Wir basteln uns eine Bochs..........
im Mai dieses Jahres wird es 8 Jahre her sein, dass wir uns mit einem Zwei-Wege Lautsprecher Klein aber fein vom Schreinerbetrieb Feirtag aus Augsburg beschäftigten. Damals fiel uns das sehr angenehme Timbre des kleines Lautsprechers auf - und so kam er zu seinem Namen. Wir hatten seinerzeit auch relativ schnell den "Schuldigen" für den schönen "Sound" ausgemacht, es war der Tiefmitteltöner Eton 5-880 HEX. Seinerzeit sagten wir uns, dass wir unbedingt mal einen komplett eigenen Lautsprecher mit diesem Chassis bauen müssten, wenn wir einen ebenso schön klingenden Hochtöner dazu finden würden.
Über 7 Jahre hat es gedauert und war schon fast vergessen, als wir einen Hochtöner im RAR hatten, der uns wieder an den Eton denken ließ. Der Harwood AM20 (nur Abonnenten), im Vertrieb von HiFi-Sound Münster, hinterließ in unseren Messräumen einen wirklich sehr guten Eindruck und war auch akustisch schön anzuhören, wie die Soundfiles der Messungen unter Winkel aus dem Messraum belegen. In dieser Disziplin "zischt" so mancher Hochtöner unter jedem Winkel anders, was im allgemeinen kein gutes Vorzeichen für ein gute Anpassbarkeit an andere Chassis oder Hörraum ist.
Da unsere DUO-DXT ein sehr beliebter Lautsprecher, vielen aber doch etwas zu teuer ist, lag es nahe noch einen Lautsprecher "unterhalb" der DUO-DXT zu entwickeln, der zumindest ähnliche Klangeigenschaften aufweisen sollte. Von der Entwicklung dieses Lautsprechers handelt der folgende Bericht.
Wir hatten 2006 vor der Klein aber Fein gesessen und über den wunderbar knorrigen Bass gestaunt. Rund, angenehme Stimmwiedergabe, immer lässig am Ohr. Das sind so die Momente in denen man ein Chassis ins Herz schließt, oder denkt ..auch nur ein weiterer Lautsprecher. Nur der Kalottenhochtöner hatte uns nicht so richtig gefallen, er spielte etwas lustlos, machte irgendwie keinen Spaß. Mit dem Harwood AM20 bot sich dann 2013 die Möglichkeit einen wunderbar klingenden Lautsprecher zu bauen, so zumindest der Plan. Auch schon seit einiger Zeit gärte in der Ideenschublade ein Gehäuse zu verwenden dass man weitestgehend fertig bekommen kann. Wir hatten dann bei der Firma Kammwerk ein passendes 8 Ltr. Gehäuse gefunden mit angenehm kleinen Maßen. Leider gibt es diese Gehäuse aber auf den Seiten von Kammwerk nicht mehr und man findet sie jetzt nur noch bei Ebay zu einem höheren Preis.
Es wird, wenn wir unseren neuen Shop eröffnet haben, aber auch ein Kaufgehäuse von HiFi-Selbstbau geben, oder eine gefräste Schallwand, oder......... da haben wir im neuen Jahr einiges vor.
Gleich eine schlechte Nachricht am Anfang. Mit Veröffentlichung diese Bauvorschlages werden wir jetzt und in Zukunft keine Frequenzweichenschaltpläne mehr veröffentlichen. Wer einen unserer Lautsprecher nachbauen möchte, wird die Frequenzweichenbauteile bei uns erstehen müssen. Teilweise schlechte Erfahrungen der letzten Jahre zwingen uns leider zu diesem Schritt. Mitgeliefert wird bei den Bauteilen dann ein in Folie geschweißter, mit HSB Copyright versehener Schaltplan. Selbstverständlich werden unsere Abonnenten einen prozentualen Vorteil dem Normalkunden gegenüber haben.
Gleichzeitig gehen wir mit dieser Maßnahme dem leidigen Thema, "ich baue eine bessere Spule ein.....die Box hat ja gar keinen Bass" aus dem Weg.
