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Stand 09.09.2016

Einige weitere Ideen für den Boxenbau

von K. Föllner

Da es viele Anfragen nach PA-Speakern, besonders zu Hörnern gab, ist hier eine Idee, die mal jemand mit etwas Erfahrung probieren kann...
Ich habe leider auch keine Empfehlungen von Büchern zu diesem Thema.
Funktioniert das unten beschriebene im Mitteltonbereich nicht gut genug, (zu starke Welligkeit) muss man den Trichter verkürzen (ca. 13cm) und die Halsöffnungsfläche (von 600qcm) auf ca. 1000qcm (31,5x31,5cm) erhöhen. Der Schalldruckgewinn sinkt so von ca. 5dB auf 3dB., aber auch so liegt der Wirkungsgrad bei gut 101dB.
Wem das dann alles nicht zusagt, (glaube ich kaum) kann das Chassis zum Vergleich ja mal in ein 30 Liter (brutto) Bassreflexgehäuse (10cm Rohr 5cm lang) setzen. Hier reicht der Bass zwar etwas tiefer (fu: 80...90Hz), der Schalldruckgewinn über 150Hz ist aber dahin.

Standard:
Hier kann mein Boxenprojekt 5 und Projekt 6 dafür herangezogen werden.

Wünscht jemand eine konventionelle Bassreflexbox für den PA-Bereich: Der Eminence-Treiber EP 15-300 (ca. 180,- Euro) besitzt einen Wirkungsgrad von über 99dB und bei 300W Sinusleistung (dürften ca. 500W Musik sein) reicht das für die meisten Bedürfnisse aus. Dafür wird eine 10cm(!) Schwingspule bemüht, der Korb ist aus Alu-Druckguss.
Dieses Chassis kombiniert man mit einem Hochtonhorn, das ab ca. 3500Hz einsetzt. Es sollte mind. einen Wirkungsgrad von 100dB besitzen. Etwas mehr geht auch, mit Kondensatoren und Widerständen kann man es immer noch zügeln.
Das Volumen für den TT sollte zwischen 100 und 200 Litern liegen, die BR-Abstimmung arbeitet mit einem kurzen Rohr. Ich empfehle 2 Stück von je 10cm Durchmesser und 10cm Länge bei einem Volumen von 120 Litern: Die untere Grenzfrequenz liegt dann bei 70Hz. Der Schalldruck liegt bei 2 Boxen bei in 2,5m Entfernung "noch" bei ca. 120dB, das setzt natürlich Leistung voraus, 2x400W an 8Ohm muss die Endstufe schon erzeugen können. Das wären ca. 600-700W an 4 Ohm und ein solches Teil kostet um die 400 EUR aufwärts.

Oder etwas anderes:
Mittel-Hochton-Box:
Für weniger als 80,- Euro ist ein 25cm-Bass von Eminence namens "EM 10-100" erhältlich. Er besitzt von sich aus schon einen sehr hohen Wirkungsgrad, der durch einen kleinen Hornvorsatz nochmals gesteigert werden soll. Die Steigerung darf jedoch nicht übermäßig sein, da er auch den gesamten Mittenbereich übertragen soll, ohne diesen zu verfärben.

