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Stand 25.10.2024

Boxen-Projekt 12: Regent-60-Tuning

von K. Föllner

1. Einleitung:

Es geht hier um das "Optimieren" einer über 50 Jahre alten, vorhandenen, passiven PA-Box eines Bekannten. Die Lautsprecherbox stammt aus den 1960ern, wurde in der DDR gebaut und war eigentlich für den Live-Bühneneinsatz gedacht.

Diese Box namens "regent 60" gehörte zu einem Set, das aus einem Röhrenverstärker und zwei Boxen bestand. Das Set wurde zuerst (ab 1965) unter dem Firmennamen "RÖHM-ELEKTRONIK" bzw.. "VEB musikelektronik Klingenthal", später dann unter "Vermona" vertrieben. Im Jahr 1968 gab es eine Überarbeitung, so dass das Set dann intern "regent 60-2" hieß.1974 lief die Produktion aus, da dann von Vermona nur noch Transistor-Verstärker produziert werden sollten.

Jede Box bestand aus zwei 30-cm-Breitbändern vom Typ RFT L3060PB. Dieser hat einen Hochtonkege, arbeitet also nach dem Dualkonus-Prinzip. Im Laufe der Produktion wurde später auf den RFT L3401 umgestellt. Anders als andere Vermona-Boxen und -Verstärker wurde (meines Wissens) dieses Set nicht in die BRD oder andere westliche Länder exportiert.

Zwei dieser 12-Ohm-Boxen waren zum Anschluss an den Kassettenmischverstärker gedacht. Beide Boxen wurden dazu am Mono-Verstärkerausgang (Ausgangsübertrager) parallel geschaltet. Der Röhren-Verstärker arbeitet an einer 6-OhmLast und konnte dauerhaft bis 40 Watt (wenn auch bei 3% Klirr) abgeben. In den 60-ern war das ganz ordentlich.

Ob die vorhandene Box vom Typ "regent60" oder "regent60-2" ist, weiß ich nicht.

Verstärkerdaten:
Ausgangsleistung:40 W Sinus / 50 W Musik an 6 Ohm
Leistungsaufnahme: 140 W bei Pmax
Fremdspannungsabstand: 54 dB
Übertragungsbereich: 30 Hz ... 18 kHz (+- 3dB)
Eingänge: 4 (zwei für Instrument 77,5 mV / 100 kOhm und zwei für ein Mikrofon 7,75 mV / 1 MOhm) sowie ein Anschluss für ein Tonband mit Aufnahme / Wiedergabe (775 mV / 330 kOhm)
Maße (B H T): 430 x 290 x 145 mm
Masse: 14 (Urversion) bzw. 20 (Nachfolgeversion) kg

Vermona-Seite (Übersicht): http://www.vermona-ddr.de/htm/pa.htm, regent60: regent60-2

Unterlagen auf der offiziellen Vermona-Handbuchseite: https://www.vermona.com/fileadmin/user_upload/heritage_service/amps%26mixer/regent60-2_manua l_schematics_de.pdf

Hans Ohms' Seite: http://download.bandecho.de/Archiv_Hans_Ohms/last/pdf/Vermona%20-%20Weltklang%20-%20B%C3%B6hm/Regent%2060-2.pdf

Infoseite des HiFi-Archivs: https://www.hifi-archiv.info/el-me-se/DDR.pdf

Es gab auch noch eine aktive Variante, die "regent 30" mit identischer Leistung pro Box. Hier war ein 20-Watt-Röhrenverstärker in der Box selbst untergebracht und betrieb die beiden Lautsprecher (in Serie12 Ohm) direkt.

