DS-CD ROM 2 1993 August

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Text File | 1993-03-09 | 36KB | 630 lines

# Akustik des Hörraumes : Bei der Aufstellung einer Lautsprecherbox können grobe Fehler gemacht werden, die dann zu erheblichen klanglichen Einbußen führen. Um stereophon hören zu können, müssen beide Boxen am Ort des Hörers gleichlaut erscheinen. Den optimalen Stereoeindruck erhält man, wenn der Abstand der Boxen untereinander gleich der Entfernung des Hörers zu jeder Box ist. Es liegt dann ein gleichseitiges Dreieck vor. Sind die Lautsprecherboxen von der Hörposition verschieden weit entfernt, kann mittels des Balancereglers am Verstärker die Lautstärke beider Boxen an der Hörposition gleichlaut eingestellt werden. Es bleibt jedoch zu beachten, daß die Schallwellen verschieden lange Wege zum Hörer zurücklegen müssen und es dadurch zu Auslöschungserscheinungen im Tief- und Mitteltonbereich kommen kann. Wird eine Lautsprecherbox direkt auf dem Boden aufgestellt, so ergibt sich eine verstärkte Baßabstrahlung. Das Maximum von +3 dB erreicht man, wenn der Baßlautsprecher möglichst nahe am Boden ist. Kommt eine Wand hinzu, so beträgt die Verstärkung im Baßbereich bereits +6 dB und erreicht bei drei Wänden, also einer Zimmerecke, das Maximum von +9 dB gegenüber freier Aufstellung. - Durch das Aufstellen einer Lautsprecherbox in einem Zimmer wird ihr Klangbild durch Reflexionen an den Zimmerwänden verändert. Sie sollte daher nicht direkt gegenüber einer Wand aufgestellt werden, die eine gute Schallrefexion ermög- licht. Ist eine Box als Regalbox konzipiert, so sollte sie auch dort aufge- stellt werden, denn nur dort erreicht sie ihre optimalen klanglichen Eigen- schaften. (Auf dem Fußboden würden die Bässe zu stark wiedergegeben und der Hochtonanteil wäre auf Grund der Richtcharaktristik eventuell zu schwach). Ferner zeichnet sich jeder Raum durch seine individuellen Klangeigenschaften aus. Die Lautsprecherbox, die eben beim Hifi-Händler noch wuchtige Bässe und kristallklare Höhen hatte, klingt zu Hause auf einaml ganz anders. Hatte der Händler die Regler für Höhen und Bässe reingedreht? Nein, hatte er nicht. Aber sein Vorführungsstudio hatte andere klangliche Eigenschaften als Ihr Wohnraum zu Hause. Wenn jedes Terzband mehr Raumresonanzfrequenzen als das Terzband davor hat, so empfindet das Ohr diese kontinuierlichr Steigerung als angenehm. Sind in einem Terzband genausoviele Raumresonanzfrequenzen wie in dem vorigen Terzband, so kann dies als gerade noch akzeptabel angesehen werden. Sind es weniger, so muß man sagen, daß der Raum schlechte akustischen Eigenschaften hat. - # Baumaterialien : Wichtig für einen guten Klang ist eine hohe innere Dämpfung des Baumaterials, wie sie z.B. Stein oder Beton aufweisen. Bei Stein- oder Betonboxen ist jedoch ihr sehr hohes Gewicht von Nachteil. Gute Ergebnisse bringt auch die Verwendung von mehrfach verleimten Birken- sperrholz. Spanplatten oder MDF-Platten sind am preiswertesten bei noch gutem Klangverhalten. Die Materialstärke ist von der Größe der Box abhängig, sollte aber 19 mm wenn möglich nicht unterschreiten. Sehr gute Klangeigenschaften hat auch die Sandwich-Bauweise. Hierbei wird ein zweites Gehäuse um das eigentliche gebaut und der Zwischenraum mit feinem Sand gefüllt. Bewährt hat sich ein Zwischenraum von ca. 40 mm für den Sand bei einer Holzstärke von 12 bis 19 mm. Auch sind Lautsprecherboxen mit Gehäusen aus Metall und Kunststoff im Handel erhältlich, jedoch entziehen sich ihre klanglichen Eigenschaften der Kenntnis des Autors. - # Dämmaterialien : Bei verschiedenen Boxenkonstruktionen ist es empfehlenswert, die Gehäusewände mit Dämmaterial zu versehen. Sie bewirken eine Dämpfung der stehenden Wellen zwischen zwei parallelen Gehäusewänden und das Mitschwingen der Wände. Zur An- wendung kommen langfaserige Materialien, wie Natur- und Kabockwolle. Glaswolle ist wegen ihrer Sprödigkeit nicht geeignet, sie zerfällt nach kurzer Zeit auf- grund von Vibrationen. Weiterhin können