Parameter EM 10-100 (TMT)
Resonanzfrequenz fs = 71 Hz
Gesamtgüte Qts = 0,34
elektrische Güte Qes = 0,36
Äquivalentvolumen Vas = 49,2 l
Impedanz (DC-Widerstand) Z = 8 Ohm (Re =6,83 Ohm)
Wirkungsgrad (SPL) (SPL = 98,8 dB)
Belastbarkeit (Sinus) P = 100 W
Schallwandöffnung d= 23,5 cm
Der Hersteller empfiehlt eine maximale obere Grenzfrequenz von 7kHz, jedoch sollte ein gutes, dynamisches Mittel-Hochtonhorn (>20W) mit ausreichend Wirkungsgrad (mindestens 105dB) schon ab ca. 4kHz einsetzen. Bei diesem Tieftöner sollte die Mundöffnung quadratische Abmaße von 24,5cm (meine Wahl) haben. Den Trichter erweitert man linear auf eine Fläche von ca. 2000qcm. (Die Trichterlänge ist dann 22cm.) Die Breite sollte auf 34,5cm erweitert werden, die Höhe beträgt dann 58,0cm. Über dem Trichterausgang wird dann das Hochtonhorn befestigt. Die Gesamthöhe der Box beträgt dadurch (je nach Horn) immer noch um 80cm, bei einer Außenbreite von etwa 40cm. Der Tieftöner kommt mit vielleicht 8...15 Litern an geschlossenem Volumen aus. Steht die Box auf dem Boden ergibt sich eine untere Grenzfrequenz von etwa 150Hz, im freien (auf dem Ständer z.B. in Ohrhöhe) steigt sie dann an. Es genügt aber immer noch für Satelliten, die ab etwa 200Hz einsetzen. Dieses Paar sollte aktiv getrennt (z.B. Hochpass 18 oder 24dB bei 200Hz) und mit einer eigenen Endstufe angetrieben werden. Die 100W Sinus (dürften um die 150-200W Musik sein) pro Box (an 8 Ohm) erzeugen bei einem Wirkungsgrad von ca. 104dB (1W/1m) genügend Schalldruck. Bei Maximalleistung wird pro Paar die 120dB-Marke erst in mehr als zweieinhalb Metern unterschritten.
Box von vorn und
                Trichter von der Seite
Subwoofer:
Um aber die entsprechende Menge Bass (unter 200 Hz) freizusetzen, sollte man die beiden Satelliten mit einem wirkungsgradstarken Bass-Horn unterstützen. Dazu ist ein 15 Zoll Chassis mit genügend Leistung (>500W) und hohem Wirkungsgrad (>96dB) notwendig. Das sollte keine zu hohe Resonanzfrequenz und/oder eine niedrige Güte besitzen. Der Wirkungsgrad des Subwoofers muss um 3dB größer sein, als die eines Satelliten, Da man ihn 'eh aktiv mit einer extra Endstufe betreibt, kann man das auch durch höhere Leistung herausholen. Der Wirkungsgrad des Subs sollte aber bei den obigen Satelliten trotzdem 105dB nicht unterschreiten.
Was für ein Chassis man hierbei nimmt? Ich habe noch keine richtig gute Idee... Electro Voice ist etwas teuer...
Aus der Eminence-Collection erscheint mir aber der EM 15-300 (38er=15Zoll!) in einem 25...30l Gehäuse eine gute Wahl, da er durch seine tiefe Resonanz im Horn eine tiefe untere Grenzfrequenz erreichen kann. Dazu muss der Trichter entsprechend groß sein. Durch den Speaker ergibt sich eine quadratische Halsöffnungfläche von 36x36cm. Nimmt man weniger, ist ein zusätzliches Druckkammervolumen nötig, das den Wirkungsgrad wieder etwas verringert. Um den entsprechenden Schalldruck (105dB) und die untere Grenzfrequenz sicherzustellen, nimmt der Trichter schnell große Ausmaße an, -> Länge von 67cm und einer Öffnungsfläche von 8200qcm, was quadratisch etwa 90x90cm bedeutet.
Durch die Länge kann das Horn nicht mehr mit nur einem Brett (linear) gestaltet werden, der exponentielle Verlauf sollte linear nachgestellt werden, um approximiert diese Flächenverteilung zu erhalten. Eine Faltung erscheint dann äußerst sinnvoll. Will man mit nur 2 Stufen arbeiten, sollte die erste bis ca. 40cm reichen, das folgende geht dann bis nach draußen. Bei Maximalleistung (300-400W) wird so ein Schalldruck von ca. 131dB in 1m Entfernung erzeugt, was bei 2,5m immer noch 123dB bedeutet, also zu den Satelliten passt. Hierzu wird eine weitere aktiv (18dB, 200Hz) getrennte, brückbare Endstufe benutzt, die pro Kanal an 4 Ohm mindestens 200 Watt erzeugen kann, so dass sich 400W an 8 Ohm gebrückt ergeben. Der Subwoofer sollte in einer Ebene, am besten zwischen beiden Satelliten aufgestellt werden.

Wer meint, dass die obigen Schalldruckangaben etwas zu klein sind, muss bedenken, dass es sich dabei um Freifeld-Angaben handelt, die in Räumen noch einmal deutlich ansteigen.

Hat jemand das hier oder etwas ähnliches probiert, mir bitte mailen. Da ich im Moment dafür überhaupt keine Zeit erübrigen kann, kann ich es nicht selbst probieren.