2. Originalbox:

Eckdaten einer Lautsprecherbox:
Nennbelastbarkeit: 25 VA
Impedanz: 12 Ohm
Frequenzbereich: 50 Hz ... 12,5 kHz
Abmessungen (B H T): 480 x 760 x 380 mm
Gewicht: 21 kg

http://audiogarret.com.ua/viewtopic.php?t=24179

Eckdaten eines Lautsprecher-Chassis:
Impedanz 6 Ohm
Leistung: 12,5 W

auf https://www.tforumhifi.com/t21411-rft-l3060pb-larga-banda-bicono fand ich auch TSPs des L3060PB, wobei man hier nicht bei allen Werten sicher sein kann.

fs= 71 Hz
Re= 6 Ohm
Qes= 0.93
Qms= 5.31
Qts= 0,79
Vas= 79 l
Sd= 509cm²
(SPL= 95dB)
Übertragungsbereich: 60 Hz - 8000 Hz
Empfindlichkeit: 98 dB
Durchmesser: 278 mm
Gewicht 4,2 kg

Schalldruck-Angaben fand ich keine verlässlichen, auf einer Seite standen 98 dB, aber auch 100 dB, woanders 103 dB. Rein rechnerisch komme ich bei diesen TSPs auf 96,7 dB SPL.Das gilt im Bassbereich für ein Chassis ohne Reflektionen. Durch die Doppelbestückung erreicht man im unteren Bereich (also sicher bis 1 kHz) 3 dB mehr. Generell steigt der Schalldruck durch Bündelung weiter an.
Eine Vergleichsmessung mit dem Messmikrofon zwischen dieser Box und meinem PA-Top (1X30"), das laut Datenblatt des Mittentreibers im Schnitt 101 dB (laut TSPs 99 dB) bringt, ist diese Box bei gleicher Eingangsspannung im Schnitt 2 dB lauter. Durch die höhere Impedanz von 12 Ohm gegenüber 8 Ohm des Tops, liegt die aufgenommene Leistung 1,76 dB niedriger, so dass man eher von 104 dB ausgehen kann, wobei der Unterschied schwer zu messen ist, da die regent durch mehr Wandreflektionen (und zwei Treiber bei "guten" Lambda) im Bereich 130 Hz bis 1 kHz deutlich lauter (4...6 dB) war als bei höheren Frequenzen, aber auch da bis 6 kHz stellenweise noch 3...5 dB.

Obwohl die Box (mit Ausnahme des fehlenden Tiefbassanteils) relativ ausgewogen und rund klingt, ist der Brillanz- und Hochtonbereich vor allem für heutige Musik zu dünn. Die Box war für Instrumente (Gitarren) und Gesang, aber nicht für Konservenmusik gedacht. Daher wurde bei dieser Box bereits versucht, mit einem parallelgeschalteten Piezo-Horn, den oberen Frequenzbereich zu verstärken. Da diese Hörner aber nur 92...94 dB an Spannungen vergleichbar mit 1 Watt an 8 Ohm-Last (2,83 V) bringen, ist das bei diesen Breitbändern deutlich zu wenig. Ein echter Hochtöner musste also her. Dieser sollte auch entweder abschaltbar oder sogar im Pegel einstellbar sein.

Angeschlossen wird jede Box im Original über eine DIN-Lautsprecherbuchse (Belegung hier) in der Rückwand. Die 25 W RMS an 12 Ohm bedeuten 17,3 Veff bei nur 1,4 Aeff. Das konnte dieser heute kaum noch verwendete Steckertyp gerade noch gut handhaben. Hier ergibt es Sinn, eine 6,3mm-Mono-Klinke (sieht auch alt aus) oder eine neue Speakonbuchse einzubauen, um eine elektrisch sichere und mechanisch stabile Verbindung zu erhalten.

