Diskussion:Elektrostatischer Lautsprecher

message: Hallo,
wie ich sehe sind meine früheren Anmerkungen auf fruchtbaren Boden gefallen und zum Teil übernommen worden. ;-)
Im Text sind jedoch immer noch Ungenauigkeiten und Fehler enthalten.
Kapitel Aufbau/Gegentaktaufbau:
Zur Isolierung kommen verschiedenste Materialien zur Anwendung. Polyester ist eines, allerdings weder das übliche noch das geeignetste Material. Gängig sind PVC bei Statoren, die aus Drähten gefertigt sind und Polyamide wie Nylon bei metallischen Lochblechen. Daneben gibt es noch eine Reihe von Polymeren wie Polyurethan mit günstigen Eigenschaften, die häufiger Anwendung finden. Acryllacke finden im DIY-Bereich des öfteren Verwendung. Metallische Lochbleche werden typischerweise gepulvert, seltener Nass lackiert (bzw. Kombinationen von pulvern und nass lackieren), Polyesterpulver sind aber von ihren Eigenschaften nicht optimal. Weder in Alterungsbeständigkeit noch Durchschlagsfestigkeit (also Sicherheit!!) erzielen Polyesterpulver in dieser Anwendung Top-Ergebnisse!
Als Membranmaterial kommen fast ausschließlich PET-folien (Polyester) zum Einsatz (Markennamen z.B. Mylar/Hostaphan), wobei hier nicht jedes Derivat auch tauglich ist. Polypropylenfolien sind gelegentlich verwendet worden und angefangen hat die Geschichte mit blattvergoldetem Schweinedarm.
Ansteurung:
Direktgekoppelte Hochvoltverstärker gibt es kommerziell überwiegend auch in Transistor-Technologie. Zwar sind Röhren hier immer noch (wie bei NF-Verstärkern auch) überlegen, aber fast nur noch im HiFi-Bereich zu finden.
Inverter-Prinzip:
Diese Sonderform ist schon so alt, daß anscheinend sogar wieder neue Patente für diesen alten Hut geschrieben werden können. Es erscheint 1972 quasi ´nebenbei´ in einer Patentschrift von Harold Beveridge (US 3,668,335) und nochmals 1985, der wiederum frühere Quellen in Betrachtung zieht. 
Gemessen am praktischen Wert und Marktanteil, ist dieses Prinzip nicht besonder erwähnenswert. Es bereitet zudem enorme Schwierigkeiten in der Praxis (geringe Alterungsbeständigkeit und viele Ausfälle) und Final, die einzige Firma, die solche ESLs produzierte ist daran kaputt gegangen. Die Beiträge aus den Links sind eine Wiedergabe von Marketingsprüchen, die mit der Realität wenig zu tun hat. Gerade die Behauptung höheren Wirkungsgrades und größerer Langlebigkeit wurde eindrucksvoll widerlegt. 
Spannungansteurung:
Die Formel  für die resultierende Kraft ist falsch. Die Spannung Ub ist die an den Statorblechen anliegende Spannung. Die zwischen Membran und Stator anliegende Spannung ist dann mit Ub/2 anzusetzen. Alternativ kann auch mit dem Stator-Stator-Abstand 2d gerechnet werden.
Die auftretenden elektrostatischen Kräfte sind in der Tat gering und nehmen sehr schnell mit steigendem Elektrodenabstand ab. Da im Gegenzug aber die anzutreibende Masse sehr gering ist, sind trotzdem Beschleunigungswerte erzielbar, die allenfalls ein kleiner dynamischer Hochtöner noch übertreffen kann.
Der Kennschalldruck des reinen Elektrostaischen Panels ist hoch. Die Wiki-Erklärung ist etwas irreführund, da der Kennschalldruck eine leistungsabhängige Größe ist und in Bezug auf 1W Leistung gesehen wird. Nur aufgrund des Umstandes dass nahezu alle Verstärker als Spannungsquellen arbeiten hat man die Messung mit 2,83V eingeführt (dann setzt ein Widerstand von 8Ohm 1W Leistung um (es fließt ein Strom von ca. 350mA). Als Wandler, der mit sehr hohen Spannungen arbeitet ergibt eine Messung mit 2,83V tatsächlich miserable Werte. Anders sieht es aus, wenn man tatsächlich 1W Leistung einspeist. Es fließen beim ESL durch seine Hochohmigkeit nämlich nur winzige Ströme. Der Kennschalldruck bezogen auf die Leistung (das Produkt aus Spannung und Strom) ist dann de Facto sogar hoch! Das spiegelt sich auch im effektiven Wirkungsgrad der bis zu 30% beträgt, gegenüber 0,5-5% beim dynamischen Lautsprecher.
Die Formulierung "Der Kennschalldruck von Elektrostaten (ohne Horn) ist ser begrenzt" ist falsch. Die Erwähnung eines Horns geradzu unsinnig. Sinn und Zweck eines Hornes ist eine bessere Anpassung einer kleinflächigen Membran an die Luft. Eine ESL-Membran mit einem Höhe-Breite Verhältnis 8:1 ist innerhalb ihres Arbeitsbereiches ideal an die Luft angepasst. Ein Horn brächte in diesem Fall also keine Verbesserung!
