BMS 5CN162

Kompaktes Koaxialchassis von BMS

Wir sind schon lange, wie sicher die meisten unserer Abonnenten wissen, große Fans von Koaxial-Chassis. Unserer Meinung nach kommt mit solchen Chassis dem theoretischen Ideal der Punktschallquelle sehr nah. Die sehr räumliche Wiedergabe einer DreiZwo oder einer KEF Q100 oder Q300 unterstützen diese Annahme. Daher suchen wir nach wie vor nach einem Koaxialchassis, mit dem wir eine (richtig) erwachsene, sagen wir lieber laute, DreiZwo kreieren können - eine DreiZwoMaxx. Bei den Koaxialchassis mit 17 bis 20 cm Nenndurchmesser haben wir noch keinen idealen Kandidaten gefunden, also haben wir uns auch mal eine Nummer kleiner bei den 13ern umgeschaut. Dazu würde dann im Bassbereich ein 30cm Chassis passen (oder 2x 20cm) und damit die Gehäusegröße im Rahmen halten.

Unser Abonnent LIFU hat uns ein Paar BMS 5CN162 zur Verfügung gestellt, die ziemlich gut ins Beuteschema passen, vielen Dank dafür.

Unser ausführliches Datenblatt klärt, ob der BMS 5CN162 unsere Hoffnungen erfüllt.

Chassis-Datenblatt © www.hifi-selbstbau.de So werden Lautsprecherchassis von HiFi-Selbstbau gemessen
Hersteller / Vertrieb: BMS	Typ: 5CN162, 8 / 16 Ohm	Datenblatt des Herstellers

Foto des Chassis

Der äußere Eindruck:

Der BMS 5CN162 sieht schon von vorne "ungewöhnlich" aus: aus der normalen Konusmembran aus beschichtetem Papier blitzt die Schallführung des Hochtöners aus poliertem Aluminium hervor.

Der Alu-Druckgußkorb hat 4 angesetzte "Ohren" zur Befestigung und ist 7 mm stark. Von den Ohren geht jeweils eine Strebe zum Magnetsystem. Es bleiben 4 Öffnungen mit je 65 x 17 mm offen, das macht zusammen 44.2 cm², also gut die Hälfte der Membranfläche. Das Volumen hinter der Zentrierspinne ist effektiv hinterlüftet, die Öffnungen sind "vergittert".

Der Magnet besteht aus 2 Neodym-Scheiben mit je 85mm Durchmesser und 8 mm Höhe, je eine für den Tieftöner und eine für den Hochtöner. Die vordere Polplatte des "Tieftöners" ist 5 mm stark, die Schwingspule soll 15mm hoch gewickelt sein: das ergäbe rechnerisch einen linearen Hub von immerhin +/- 5 mm - die man der doppelt gewellten, 10.5mm breiten Textilsicke durchaus zutraut.

Die TSP (Tieftöner):

Die Resonanzfrequenz liegt mit 96.5 Hz ca. 10% unter der vorläufigen Herstellerangabe (bms_5cn162_prelim_datasheet.pdf), das Chassis war 24 Stunden lang eingerauscht. Auch die anderen TSPs weichen z.T. deutlich von den vorläufigen Herstellerangaben ab:

Auch mit einer 20% härter eingespannten Membran ließen sich die vorläufigen TSPs nicht erreichen. Wesentliche Abweichungen gibt es bei der Membranmasse (-6.0 %), dem Gleichstromwiderstand (+12.4 %) und beim Kraftfaktor (-7.0 %), deren Auswirkungen auf den Referenzwirkungsgrad sich aber weitgehend kompensieren.

Die Streuung der "relevanten" TSPs Rdc, Mms und BL ist gering, nur die mechanische Güte streut etwas stärker (und liegt deutlich unter der vorläufigen Herstellerangabe von 4.3). Das Chassis ist recht steif eingespannt, daher gibt es im Bereich der Resonanzfrequenz kaum eine Abhängigkeit der Impedanz vom Anregungspegel - trotz des Wirkungsgrads von knapp 90 dB/W/m.

Bei 540 Hz ist im Impedanzverlauf eine kleine Störung erkennbar, die sich nur gering im (ungeglätteten) Frequenzgang sowie im Zerfallspektrum zeigt.