Soooooo.......... warum ist der Lautsprecher wie er ist? Damals hatten wir geschrieben: "klingt ganz schön erwachsen der Kleine". Das hatten wir immer Hinterkopf und sollte sich mit diesem Baubeispiel auch bestätigen. Beim Tiefmitteltöner Eton 5-880 HEX haben wir es mit einem technisch wirklich außergewöhnlichen Chassis zu tun. Seine Sandwich Hexacone Membrane ist sehr stabil gegen Verwindungen, dabei doch sehr dämpfend und bis ca. 2500 Hz nahezu perfekt, der ideale Tiefmitteltöner für eine Zweiwege-Box also. Seine (HSB) Parameter lassen ihn in einem 10 Ltr großen Bassreflexgehäuse bis etwa 55 Hz hinunter spielen, das hört sich für meisten Leser der jungen Generation nicht sehr tief an. Alles was nicht mindestens bis 20 Hz spielt ist da gleich durchgefallen. Wer aber schon mal diverse Klein-Lautsprecher gehört hat, die teileiweise mit Tiefgang ab 80 Hz angegeben werden, weiß das besser einzuordnen und kommt mit dem DK-Sat wunderbar zurecht. OK, Dinosaurier Tiefbassorgien und Rockkonzert Pegel sind mit der DK-Sat nicht zu machen, aber dafür ist die Box auch nicht konzipiert.
Wir haben es mit einem Lautsprecher zu tun, der absolut realistisch, angenehm und sehr räumlich klingen soll. Wer es lauter mag, wird sicher schön finden, dass wir im laufe des Jahres ein Subwoofer-Unterteil zum DK-Sat bringen werden, den DK-Sub. Die beiden zusammen erheben die Kombination dann zum vollwertigen Drei-Wege Lautsprecher. Im Moment denken wir noch darüber nach ob wir das Ganze dann vollaktiv oder teilaktiv (nur Sub) ausführen sollen.
Damit der Lautsprecher aber auch allein funktioniert, haben wir zu einem kleinen Trick gegriffen der am Markt durchaus üblich ist: man macht das Gehäuse etwas kleiner als das theoretische Ideal und stimmt den Lautsprecher so ab, dass er etwas größer klingt als er wirklich ist.
Dadurch spielt die Kombi bei 50 Hz etwas leiser, darüber jedoch minimal lauter und das wird bei den allermeisten als angenehm empfunden. Zugegeben, wir haben das nicht so forciert wie es die Industrie macht, die lässt so manchen Kleinen ganz schon wummern, aber im richtigen Maß ist das sehr angenehm.
Herausgekommen ist ein von uns modifiziertes Gehäuse, basierend auf dem Kaufgehäuse von Kammwerk
Die umlaufende Versteifung wurde von uns durch eine quadratische Querversteifung ersetzt. Den vorderen Ring kann man weglassen, dieser dient nur zum mehrfachen Austausch der Schallwand. Da wollen wir eventuell das Gehäuse noch mit anderen Kombinationen verwenden.
Man sollte aber unbedingt das Tiefmittelton-Chassis hinten frei fräsen um die Luftzirkulation der Membran nicht zu behindern.
Alle Wände 19 mm MDF, Schallwand 19 oder 22 mm MDF. Hochtöner 1,5 cm außermittig. Rohr BR-45TR (Monacor). Wie sich das Ganze misst und wie die Chassis zusammen kommen, jetzt im Technikteil:
Impedanz-Messungen an der DK-Sat
Zunächst wurde - wieder mal - die Impedanz im Gehäuse ohne Absorptionsmaterial getestet (rote Kurve). Stehende Wellen im Gehäuse bilden sich so "am schönsten" aus und haben die besten Chancen im Impedanzverlauf erkannt zu werden (durch Vergleich mit der Impedanz in Freiluft ohne stehende Wellen (schwarze Kurve) bzw. im Gehäuse MITAbsorptionsmaterial (grüne Kurve)):
-> 2 "Ausreißer" bei 335 und 668 Hz sind zu erkennen
Die 668 Hz (Wellenlänge = 343/668 = 0.513 m) passen noch in etwa mit der Innenhöhe von 267 mm zusammen (merke: eine stehende Welle bildet sich aus, wenn 1/2 Wellenlänge zwischen 2 parallele Wände passt), aber wo kommen die 335 Hz her? Das kann eigentlich nur eine mechanische Resonanz sein (die Frontplatte unseres Testgehäuses ist nur an 4 Punkten verschraubt) oder es gibt eine umlaufende stehende Welle, da das Chassis relativ groß ist und der vorstehende Magnet die Ausbildung einer "einfachen" stehenden Welle unterbindet?
