SMAPPP - Simulera membran?

Hemmapulare debatterar lämpligen i detta forum.

Moderator: Redaktörer

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6267
Blev medlem: 2020-08-30

Re: SMAPPP - magneter!

Inläggav I-or » 2024-04-08 12:30

Ett längs två sidor förspänt planarmembran vibrerar i stort sett som en blandning av en sträng och en balk (strängens/balkens längd motsvarar här membranets bredd). Till skillnad från den typiska behandlingen av vibrerande strängar/balkar måste man även ta hänsyn till luftlasten, vilken för ett bafflat membran i fri luft framförallt leder till en påtaglig massbelastning från medsvängande luft.

Förspänning av membranen påverkar i praktiken grundmoden mest och med allt mindre påverkan för högre ordningens moder, när membranet alltmer uppträder som en balk. Modformerna blir naturligtvis desamma som utan förspänning men med betydligt högre resonansfrekvenser.

För övrigt svänger de icke drivna delarna av membranet i motfas med de drivna delarna för alla frekvenser över grundmoden (se bilderna ovan).

Till skillnad från vad man skulle kunna tro ger planarmembranet jämnast frekvensgång när de akustiska bidragen från de olika motsvängande sektionerna tar ut varandra. Man kan uttrycka det hela som att ju fler vågigheter längs membranet, desto bättre. Antingen ska alltså membranet uppträda som en stel kolv eller också med en omfattande vågighet - allt däremellan är problematiskt. 8O

En mindre grad av förspänning krävs för att sträcka ut membranet vid montering, men det är således bara en fördel med omfattande förspänning när grundresonansfrekvensen ligger i passbandet som för ett basmembran, då man t.ex. kan styra membranutslagen för att motverka dipolverkan. I denna konstruktion är detta dock inte fallet.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-08 14:42

Någon större grad av förspänning är nog inte aktuell för det korrugerade membranet.
Anledningen till det är att membranet då tenderar att uppleva skuvkrafter som får det att missforma korrugeringen.
Så uppträdde mina AMT:er.

Jag antar att grundresonansfrekvensen inte ligger i passbanden för de membran som jag skall göra.

Dessa membrantyper/tjocklekar hoppas jag kunna testa:

BOPP 20 µm,
PEN 12 µm (Teonex),
Mylar 2 µm,
Mylar 5 µm,
Mylar 7,5 µm,
Mylar 10 µm,
Mylar 12 µm, (3M 74 film med klister),
Mylar 5 µm, (en sida metalliserad),
Mylar 10 µm, (en sida metalliserad),
Mylar 12 µm, (en sida metalliserad).

De tunnare membranen tänker jag också testa i en sandwichkonstruktion; mylar/aluminium/mylar.

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6267
Blev medlem: 2020-08-30

Re: SMAPPP - membran

Inläggav I-or » 2024-04-08 14:55

Nja, AMT:er har ett helt annat verkningssätt (den drivande kraften verkar vinkelrätt mot ett planarelement), så man kan nog inte dra några slutsatser från dem i det här fallet. Dock är det i stort sett meningslöst med förspänning av ett korrugerat membran eftersom böjmotståndet är så pass högt.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Bandsei
 
Inlägg: 16
Blev medlem: 2018-01-27

Re: SMAPPP - membran

Inläggav Bandsei » 2024-04-08 19:26

Hej Solhaga
Lidt sent svar.Jeg var vældigt glad for planar højtalerne. Havde problemer med integration til sub/bas, men det har nok også skyldes faseforskydning ved delefrekvens.
Billede 429.jpg
Billede 429.jpg (1013.58 KiB) Visad 605 gånger

Jeg tænker du måske skal bruge papir eller alu mellem lederne men det er måske ikke nødvendigt.
Jeg var ked af det lille sweetspot. Både vertikalt og horisontalt.
Måske kan du spænde membranen op forskelligt med trækmålerne.
Limen mellem flere lag vil nok øge vægten meget.
Men prøv med noget simpelt og se om det er nok.
God fornøjelse med projektet som, sædvanligt meget gennemtænkt ,og nok også veludført.

