TSP und Impedanzmessung für jeden- ein Tutorial

wing

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Ingo
Hallo Gemeinde,

mit diesem kleinen Tutorial möchte ich einen verständlichen, kleinen Einstieg in die Welt der Impedanzmessungen geben. Die meisten (mich selbst eingenommen) schreckt das Thema sicher ab, es ist aber leichter als gedacht!

Warum Impedanzen messen?

1. Das wohl naheliegendste sind Messungen von TSPs bei unbekannten Lautsprechern oder zur Kontrolle von bekannten TSP. Hier werden gern seitens der Hersteller geschönte Werte angeben, um die Tauglichkeit für verschiedene Gehäuse zu bescheinigen.
2. Messung von Lautsprechern in Gehäusen: Wie bekommt man am einfachsten die Tuningfrequnenz eines Bassreflex-Systems heraus? Gibt es eine stehende Welle in einem Mitteltongehäuse? Wirkt das Türblech bei einer Frequenz als Passivmembran? Wie hoch kann ein Tiefmitteltöner spielen, ehe es Resonanzen gibt? All diese Fragen lassen sich mit Impedanzmessungen beantworten!

Was wird benötigt?

Meine Erfahrungen beziehen sich ausschließlich auf das "ARTA" Programm Limp. Wer Arta kennt, kann sich leicht in das Programm einarbeiten.
Allgemein ist das Programm aber einfacher als men zunächsten denkt. Dazu später mehr.
Wichtig ist vor allem eine Soundkarte mit einem Stereo- Mikrofoneingang. Ich persönlich verwende eine M-Audio Transit, es gehen aber auch viele andere. Die Messungen funktionieren nach dem Prinzip, das ein bekannter Widerstand mit dem zu messenden verglichen wird.
Weiterhin benötigt man nur noch ein Messkabel, dessen Aufbau im Anhang zu sehen ist. Benötigt wird:
1. ein Stereo-Klinke-Klinke Kabel
2. 2 Krokodilklemmen
3. ein 100-Ohm Widerstand mit 0,5 W. https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=widerstand+100+ohm+0,5w
4. 30 cm Lautsprecherkabel
5. ein Multimeter zur Kontrolle der Schaltung und Ausmessen des Widerstandes.
Alles in allem für weniger als 10€ zu bekommen. Anhand der Abbildung kann man leicht sehen, an welcher Stelle welcher Widerstand auftreten sollte.
20190310_111049.jpg20190310_111115.jpg

Limp- Das Programm

Vorab möchte ich auf das recht übersichtliche Handbuch von Limp verweisen.

http://www.artalabs.hr/AppNotes/LIMP-HB-D2.4 Rev0.0.pdf

Im Zweifel sollte man sich daran halten und die wichtigsten Seiten ausdrucken. Zu den Messungen: Die beliebtere, weil störsicherere Methode ist die, mit einem zusätzlichen Verstärker zu messen. Aus meinen Erfahrungen komme ich allerdings auch super ohne einen zusätzlichen Verstärker aus.

Zum Programm: Nach Installation und Öffnen muss man im Fenster auf "Continue in Demo mode" gehen. Dann befindet man sich im Hauptmenu. Zu Beginn einer jeden Messung muss die Messung kalibiert werden (Button "CAL").
Anhang anzeigen 80003
Hierzu werden die Messklemmen (Krokoklemmen) einfach offen gelassen. Das entspricht einem unendlichen Widerstand. Daraufhin kalibiriert sich Limp- Unregelmäßigkeiten oder Fehler erkennt Limp und meldet diese. Danach kann es schon los gehen. Einfach die Messklemmen an den zu messenden Lautsprecher anschließen und das aus Arta bekannte rote Dreieck drücken (Auf einen sauberen Kontakt achten! Ich musste festellen, dass Krokoklemmen gerne einen erhöhten Übergangswiderstand haben). Die Voreinstellungen passen meist schon, wenn unter "Setup"--> "Audio Devices" die richtigen Ein- und Ausgänge der Soundkarte eingestellt wurden. Das sollte am Anfang kontrolliert werden. Einmal eingestellt passt das aber immer.
Limp_2.png
Wer übrigens genauere Messungen haben möchte nimmt als Generierungssignal "Stepped Sinus". Dieses Signal hat eine höhere Energiedichte für den gerade gemessenen Bereich, wodurch die Messung genauer wird.
Damit hat man schonmal die erste Messung. Wer die TSP messen möchte, formt jetzt als Knetmasse (Masse ungefähr Mms des Lautsprechers) einen Ring, der auf die Membran in Nähe der Staubschutzkalotte gelegt wird. Dann wird unter "Analyze" --> "Added Mass Methode" der Membrandurchmesser und die Masse der Knete eingetragen und eine erneute Messung gemacht.
Limp_3.png
Voila: Limp errechnet die TSP!
Peerless XXLS10_TSP.png