Von den TSPs her ginge es in einer 2 Liter kleinen Bassreflexbox bis ca. 110 Hz runter - aber dann müsste man bei freier Aufstellung den Bafflestep durch eine Anhebung des Schalldruckpegels im Bassbereich um 6 dB kompensieren (oder den 5CN162 in eine Wand einbauen). Sinnvoller erscheint der Einsatz in einem 3-Wege-System mit 250 bis 300 Hz Trennfrequenz, dann reicht ein geschlossenes Gehäuse mit 1 Liter Volumen und eine geringere Pegelanhebung:

Die TSP (Hochtöner):

Der Impedanzverlauf streut auch hier nur wenig, dies lässt auf eine geringe Serienstreuung hoffen. Der Impedanzverlauf des Hochtöners ist aber sehr wellig, was die Auslegung einer passive Frequenzweiche erschweren dürfte.

Der Frequenzgang:

Der Frequenzgang des "Tieftöners" verläuft auf Achse zwischen 200 und 2000 Hz recht gleichmäßig (+/- 2.15 dB). Um 500 und 1000 Hz gibt es jedoch jeweils einen ca. 2 dB tiefen und 300 Hz breiten Einbruch. Einen weiteren Einbruch gibt es bei 2.2 kHz, gefolgt von einer Überhöhung um 2.5 kHz und einem weiteren Einbruch bei 3 kHz: diese Welligkeiten zeigen viele Koaxialchassis nach "Tannoy-Bauart" in diesem Frequenzbereich. Offenbar "verirren" sich einige Schallwellen im Trichter des Hochtonhorns und kommen dann zeitverzögert wieder zum Vorschein. Für einen Frequenzgangeinbruch bei 2.2 kHz müsste der Umweg 1/2 der Wellenlänge bei 2.2 kHz groß sein, also ca. 78 mm groß -> die Tiefe des Hochtontrichters müsste dann halb so groß sein, also 39 mm. Der Zollstock zeigt aber eine Tiefe von ca. 55 mm an -> das passt nicht.
Dann müsste man in der Sprungantwort eine 2. "Zacke" ca. 0.078 [m] / 343 [m/s] = 0.000227 [s] = 0.227 [ms] nach der 1. Spitze erkennen können. Dort gibt es tatsächlich eine Zacke, die aber besser zur Membranresonanz bei 5.4 kHz passt (1/5400 [Hz] = 0.185 [ms]).
Die Bündelung setzt ab ca. 1.2 kHz sanft ein und nimmt oberhalb von 2.5 kHz deutlich zu. Der winkelgewichtete Schalldruckpegel fällt ab 1.9 kHz stark ab.
Beide Tieftöner verhalten sich bis 4 kHz recht ähnlich.

Pseudorauschen > 200 Hz (0°, 15°, 30°, 45°, 60°; MP3 42 kB)

Der Frequenzgang des Hochtöners verläuft auf Achse recht unruhig - aber typisch für ein Constant-Directivity-Horn. Zwischen 2.5 und 4.5 kHz werden über 105 dB Schalldruck erzeugt - und das bei einer Nennimpedanz von 16 Ohm (also "nur" einem halben Watt Anregung). Darüber fällt er mit ca. 6 dB/Oktave ab.
Unterhalb von 2.5 kHz fällt der Pegel zunächst bis 1334 Hz um ca. 10 dB ab, bäumt sich um 1000 Hz aber noch einmal um 4 dB auf um dann endgültig mit ca. 24 dB/Oktave abzufallen.
Zieht man dieses "grundlegende" Verhalten ab bleibt auf Achse eine kleine Welligkeit mit Einbrüchen bei 3, 6 und 9 kHz übrig. Dieses Verhalten ist häufig bei Koaxialchassis nach "Tannoy-Bauweise" zu finden, da es durch den Luftspalt im Übergang zwischen Hochtonhorn und Tieftonmembran prinzipbedingt Störungen gibt - und auf Achse treffen diese Störungen halt alle zur selben Zeit das Mikrofon . . .
Der winkelgewichtete Schalldruck verläuft oberhalb von 5 kHz schön gleichmäßig mit kontinuierlichen Abfall von ca. 6 dB/Oktave.
Bei knapp 7 kHz zeigt sich unter allen Winkeln eine kleine Überhöhung.

Pseudorauschen > 1000 Hz (0°, 15°, 30°, 45°, 60°; MP3 42 kB)

Beide Hochtöner verhalten sich sehr ähnlich, nur oberhalb von 16 kHz gibt es nennenswerte Abweichungen.