| Eine umlaufende stehende Welle gibt es z.B. auch in Fahrzeugreifen: beim Auftreffen des Gummis auf die Fahrbahn entsteht ein Stoß, der im Innern des Reifens eine breitbandige Schallwelle erzeugt, die sich (von der Seite betrachtet) "nach links" und "nach rechts" ausbreitet. Erfolgt eine erneuter Stoß addiert sich diese Anregung mit den umlaufenden Wellen, die genau 1x in den Umfang passen und verstärkt diese, woraus eine Resonanz entsteht (bei 15" Felgendurchmesser und einem Reifenumfang von 2 m bzw. 25" Durchmesser ist die mittlere Weglänge etwa 20" * π = 1.6 m -> Resonanzfrequenz = 343/1.6 = 215 Hz). |
Wie dem auch sei - MITdem empfohlenen Absorptionsmaterial wird die obere Impedanzspitze völlig abgebaut während die Spitze bei 335 Hz im Pegel reduziert und leicht abgebaut wird.
Zur Absorption wurden auf die Gehäuserückwand 2 Lagen Glaswolle aufgebracht und mit einer dritten Lage Noppenschaumstoff abgedeckt. Die Seitenwände würden dann mit einem umlaufenden Ring Noppenschaumstoff belegt und der Zwischenraum zwischen Tieftöner und Rückwand wurde mit Polyestervlies ausgefüllt. Summa summarum wurde das Volumen für eine Bassreflexbox relativ stark bedämpft.
Trotzdem kommt aus dem Bassreflexrohr noch eine Menge unerwünschter Schall heraus:
-> BR-Abstimmung auf 50 Hz mit "Schutz" bei 1 kHz
Die 1 kHz rühren aus der Länge des BR-Rohres: es ist zwar physikalisch "nur" 140 mm lang, aber an den Enden noch etwas Luft mit (ca. 70% des Durchmessers) und macht das Rohr akustisch länger. Den Trick mit den Löchern auf halber Rohrlänge (wie bei er Take 3, nur Abonnenten) konnten wir hier leider nicht anwenden, da ansonsten die Abstimmfrequenz zu hoch gerutscht wäre. Da das BR-Rohr aber nach hinten zeigt wird die Überlagerung mit dem nach vorne abgestrahlten "erwünschten" Schall erschwert. Ideal wäre ein Passivstrahler wie bei der DUO-DXT, aber die fangen erst bei 17 cm Membrandurchmesser an . . .
Schalldruck-Messungen an der DK-Sat
Man kann zwar auch mit unseren Podestmessungen ein Boxsim-Modell bauen (was wir auch immer im Vorfeld machen um die Position der Chassis auf der Schallwand festzulegen), aber dann muss Boxsim den Einfluss der Schallwand simulieren. Der gegenseitige Einfluss der Chassis aufeinander kann mit Boxsim gar nicht simuliert werden. Wenn also das Gehäuse vorhanden ist macht es immer Sinn die Chassis noch einmal im Gehäuse zu messen und DIESEDaten dann für ein Boxsim-Modell zu verwenden. Wir erstellen parallel dazu immer noch ein weiteres Boxsim-Modell mit Daten am Hörplatz - aber dazu später noch mehr.
Zunächst mal die Messungen am Tief-/Mitteltöner:
-> im Gegensatz zur Messung im Podest fällt der Schalldruck in 20 cm Abstand < 800 Hz um bis zu 5 dB ab (Baffle-Step)
-> der Frequenzgang verläuft oberhalb 800 Hz sehr gutmütig, fällt aber schon ab 2.3 kHz ab
-> die Bündelung setzt schon recht früh ein, wirkt aber nur sanft
Beim außermittig angebrachten Hochtöner wurde der Schallruck zunächst nach "innen" gemessen (= geringerer Abstand zur Seite, negative Winkel), dann nach "außen":
-> nach innen hin fällt die Bündelung geringer aus
-> nach außen hin ergibt sich eine stärke Überhöhung um 3.2 kHz bei 30 und 45°
In einem schalltoten Raum und Ausrichtung der Lautsprecher auf den Hörer wäre nur die 0° Kurve relevant, da der in alle anderen Richtungen abgestrahlte Schall ja absorbiert werden und das Ohr des Hörers niemals treffen würde. In einem realen Raum ist dies nicht der Fall, hier erreichen die Reflexionen an den Raumbegrenzungswänden sehr wohl das Ohr des Hörers und erhöhen so den Lautstärkeeindruck. Daher messen wir auch immer den Schalldruckpegel in unserem Hörraum am Hörplatz ohne Weiche. Aus diesen Messungen gewinnen wir zusätzliche Informationen über das Verhalten im Bereich der Übernahmefrequenz sowie die Schädlichkeit von Schallabstrahlung außerhalb des gewünschten Frequenzbereichs.
