt att avstämningen hamnar lägre.

[I-or]

Mja, man måste som tidigare nämnts alltid noga beakta effekterna av ändkorrektioner om man av någon anledning måste pricka den beräknade avstämningsfrekvensen exakt. Slitsportar skiljer sig inte relativt cirkulära dito härvidlag, men placeringen hamnar av praktiska skäl ofta i botten av lådan, vilket leder till en större ändkorrektion än vanligt för den inre mynningen.

För övrigt kan förstås maximum för portfrekvensgången landa något lägre än minimum för elementfrekvensgången av elektroakustiska skäl.

[Froggy]

Hjälper det att konstruera så att den 1:a resonansen hamnar tillräckligt högt i frekvens relativt delningsfrekvensen för lågpass filtret?

[I-or]

Ja, att placera den första pipresonansen kanske en oktav eller mer ovanför basmodulens övre gränsfrekvens är en enkel lösning. Basmoduler som bara används under 80 Hz är inte särskilt svårkonstruerade, men om man vill upp mot kanske 300 Hz så ökar svårighetsgraden snabbt eftersom förutom att elementet bör vara mer högpresterande så måste man ta hänsyn till strukturresonanser, kavitetsresonanser och pipresonanser.

[Froggy]

Trevligt!

Jag gissar att man behandlar strukturresonanser, kavitetsresonanser och pipresonansersepaerat separat.

I så fall, är det möjligt med en tumregel för basmodul, dvs säg under 120 Hz (tex antal oktavers avstånd i förhållande till filtrets branthet eller något annat om jag är inne på fel spår ... ) ?

[I-or]

Visst, tumregler är, oavsett en del skriverier med motsatt budskap på detta forum, bra!

Man vill helst att pipresonansbidraget ska ligga åtminstone 20 dB under elementbidraget. Om man har en i övrigt svag lösning med en stark pipresonans och den övre gränsfrekvensen är 120 Hz med en flankdämpning om 24 dB/oktav så landar man på en pipresonansfrekvens om minst ca 215 Hz, vilket motsvarar en portlängd om i runda slängar högst 70-75 cm.

De olika resonanserna behandlas separat, ja.

[Froggy]

Ok, skulle en tumregel kunna se ut så här ?

-lågpass filter vid 120 Hz eller lägre
-lågpass filtret har en branthet om 24 dB/ oktav eller brantare
-1:a pipresonansen minst 2 oktaver över avstämningsferekvensen
-

[Neuhausen]

Filer för portarna är på väg!

[Neuhausen]

Är någon annan intresserad av att skriva ut en port?

Filerna är för inre port, yttre port och förlängningsbitar i olika längder.
Portarna som finns hittils är:

Rävelator med WO24p-4 bas i ca 55-60l låda. Farten med portens snittarea i beräkningen stannar på ca 30m/s enligt Basta.
Portens ändar har en snittarea på ca 39cm2, förlängningsbitarna har en area på 28.8cm2. Snittarean ser ut att bli 34-36 för Rävelatorn. Portens area i slutet är 80cm2. Så man kan välja på om man skall säga att farten är 30m/s, 40m/s eller 15m/s.


RävL med en fläns som ger utrymme för en lite större port.
150mm X 70mm fläns och 100 X 9mm minsta portarea. 9*9*,25*pi+90*9 = 8.74cm2


RävL, samma fläns men med mindre portarea för att tänja på möjligheterna med slitsport maximalt. Stämmer beräkningen i Basta så blir det 30m/s i mynningen och 62m/s när man använder portens snittarea. Det har potential att bli mycket lärorikt.
150mm X 70mm fläns och bred och 60 X 9mm minsta portarea. 9*9*,25*pi+60*9 = 6cm2.

[Hjalmar_Branting]

Jag kan skriva ut en port om någon vill ha.
Har ingen direkt användning själv för tillfället.