Vergleicht man den Bündelungsgrad so verhalten sich Tief- und Hochtöner bis ca. 2.2 kHz ähnlich, darüber steigt die Bündelung des Tieftöners deutlich stärker an als die des Hochtöners -> im Sinne eines gleichmäßigen Bündelungsverhaltens sollte die Trennfrequenz nicht höher als 2.2 kHz sein:

Das periodenskalierten Zerfallspektrum des Tieftöners zeigt im Bereich des Frequenzgangeinbruchs um 1 kHz ein deutlich verzögertes Ausschwingen. Auch um 550 Hz (Impedanzspitze) und 2.2 kHz (Frequenzgangeinbruch) dauert das Ausschwingen etwas länger:

Sprungantwort (Chassis 1 (TT), 20 cm, 0°)

Zerfallspektrum (Chassis 1 (TT), 20 cm, 0°)

Die Sprungantwort des Hochtöners zeigt bei korrektem Anschluss bei beiden Chassis zunächst eine negative Spitze -> das ist unerwartet und falsch !!!
Das "normale" Zerfallspektrum des Hochtöners zeigt ein längeres Ausschwingen im Bereich des 1. Impedanzmaximums bei knapp 1 kHz. Im periodenskalierten Zerfallspektrum sieht das schon harmloser aus, da fällt eher das verzögerte Ausschwingen um 7 kHz auf:

Sprungantwort (Chassis 1 (HT), 48 cm, 0°)

Zerfallspektrum (Chassis 1 (HT), 48 cm, 0°)

Für den Vergleich der Sprungantworten wurden die ersten 300 Abtastwerte der Sprungantwort gelöscht, da ARTA diese nur zur besseren Ablesbarkeit einführt. Der 28 cm höhere Messabstand des Hochtöners wurde durch eine Verschiebung der Abtastwerte um 36 Zeilen korrigiert (36/44100 Hz = 0.816 ms = 0.28 m/343 m/s). Der Vergleich der Sprungantworten sieht dann so aus:

-> die Sprungantwort des Hochtöners beginnt ca. 0.227 ms (= 7.8 cm) später
-> die Maxima der Sprungantworten liegen 0.136 ms (= 4.65 cm) auseinander

Die Pegellinearität:

Bei einer breitbandigen Anregung von 20 bis 20000 Hz mit einem Signal von 2 bis 20 Volt (das entspricht einem mittleren Schalldruckpegel von 87 bis 107 dB in 1 m Abstand) verhält sich der Tieftöner besonders < 100 Hz nicht mehr linear: bereits ab 100 dB (= +13 dB) bleibt 1 dB oder mehr Dynamik auf der Strecke. Bei 540 Hz (Impedanzspitze) wird der Tieftöner zu laut (ab 102 dB mehr als 1 dB)
Wenn man den Tieftöner von Frequenzen unterhalb von 200 Hz entlastet (Hochpassfilter 2. Ordnung) sieht das Dynamikverhalten schon besser aus.

Mit einem Hochpassfilter von 12 dB/Oktave bei 2 kHz und einem Anregungspegel von 1 bis 10 Volt ergibt sich ein Schalldruckpegel von 96 bis 116 dB zwischen 2.5 und 4.5 kHz (darüber fällt der Frequenzgang mit ca. 6 dB/Oktave ab). Hier bleiben nur ganz sporadisch mehr als 0.5 dB Dynamik auf der Strecke.

Der Klirrfaktor:

Der "harmonische" Klirrfaktor K2 verläuft im Einsatzbereich des Tieftöners weitgehend linear und ist moderat vom Anregungspegel abhängig. Der "unharmonische" K3 zeigt oberhalb von 900 Hz einen stark ansteigenden Verlauf mit einem "Klirrplateau" zwischen 1600 und 2500 Hz. Die Abhängigkeit vom Anregungspegel ist gering, erst bei 105 dB mittlerem Schalldruckpegel steigt der Klirrfaktor deutlich an.

Bei einem mittleren Schalldruckpegel von 85 / 90 / 95 / 105 dB liegt K2 im Frequenzbereich von 160 bis 2000 Hz im Mittel bei 0.447 / 0.809 / 1.466 / 1.257 / 2.063%. Für K3 gilt in diesem Bereich ein Mittelwert von geringen 0.105 / 0.133 / 0.152 / 0.233 / 0.326%. Bei Erhöhung von 100 auf 105 dB mittlerem Schalldruckpegel steigen die ungradzahligen Klirrfaktoren etwas stärker an.