-> der Frequenzgang des Hochtöners sieht perfekt aus, nur die kleine Überhöhung um 3.2 kHz muss man im Auge behalten
-> die Schallabstrahlung des Tief-/Mitteltöners um 6.5 kHz muss mit einem Saug- bzw. Sperrkreis gezügelt werden
Da der Tief-/Mitteltöner bereits von alleine oberhalb von 2.3 kHz abfällt muss eigentlich nur der am Hörplatz oberhalb von 300 Hz ansteigende Pegel mit einer großen Spule korrigiert werden. Diese sollte zu hohen Frequenzen zunehmend weniger wirken, deshalb wird die ansteigende Impedanz des Chassis im Vorfeld nicht korrigiert. Um die erhöhte Abstrahlung um 6.5 kHz kümmert sich dann ein Sperrkreis, der auf 6.5 kHz abgestimmt wird. Über das Verhältnis von Spule und Kondensator wird die Güte bzw. die Schmalbandigkeit der Wirkung eingestellt.
Auch der Hochtöner liefert seinen Schalldruckabfall < 2.8 kHz gleich mit - die Weiche dient hier vor allem der Feinanpassung im Bereich der Übernahmefrequenz und der mechanischen Entlastung bei tiefen Frequenzen. Eine Flankensteilheit von 12 dB/Oktave reicht hier aus. Die Pegelabsenkung wurde hier mit einem Widerstand direkt vor dem Hochtöner realisiert. Da der Hochtöner eine weitestgehend konstant Impedanz hat ergibt sich eine konstante Absenkung über den Frequenzbereich. Als angenehmer Nebeneffekt wird der Wert für den benötigten Kondensator so reduziert, so dass auch hochwertige Kondensatoren das Frequenzweichenbudget nicht unnötig belasten. Durch eine Überbrückung des Vorwiderstandes mit einem Kondensator kann optional für etwas mehr "Luftigkeit" gesorgt werden. Die Spule wurde betont hochohmig ausgeführt um so den Übergang zu "verrunden".
Die Simulation des Spannungsverlaufs sieht wie folgt aus (Hochtöner-Vorwiderstand überbrückt mit 2.7 uF):
-> beim Tief-/Mitteltöner bis 3 kHz nur Kompensation des Baffle-Step, danach entschärft der Sperrkreis die Überhöhung bei 6.5 kHz
-> die Überbrückung des Hochtöner-Vorwiderstands erhöht den Pegel bei 20 kHz um ca. 2.5 dB
Damit ergibt sich folgender Schalldruckverlauf im RAR (Hochtöner-Vorwiderstand überbrückt mit 2.7 uF):
-> seitlich bleibt die Überhöhung um 3.2 kHz kritisch, ansonsten sehr gleichmäßige Bündelung
-> oberhalb des Hochtöners gibt es einen Einbruch um 3 kHz, die DK-Sat sollte also möglichst auf Höhe des Tief-/Mitteltöners gehört werden
Die finale Version wurde abschließend in unserem Hörraum gemessen (Hochtöner-Vorwiderstand überbrückt mit 2.7 uF):
-> durch die einsetzende Bündelung des Tief-/Mitteltöners kommt es zu einem "Durchhänger" zwischen 2 und 3 kHz
Dieser wird verstärkt durch die vertikale Auslöschung bedingt durch eine zu tiefe Position der HSB DK-Sat (Ständerhöhe 68 cm, Messhöhe 105 cm). Dieser "Durchhänger" bewirkt eine leicht zurückhaltende Wiedergabe von Perkussionsinstrumenten, mildert aber auch "aggressive" Geräuschkomponenten und sorgt so dafür, dass man der unangestrengten Wiedergabe HSB DK-Sat stundenlang lauschen kann . . .