3. Treiberauswahl Hochtöner:

Da die doppelte Bestückung mit zwei sehr wirkungsgradstarken Tief-Mitteltönern zu einem mittleren Schalldruck von ca. 103 dB/1W1m führt, wird auch ein wirkungsgradstarker Hochtöner benötigt. Oberhalb von 100 dB SPL geht das nur als Horn oder Waveguide. Will man die Gesamtimpedanz jeder Box bei 12 Ohm halten, wird ein Hochtöner mit 12 oder 16 Ohm benötigt. Alternativ ist es bei einem Treiber mit niedrigerer Impedanz auch möglich, einen Vorwiderstand zu verwenden, was aber zu einem Pegelabfall führt. Da beide Mid-Basstreiber zusammen nur 25 Watt Belastbarkeit aufweisen, ist die Belastbarkeit des Hochtöners zweitrangig, besonders da der Tweeter sehr hoch (5...8 kHz) angekoppelt werden soll. Selbst weißes Rauschen bei 30 W am Eingang fordert bei einem Hochpass 6 kHz 2. Ordnung nur 5 W vom Hochtöner. Mit realistischer Musik sind es nur 0,5...1 Watt. Da spielt auch die Leistung des Vorwiderstands keine große Rolle, 2...5 Watt reichen immer.

Um die Box am Original-Röhrenverstärker betrieben zu können, sollte die Gesamtimpedanz bei ungefähr 12 Ohm bleiben. Bei folgenden Hochtöner-Impedanzen (Zht) ist dann ein theoretischer Widerstand Rs davor in Serie nötig. Dieser Widerstand führt dann zu einer Dämpfung L des Hochtöners. Bei einem 16-Ohm-Treiber könnte man mit einem 47-Ohm-Widerstand (1 W) parallel auf 12 Ohm kommen.

Zht (Ohm)	Rs (Ohm)	L (dB)
>=12	0	0
11	1	0,8
10	2	1,6
9	3	2,5
8	4	3,5
7	5	4,7
6	6	6,0
5	7	7,7
4	8	9,6

Bei einem typischen 8-Ohm-Treiber muss der Hochtöner in dieser Konstellation also Minimum 3,5 dB lauter sein. (Bei kleinerer Impedanz noch mehr.) Bei angenommenen 103 dB SPL im Bassbereich sind das also mindestens 107 dB SPL für den Tweeter.
Der mittlere Pegel im relevanten Frequenzbereich sollte mit dem Korrekturwiderstand mindestens 103 dB SPL betragen, etwas mehr wäre besser.
Um den Pegel um etwa ein knappes dB zu optimieren, könnte man noch auf 11 Ohm anstatt 12 Ohm anpassen, das wäre innerhalb der Verstärkertoleranz.

Der maximale Pegelunterschied im Höhenbereich sollte nicht größer als 5 dB sein, 6 wäre grenzwertig und bei anderen Vorteilen noch OK.
Das Hochtonhorn sollte möglichst klein sein, um es in eine der beiden oberen Ecken in die Front einzubauen. Das hieß der Maximaldurchmesser ist begrenzt auf ? mm oder die rechteckige Front überschreitet nicht (BxH) ?x? mm.
Der Piezo-Notbehelf (evtl. ein Monacor MPT-005) hatte einen runden Einbauausschnitt von 77 mm und Außenmaße von 85 x 85 mm. Dieses Loch in der Front sollte für den neuen Hochtöner auch wieder benutzt werden.
Der Zielpreis wurde erst einmal mit 50 EUR definiert, maximal 70 EUR dürfen es sein.
.
Ich habe einige Hochtöner aus Projekt 9, dem anderen Vermona-Projekt in die Liste genommen, wenn sie einen genügend großen Kennschalldruck besaßen.