bituminierte Weichfaser-Dämmplatten oder Weich-Schaumstoffplatten verwendet werden. Geschlossene Boxen werden vollständig mit diesem Material gefüllt. Dabei soll das Dämmaterial lose bis leicht gedrückt den gesamten Raum der Box ausfüllen. Baßreflexboxen werden nur mit einer dünnen Schicht von ca. 5 cm an den Wänden verkleidet. Die Baßreflexöffnung bleibt von der Verkleidung natürlich ausge- schlossen. Baßboxen, die nur tiefe Frequenzen zu übertragen haben, brauchen nicht mit Dämmaterial ausgekleidet zu werden. - # ElA-Technik : ElA steht für Elektroakustik und beschäftigt sich damit, Sprache und Musik über größere Entfernungen hörbar zu machen. Sie findet überwiegend Anwendung bei der Beschallung von Kaufhäusern, Büros, Kirchen, Bahnhöfen und ähnlichem. Wichtiges Merkmal ist die 50, 70 oder 100-Volt Technik. Ein direkt am Lautsprecher befindlicher Übertrager transformiert diese Span- nung auf niedrigere Werte, die direkt zur Ansteuerung des Lautsprechers be- nutzt werden können. Durch verschiedene Anzapfungen des Übertragers können den einzelnen Lautsprechern verschiedene Leistungen zugeführt werden. (Eine Frei- fläche benötigt eine größere Leistung als ein kleines Büro !) Ein weiterer Vorteil ist, daß die niedrige Lautsprecherimpedanz durch den Übertrager auf einen höheren Wert transformiert wird, und so die Leitungswi- derstände langer Leitungen weniger ins Gewicht fallen. Es werden im allgemeinen Breitbandlautsprecher eingesetzt, da es in erster Li- nie um die Verständlichkeit und nicht um das Abstrahlen tiefster oder höchster Töne geht. Große ElA-Anlagen können durchaus an die Qualität und Vielfältig- keit von PA-Anlagen heranreichen. - # Kabel : Das Lautsprecherkabel wird bei vielen Anlagen stiefmütterlich behandelt. Fin- det man hier Kabel mit Querschnitten von 0,75 mm² oder noch weniger, so muß dies als unzureichend bezeichnet werden. Je nach Länge des Kabels und zu über- tragender Leistung sind Querschnitte von 1,5 mm² bis 6 mm² anzuraten. Dabei sollte die Länge beider Kabel (Stereo) stets gleich sein. Grundsätzlich gilt : Kabel nur so lang, wie unbedingt nötig. Jeder weitere Meter bringt zusätzliche Verluste. Auch sollte man das Kabel bei Verlängerungen nicht an den Enden einfach ver- drillen, sondern für eine gute elektrische Verbindung sorgen (Löten oder Lüsterklemmen für den Elektrobedarf benutzen). In letzter Zeit werden auf dem Markt neue Sorten von Lautsprecherkabel ange- boten mit z.B. vier Einzeladern, jedoch bringen sie keine revolutionären Klangverbesserungen. Die Art des Anschlußes an die Box bleibt jedem selbst überlassen, es sollte dabei aber auf ausreichende Stabilität und Querschnitt geachtet werden. Die Steckverbindung am Verstärker ist im allgemeinen von diesem vorgegeben, so daß dort nur das entsprechende Gegenstück verwendet werden kann. Im PA-Bereich finden überwiegend XLR-Steckverbindungen Verwendung, seltener 4 mm Bananenstecker, in der Hifi-Technik Klemmverbindungen verschiedenster Art und Ausführung. Die DIN-Lautsprecherverbindung findet heute fast keine An- wendung mehr. - # Leistung : Die Belastbarkeit eines Lautsprechers wird in Watt angegeben. Sie gibt die von ihm in Wärme a la Tauchsieder umsetzbare Leistung an. Wird die zugeführte Lei- stung weiter erhöht, so nehmen nicht nur die Verzerrungen stark zu, sondern die Schwingspule kann überhitzen und Schaden nehmen. Man unterscheidet zwischen der RMS-, Nenn-, Musik-, Impuls- und Betriebslei- stung. - RMS-Leistung : Abkürzung für Root-Mean-Square (Quadratischer Mittelwert). Diese Leistung kann über 24 Stunden dauernd zugeführt wer- den. Nenn-Leistung : Ein Rauschspektrum konstanter Bandbreite bis mindestens 5 KHz kann im Verhältnis 1 Minute an, 2 Minuten aus mit Nennleistung über mind. 200 Stunden zugeführt werden. Musik-Leistung : Dieser Wert bezieht sich auf kurz ( max. 2 sec. ) zu verar- beitende Leistungen, die noch ohne hörbare Verzerrungen zu- geführt werden können. Impuls-Leistung : Dieser Wert gibt die Leistung an, bei der die Membran gerade noch nicht an