Förstärker horn?

[Svante]

I kampen mot OT lyfter jag ut den här frågan ur matematiktråden

Visst används horn i biosalonger Svante, speciellt förr i tiden var det ett måste när det inte fanns så starka förstärkare som idag. Men vilken förstärkning har egentligen en gammal trattgrammofon, baserat på insignalen från en stenkaka och den utnivå som uppnås?

Det vore ju synd om den här intressanta tråden bara dog ut...

/L

En tratt, eller ett horn är som någon sade en impedansanpassning. Det går alltså inte ut mer effekt ur det än vad som går in i det, så i strikt mening förstärker det inte ljudet. Ändå låter det starkare om man sätter ett horn på en högtalare. Magiskt? Nja, förklaringen är att man iom impedansanpassningen plockar ut mer akustisk effekt ur högtalaren. Högtalaren belastas akustiskt på ett mer effektivt sätt.

Om man gör en förenklad analogi med elektriska kretsar för att förstå principen så kan man tex tänka sig en spänningsgenerator med 99 ohms utresistans. Till detta kopplar vi luften, som kanske motsvarar 1 ohms resistans. Majoriteten av effekten (99%) kommer då att utvecklas i den interna resistansen och bara en futtig procent hamnar i luften, som ljud.

Ett horn har en mycket större impedans i halsen. I analogin kanske den är 50 ohm och då kommer så mycket som ~33% att bli akustisk effekt.

PS den här elektriska analogin är bättre än man kan tro, den är faktiskt nästan en vetenskap i sig och kan användas för att räkna ut tonkurvor, verkningsgrader och annat för högtalare. Då pratar man om akustiska och mekaniska impedanser i ställer för elektriska dito, spänning blir tryck eller kraft, ström blir flöde eller hastighet.

Edit: Och jo ska man svara på frågan också... Hur mycket förstärker ett horn? Nja, en hornhögtalare kan få en verkningsgrad på uppemot 50% som mest. En vanlig högtalare ligger som regel under 0,5%. Om man vill se det som förstärkning så ökar alltså uteffekten med 100 ggr vilket motsvarar 20 dB. I runda slängar, allt beror förstås på varje individuell konstruktion.

[Naqref]

Kan ju påminna om den här gamla tråden:

http://www.faktiskt.se/modules.php?name ... pic&t=2621

[Svante]

Kan ju påminna om den här gamla tråden:

http://www.faktiskt.se/modules.php?name ... pic&t=2621

Hoho, ja den var fin. En gammal goding. Och samma värden på motstånden hade du valt också.

Hade helt glömt bort den tråden.

[Flint]

Förstärker horn?

Svar Nej.

[phon]

Förstärker horn?


Svar Ja!


(... och det som förstärks är kanske egot, eller möjligen golvet om man har byggt betonghorn av källaren ... )

[EngelholmAudio_inaktiv]

Horn förstärkern inte ljudet totalt utan koncentrerar ljudet till en mindre area varför nivån - i den mindre ytan - blir förstärkt.

Integralen över hela spridningen bör rimligtvis vara samma ljudenergi.

Eller?

[pingvinen]

tack svante, jag håller med dig. Hornet är passivt och har ingen förstärkning. Inte heller tratten i en gammal grammofon. Men hur är det med mekaniken mellan nål och ingångsmynningen på tratten då, förluster eller någon form av omvänd hävarm?

"Look, grandpa here is asking for a grammophone..."

Ska jag ha påse på huvudet också?

/L

[Flint]

De enda horn som färstärker är älghorn. Dom förstärker älgens imponerande karaktär. Först tre meter mule och sen ett par gigantiska fotsvampar.

[pingvinen]

Horn förstärkern inte ljudet totalt utan koncentrerar ljudet till en mindre area varför nivån - i den mindre ytan - blir förstärkt.

Integralen över hela spridningen bör rimligtvis vara samma ljudenergi.

Eller?