Auswertung

Die Auswertung der Messung ist trivial. Alle Störungen im Impedanzgang stellen Störungen dar. Im Anhnag ist beispielhaft die TSP Messung eines Peerless XXLS 10 und als kleines Quiz die Impedanzmessung in einem Gehäuse für das Bass-Chassis- in welchem Gehäuse ist er verbaut?
Peerless XXLS10.png
Das wars im Prinzip schon! Fragen werde ich in diesem Thread versuchen zu beantworten.
Ich hoffe, dass ich jemand einen Denkanstoß geben konnte, sich mit dem Thema näher zu beschäftigen. Es lohnt sich!

Beste Grüße
 
Zuletzt bearbeitet:
Von Elektrik hab ich ja echt wenig Ahnung, verstehe ich es aber richtig, dass in diesem Fall der Lautsprecher mit dem zarten Ausgangssignal der Soundkarte gespeist wird?
 
Ja, das ist bei TSP-Messung etc. nicht unüblich. Sind ja nun einmal Kleinsignalparameter. Und je nach Soundkarte kommt da auch nicht soo wenig Spannung raus.
 
Die Usb-Soundkarte meines Nexus liegt bei ca 1V Ausgang. Nur so als Beispiel.

Gesendet von meinem SM-G950F mit Tapatalk
 
Man kann aber auch einen kräftigeren Verstärker zwischen Soundkarte und Lautsprecher schalten. Steht aber auch in Post 1.
 
Hallo,

wie Sascha sagte, kann man auch einen Verstärker benutzen. Es erhöht sich der Aufwand. Gemacht habe ich das noch nicht, auch wäre dann die Frage des Anregungspegels wichtig. Theoretisch ist der Verstärker nur vorteilhaft, weil der bekannte Widerstand (in meinem Fall 100 Ohm) so groß sein sollte, wie die Impedanzspitze.

Zur Leistung der Soundkarten: Wie geschrieben gibt es 2 Anregungen. Erstere wäre ein Rauschen. Hier wird die gesamte Leistung der Soundkarte über den gesamten Frequenzbereich zur Messung genutzt. Das ist in der Tat fehleranfällig- starke Windgeräusche oder ein vorbeifahrender LKW können die Messung beeinflussen (die Membran des Lautsprechers fungiert als Passivmembran--> es werden Ströme induziert). Das zweite und bessere Anregungssignal ist ein gestufter Sinus, bei dem die komplette Leistung nur auf ein kleines Frequenzband gegeben wird. Bei Breitbändern wird dabei schon Zimmerlautstärke im Nutzbereich erreicht. Nachteil ist, dass eine Messung dann ca. 6 Minuten dauert. Für die Ermittlung der TSP kann man den Bereich aber begrenzen, z.B. 20-200 Hz statt 20-20 kHz. Dies ist bei beiden Anregungen möglich.
 
Ich habe den ersten Post nochmal ein wenig angepasst. Dürfte jetzt übersichtlicher sein..

Da ich das Set auch nur selten brauche, würde ich es auch zum "Testen" an ausgewählte, vertrauenswürdige User versenden. Ich behalte mir aber vor, wer es bekommt und wer nicht- ist nicht böse gemeint, aber ich möchte es auch wieder bekommen.

Dann muss nur noch Limp installiert werden.
 
Ich versuche mich gerade an der Impedanzmessung eines TMT, aber ich krieg beim besten Willen kein sinnvolles Ergebnis raus.
Den Adapter hab ich wie beschrieben gelötet und schon ca 100 mal durchgemessen. Der müsste passen.
Aber egal ob ich die Onboardkarte, eine USB Soundkarte oder auch ein anderes Laptop nehm, die gemessenen Werte schwanken lustig zwischen 50000 und paar Millionen Ohm.
Mit dem Behringer UMC202 ist es dann so, dass die Messung entweder eine Linie mit konstant 100Ohm oder Null Ohm ergibt, je nach dem welchen Eingang der Karte ich verwende....

Das Sinussignal höre ich auf dem angeschlossenen TMT.