die Polplatten des Magneten anschlägt, aber bereits deutliche Verzerrungen auftreten. Betriebsleistung: Die Betriebsleistung gibt die Leistung an, die einem Laut- sprecher zugeführt werden muß, damit dieser einen Schall- druck von 90 dB (früher 96 dB) in 1 Meter Abstand erzeugt. - # Richtcharakteristik / Abstrahlverhalten : Lautsprecher strahlen den Schall nicht in alle Richtungen gleichmäßig ab. Es kommt daher zu der sogenannten Richtwirkung. Durch den Einbau in ein Gehäuse verändert sich diese Richtwirkung je nach Konstruktion des Gehäuses. Lautspre- cher sollen daher möglichst weit weg von Rändern auf der Schallwand montiert werden. An diesen Rändern werden nämlich die Schallwellen gebrochen, es ent- steht eine scheinbar zweite Schallquelle, durch die es zu Interferenzen und zu Einbrüchen im Frequenzgang kommen kann. Der Kennschalldruck gibt an, welchen Lautstärkepegel man bei einer Speisung des Lautsprechers mit 1 Watt elektrischer Leistung in einem Meter Abstand er- hält. Dieser Wert bezieht sich aber nur auf einen Ort, nämlich genau senkrecht vor dem Lautsprecher, etwas seitlich von dieser sogenannten akustischen Achse sinkt der Schalldruck bereits deutlich ab. Je höher der Kennschalldruck ist, desto größer ist der Wirkungsgrad eines Lautsprechers. Die für PA-Systeme verwendeten Lautsprecher haben im allgemeinen einen hohen Schalldruck zu erzeugen, so daß hier nur Lautsprecher mit mindestens 100 dB Schalldruck bei 1 Watt / 1 Meter verwendet werden. Bei Hornlautsprechern wird oft der Abstrahlwinkel angegeben. Es wird hierbei zwischen Hörnern für den Nahbereich (großer Abstrahlwinkel) und für den Fern- breich (kleiner Abstrahlwinkel) unterschieden. Bei hohen Frequenzen tritt bei den meisten Hörnern ein zusätzlicher Bündelungseffekt auf, so daß die angege- benen Abstrahlwinkel nicht eingehalten werden können. - Bei Konus- und Kalottenlautsprechern schafft bei hohen Tönen eine sogenannte akustische Linse Abhilfe. Sie transformiert die Geschwindigkeit der Schallwel- len und kann so einen sehr großen Abstrahlwinkel erreichen. Für Hifi-Lautspre- cher ist der Schalldruck von zweitrangiger Bedeutung, hier sind Klang und Fre- quenzgang die wichtigeren Kaufkriterien. Werden zwei Lautsprecher direkt neben- oder übereinander auf einer Schallwand montiert, so verstärken sich Frequenzen, deren Wellenlänge größer als der vierfache Abstand der Mittelpunkte der Lautsprecher ist. Der Schalldruck nimmt bei 2 Lautsprechern um 3 dB, bei Verwendung von 4 Lautsprechern breits um 6 dB zu. Dieses Phänomen der Strahlungskopplung läßt sich allerdings nicht beliebig steigern, sondern es findet seine Grenzen darin, daß die äußeren Lautsprecher bei mehr als 25 Stück bereits so weit voneinander entfernt sind, daß keine Strahlungskopplung mehr stattfinden kann. Lautsprecher sollten so auf einer Schallwand montiert werden, daß ihre akusti- schen Zentren in einer Ebene senkrecht übereinander liegen, um eine waage- rechte Abstrahlkeule zu erhalten. Das akustische Zentrum liegt in dem Punkt, an dem die Membran an der Schwingspule befestigt ist. Zu beachten ist, daß Hornkonstruktionen gegenüber anderen Schallwandlern eine Phasenverschiebung von 90° aufweisen. - # Thiele-Small-Parameter : Die Berechnungsgrundlage aller Gehäusetypen bilden die Thiele-Small-Parameter. Sie werden für jedes Lautsprecherchassis einzeln angegeben und bestimmen die Verwendungsmöglichkeiten und die wichtigsten Konstruktionsmerkmale einer Laut- sprecherbox. Darunter fallen z.B. der Übertragungsbereich mit der unteren und oberen Grenz- frequenz, der Schalldruck und die Leistung, die Trennfrequenz der Weiche, die Gehäusegröße und der Gehäusetyp selbst. Fehlen die zur Berechnung notwendigen Angaben, so kann das Gehäuse nur nach der 'try and error' Methode gebaut werden. Ein gutes klangliches Ergebnis ist dann ein Zufallsprodukt. Kaufen Sie daher keine Chassis, zu denen Sie keine ausreichenden Daten erhalten können. Für den Amateur ist es fast unmöglich die genauen Thiele-Small-Parameter selbst zu