Nej det kan väl inte stämma, hornet har ju större utgångsmynning än laddningsmynning...
Min gamla trattgrammofon har ju dessutom hornet kopplat på ena sidan, åt andra hållet blir det mest förlust, låter ingenting. Men visst är det riktverkan, teoretskt bör man väl vinna 3 dB med mynningen speglad i golvet och ytterligare 3 dB placerad i ett hörn.

/L

[phon]

Älghorn!

Och om man maler dom och intar med lämpligt tillbehör så förstärks även ..... ooops .... nu är det verkligen OT

[EngelholmAudio_inaktiv]

Horn förstärkern inte ljudet totalt utan koncentrerar ljudet till en mindre area varför nivån - i den mindre ytan - blir förstärkt.

Integralen över hela spridningen bör rimligtvis vara samma ljudenergi.

Eller?

Nej det kan väl inte stämma, hornet har ju större utgångsmynning än laddningsmynning...
Min gamla trattgrammofon har ju dessutom hornet kopplat på ena sidan, åt andra hållet blir det mest förlust, låter ingenting. Men visst är det riktverkan, teoretskt bör man väl vinna 3 dB med mynningen speglad i golvet och ytterligare 3 dB placerad i ett hörn.

/L

Men ett horn som ex används innom PA-världen ser ju till att begränsa spridningen till X*Y grader. Borde rimligtvis ge mitt resonemang rätt.

Men man kanske inte kan prata generellt om horn helt enkelt?

[Flint]

:D

Och om man maler dom och intar med lämpligt tillbehör så förstärks även ..... ooops .... nu är det verkligen OT

Där har vi en synergieffekt vad gäller förstärkeri. Även en exportvara påstås det. Då förstärks även BNP. Ytterligare en synergieffekt.

[pingvinen]

Jag har ett älghuvud över öppna spisen (mycket estetisk) i samma rum som TVn, stereon står i ett annat rum. Kan jag komplettera med ett rådjur bakom soffan, en enhörning under TVn och en noshörning i hörnet för att få 5.1 till min hemmabio?

Bättre med någon som maler horn än horn som bara maler. Mahler kanske.

/L

[phon]

Nej, Mahler är inte bra, då blir ju ljudet färgat.

[phon]

Horn förstärkern inte ljudet totalt utan koncentrerar ljudet till en mindre area varför nivån - i den mindre ytan - blir förstärkt.

Integralen över hela spridningen bör rimligtvis vara samma ljudenergi.

Eller?

Det är väl i först hand den betydligt högre verkningsgraden som ger det högre ljudtrycket, inte begränsning i spridning. Utan horn sitter större delen av ljudenergin som värme i talspolen, spridningen dit är rätt stor. Hur integrerar man ljudenergin över talspolen?

[i]

Apropå horn: Someone is really blowing his horn now !

[IngOehman]

Horn förstärkern inte ljudet totalt utan koncentrerar ljudet till en mindre area varför nivån - i den mindre ytan - blir förstärkt.

Integralen över hela spridningen bör rimligtvis vara samma ljudenergi.

Eller?

Nej du, Engelholm, så är det inte! Hur var det - tillverkade du högtalare eller?

Horn ökar typiskt verkningsgraden och ökar riktverkan.


Nu kan förvisso "horn" vara många olika saker. Mer olika än de flesta tänker på...

Ett exempel på ett horn är ett "constant directivity-horn". Ett sådant är optimerat för att ge samma tonkurva - oavsett mätriktning inom ett definierat vinkelområdet framför hornet (kan vara cylindriskt, kvadratiskt eller rektangulärt (sistnända kan dimesioneras att ge olika spridning vertikalt och horisontellt)), men fallande (med så många dB som möjligt) nivå därutanför.

Ett kul exempel på ett sådant horn är det 180-gradiga constant diraktivityhornet, som ger en "förstärkning" om sisådär 6 dB (ganska precis faktiskt).

Ibland, för att inte säga alltid, är detta horn känt som just en "baffel". Därför kallar man den +6 dB stora nivåökningen för baffelsteget!