Was mach ich denn da bitte komplett falsch???^^
 
Das klingt aber schon ganz nach einem Problem im Adapter - Kurzschlüsse, Kanäle vertauscht, schlechte Kontakte.
Hatte ich bei meinem fliegenden Versuchsaufbau letztens genau so wie du.

Am Ende habe ich einen Kurzschluss an einem der Eingänge nach GND gefunden, und ein Kontaktproblem am Widerstand. Dann liefs.
 
Ich hab den Adapter mehrfach neu zusammengebaut. Zuletzt mit Wago Klemmen.
Mit dem Multimeter sind alle Widerstände plausibel, ich find keine Kurzschlüsse.
Die Onboardkarte gibt ca 1V aus, die USB Karte auch. Reicht das evtl doch nicht aus mit dem 100Ohm Widerstand?
Oder wären dann die Messwerte nur etwas daneben aber nicht so vollkommener Blödsinn.
 
Hallo,
bitte prüfen:
1. Du hast von jedem Eingang zu jedem Ausgang eine Widerstandsmessung mit dem Multimeter gemacht?
2. Du hast eine Stereo- Soundkarte (Ein- und Ausgänge)?
3. Du hast die Kalibrierung gemacht?


Edit: Zeig mal ein Bild des Kabels und vom Anschluss an die Behringer.

Viele Grüße
 
Also der Adapter passt. Ich hab wirklich alle Kontakte gegeneinander gemessen.

Es sieht so aus als wäre meine Soundkarte doch nur mono..

Am behringer hab ich mittlerweile ne Messung hinbekommen, die zumindest ansatzweise passt.
Am Phasennulldurchgang kann ich die Resonanzfrequenz ablesen, der Wert passt auch genau zur Simulation und zur Nahbereichmessung.
Der Impedanzverlauf passt vom Verlauf(2 spitzen beim bandpassgehäuse) , liegt aber von den Werten her noch komplett daneben (zwischen 0,6 und 1 ohm).
 
Hast du den richtigen Referenzkanal gewählt? Ich meine, dass man den auch einstellen kann. Müsste bei "Measurement Setup" sein.
 
So...
Meine Soundkarte hat doch einen Stereo Eingang fürs Mikrofon.
Allerdings funktioniert der nur richtig, wenn man ältere Treiber INKL. dem ansonsten nutzlosen Audio Manager installiert....
Jetzt funktionieren die Messungen wie sie sollen.

Was ich am Behringer falsch mach weiß ich nicht, spielt aber jetzt keine Rolle mehr :p

Sorry fürs Thread Zumüllen... Kann man das löschen? Hilft ja niemand weiter^^
 
Ich will mich auch mal an den Messungen versuchen. Möchte den Adapter allerdings mit Chinch basteln, da meine Usb Karte entsprechende Anschlüsse hat. (Behringer uca 222)
Ich verstehe die Zeichnung folgendermaßen:
Ausgang Links - bleibt freiAusgang rechts - direkte verbindung eingang links
Über 100ohm Widerstand mit Eingang rechts und plus von zu messensem Lautsprecher
Masse von Eingang und Ausgang - minus an lautsprecher

Ist das so richtig?

Bei der Messung gibt es also einmal ein direktes signal ausgang=eingang links und ein signal ausgang über widerstand auf eingang rechts.
Wie wird dann der lautsprecher gemessen?
 
Stimmt so (Edit: nicht. Rechts und links vertauscht. Habs im Text editiert.). Die 100Ohm sind der Referenzwiderstand. Den rechten Kanal braucht ARTA als Referenzkanal, so wird einerseits der unbekannte Ausgangswiderstand der Soundkarte eliminiert, als auch der unbekannte Frequenzgang.

ARTA rechnet dann einfach R_Lautsprecher=U(Kanal_Links)/((U(Kanal_Rechts)-U_Kanal_Links))/100R).
Damit die Werte im richtigen Bereich landen, und nicht z.B. das Rauschen größer ist als (U(Kanal_Rechts)-U_Kanal_Links)), ist es wichtig dass der Widerstand ungefähr so groß ist wie die Impedanzspitze des Lautsprechers.
 
... Profis machen das dann mit Verstärker, um den Pegel bei der Messung erhöhen zu können (Messen im praxisnahen Leistungsbereich, größerer Rauschabstand) und verschiedenen Widerständen.
IMHO kommt man mit einer Messung mit Soundkarte schon recht weit. Hier darf der Widerstand aber nicht viel kleiner als 100 Ohm gelegt werden.
 
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