bestimmen, jedoch ist eine ausreichende Näherung möglich. Lassen Sie im Zweifelsfall lieber die Finger davon, Sie sparen sich so viel Ärger! Die für den Lautsprecherbau maßgebenden Parameter sind : - fs ( Hz ) : Resonanzfrequenz des Lautsprecherchassis im nichteingebauten Zustand fc ( Hz ) : Resonanzfrequenz des Chassis im eingebauten Zustand f3 ( Hz ) : Untere Grenzfrequenz des Lautsprechers, bei der der Schall- druck bereits um 3 dB gegenüber 1 KHz abgefallen ist VAS ( Liter ) : Der akustischen Nachgiebigkeit der Membraneinspannung äquiva- lentes Luftvolumen VAB ( Liter ) : Der akustischen Nachgiebigkeit des Gehäusevolumens äquivalen- tes Luftvolumen VB ( Liter ) : Nettovolumen der Box Qms : Mechanische Güte des Lautsprecherchassis. Je höher der Wert, desto ausgeprägter ist die Resonanzfrequenz und desto gerin- ger ist die Bandbreite, bei der Resonanz auftritt Qes : Elektrische Güte des Chassis. Je niedriger der Wert, desto wirkungsvoller kann die mechanische Resonanz bedämpft werden Qts : Gesamtgüte des Lautsprechers. Setzt sich aus mechanischer und elektrischer Güte zusammen : Qts = (Qes*Qms)/(Qes+Qms) Qtc : Totaler Gütefaktor des Chassis im eingebauten Zustand (Sys- tem-Q-Faktor ). Dämpfungswiderstand des speisenden Verstär- kers wird mit 0 Ohm angenommen Ql : Gesamtverlustgüte bei Baßreflexboxen. Meist gilt Ql = 7 Rdc ( Ohm ) : Gleichstromwiderstand der Schwingspule - Resonanzfrequenz : Die Resonanzfrequenz oder auch Eigenresonanzfrequenz ist die Frequenz, bei der das System nach einem Impuls aus- schwingt. Sie bestimmt gleichzeitig die untere Grenzfre- quenz mittlerer Kennschalldruck : Der mittlere Kennschalldruck gibt den Schalldruck des Lautsprechers frontal von vorn gemessen bei einer An- steuerung von 1W in 1m Abstand an. Zu den Seiten hin wird er im allgemeinen geringer. Übertragungsbereich : Der Übertragungsbereich gibt den Frequenzbereich an, in dem der Lautsprecher eingesetzt werden kann er sollte jedoch nach Möglichkeit nicht voll ausgereizt werden Belastbarkeit : Sie bestimmt die Leistung, mit der der Lautsprecher dauernd ( Sinusleistung ) oder kurzfristig ( Musiklei- stung ) belastet werden darf Magnetgewicht : Bestimmt die Stärke eines Magneten näherungsweise. Auch das Material hat starken Einfluß. Gute Magnete sind aus Alnico oder Kobalt gefertigt Magnetischer Fluß : Gibt den magnetischen Fluß im Luftspalt an. Je größer der magnetische Fluß ist, desto größer ist im allgemei- nen der Wirkungsgrad und desto schwacher die Tiefbaßwie- dergabe - Einbauöffnung : Die in der Schallwand erforderliche Öffnung, um das Chassis zu montieren Korbdurchmesser : äußere Abmaße des Lautsprechers Einbautiefe : erforderliche Mindesttiefe beim Einbau in eine Schall- wand oder Box von hinten Impedanz : Gibt den Scheinwiderstand des Lautsprechers an. Sie darf die Impedanz des Verstärkers nicht unterschreiten. Üb- lich sind Impedanzen von 4 oder 8 Ohm Induktion : Irrelevant für die Gehäusekonstruktion, aber für die Be- rechnung von Impedanzkorrekturgliedern nötig Klirrfaktor : Der Klirrfaktor gibt das Maß der nichtlinearen Verzer- rungen an. Er ist im Gegensatz zu anderen Komponenten der Übertragungskette 1% - 6% groß. - # Verstärker : Die Aufgabe eines Verstärkers besteht darin, die Spannung und den Strom von einem Mischpult, Vorverstärker oder einer anderen Signalquelle so zu verstär- ken, daß damit Lautsprecher angesteuert werden können. Diese Verstärkung sollte unabhängig von der Frequenz, der Signalquelle und der Last ( Lautsprecher ) erfolgen. Da der Frequenzgang selbst bei Billigmodellen linealglatt ist und auch der Klirrfaktor keine großen Werte erreicht, kann man bei teureren Modellen eine saubere Signalbegrenzung bei Übersteuerung, einen größeren Dämpfungsfaktor und eine bessere Impulsantwort erwarten. Jeder Verstärker benötigt für seine maximale Ausgangsleistung eine bestimmte Eingangsspannung, die, wenn sie überschritten wird, zur Übersteuerung des Ver- stärkers führt, da die Ausgangsspannung der Eingangsspannung nicht beliebig folgen