Bernt "Båndsei"

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-08 21:07

I-or skrev:Nja, AMT:er har ett helt annat verkningssätt (den drivande kraften verkar vinkelrätt mot ett planarelement), så man kan nog inte dra några slutsatser från dem i det här fallet.

Njo, i mitt fall var AMT-elementen monterade i en kassett och blev den kassetten det minsta sned vid monteringen i motorn så kollapsade vecken.

I-or skrev:Dock är det i stort sett meningslöst med förspänning av ett korrugerat membran eftersom böjmotståndet är så pass högt.

Prov får visa om detta behövs.

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-08 21:20

Bandsei skrev:Hej Solhaga
Lidt sent svar.Jeg var vældigt glad for planar højtalerne. Havde problemer med integration til sub/bas, men det har nok også skyldes faseforskydning ved delefrekvens.
Billede 429.jpg

Jeg tænker du måske skal bruge papir eller alu mellem lederne men det er måske ikke nødvendigt.
Jeg var ked af det lille sweetspot. Både vertikalt og horisontalt.
Måske kan du spænde membranen op forskelligt med trækmålerne.
Limen mellem flere lag vil nok øge vægten meget.
Men prøv med noget simpelt og se om det er nok.
God fornøjelse med projektet som, sædvanligt meget gennemtænkt ,og nok også veludført.

Bernt "Båndsei"


Snyggt Bernt!

Hur tyckte du att ljudet förändrades med och utan vingar?
Dispersionen i höjdled blir tyvärr liten med halvhöga högtalare; antingen punktkälla eller linjekälla alltså.

Jag hoppas att korrugeringen löser problemet med böjveka membran, så något i mellan ledarna skall inte vara nödvändigt.

Är det okay om jag stjäl din stativkonstruktion?

Bandsei
 
Inlägg: 16
Blev medlem: 2018-01-27

Re: SMAPPP - membran

Inläggav Bandsei » 2024-04-08 22:47

Selvklart til det sidste .Selvfølgelig .De er ikke patenterede :) Vingerne giver lidt mere bund.

Bernt

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-10 19:58

Jag kände att det kunde vara värt att försöka optimera avstånden mellan magneterna, både i gapet där membranet är och mellan magneterna sidledes.

Membrangap 5 mm längs med membranet (B,t) och normalen mot membranet (B,n), endast 3 mm är plottade i det senare fallet:
Bild
3 mm gap ger alldeles för stora variationer. 4 och 5 mm är i stort sett liknande, förutom en lägre nivå för 5 mm. Men 4 mm gap ger en mjukare kurva.

Mellanrum mellan magneter sidledes, 4 till 11 mm:
Bild
Här ser 4 och 5 mm bra ut. 6 mm och över har en svacka mitt på.
Om man har folien en halv millimeter in på 4 och 5 så ser det riktigt bra ut.
5 mm ger ju ett litet bredare membran, så det blir 5 mm.

Användarvisningsbild
imac
 
Inlägg: 377
Blev medlem: 2007-07-02
Ort: Ciderbältet

Re: SMAPPP - membran

Inläggav imac » 2024-04-11 08:11

Har du läst igenom detta?
https://www.xmag.se/magnetsystem/

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-11 10:01

Ja, det har jag.
Men xmags utmärkta arbete handlar om banddiskanter och då med ganska smala bandgap.

Så här såg mina senaste (2009) banddiskanter ut i FEMM vilket är samma simuleringsprogram som xmag använde:
Bild
Magnetgapet är 32 mm och jag tror att jag delade vid 200 Hz.

Den magnetiska flödestäthetens variation över gapet hanterade jag genom att variera bredden på aluminiumstripparna.
De var sex till antalet med smala strippar i mitten för att bli bredare mot magneterna.
På så sätt kunde kraften på membranet utjämnas.
Bild
En något suddig bild är allt jag har.

Här en bild från konstruktionarbetet:
Bild
Jag minns fortfarande den skräck jag kände när jag monterade magneterna.