I det verksamma frekvensområdet* kan man (förenklat) säga att allt ljud kommer att stråla framför högtalaren, och inget bakom. Öppningsvinkeln är ju 180 grader.

*Det verksamma frekvensområdet är oändlig stort om det är en oändlig baffel, men eftersom drivern inte är oändligt liten kommer den trots detta inte att uppvisa sina hornegenskaper över en frekvens om sisådär 110/d, där d är membranets diameter (i meter).


Eftersom + 6 dB svarar till en effekttäthet (här P/steradian) om 4 ggr mer än 0 dB, men den ljudbestålade arean (klotformad på valfri radie från källan) är hälften så stor, kan man utan att ta fram en endaste datamanick (yeah!) med nå't simuleringsprogram inuti, sluta sig till att detta horn ökar verkningsgraden med en faktor två gånger!

Inte helt oväntat kan man dra slutsatsen att missanpassningen från ett ordinärt högtarelement vid låga frekvenser är fasansfull, eftersom en ökning av belastningsimpedansen ger en nivåstegring om fulla 6 dB.

Lätt som en plätt!


Vh, iö

[Svante]

Nejmen oj allihop (utom Ö tror jag), jag fick visst inte till min förklaring riktigt bra, eftersom ni verkar missförstå.

Förstärker horn, var frågan, och den är ju populärt formulerad, dvs man vet inte riktigt vad som menas. Så här är det:

1. Det kommer inte mer effekt ut ur hornet än vad som går in i det.
2. Det kommer däremot mer effekt ur en hornhögtalare än en likadan som inte har försetts med horn.
3. Om man kopplar ett horn till en högtalare levererar följaktligen högtalren mer effekt in i hornets hals, än vad den gjorde ut i fria luften.

Punkt 3 är det som kallas impedansanpassning, och som höjer verkningsgraden.

Så beroende på vad man menar med frågan "förstärker horn" så kan svaret vara både ja och nej.

tack svante, jag håller med dig. Hornet är passivt och har ingen förstärkning. Inte heller tratten i en gammal grammofon. Men hur är det med mekaniken mellan nål och ingångsmynningen på tratten då, förluster eller någon form av omvänd hävarm?

Det finns förluster där, men även den mekaniken har den primära funktionen att impedansanpassa. Om jag inte missminner mig sitter där en hävarm som omvandlar liten rörelse och stor kraft (i spåret) till stor rorelse och liten kraft. Ovanpå det sitter det ett membran som ovandlar den större rörelsen till ett akusiskt flöde, som sedan ytterligare en gång impedansanpassas till luften via ett horn.

Den som en gång har hört en trattgrammofon eller fonograf brukar förundras över hur starkt den låter. Helt utan elektrisk förstärkning. Det gjorde iaf jag.

[IngOehman]

Det beror ju på att den "mekaniska förstärkningen" är oerhört hög!

Även en helt passiv sådan konstruktion är ju en förstärkare!


Själva skivans vindlingar är ju en kod, en prägling bara, och är inte någon effektkälla alls.

Däremot inför man en massa rotationsenergi, där man kan stjäla lite rotationseffekt, som spårets vindlingar vinklar 90-grader och via burken som nålen är fäst vid omvandlar till akustisk effekt, som sedan med små förluster (tack vare hornet) kommer ut i luften som ljudeffekt.


Obs - Förenklingsvarning:
Man kan säga att rotationen är som en förstärkares spänningsmatning. När man inte har någon modulation dras ingen effekt från matningen (Jag förutsätter för diskussionens skull KlassB), men med modulation (signal på effekttrnsistorernas basar eller gate-ar, eller vickning av nålen) så börjar man slussa ut effekt vidare i kedjan, och då svackar matningen.

I förstärkarfallet är det inte så farligt att matningsspänningen svackar lite, för effektförstärkaren är förhoppningsvis ordentligt återkopplad så att den inte påverkas av matningsrörelser (man kallar det faktiskt så, antagligen på grund av att det ser ut som mekaniska rörelser när man suderar dem via ett oscilloskop).