kann, sondern durch die Betriebsspannung des Verstärkers begrenzt wird. Bei Übersteuerung wird das Ausgangssignal ab einem bestimmten Wert begrenzt. Wird die Spitze des Signals sauber abgeschnitten, so können durch die jetzt anliegende Gleichspannung die Tieftöner Schaden nehmen, da durch die fehlende Induktion ihrer Schwingspulen ihre Impedanz stark zurückgehen kann. - Fängt der Verstärker durch die Begrenzung des Signals aber hochfrequent zu schwingen an, so können die Hochtöner durch die abgegebene hohe Leistung im oberen Frequenzbereich zerstört werden. Die abgegebene Leistung wird nämlich normalerweise im Verhältnis 60-85% für den Baßbereich, 10-35% für den Mitteltonbereich und nur 3-10% für den Hochton- bereich aufgeteilt. Im entsprechenden Leistungsverhältnis sind die einzelnen Lautsprecher ausgelegt, so daß die Hochtöner bei Übersteuerung stark überla- stet werden und durchbrennen. Da jeder Lautsprecher nach einem Impuls auf seiner Eigenresonanzfrequenz aus- schwingt, wird dem Musiksignal immer ein gewisser Anteil dieser Frequenz auf- moduliert, der Lautsprecher dröhnt. Je höher der Dämpfungsfaktor des Verstär- kers ist, desto besser folgt der Lautsprecher dem tatsächlichen Signalverlauf. Voraussetzung hierfür ist, daß auch die Lautsprecherkabel und die Spulen der Frequenzweichen ausreichenden Kupferquerschnitt aufweisen. Zum Erfüllen der DIN-Norm genügt es bei Hifi-Verstärkern, wenn sie ihre maxi- male Leistung über einen Zeitraum von 10 Minuten abgeben können, dagegen wer- den PA-Verstärker bei ihrer Maximalleistung über mehrere Stunden betrieben. Sie sind daher vom Netzteil und von der Kühlung ganz anders ausgelegt als Hifi-Verstärker. - Der Anschluß dicker Lautsprecherkabel an den Verstärker sollte keine Probleme bereiten. Hierzu sind genügend große Anschlußklemmen erforderlich. In der PA- Technik sind XLR-Steckverbindungen üblich, jedoch werden dort auch 4 mm Bana- nenstecker zum Anschluß verwendet. In der Hifi-Technik werden Klemmverbindungen eingesetzt, seltener finden die veralteten DIN-Steckverbindungen Verwendung. - # Frequenzweichen : Frequenzweichen haben die Aufgabe, den einzelnen Lautsprechern die für ihre Konstruktionsmerkmale richtigen Frequenzen zuzuführen. Der Frequenzbereich wird dabei je nach Anzahl der Wege in zwei, drei oder mehr Teilbereiche aufgesplittet, bei einer 3-Wege-Weiche also in den Baß-, den Mit- telton- und den Hochtonbereich. Der Übergang von einem zum nächsten erfolgt dabei nicht abrupt, sondern kontinuiertlich. Die Angabe der Flankensteilheit ist also ein Maß für den Übergang zwischen zwei Bereichen. Je größer der Wert ist, desto steiler fällt der Schalldruck hinter der Trennfrequenz ab und desto besser ist die Trennung der einzelnen Bereiche. Für große Steilheiten aber ist die Impulsübertragung sehr schlecht, da Filter sich nicht durch Impuls- sondern durch Einschwingverhalten auszeich- nen. Was mit der Steigerung der Steilheit auf der einen Seite erkauft wird, geht auf der anderen Seite wieder verloren! Die Anzahl der Lautsprecher muß mindestens so groß sein wie die Anzahl der Wege, jedoch können auch zwei oder mehr Lautsprecher an einem Weg angeschlos- sen werden. Zu beachten ist, daß die Impedanz der verwendeten Lautsprecher mit der Impedanz der Weiche übereinstimmt. Bei Nichtbeachtung verschiebt sich die Trennfrequenz und die Lautsprecher können durch zu hohe Leistungzufuhr beschä- digt werden. - Unterschieden wird zwischen Frequenzweichen mit 6 dB/Oktave, 12 dB/Oktave, 18 dB/Oktave und 24 dB/Oktave. Das beste Trennungsverhalten hat die Frequenz- weiche mit 24 dB/Oktave, jedoch hat sie das schlechteste Einschwingverhalten, d.h. sie kann Impulse nur schlecht wiedergeben. Bei einer Weiche mit 6 dB/Ok- tave verhält es sich genau andersherum. Unterschieden wird zwischen Butterworth, Linkwitz-Riley, Tschebyscheff und Besseltypen. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihres Leistungs-, Spannungs- und Phasenverhaltens. Die in diesem Programm berechneten Weichen sind vom Typ Butterworth bzw. Allpaß. Beim Kauf einer fertigen Frequenzweiche sollte darauf geachtet werden, daß die Drahtstärke der Spulen ausreichend dimensioniert ist ( Durchmesser 1 mm oder dicker ). Die Kondensatoren sollten hochwertige Folienkondensatoren der Typen MKM, MKS, MKP oder MP sein. Es ist von den in Billigboxen häufig vorkommenden bipolaren Elektrolytkondensatoren abzuraten, da diese einen großen Verlust- winkel aufweisen und daher nur für preiswerte Lautsprecherkombinationen zu empfehlen sind. Auch auf eine ausreichende Spannungsfestigkeit der Kondensatoren sollte geach- tet werden (63 Volt oder mehr). Bei einigen Frequenzweichen muß der Mittel- oder Hochtonlautsprecher verpolt angeschlossen werden. Dies ist kein Druckfehler, sondern findet seine Ursache im Phasenverhalten der Weiche bei der Trennfrequenz. - Zur korrekten Funktion einer Frequenzweiche benötigen alle Lautsprecher eine Impedanzkorrekturschaltung. Diese bedämpft Lautsprechereigenresonanzen und korrigiert den Impedanzverlauf. Sie verhindert bei Baßlautsprechern einen Impedanzanstieg bei der Resonanz- frequenz, bei Mitteltonlautsprechern und Breitbandlautsprechern wird einem Im- pedanzanstieg bei der Resonanzfrequenz sowie bei hohen Frequenzen entgegenge- wirkt. Der Impedanzverlauf von Hochtonlautsprechern wird mit den Impedanzkorrektur- gliedern nur bei hohen Frequenzen linearisiert. - # Zusammenbau : Der Zusammenbau sollte folgendermaßen vor sich gehen : Nach dem Kauf des Holzes wird es auf die richtigen Abmessungen zugesägt. Eine Kreissäge ist hierfür besser geeignet als eine Stichsäge, am besten läßt man sich aber das Holz bereits von dem Betrieb, bei dem man es kauft, oder einer Schreinerei zusägen. Dieses garantiert absolut gerade Kanten, wie sie zum kor- rekten Zusammenbau nötig sind. Als Verbindungsmaterial zwischen den Holzplatten dient Kaltleim, der nicht zu dünn aufgetragen werden sollte, da er eine abdichtende Wirkung haben soll. Zu- sammen mit Spanplattenschrauben ergibt sich ein äußerst stabiles Gehäuse. Sind die Öffnungen für die Lautsprecher gesägt, kann mit dem Zusammenbau begonnen werden. Jetzt sollte man sich überlegen, ob vielleicht die Front- oder Rück- seite abnehmbar sein soll und das Gehäuse dementsprechend auslegen. Ist die Öffnung für den Baßlautsprecher groß genug um auch in der Box arbeiten zu kön- nen, so kann die Box fest zusammengeleimt werden. Wird eine Wand abnehmbar ge- macht, so muß sie selbstverständlich nach dem Zusammenbau mit den anderen Ge- häusewänden luftdicht abschließen. Die Frequenzweiche wird am zweckmäßigsten an der Rückwand befestigt. Sie sollte so befestigt werden, daß sie keine Klappergeräusche verursachen kann. Wird die Box häufiger transportiert, so empfiehlt es sich Schutzecken und Griffe zu montieren. - Wird eine Verkleidung der Box von vorne gewünscht, so stehen Lautsprecherbe- spannstoffe in verschiedenen Farben und Qualitäten zur Verfügung. Es muß auf eine ausreichende Schalldurchlässigkeit geachtet werden, die bei den dafür vorgesehenen Stoffen gewährleistet ist. Bei der Montage der Lautsprecherchassis auf der Schallwand ist zu beachten, daß diese nicht direkt auf der Schallwand aufliegen sollten, sondern sich eine dünne Schicht aus Gummi, Kork oder einem ähnlichen Material zur akustischen Entkopplung dazwischen befindet. Bei größeren Gehäusen kann eine zusätzliche Verstrebung der Gehäusewände un- tereinander notwendig werden, um Schwingungen zu vermeiden. - # Übertragungsverhalten : Ein wichtiges Kriterium beim Zusammenstellen von Lautsprecherkombinationen, ist das Übertragungsverhalten der einzelnen Lautsprecher. EIN Lautsprecher kann das gesamte Frequenzspektrum nur unzureichend wiedergeben. Deshalb teilt man das Spektrum in zwei, drei oder mehr Teilbereiche auf und weist jeden Teilbereich einem eigenen Lautsprecherchassis zu. Jedes Chassis kann nun so ausgelegt werden, daß es den ihm zugewiesenen Frequenzbereich optimal übertra- gen kann. Bei einer Vier-Wege-Kombination, d.h. der Frequenzbereich wird in vier Teilbereiche aufgespalten, überträgt