Färdig bandhögtalare:
Bild
Trots de grova polstyckena, så var jag tvungen att ha ett stag på mitten.
Jag göt fast polstyckena i en betongfylld betongkruka.
Senast redigerad av solhaga 2024-04-11 10:51, redigerad totalt 1 gång.

Användarvisningsbild
RogerGustavsson
 
Inlägg: 22723
Blev medlem: 2004-05-02
Ort: Huskvarna

Re: SMAPPP - membran

Inläggav RogerGustavsson » 2024-04-11 10:45

Hur lång var den? Fungerade att dela så lågt? Impedans? Har du avyttrat den?

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-11 11:11

Basen som syns här på bilden var (är, utgör nu en trädgårdsdekoration) 105 cm:
Bild
Så jag antar att bandet var 120 cm.
Observera att objektet längst till höger är en så kallad kakelugn.

Ja, det fungerade. Jag hade dock inga mätmöjligheter då. Vissa resonanser förekom vill jag (inte) minnas.

En bandhögtalare har ingen impedans. Vad det gäller dessas resistans så låg de mellan fyra och åtta ohm; jag minns inte den exakta siffran.

Bandhögtalarna är skrotade sedan några år tillbaka. Möjligtvis hänger några magneter kvar i någon metallåtervinningskontainer.
Senast redigerad av solhaga 2024-04-11 12:47, redigerad totalt 1 gång.

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6267
Blev medlem: 2020-08-30

Re: SMAPPP - membran

Inläggav I-or » 2024-04-11 12:21

imac skrev:Har du läst igenom detta?
https://www.xmag.se/magnetsystem/


Det är alltid kul med entusiastarbeten. Den intresserade bör dock vara medveten om att felaktigheterna är omfattande.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-11 12:45

Arbetet är från 2004, så det hade definitivt varit matnyttigt för mig då.

Användarvisningsbild
RogerGustavsson
 
Inlägg: 22723
Blev medlem: 2004-05-02
Ort: Huskvarna

Re: SMAPPP - membran

Inläggav RogerGustavsson » 2024-04-11 14:28

solhaga skrev:Observera att objektet längst till höger är en så kallad kakelugn.


Är uppvuxen med kakelugnar....



solhaga skrev:En bandhögtalare har ingen impedans.


Vet men om ledarna ligger tät blir det förmodligen inte en helt ren resistans?

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-11 16:23

I en bandhögtalare så har man ju återledare.
De looparna påverkar nog mer.
Jag kan mäta nästa gång jag bygger en :wink:

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6267
Blev medlem: 2020-08-30

Re: SMAPPP - membran

Inläggav I-or » 2024-04-11 17:10

Visst uppvisar både planar- och bandelement en ibland icke försumbar induktans. Det handlar mindre om slingor än om den totala längden på ledarna, deras närhet och i vissa fall även på omgivande ferromagnetiskt material. Även induktansen kan simuleras med det alldeles utmärkta programmet FEMM.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-12 00:56

Förvisso, men är det något att räkna med i praktiken?

Här är en beräkning gjord med hjälp av EEWeb:
Bild
Visserligen bara två parallella ledare, men det ger ändå en :wink: om vart det lutar.

Ja, det vore intressant att modellera det i FEMM.
Jag flummade med FEMM kring lite idéer för en fältspole härförleden.

Här en introduktionkurs (induktionskurs?) i FEMM:

Användarvisningsbild
imac
 
Inlägg: 377
Blev medlem: 2007-07-02
Ort: Ciderbältet

Re: SMAPPP - membran

Inläggav imac » 2024-04-12 10:34

Hur ser det ut att simma med stålpol mellan magneterna istället för att ställa magneterna på en lång stålpol?

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-12 10:36

Du menar i en bandhögtalare?

Utan att kolla på detta i FEMM så skulle jag tro att man i så fall behöver en C-formad magnetkrets med band i C-gapet.
Se min länk till Hififorum ovan.

Användarvisningsbild
imac
 
Inlägg: 377
Blev medlem: 2007-07-02
Ort: Ciderbältet

Re: SMAPPP - membran

Inläggav imac » 2024-04-12 10:46

Ja, intressant o se om hur det skiljer sig mot din första sim.