I skivspelarfallet (78 varvaren alltså) så är energikällan en rotation (fjädern är nätet, skivtallrikens massa är kondensatorbanken), så där spelar det däremot stor roll om källan svackar, eftersom det blir svaj om den gör det. Därför är rotationen stabbad i helt passiva grammofoner*!

Mer avancerad effektmatning, på sätt och vis, än hos effektförstärkare alltså.

Stabben på en 78-varvsspelare är typiskt en centrifugalregulator, en shuntstabb alltså. Den förbrukar effekt när inte nålen gör det! Sålunda hålles förlusterna konstanta, och så också rotationshastigheten.

Regleringen för förstås också med sig det gynnsamma, att hastigheten förblir rimligt konstant även när fjädern (som utgör energikälla) börjar slacka...


Vh, iö

- - - - -

*Moderna skivspelare är inte alltid stabbade dock, eftersom de behöver lämna ifrån sig så oerhört lite effekt via pickupen. I varje fall om pickupen är försedd med en välslipad nål, avpassad för låga nålanliggningskrafter.

Edit: Rättat ett "är" till "när".

[Svante]

Det beror ju på att den "mekaniska förstärkningen" är oerhört hög!

Även en helt passiv sådan konstruktion är ju en förstärkare!

Själva skivans vindlingar är ju en kod, en prägling bara, och är inte någon effektkälla alls.

Mm, om man med mekaninsk förstärkning menar <förflyttning ut>/<förflyttning in> så är ju förstärkningen >1. Å andra sidan är ju <kraften ut>/<kraften in> <1. Och menar man <effekt ut>/<effekt ut> så är förstärkningen alltid < 1 för ett passivt system. Därför är det väl lite olämpligt att kalla ljuddosan och hornet i en trattgrammofon för förstärkare, det är bättre med transformator. Kanske. Ännu bättre är det väl att förstå hur det är.

Att spåret inte skulle utgöra en effektkälla vill jag invända emot. Det är inte konstigare än att en nätdel är det. Att effekten tillförs till källan från annat håll är är ju visserligen sant, men inte alltid intressant. Saken är iaf den att all akustisk effekt som kommer ur tratten har transporterats genom spårväggarna och nålen. Spårväggarna matar nålen med mekanisk effekt, alltså är de en mekanisk effektkälla.

[Flint]

Nu kanske trattgramofonstadiet inte är så kul men kanske ett driverdrivet horn är det. Jag spånar.
Vi tar en ganska lätt definierad elektrisk effekt och motar in den i drivern. Den elektriska effekten blir till mekanisk effekt i membranet. Membranets belastas av hornet som kramar ur akustisk effekt genom att det bromsar membranets rörelse och utanför står jag och diggar. Vari ligger själva förstärkningen enligt herrar högutbildade. Systemet kan ju inte producera enegi. Hornet kan som jag ser det påverka verkningsgraden men det vet jag bara av erfarenhet eftersom det blir högre med hornet monterat på drivern än utan.
Är den avgivna akustiska effekten större än den inmatade elektriska?

[Svante]

Nu kanske trattgramofonstadiet inte är så kul men kanske ett driverdrivet horn är det. Jag spånar.
Vi tar en ganska lätt definierad elektrisk effekt och motar in den i drivern. Den elektriska effekten blir till mekanisk effekt i membranet. Membranets rörelse belastas av hornet och utanför står jag och diggar. Vari ligger själva förstärkningen enligt herrar högutbildade. Systemet kan ju inte producera enegi. Hornet kan som jag ser det påverka verkningsgraden men det vet jag bara av erfarenhet eftersom det blir högre med hornet monterat på drivern än utan.
Är den avgivna akustiska effekten större än den inmatade elektriska?

Nix, men den akustiska effekten är större än om man plockar bort hornet. Jag förespråkar nog heller inte att man ska kalla ett horn för förstärkare, utan just transformator.