Die Messung am Hörplatz stimmt weitgehend mit der Simulation überein, wenn man ein Boxsim-Modell mit den am Hörplatz gemessenen Frequenzgängen aufbaut:
-> die gestrichelte Linie zeigt die Wirkung der optionalen Impedanzkompensation
Hier noch einige abschließende Grafiken und Daten
zunächst die endgültige Absorption der fertigen Box
Wir verwendeten rund umlaufend 4 cm Noppenschaumstoff, hinter dem Tief-Mitteltöner bis zum Magneten Sonofill oder ähnliches, Polyesterflies eben. Hier die Chassis zu der Frontansicht
Der Schaltplan ist recht einfach, die Weiche dürfte auch für Anfänger zu realisieren sein.
Die Impedanzlinearisierung (rechts vom Hochtöner) ist optional.
Die Kosten sind überschaubar geblieben, mit rund 600 Euro für ein Paar hochwertiger Zwei-Wege Lautsprecher kann man leben. Die DUO-DXT tendiert da gleich Richtung 1000 Euro pro Paar.
.....und die Moral von der Geschicht........
Wir hatten 2013 einen Klein-Lautsprecher Treffen, bei dem in unseren Räumen einige namhafte Vertreter anwesend waren. Damals hatte uns keiner der Lautsprecher so restlos überzeugt. Zu teuer, mehr gelobt als geleistet, seltsame Abstimmung, viele Attribute haben wir da gehört und die DUO-DXT, als Vergleich außer Konkurrenz, hatte in Ihrer Gesamtheit den meisten am besten gefallen. Wir wollten nun so einen Kleinlautsprecher bauen der ähnlich wie die DUO-DXT Allround Qualitäten aufweist und trotzdem noch etwas günstiger ist. Wir denken, mit der DK-Sat ist uns das gelungen. Mit dem zu erwartenden Sub-Abteil dürfte man zu einem erwachsenen Standlautsprecher kommen der kaum einen Vergleich scheuen muss und trotzdem sehr bezahlbar bleibt.
Einige Hörabende im Kreise einiger "audiophil Verseuchten" bescheinigen dem Lautsprecher sein Potential. Wir würden uns freuen wenn sich ein Kreis von Anhängern für die DK-Sat findet. Wer direkt loslegen möchte kann uns wegen der Weiche und dem Schaltplan per Mail kontaktieren. Zur Zeit macht uns die neue Shopvariante, PHP 5.schlagmichtot usw. noch ein paar Schwierigkeiten, daher kann man es noch nicht im Shop bestellen.
Viel Spaß mit dem Bausatz von Pico & Theo
bei Lautsprechern veröffentlichen wir generell keine Klirrwerte:
1. muss die Messentfernung zu groß sein um die Überlagerung der Chassis richtig zu messen. Durch den großen Abstand bekommt man zu viel Raumrückwirkung und Hintergrundgeräusche (OK, bei so einer kleinen 2-Wege-Box ginge das sogar noch in 50 cm Abstand)
2. In aller Regel gibt es vorher Datenblätter von den Einzelchassis (meist sogar dieselben Chassis), so dass man sich den Klirrfaktor "denken" kann
Gruß Pico
punkt 1 kann ich daher nicht ganz nachvollziehen. ersten weil, wie du schon gesagt hast bei kompaktboxen bei noch intakter summation im nichtmehrganznahfeld gemessen werden könnte und zweitens weil man im zweifelsfall auch die beschalteten zweige einzeln messen kann.
verhält sich die summenbildung/reverse null wirklich so wie im boxsimmodell dargestellt?
na, dann werden wir mal die Klirrmessung nachliefern.
Mit Summenbildung/reverse null meinst Du die Summe bei anders gepoltem Hochtöner? Im RAR oder am Hörplatz?
Gruß Pico
das freut mich zu hören.
richitg. mit reverse null meine ich die summenbidlung der chassis bei einem verpoltem töner. im boxsim model ist das hier nicht dargestellt, aber die summenbildung lässt erahnen, wie die aussehen würde.
bei der nachlese hab ich jetzt auch gesehen, dass ihr das
boxsimmodell mit hörplatz/gemittelten messungen aufgebaut habt. dann ist natürlich auch die phase verschmutzt und die summenbildung nicht vollkommen repräsentativ. kannst du mir nochmal erklären, warum genau ihr so simuliert? versteh nicht ganz den aussagewert der simulation?
besten dank & gruß,
dc