Vorteile:
das Impulsverhalten und Einschwingverhalten eines Lautsprechers haben in erster Linie nichts mit dessen bewegter Masse zu tun. Der hochlineare Antrieb und die gute Anpassung an die Luft spielen eine tragende Rolle. Genau genommen führt die geringe mechanische Reibung zu hohen Gütewerten Q und damit zu verzögertem Ausschwingen auf der Resonanzfrequenz.
Die wahren Vorteile sind dagegen: Ein vollflächiger linearer Antrieb, der erst die weiche, dünne und leichte Membran erlaubt. Die hervorragende (ideale!) Anpassung an die akustische Impedanz der Luft, der den Verzicht auf ein Gehäuse möglich macht. Der große frequnezbereich, der durch eine Membran abgedeckt werden kann (Breitbandigkeit). Die durch das fehlende Gehäuse fehlenden Hohlraumresonanzen, frühzeitige Reflexionen und fehlende Energiespeicher, sowie die resultierende, in vielen Hörräumen vorteilhafte Abstrahlcharakteristik (dipolar).
Nachteile:
Der Klirr der auch bei Gegentaktansteurung entsteht hat nicht das geringste mit unterschiedlichen Abständen zu tun! Bei einem symmetrischen Gegentakt-ESL nach dem Konstantladungsprinzip (leitfähige Membranbeschichting mit sehr hohem Widerstandswert) bildet sich ein homogenes Feld zwischen den Elektroden. Damit ist per Definition die Kraftwirkung an allen Punkten des von den Elektroden aufgespannten Raumes gleich. Die Position der Membran spielt dabei keinerlei Rolle. Der Klirr entsteht nahezu ausschließlich durch Nichtlinearitäten und Sättigungseffekte im ansteuernden Übertrager-Transformator. Bei den eher unüblichen Konstantspannungs-ESLs (gut leitfähige Membranbeschichtung) gilt dagegen der quadratische Kraft-Entfernungs-Zusammenhang (sogar zusätzlich noch mit einem Selbstverstärkungseffekt durch die Ortsveränderlichkeit der Ladung).
Die Schallabstrahlung erfolgt nicht zwangsläufig stärker gerichtet als mit einem herkömlichen Lautsprecher. Das ist alleine ein Frage der geometrischen Abmessungen der Membran, vor allem in der horizontalen Dimension. ESL-Membranen sind nahezu beliebig gestaltbar, auch nahezu beliebig klein oder schmal. Daneben gibt es die im Text erwähnten mechanischen und elektronischen Tricks zur Aufweitung der Richtcharakteristik.
Das Prinzipbild von Geir Henningsen weist Fehler auf.
Bei einem Konstantladungs-ESL ist es ganz einfach. An die beiden Statoren ist eine einzige Signalspannungsquelle angeschlossen. Die Membran selbst erhält nur ein Ladungssymbol Q aber keine Verbindung. In der Realität hängt die Membran an einem Anschluss eines kleinen Hochvolt-Netzteils, das die Ladung auf der Membran erzeugt und erhält (Batterie-Symbol). Der zweite Anschluss des Netzteils geht auf den Mittelabgriff des Übertrager-Transformators (repräsentiert die Signalspannungsquelle), dessen äussere Anschlüsse wiederum an die Statoren kommen. Die in Wiki Commons zu findenden Bilder ´Electrostatic loudspeaker.svg´ und ´Es spk.gif´ sind korrekt.
Quellen:
2 der drei Quellen behandeln das bedeutungslose Inverterprinzip. Deutsche Quellen sind leider rar. Englischsprachige dagegen gibt es eine Reihe.
Prof F.V. Hunt´s Abhandlungen,, der aufgeführte Peter Baxandall, Peter Walker (Quad), Ron Wagner, Roger Sanders, et al.
Bei Literatur ist es ähnlich. Gute deutschsprachige Texte sind eher Mangelware oder Patentschriften. Die üblichen Lautsprecherhandbücher haben alle scheints beim Klinger (Franzis-Verlag) abgeschrieben und keiner weiss etwas wirklich genaues.
Gruss
Calvin
:Das was du sagst, mag so stimmen, aber für mich als Laie in der Lautsprecher Technik ist es nur sehr schwierig nachzuvollziehen.
:Deine letzten Verbesserungsvorschläge habe ich soweit ich sie verstand ein geflochten, aber jetzt geht es um Details, die ich als einfacher Elektroniker nicht verstehe.
:Am einfachsten wäre es, wenn du direkt den Artikel änderst, statt hier die Fehler aufzulisten. Ideal wäre es Natürlich, wenn du zu jeder Aussage eine Quelle hättest und die auch gleich angibst, sie muss nicht Deutsch sein. Ich könnte auch selber Belege suchen, aber da ich nicht mit der Materie vertraut bin, habe ich mühe Englischsprachige Belege zu finden und richtig zu deuten.
:-- MichaelFrey 00:41, 6. Jun. 2010 (CEST)