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-12 11:12

Starta en tråd så kan jag och andra hjälpa dig där.
Med en on-topic trådrubrik så gör det även kanske andra intresserade.

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6267
Blev medlem: 2020-08-30

Re: SMAPPP - membran

Inläggav I-or » 2024-04-12 11:57

solhaga skrev:Förvisso, men är det något att räkna med i praktiken?

Här är en beräkning gjord med hjälp av EEWeb:
[ Bild ]
Visserligen bara två parallella ledare, men det ger ändå en :wink: om vart det lutar.

Ja, det vore intressant att modellera det i FEMM.
Jag flummade med FEMM kring lite idéer för en fältspole härförleden.

Här en introduktionkurs (induktionskurs?) i FEMM:
[ YouTube ]


Det är mycket enkelt att lägga in det hela i FEMM. Man ritar bara geometrin, definierar material och strömriktningar samt avslutar med en öppen gräns (Open Boundary) runt geometrin. Efter beräkning har man svaret i Circuit Properties, men man måste förstås summera induktanserna för positiv och negativ strömriktning.

Huruvida induktansen blir en icke försumbar faktor beror förstås framförallt på hur många ledarbanor som det handlar om, längden för desamma och inte minst strömriktningen. T.ex. ger 2 ledarbanor med en längd om 2 m och en bredd om 5 mm i typisk planarkonfiguration med motgående strömriktningar en induktans om försumbara ca 2 µH, medan en bandkonfiguration á la t.ex. Apogee med 3 ledarbanor om 5 mm inklusive återledare ger icke försumbara ca 21 µH (om man av praktiska skäl lägger återledarna tätt, vilket inte är optimalt). Detta gäller utan ferromagnetiskt material i närheten, så i praktiken blir induktansen oftast något högre (detta går naturligtvis också att modellera i FEMM).
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-12 12:16

Jag tänker dock inte redovisa en dylik simulering i denna tråd, bättre att göra det i imacs eventuella tråd om bandhögtalare med polstycken i gapet.

Däremot kanske jag gör det för högtalarna som jag bygger i den här tråden.

Jag har mätt mina SALS?A!-AMT:er vid 10 kHz. Mids induktans är 6,4 µH och diskantens 3,8 µH.

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6267
Blev medlem: 2020-08-30

Re: SMAPPP - membran

Inläggav I-or » 2024-04-12 18:15

Verkar rimligt. Det finns förstås ingen anledning att utföra simuleringar som har försumbart värde, men det kan vara bra att känna till ungefär hur saker och ting hänger ihop rent grundfysikaliskt.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-13 17:15

För att få en bättre bild av hur den magnetiska flödestätheten varierar i fallen 5 mm respektive 10 mm mellan magneterna, så plottade jag den magnetiska flödestätheten från membranets viloläge till + 1,0 mm.

5 mm:
Bild
Bild

10 mm:
Bild
Bild

Den vertikala skalan är samma för båda plottarna; 0,15 till 0,5 T

I 5 mm fallet ökar den magnetiska flödestätheten den första millimetern in på membranet men är sedan relativt konstant där i mellan.
Så endast 3 mm bör användas.

I 10 mm fallet ökar den magnetiska flödestätheten den första millimetern in på membranet och minskar där i mellan.
Så endast 8 mm kan användas om man låter aluminiumledarna ha olika bredd för att kompensera för detta.

Så vad är mest effektivt?

Tittar man på integralen i de två fallen, har vi 3 mm med ett medel av den magnetiska flödestäthet på 0,42 T och 8 mm med ett medel av magnetiska flödestäthet på 0,25 T.
Så då har vi 1,26 Tmm för 5 mm mellanrum och 2,0 Tmm för 10 mm mellanrum.

Men kan man få tillräckligt kompensation den ojämna magnetiska flödestätheten i 10 mm-fallet genom att variera ledarbredden?

Vad anser ni?

