Problematisch bei konventionellen Dipolsystemen ist der nur mechanisch (z.B. mit Bedämpfung o. ä.) beeinflussbare rückseitig abgestrahlte Schallanteil. Oft ist es zudem so, dass die rückseitige Schallabstrahlung der Membran meist durch Magnetsystem, Korb u. ä. behindert ist. Vergleicht man Schalldruckkurven von Vorder- u. Rückseite konventioneller Treiber findet man stark unterschiedliches Verhalten, was einer definierten Wiedergabe nicht zuträglich sein kann (siehe Messung Bild 1). Bild 1: Schalldruck vorn und hinten bei dem Breitbänder Vifa 10 BG 120.
Für die Messungen wurde ein Vifa Breitbänder 10 BG 120 eingesetzt.
Die rückwärtige Abstrahlung ist also alles andere als perfekt. Die Lösung hierzu ist die Verwendung von zwei baugleichen Breitbandtreibern zur Übertragung des Frequenzbereiches von ca. 300 Hz bis 20000 Hz. Die Membranen dieser gegeneinander angeordneten Chassis arbeiten so, als ob nur eine Membran vorhanden wäre. Ansteuerung gegenphasig (vorderseitige Membran bewegt sich nach außen, rückseitige Membran nach innen (siehe Pfeile in Skizze).
Eine Anordnung wie diese hat im Übertragungsbereich des Breitbänders nach vorn wie nach hinten annähernd gleiches Schalldruckverhalten.
Ein weiterer großer Vorteil dieser Anordnung ist die elektrische Beeinflußbarkeit des rückseitigen Schallwandlers.
Hierzu wurden in der Planungsphase 3 wichtige Gedanken festgehalten:
Den ersten Punkt erreicht man mit einem zusätzlichen Hochpassfilter für den rückseitigen Treiber (6 dB Filter mit C5). Er verhindert einen um das Gehäuse gebeugten Schallanteil, der nur für tiefe Frequenzen existiert. Die Tiefen würden sich sonst mit dem vorderseitigen Anteil überlagern und zu Auslöschungen führen.
Zum zweiten Punkt: dem Hochpass nachgeschaltet ist ein gestufter Spannungsteiler (R5-R8) der mit verschiedenen Abgriffen eine Lautstärkeeinstellung des rückseitigen Breitbänders ermöglicht. Bild 2: Frequenzweiche mit links einem Subwoofer (TT) und rechts den 2 Dipollautsprechern (BB).
Außer C5 und dem Spannungsteiler R5-R8 ist beiden Breitbändern das gleiche Filter vorgeschaltet (aus Komponenten: R2,C2,C3,L2,R3,C4,L3,R4). Der hintere Breitbänder bekommt also die gleichen Signale wie der vordere, eben leiser und ohne tiefe Töne, die zu Auslöschung führen würden.
Zum dritten Punkt: Als Tieftonunterstützung sollte ein kleiner Subwoofer mit hoher Qualität zum Einsatz kommen.
Seine technische Beschreibung: - 14 cm Tief-Mitteltonlautsprecher mit - beschichteter, angeschnittener NRSC-Papiermembran. - Ausgezeichnete Dynamik durch Membranaufhängung in Low-Loss-Sicke. - Einsatz in kleinen High-End Lautsprechern. - Vorzugsweise in Reflexgehäusen
Nun wurde wie üblich vorgegangen: - die Thiele und Small Parameter wurden gemessen - damit wurde das Volumen für die Tieftöner bestimmt, der den Breitbänder im Bass unterstützen soll.
Für die Volumenbestimmung verwendet Gerd Lommersum nicht unser Internet-Tool, sondern Boxcalc: Bild 3: Simulation des Gehäuses mit Boxcalc.
Die Bassreflexabstimmung (Simulation unter Annahme Gehäuse locker mit dämpfendem Material gefüllt) ergibt 15 Liter. Die Tuningfrequenz wurde messtechnisch überprüft. Mit einem Nettovolumen von ca. 15 Liter und einer geforderten Abstimmfrequenz von 50 Hz ergab sich mit einem 50 mm Trompetenrohr eine Rohrlänge von 65 mm.
