14. September 2020

Impedanz messen / Tuningfrequenz von Bassreflexgehäusen ermitteln

Ein Lautsprecher stellt für einen Verstärker immer eine komplexe Last dar, d.h. ein z.B. mit 4 Ohm angegebenes Lautsprecher-Chassis kann im eingebauten Zustand je nach Gehäuse und Frequenz ein vielfaches der angegebenen 4 Ohm Last für den Verstärker darstellen.

Manchmal ist es interessant zu wissen, wie sich ein Lautsprecher von der Impedanz her im Gehäuse verhält (auch "impedance rise" oder fälschlicherweise "box rise" genannt) und dann ist es gut zu wissen, dass man so etwas durchaus mit geringem Aufwand messtechnisch ermitteln kann.

Impedanz messen mit Stromzange, Multimeter und Taschenrechner

Zum einen könnte man mit einer AC RMS Stromzange ** sowie einem Digitalmultimeter (DMM) ** im V(AC) RMS Modus Strom und Spannung messen und den Widerstand errechnen (R = U/I), was mit folgendem Aufbau machbar wäre:

Der Vorteil dieser Methode ist, dass man auch bei hohen Ausgangsleistungen des Verstärkers die Impedanz ermitteln kann (z.B. beim "brummen" bei SPL Wettbewerben). Es geht im Kleinsignalbereich aber auch mit nur einem Multimeter, zwei kleinen passiven Bauteilen und ganz ohne zu rechnen.

Einfach und schnell Impedanz messen

Ein 10 Ω und ein 1 kΩ Widerstand sowie ein DMM reichen für eine recht genaue Messung aus. Wer es ganz genau haben will, nimmt entweder Widerstände mit 1% Toleranz oder Spindelpotentiometer, welche sich sehr genau einstellen lassen.

Der Messaufbau sieht folgendermaßen auf :

Die Durchführung der Messung ist denkbar einfach und in zwei Schritten durchgeführt:

  1. Kalibrierung der Messschaltung
    • Zu messenden Lautsprecher durch einen 10 Ohm Widerstand ersetzen
    • Zum Lautsprecher passendes Sinussignal einspeisen (z.B. 50 Hz bei Subwoofern), wenn keine Testton-CD vorhanden ist, geht auch ein Funktionsgenerator **, der das Signal direkt an der Endstufe einspeist.
    • Radio langsam hochdrehen, bis das Multimeter am Endstufenausgang 10mV anzeigt. Sollte man mit dem Radio die 10mV nicht genau treffen, mit dem Gain Regler der Endstufe feinjustieren.
    • Den 10 Ohm Widerstand durch den Lautsprecher ersetzen
  2. Durchführung der Messung
    • Die Frequenz, bei welcher die Impedanz ermittelt werden soll, als Sinuston einspeisen
    • Die Anzeige des Multimeter in mVolt entspricht der Impedanz in Ohm
    • Messung mit gewünschten Frequenzen wiederholen
  3. Fertig

Einfach, oder ? In der Praxis sollte man die Messung an einen windgeschützten und ruhigen Platz durchführen, da kleinste Einflüsse auf die Membran das Messergebnis stark beeinflussen. Auch sollten (soweit möglich) im Auto alle vorhanden aktiven Frequenzweichen deaktiviert / überbrückt werden, damit es keine Beeinträchtigung des Sinus-Signals gibt.

Auch wichtig : je nach Signalquelle kann gerade im unteren Frequenzbereich die Spannung des Sinussignals unterschiedlich ist. Hier heisst es regelmässig mal auf die Kalibrierung umschalten und schauen, ob die 10mV noch anliegen. Wenn nicht, muss nachgeregelt werden.

Dank der geringen Komponenten kann man den Messaufbau problemlos „fliegend“ aufbauen, ich habe jedoch für etwas mehr Ordnung bei der Messung und eine längere Einsatzbereitschaft eine kleine Messbox aufgebaut und mit 6 Lautsprecher-Bananenbuchsen ** erweitert, ein kleines Gehäuse nimmt die Teile sicher auf.  Ein kleiner 2*UM Kippschalter ermöglicht je nach Schaltstellung die Kalibrierung mit dem 10 Ohm Widerstand oder die Messung am Lautsprecher ohne große Umsteckerei. Einfacher geht es nicht.

Ein weiterer Benefit von solch einer Impedanzmessung ist auch die genaue Bestimmung der Tuningfrequenz von einem Bassreflex-Gehäuse. Nimmt man den Impedanzverlauf von einem Lautsprecher, welcher in einem Bassreflex-Gehäuse verbaut ist auf, erkennt man am unteren Frequenzende zwei Impedanz-Maxima. Und genau zwischen diesen beiden Bergen, quasi im Tal, befindet sich die Tuningfrequenz des eingebauten Bassreflexkanals.

Einfach mal ausprobieren (gerade bei selbstberechneten Subwoofer-Gehäusen), ihr werdet überrascht sein wenn ihr seht, wie stark die errechnete Tuningfrequenz von der tatsächlichen (also der gemessenen) abweicht. Bei mir waren es 35 Hz errechnet und 30 Hz gemessen.

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One comment on “Impedanz messen / Tuningfrequenz von Bassreflexgehäusen ermitteln”

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