Om man skulle ta en annan analogi så är en vanlig högtalare som en bil med de drivande hjulen lyfta. Motorn kan lämna väldigt lite effekt, bara så lite som går åt till att värma lagren och blåsa lite luft runt hjulen. Det blir också väldigt lätt att sätta snurr på hjulen, men effekt går det inte ut någon eftersom vridmomentet är nära noll. Om man däremot sätter ner hjulen på marken (=sätter dit ett horn) så blir det svårt att vrida hjulen, vridmomentet blir stort och det går ut mycket effekt (förutsatt att hjulet snurrar alls).

Hornet ordnar på samma sätt "mothåll" och gör att högtalarmembranet får jobba mer för att uppnå sin förflyttning. Då går det ut mer effekt dvs det låter starkare. Men elektriska ineffekten är i stort sett oförändrad, högtalarens verkningsgrad har alltså ökat, men inte till över 100%, förstås.

[Flint]

Nu kanske trattgramofonstadiet inte är så kul men kanske ett driverdrivet horn är det. Jag spånar.
Vi tar en ganska lätt definierad elektrisk effekt och motar in den i drivern. Den elektriska effekten blir till mekanisk effekt i membranet. Membranets rörelse belastas av hornet och utanför står jag och diggar. Vari ligger själva förstärkningen enligt herrar högutbildade. Systemet kan ju inte producera enegi. Hornet kan som jag ser det påverka verkningsgraden men det vet jag bara av erfarenhet eftersom det blir högre med hornet monterat på drivern än utan.
Är den avgivna akustiska effekten större än den inmatade elektriska?

Nix, men den akustiska effekten är större än om man plockar bort hornet. Jag förespråkar nog heller inte att man ska kalla ett horn för förstärkare, utan just transformator.

Om man skulle ta en annan analogi så är en vanlig högtalare som en bil med de drivande hjulen lyfta. Motorn kan lämna väldigt lite effekt, bara så lite som går åt till att värma lagren och blåsa lite luft runt hjulen. Det blir också väldigt lätt att sätta snurr på hjulen, men effekt går det inte ut någon eftersom vridmomentet är nära noll. Om man däremot sätter ner hjulen på marken (=sätter dit ett horn) så blir det svårt att vrida hjulen, vridmomentet blir stort och det går ut mycket effekt (förutsatt att hjulet snurrar alls).

Hornet ordnar på samma sätt "mothåll" och gör att högtalarmembranet får jobba mer för att uppnå sin förflyttning. Då går det ut mer effekt dvs det låter starkare. Men elektriska ineffekten är i stort sett oförändrad, högtalarens verkningsgrad har alltså ökat, men inte till över 100%, förstås.

Då är vi överens. Problemet verkar vara att lyckas få samma belastning över ett relativt stort område. Vad är det man anser vara en vettig tumregel? 3 oktaver.

[phon]

Tumregler är bra!

Jag brukade bara köra 1,5 oktav, sedan tog nästa horn vid. Multiflare alltså. Mitt nuvarande (gamla) bashorn har 45Hz utvidging i grundhornet, nästa (eller snarare första hornet) tar vid där och utvidgar sig för 135 Hz. Sen gällde det att kompliansanpassa för undre gränsen och mass-anpassa för övre. Eller, det var nog nåt med halsarean mot konarean för övre.

Det har jag också en massa bra tumregler för, för att slippa räkna varje gång. Skulle aldrig klara av det igen. Dessa tumregler är från mitten på -70-talet, långlivade saker. De säkerställer att hornen låter lika illa varje gång man gör ett nytt.


Be mig bara inte att förklara nåt, jag hittade den arkiverade pärmen nyss, men fattar nada. Antagligen hade jag bättre räknedosa då än nu, och datorn var ju inte uppfunnen än. Vill minnas att jag höll på med hyperbolisk utvidgning, många olika horn blev det.

