Tauchspulenlautsprecher Logikproblem?
Hallo!
Wenn über einen Tauchspulenlautsprecher (LS) Strom fließt, wird dessen Membran ja durch die Lorentzkraft ausgelenkt.
Wenn der Strom abgeschaltet wird, bringt sich der LS dann schlagartig wieder in die Ausgangslage zurück?
Falls nein: Wie kann er dann pulsierende DC abspielen?
Falls ja: Warum wird das Signal nicht verzerrt, wenn ein jeder Stromimpuls 2 Bewegungen hin und zurück erwirkt?
Lg
3 Antworten
Du kannst dir dieses Problem auch von der mathematischen Seite aus erschließen, mithilfe der Fourier-Analyse. Ein Signal wird dabei als eine Überlagerung, d.h. Summe, von sinusförmigen Signalen dargestellt. (Ist das Signal nicht periodisch, dann kommt dabei ein kontinuierliches Spektrum heraus. Ist es periodisch, dann erhält man eine Reihe diskreter Oberschwingungen.)
Mit Diagrammen wird sofort klar, worum es dabei geht. Die Formeln dazu sind, wie immer, etwas mühsamer zu verarbeiten.
https://www.google.de/search?q=fourieranalyse+rechteckimpuls&tbm=isch
https://de.wikipedia.org/wiki/Rechteckschwingung
https://de.wikipedia.org/wiki/Fourierreihe
Dein Lautsprecher wirkt nun, wie jedes real existierende System, als Filter, d.h. er setzt nicht alle Signalfrequenzen gleich effizient in mechanische Schwingungen um. Ungefähr ab seiner oberen Eckfrequenz (die Grenze ist fließend) ignoriert er die höherfrequenten Teilsignale. Aus einem (theoretisch) rechteckförmigen elektrischen Impuls wird ein nur annähernd rechteckförmiger Verlauf der Membranauslenkung.
Auf diese Weise wird das Signal tatsächlich verändert: Rechteckimpulse hören sich in mit realen Verstärkern und Lautsprechern nur annähernd so häßlich an wie sie das auf einer perfekten HiFi-Anlage für perfekte Ohren täten.
Bei Musik im herkömmlichen Sinne wird diese Filterwirkung nicht als Verzerrung wahrgenommen, sondern einfach als verringerte Klangpräsenz, z.B. beim Mittelwellenradio im Vergleich zu UKW. Was als Verzerrung wahrgenommen wird, das beruht nicht auf der Filterung, sondern auf Nichtlinearität: An gekrümmten Kennlinien der Übertragungskette, typischerweise bei Übersteuerung (klassisches Beispiel: Jimi Hendrix) entstehen Frequenzen, die im Ausgangssignal nicht vorhanden waren. Aber das ist ein Thema für sich.
Ein Lautsprecher gibt den Ton wieder, indem man Wechselstrom anschließt.
Mit Gleichstrom passiert die Auslenkung in eine Richtung, je nach Polarität der Gleichspannung.
Wenn man den Gleichstrom abstellt, geht der Lautsprecher mehr oder weniger "schlagartig" in seine Ruheposition zurück gezogen je nach Membrangröße schneller oder langsamer, da ja Luft verdrängt werden muss.
Daher, ja man kann pulsierenden Gleichstrom wiedergeben - anhören wird sich das aber eher schwarzen oder pfeifen, je nach Frequenz...
Verzerrt wird das Signal auch, je nach Spannung des Signals...
Die Membran selbst, sowie deren Aufhängung, hat eine gewisse Steifheit und verhält sich dadurch wie eine Feder.
Fließt kein Strom, so befindet sich die Membran in ihrer Ruhelage und ist kraftfrei.
Die Kraft der Spule lenkt die Membran aus ihrer Ruhelage aus. Diese Auslenkung erfolgt genau bis zu dem Punkt, wo sich Lorentzkraft der Spule und Rückstellkraft der Membran kompensieren. Gäbe es die Rückstellkraft nicht, würde bei Anlegen eines Signals mit Gleichanteil die Spule in eine Richtung beschleunigt und daraufhin aufgrund ihrer Massenträgheit "ins Unendliche abhauen", schließlich bewirkt das Magnetfeld an sich eine Beschleunigung. Diese wird nur deshalb zu einer endlichen Auslenkung, da es eine Rückstellkraft gibt, die (bei kleinen Auslenkungen proportional) mit der Auslenkung wächst.
Die Membran geht nach Abschalten der Gleichspannung auch nicht "schlagartig" in die Ruhelage zurück, sondern benötigt natürlich auch dafür eine gewisse Zeit, weil er von der "Feder" erst einmal wieder beschleunigt werden muss. Dabei würde er auch über das Ziel hinausschießen und um den Nullpunkt oszillieren, wenn der Verstärker selbst nicht niederohmig wäre und daher ein Großteil der Bewegungsenergie der Membran nach Durchschreiten der Ruhelage tatsächlich im Verstärker selbst in Wärme umgewandelt würde. Verschiedene Verstärkerschaltungen können das übrigens unterschiedlich gut, was durch den so genannten Dämpfungsfaktor des Verstärkers angegeben wird. Bei zu geringer Dämpfung ist die Klangwiedergabe "unsauber".