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6267
Blev medlem: 2020-08-30

Re: SMAPPP - membran

Inläggav I-or » 2024-04-14 15:01

Jag kan inte se bilderna, men det bästa sättet för att enligt exemplet nedan studera hur stor kraften på de olika delarna av membranet blir, är att lägga in ledarbanorna med rätt dimensioner i FEMM och sedan utvärdera Lorenzkraften för varje del (i det här fallet med konstant strömstyrka men varierande strömriktning):

FEMMex.png
FEMMex.png (363.69 KiB) Visad 251 gånger


Man kan förstås även enkelt flytta de virtuella ledarbanorna genom att gruppera geometrin och därigenom se hur kraften varierar med förskjutningen.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-15 00:08

Min fiber har bokstavligen blivit kapad, så inga bilder från min server.
Förhoppningsvis så är fibern lagad i morgon.

Vad jag ville visa med bilderna är att den magnetiska flödestätheten ökar med avståndet när man är nära magneterna.
I 5 mm-fallet bör aluminiumledarna därför börja 1 mm in.
Ledaren kan då alltså bara vara 3 mm bred för att få samma flödestätheten genom membranets rörelse.
Här måste man också ta hänsyn till korrigeringen.

Snygg simulering!

Detta är ett nytt användningssätt för mig, så kan jag besvära med några frågor?

Jag antar att du har gjort små rektanglar som skall representera aluminiumledarna.
Har du använt en riktig tjocklek på ledaren?
I mitt fall är det 7 um aluminiumfolie.
Men det spelar kanske ingen roll om man bara vill veta kraften på ledaren?
Har du använt Aluminium 1100 som material?
Hur har du lyckats att ange längden 2200 mm?
Hur anger man strömtätheten?

Ja, det blir ju enkelt att bestämma bredden på enskilda ledare om behöver fler ledare per gap.
Men jag tror att en ledare med en bredd på 3 mm räcker för att få tillräckligt hög resistans.

Användarvisningsbild
solhaga
 
Inlägg: 2380
Blev medlem: 2014-04-25

Re: SMAPPP - membran

Inläggav solhaga » 2024-04-15 08:12

korrigeringen ovan skall vara korrugeringen.

Jag hittade hur man anger depth; i problemdefinitionen.
Simuleringen tar nu väldigt lång tid, kan man sänka precisionen?

Jag har lagt in ett membran 7 um tjockt i en Circuit (Alu1100)
Ansatt en seriell ström på 0,325 A, det borde väl vara samma som 1W/8 Ohm.

Efter integration J/B får jag 0,34 N i y-led.
Är detta ett rimligt värde eller gör jag något fel?

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6267
Blev medlem: 2020-08-30

Re: SMAPPP - membran

Inläggav I-or » 2024-04-15 12:45

Depth gör ingen skillnad för beräkningstiden, då det handlar om 2D-FEM, utan utgör bara en konstant för att beräkna total resistans, induktans, kraft etc. Däremot kan man under "Properties for selected block" välja upplösning för meshen (beräkningsnätet om Morello skulle läsa detta), vilket påverkar beräkningstiden. På en någorlunda modern dator handlar beräkningstiden dock bara om ett fåtal sekunder även vid hög täthet för meshen.

Har du använt en riktig tjocklek på ledaren? Ja. Det blir förstås en tätare mesh runt tunna ledare.
I mitt fall är det 7 um aluminiumfolie.

Men det spelar kanske ingen roll om man bara vill veta kraften på ledaren? Om flödestätheten varierar kraftigt över tvärsnittet gör tjockleken skillnad, men i det här fallet är så inte fallet.

Har du använt Aluminium 1100 som material? Ja, men detta spelar ingen roll här, då materialvalet (så länge som det inte handlar om ett ferromagnetiskt material) bara påverkar resistansen.

Hur har du lyckats att ange längden 2200 mm? "Problem Definition" (som du hittade själv också)

Hur anger man strömtätheten? Man anger inte strömtätheten, utan bara den totala strömmen i ledaren. Strömtätheten (J) kan sedan beräknas av FEMM.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

FöregåendeNästa

Återgå till DIY-forum


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 6 gäster