Nach unseren Untersuchungen (Klirrfaktor - wie viel ist zu viel?) wäre K2 im gesamten untersuchten Bereich komplett unhörbar. Demgegenüber ist K3 von 944 bis 2113 Hz in 7/8/4/4/2 von 15 1/12-Oktavbändern bei Sinusanregung hörbar. K4 ist komplett unhörbar, dafür ist K5 bei Pegeln von 85 bis 100 dB zwischen 562 und 1259 Hz oberhalb der Wahrnehmbarkeitsschwelle für den denkbar kritischsten Fall der Sinusanregung. Bei hohen Pegeln sind die ungradzahligen Klirrfaktoren zunehmend weniger hörbar - eine durchaus wünschenswerte Eigenschaft für PA-Chassis ;-)

Klirrfaktor bei 85 bis 105dB/1m (Halbraum, 20cm (85-95 dB)/48 cm(100-105 dB), 0°)

Der "harmonische" Klirrfaktor K2 des Hochtöners zeigt > 2 kHz einen leicht ansteigenden Verlauf und ist moderat vom Anregungspegel abhängig. Die höheren Klirrkomponenten zeigen oberhalb von 1600 Hz einen Anstieg bei der Membranresonanz von 16 kHz dividiert durch die Ordnung der Klirrkomponente (also 5.33 kHz bei K3, 4 kHz bei K4, 3.2 kHz bei K5 etc.). Sie sind bis 95 dB kaum vom Anregungspegel abhängig.

Bei einem mittleren Schalldruckpegel von 90 / 95 / 100 / 105 dB liegt K2 im Frequenzbereich > 2000 Hz Mittel bei geringen 0.356 / 0.626 / 1.092 / 1.855%. Für K3 gilt in diesem Bereich ein Mittelwert von sehr geringen 0.012 / 0.026 / 0.068 / 0.214%. Bei Erhöhung von 100 auf 105 dB mittlerem Schalldruckpegel steigen die Klirrfaktoren stärker an -> hier ist dann langsam Schluss.

Nach unseren Untersuchungen (Klirrfaktor - wie viel ist zu viel?) wäre K2 oberhalb 944 Hz im gesamten untersuchten Pegelbereich komplett unhörbar. Für den "unharmonischen" K3 und die höheren Klirrkomponenten gilt dies > 1059 Hz.

Klirrfaktor bei 90 bis 105dB/1m (Halbraum, 48cm, 0°)

HiFi-Selbstbau-Fazit:

Der BMS 5CN162 ist ein schickes, kompaktes Koaxialchassis nach "Tannoy-Bauart" mit - für HiFi-Zwecke und in Anbetracht der Größe - schon ganz ordentlichem Wirkungsgrad von knapp 90 dB/2.83V/m im Mitteltonbereich. Trotz nur 13 cm Nenndurchmesser ist im Mitteltonbereich schon knapp oberhalb von 2 kHz Schluss. Der Hochtöner geht zwar zur Not bis 2 kHz runter, aber der Frequenzgang hat eine Überhöhung zwischen 2.5 und 5 kHz und außerdem schwankt die Impedanz ziemlich und erschwert so zusätzlich die Auslegung einer passiven Frequenzweiche. Hier mal eine Simulation des Mittel-/Hochtonparts einer möglichen DreiZwo XL:

Anmerkung: im Daten-Download für Abonnenten ist das Boxsim-Projekt sowie das Weichenschaltbild mit Bauteilewerten enthalten)

Aktiv kriegt man das natürlich noch etwas besser hin ;-)

Mit einem UVP von 350 € ist der 5CN162 allerdings ganz schön teuer - da muss das Chassis schon optimal in das Anforderungsprofil passen. Kombiniert mit einem 30er Tieftöner (oder 2x 20 cm mit Impulskompensation) in ca. 60 l Bassreflex dürfte ein Lautsprecher in 32-Design ca. 110cm hoch, 20cm breit und 45cm tief werden. Der könnte dann aber auch 6 dB lauter spielen als die 32M2 - und die ist schon kein Kind von Traurigkeit.

Kompletter Datensatz von 2 Chassis (TT+HT, Impedanz, Schalldruck, Bündelungsgrad und Schallleistung im OCT-Format, Klirrfaktor und komplexer Frequenzgang als TXT-Datei, ZIP, 179 kB)