z.B. das Tieftonchassis Frequenzen bis 300 Hz, der Mitteltieftöner 300 Hz bis 2,5 KHz, der Mittelhochtöner 2,5 KHz bis 7 KHz und der Hochtöner ab 7 KHz. Für eine Drei-Wege-Box liegen die Übergangsfrequenzen bei ca. 800 Hz und 4000 Hz, eine Zwei-Wege-Box hat eine Übergangsfrequenz bei ca. 2500 Hz. Diese Werte sind aber von den verwendeten Lausprecherchassis abhängig und sol- len nur als Anhaltpunkte dienen. Die Frequenzweiche hat also die Aufgabe die einzelnen Frequenzbereiche für die Lautsprecher zur Verfügung zu stellen. Die Übergangsfrequenz wird bei Wei- chen oft als Trennfrequenz bezeichnet. Der Übergang von einem Chassis auf ein anderes erfolgt aber nicht schlagartig sondern kontinuierlich. - Der Breitbandlautsprecher wurde entwickelt, um mit einem Lautsprecherchassis sowohl hohe als auch tiefe Töne wiedergeben zu können. Jedoch kann sein Über- tragungsbereich nicht immer als zufriedenstellend eingestuft werden. Eine große Membran, wie sie zur Schallabstrahlung tiefer Töne notwendig ist, neigt bei höheren Frequenzen dazu Partialschwingungen auszuführen. Dies bedeutet, daß Teile der Membran gegensinnig zu anderen Teilen schwingen und es so zu Auslöschungen im Frequenzgang kommen kann. Um auch höhere Töne mit demselben Lautsprecher übertragen zu können, wurde die Nawi-Membran entwickelt. Sie be- sitzt eine größere mechanische Festigkeit gegenüber der Konusmembran und weist deshalb geringere Partialschwingungen auf. Die Grenzfrequenz beschreibt die Frequenz, bei der der Schalldruck bereits um 3 dB gegenüger 1 KHz abgefallen ist. Je tiefer die Grenzfrequenz eines Chassis ist, desto tiefere Frequenzen können noch wiedergegeben werden. Für geschlossene Boxen sollte die Freiluftresonanzfrequenz des Tieftöners nicht über 30 Hz liegen, für Baßreflexboxen und kann sie bis 60 Hz betragen. Die Resonanzfrequenz legt auch die Grenzfrequenz des Systems fest, denn unter- halb der Resonanzfrequenz kann keine Schallabstrahlung mehr vom Lautsprecher erfolgen. Bei Hornkonstruktionen ist die Grenzfrequenz fast ausschließlich von den Maßen des Horns abhängig. - Bei der Konstruktion des Gehäuses sollte beachtet werden, daß die Seitenlängen innen in der Box eines dieser Verhältnisse aufweisen : 1 : 1,2 : 1,5 oder 0,8 : 1 : 1,2 oder 1,25 : 1,6 : 4 oder 5 : 7 : 9 Dieses sollte beachtet werden, da sich bei diesen Verhältnissen Stehwellen nicht konstruktiv überlagern können und es so nicht zu störenden Resonanzen kommen kann. Bei den vorgeschlagenen Seitenverhältnissen existieren pro Terzband immer gleichviele oder mehr Resonanzfrequenzen als in dem Terzband darunter. Dieses kontinuierliche Steigerung wird vom Ohr als angenehm empfunden. Stehwellen bilden sich durch Refexion an den Gehäusewänden. Entspricht der Ab- stand zweier Wände der halben Wellenlänge oder einer Vielfachen davon, so kann sich eine stehende Welle bilden. Deshalb werden geschlossene Boxen vollständig mit Dämmaterial gefüllt, Baßreflexboxen und Transmission-Line-Boxen können aus anderen Gründen nur an den Gehäusewänden mit Dämmaterial bedämpft werden. - # Thiele-Small-Parameter selbst messen : Sie wagen sich mit diesem Thema an etwas heran, daß eigentlich nur dem Spezia- listen vorbehalten ist. Denn dieser verfügt über die erforderlichen Meßgeräte und über einen schalltoten Raum. Aber auch Sie können die Thiele-Small-Parameter mit hinreichender Genauigkeit selbst besimmen. Hierfür brauchen Sie: - einen Sinus-Generator mit einem stufenlos einstellbaren Frequenzbereich von ca. 5 Hz bis ca. 20 kHz mit guter Amplitudenkonstanz, Ausgangsspannung mindestens 5 V effektiv, - ein Digitalmultimeter oder ein Analogmultimeter mit einer guten Auflösung im Wechselspannungsbereich von 0 V bis 1 V und im Ohmbereich von 0 Ohm bis 10 Ohm, - einen Widerstand 1 KOhm / 1 W, - einen Referenzwiderstand 50 Ohm / 1% - ein Frequenzmeßgerät mit Auflösung 1 Hz oder Periodendauermessung Im folgenden werden die einzelnen Schritte erklärt, wobei jeglicher Zweifel über die Richtigkeit des Meßergebnisses beseitigt sein