Det som jag har kvar har en volym på 380 liter och drivs av ett 12" Seas 30F. Används då och då för kul skull, när jag vill spela högt eller så

[Svante]

Då är vi överens. Problemet verkar vara att lyckas få samma belastning över ett relativt stort område. Vad är det man anser vara en vettig tumregel? 3 oktaver.

Vet faktiskt inte. Har faktiskt aldrig byggt ett horn.

[IngOehman]

Det beror ju på att den "mekaniska förstärkningen" är oerhört hög!

Även en helt passiv sådan konstruktion är ju en förstärkare!

Själva skivans vindlingar är ju en kod, en prägling bara, och är inte någon effektkälla alls.

Mm, om man med mekaninsk förstärkning menar <förflyttning ut>/<förflyttning in> så är ju förstärkningen >1. Å andra sidan är ju <kraften ut>/<kraften in> <1. Och menar man <effekt ut>/<effekt ut> så är förstärkningen alltid < 1 för ett passivt system. Därför är det väl lite olämpligt att kalla ljuddosan och hornet i en trattgrammofon för förstärkare, det är bättre med transformator. Kanske. Ännu bättre är det väl att förstå hur det är.

Vad jag säger är att spåret är en modulator, och att nålaliggningen agerar ungefär som en transistor - alltså den stjäl effekt från rotationen (matningsspänningen) och skickar den vidare i form av mekanisk effekt, som senare omvandlas till akustiskt.

Läs mitt inlägg igen! Jag har inte påstått att de hela sker specifikt i dosan.

Att spåret inte skulle utgöra en effektkälla vill jag invända emot. Det är inte konstigare än att en nätdel är det.

Nätdelen lagrade elektriska energi motsvaras av rotationsenergin. Spåretsmekaniska form är en modulator bara.

Att effekten tillförs till källan från annat håll är är ju visserligen sant, men inte alltid intressant.

Tyck så du.

Saken är iaf den att all akustisk effekt som kommer ur tratten har transporterats genom spårväggarna och nålen. Spårväggarna matar nålen med mekanisk effekt, alltså är de en mekanisk effektkälla.

Effekten kommer från rotationen, spåret är en modulator bara. Det är därför rotationen riskerar att sacka (om ingen reglering finns) när man stjäl effekt från den.

Å så var det med det!


Vh, iö

[phon]

Så här ser det ut numera. Basreflexrören är ett sentida påhitt, gjordes för några få år sedan. Är dock inte alls säker på att dom fungerar som det är tänkt. Har inte mätt på dom, inte på hornet heller faktiskt. Ovanpå två horn till, + en JBL mellanbas, formande en topp till det hela.

[IngOehman]

Då är vi överens. Problemet verkar vara att lyckas få samma belastning över ett relativt stort område. Vad är det man anser vara en vettig tumregel? 3 oktaver.

Vet faktiskt inte. Har faktiskt aldrig byggt ett horn.

Tumregler är dumregler!

Man kan få horn att fungera bra över hur många oktaver som helst, bara man har ett element med ultrastark motor, och ett pyttelitet, ultralätt* membran.

Fem oktaver är en barnlek att åstadkomma rent tekniskt , ehuru rätt ovanligt att någon hornhögtalare lyckas med...


Vh, iö

- - - - -

PS. *Här får ni en tumregel i varje fall: Lättheten måste vara litenheten^massor.

[Svante]

Effekten kommer från rotationen, spåret är en modulator bara.

Deja vu...

Ok, vad är en effektförstärkare då. Är den en effektkälla?

[IngOehman]

Effekten kommer från nätdelen. Modulatorn är signalen in till effekttransistorns styre.

Den senare låter sig inte på verkas nämnvärt av effektuttaget, och levererar inte primärt effekt, utan information, precis som skivspårets form inte påverkas nämnvärt när nålen swishar förbi, eller rättare samt tvärtom. Spåret levererar information.

Effekten kommer i båda fallen från energireservoaren, alltså nätdelen (laddningsenergi), respektive rotationen (rörelseenergi).


Vh, iö