Mit den berechneten Volumina wurde das Gehäuse konstruiert: - in einer oberen Kammer wurden die beiden Breitbänder (der Dipol) untergebracht. - in einer unteren Kammer, die nach unten tiefer wird, der PLW 14-Tieftöner.
a) die Impedanz der Lautsprecher: Bild 5: Impedanz der Lautsprecher im Gehäuse, rot: der TT, schwarz: der Breitbänder.
Die frequenzabhängige Impedanz wird für die Frequenzweichensimulation benötigt, da abhängig von der Impedanz der Lautsprecher die Bauteile außen herum ganz unterschiedlich wirken. (Daher sind Standardfrequenzweichen auch immer nur ein eher weniger guter Kompromiss)
a) der Frequenzgang der Lautsprecher: Bild 6: Frequenzgang der Lautsprecher im Gehäuse, rot: der TT, schwarz: der Breitbänder. Messbedingungen: 2,83V / 1m; um die Raumreflektionen nicht mitzumessen, wurde mit einem 4,4 ms Zeittor gemessen, so dass die Frequenzen unter 220 Hz nicht auswertbar sind.
Nun kann man Netcalc selbst eine Weiche erstellen lassen (Menü->Crossover->Standard), oder man wählt die Bauteile für die Weiche selbst aus (Menü->Crossover->Free), was der geübte Entwickler bevorzugt.
Ebenso lässt man nicht das Programm die Bauteilewerte berechnen (Menü->Optimize->Automatic), sondern macht dies selbst (Menü->Optimize->Interactive). Anschließend wird das simulierte Gesamtergebnis (Menü->Graphic->Spl-response) angesehen. Bild 7: Mit der Simulation erarbeitete Frequenzweiche
Bild 8: Simulierter Frequenzgang und Impedanz der Lautsprecherbox
Die tatsächliche Entwicklung der Box geschieht über mehrere Simulationsvorgänge. Dabei führt der erste Schritt zu einem sehr linearen Frequenzverlauf, wobei die Box dann hörakustisch überarbeitet wird und dann auch wieder neu simuliert wird.
In der Simulation ist zu beachten:
Nach Aufbau der Frequenzweiche ist die Box fertig und kann nun gemessen werden, wozu die Box mit Clio gemessen wird: Bild 9: Frequenzgang der Lautsprecherbox (rot:gesamt, schwarz:BB, blau: TT). Messbedingungen: 2,83V / 1m; um die Raumreflektionen nicht mitzumessen, wurde mit einem 4,4 ms Zeittor gemessen, so dass die Frequenzen unter 220 Hz nicht auswertbar sind.
Auch hier erkennt man dass der Pegel beim Übernahmepunkt von Breitbänder und Tieftöner 6 dB unterhalb der Gesamtkurve liegt. Das deutet auf eine korrekte Phase im Übergang hin.
Wie ist nun der Frequenzgang auf der Rückseite? Bild 10: Frequenzgang der Lautsprecherbox auf der Rückseite mit Weiche Die unterschiedlichen Farben geben die unterschiedlichen Schalterstellungen im Schaltplan wieder. Messbedingungen: 2,83V / 1m; um die Raumreflektionen nicht mitzumessen, wurde mit einem 4,4 ms Zeittor gemessen, so dass die Frequenzen unter 220 Hz nicht auswertbar sind.
Hier der PDF-Bauplan von Gerd Lommersum und unsere Produktbeschreibung Dipo 1.
Wenn Sie den Bausatz nachgebaut haben, wünschen wir nun viel Freude mit der Anpassung der Box an Ihren Raum: - die Aufstellung - und dazu passend die Wahl des Pegels, der rückwärtig abgestrahlt wird.
Boxcalc und Netcalc sind ältere Programme, die aber völlig korrekte Ergebnisse liefern und Netcalc hat den Vorteil dass es sich unheimlich schnell bedienen lässt. Damit lässt sich pro Sekunde etwa eine Weichendimensionierung ausprobieren (jeder Bauteiletausch nach der E-Normreihe ist ein Klick). Mit Ändern der Frequenzweiche und Messen dauert dies es sicher 50-100 mal so lange.
Boxcalc und Netcalc können Sie bei uns statt für je 50 EUR zusammen auf der Waldo CD für rund 10 EUR erwerben. zur Boxenbeschreibung zur den Messwerten zum Bauplan