muß, bevor mit dem nächsten Meßvorgang begonnen werden kann. - 1.) Bestimmung des Gleichstromwiderstandes ( Rdc ) : - Multimeter auf Widerstandsmessung stellen, Meßbereich 0 Ohm bis 10 Ohm. - Meßschnüre kurzschließen und Meßgerät auf 0 Ohm abgleichen bzw. Wider- stand der Meßschnüre von allen folgenden Messungen abziehen. - Lautsprecherchassis wie einen Widerstand anschließen und Wert notieren. - Wichtig! Das verwendete Meßgerät muß den zu messenden Widerstand mit einem Gleichstrom messen. - 2.) Bestimmung der Resonanzfrequenz ( fs ) des nicht eingebauten Lautsprecherchassis : - Lautsprecherchassis möglichst frei im Raum aufstellen (keine reflektie- renden Wände in der Nähe). - Sinus-Generator auf kleinst mögliche Frequenz stellen, Amplitude 5 V. - Lautsprecher mit Widerstand 1 KOhm / 1 W in Reihe (hintereinander) an den Sinus-Generator anschließen. - Parallel zum Sinus-Generator Frequenzzähler anschließen, geeigneten Meß- bereich wählen. - Parallel zum Lautsprecherchassis Multimeter anschließen und auf Wechsel- spannung einstellen, geeigneten Meßbereich wählen. - die Frequenz des Sinus-Generators langsam steigern und dabei Meßwerte des Multimeters beobachten. Die Meßwerte steigen an, um nach ihrem Maxi- mum wieder zu fallen. Dieses Maximum genau ausmessen und dazugehörige Frequenz notieren. - 3.) Bestimmung des Impedanzmaximums ( Rm ) des nicht eingebauten Lautsprecherchassis : - Lautsprecherchassis wie bei 2.) aufstellen. - Frequenz des Sinus-Generators auf Resonanzfrequenz stehen lassen. - Referenzwiderstand 50 Ohm / 1% mit Widerstand 1 KOhm / 1 W in Reihe (hintereinander) an den Sinus-Generator anschließen. - Parallel zum Referenzwiderstand Multimeter anschließen und auf Wechsel- spannung einstellen, geeigneten Meßbereich wählen. - Ausgangsspannung des Generators so einstellen, daß genau 250 mV am Meß- gerät abzulesen sind : Es werden 5 mV/Ohm angezeigt, d. h. bei 50 Ohm 5mV/Ohm x 50 Ohm = 250 mV. - Referenzwiderstand entfernen und stattdessen Lautsprecherchassis an- schließen. Meßwert ablesen und in Ohm umrechnen ( bei 50 Ohm Referenz- widerstand den Meßwert in mV durch 5 teilen, der erhaltene Zahlenwert ist die Impedanz in Ohm). - 4.) Bestimmung der mechanischen Güte ( Qms ), der elektrischen Güte ( Qes ), und der gesamten Güte ( Qts ) : Rm - Berechnen : R0 = ───── Rdc R1 = Rdc x √ R0 - Meßanordnung gegenüber 3.) nicht verändern. - Frequenz f1 unterhalb der Resonanzfrequenz suchen, für die gilt, daß die Impedanz Z = R1 ist. Frequenz notieren ( f1 ). - Frequenz f2 oberhalb der Resonanzfrequenz suchen, für die gilt, daß die Impedanz Z = R1 ist. Frequenz notieren ( f2 ). - Berechnen zur Konrolle : fs ≈ √ (f1 x f2) Ist die Differenz zwischen gemessener und berechneter Resonanzfrequenz größer als 1 Hz so liegt wahrscheinlich ein Meßfehler vor. - Bestimmung der mechanischen Güte ( Qms ), der elektrischen Güte ( Qes ), und der gesamten Güte ( Qts ) : fs x √ R0 - Berechnen : Qms = ─────────── f2 - f1 Qms - Berechnen : Qes = ──────── R0 - 1 Qms - Berechnen : Qts = ───── R0 - 5.) Bestimmung der Schwingspuleninduktivität ( L ) : - Meßanordnung gegenüber 3.) nicht verändern. - Durch Verändern der Frequenz minimale Impedanz ( Zmin ) suchen und no- tieren. - eine höhere Frequenz wählen, bei der der Impedanzanstieg aber noch nicht durch die Hystereseverluste abgeflacht wird (ca. 5 KHz). - Es wird die Impedanz ( Z ) bei der dazugehörenden Frequenz ( f ) ermit- telt. Z - Zmin Die Induktivität L ist dann : L = ─────────── 2 x π x f π = 3.14 ( Kreiszahl ) - 6.) Bestimmung des Äquivalentvolumens ( VAS ) : - Chassis waagerecht auf einen Tisch legen und die Auslenkung, die ein auf die Membran gelegtes Gewicht (ca. 50 g bis 200 g) verursacht, messen. - Die Auslenkung ist auf 0,1 mm genau zu bestimmen, das Gewicht auf 1 g genau. 14000 x L x A x A - Berechnen : VAS = ─────────────────── M mit VAS = Äquivalentvolumen in Kubikmeter, L = Auslenkung der Membran durch das Gewicht in Meter, A = Membranfäche in Quadratmeter, M = Masse des Gewichtes in Kilogramm. - #