Hochton-Lautsprecher	Frontmaße (BxH mm)	Ausschnitt (mm)	Dc (mm)	fu (kHz)	fo (kHz)	Z (Ohm)**	P RMS (W)	Treiber SPL** (dB SPL)	SPL mit Rs (dB SPL)	Differenz (dB)***	Öffnungswinkel HxV (°)	Preis 11-2024 (EUR)
1. Eminence APT80 V2	87x87	D=80	25	3,5	15	8	45	103	99	4	k.A.	67
2. Monacor MHD-230-RD	D=120	D=90	25	4,0	16	9	40	110	107	6	60 kon.	(58)
3. Monacor MHD-230-SQ	115x115	90x90	25	4,0	16	9	40	110	107	5	60x60	(58)
4. Monacor MHD-220N/RD	D=106	D=75	25	4,0	20	9	30	105	102	5	75 kon.	60
5. beyma CP-09	92X92	90x70	25,4	6	20	7	15	105	100	6	90x60	65
6. beyma CP12/N	87x87	D=74	25,8	3,0 (6,0)*	20	9	15	107	104	6	40 kon.	59
7. beyma CP16	86x86	D=75	25,8	3,0 (6,0)*	20	9	15	107	104	6	40 kon.	55
8. beyma CP22	102x102	D=92	37,6	4,0	20	9	25	108	104	7	40 kon.	125
9. Selenium DT-150	115x115	85x85	25	(4,0)*	15	10	(75)*	106	104	4	60x60	-
10. Selenium ST-200	115 x124	D=105	46	(5,0)*	18	7	(140)*	109	104	5	40 kon.	42
11. Selenium ST302-X	115 x124	D=109	46	5	20	7	16	105	102	5	40 kon.	(70$)
12. Selenium ST-350	121x130	D=106	42	5	20	7	(150)	110	105	4	50 kon.	-
13. Selenium ST-400 trio/blk	120x140	D=106	42	6,0	18	8	20	111	107	2	40 kon.	115
14. Selenium ST-450 TRIO	120x140	D=106	42	5	20	8	(200)	108	104	5	40 kon.	(100)
15. Audio Systems HS 38 PA	110x110	D=90	38	3,0	19	(4)	(100)	106	96	7	50x40	49
16, Faital FD371	102x102	D=91	37	2,6	20	7	35	107	102	5	40 kon	140
17. B&C DE35	D=100	D=78	37	5*	18	8	25*	107	103	5	70 kon.	80

Leistungsangaben in Klammern gelten für passive Weichen.
Dc ist der Schwingspulendurchmesser in mm
Die untere Grenzfrequenz fu ist die empfohlene Grenzfrequenz, angesteuert mit einem Hochpass-Filter 2. Ordnung.
Die obere Grenzfrequenz fo stammt aus dem Datenblatt evtl. auch aus dem jeweiligen SPL-Diagramm bei etwa -8 dB

* über Frequenzweiche (mit empfohlener Grenzfrequenz fu) mit mindestens 12 dB/Oktave
** Mittelwert im Bereich 7 ... 12,5 kHz aus dem Frequenzgang im Datenblatt
*** Maximaler Pegel-Unterschied im Frequenzbereich zwischen 7 ... 12,5 kHz in dB.

Frequenzgänge der Favoriten:

monacor MHD 230 RD (Quelle Monacor-Datenblatt)	monacor MHD 230 SQ (Quelle Monacor-Datenblatt)
beyma CP12N (Quelle beyma-Datenblatt)	beyma CP16 (Quelle beyma-Datenblatt)
selenium ST200 (Quelle selenium-Datenblatt)

Die beiden 230er Monacor-Tweeter kamen aufgrund des breiten Abstrahlwinkels und des hohen Pegels gleich in die engere Wahl, doch leider werden sie nicht mehr hergestellt, maximal ein paar Restbestände waren verfügbar.
Schade.
Da auch andere Hochtöner nicht mehr verfügbar waren, schaute ich mir auch einige Kompressionstreiber und Hörner an. Warum die meisten Hersteller nicht gleich Messungen von Treibern mit bestimmten, passenden Hörnern bereitstellen, verstehe ich nicht.
Die meisten Hörner sind lang und haben so auch eine große Front von mindestens 16 cm. Das einzige von mir gefundene Horn, das mit 115x115 mm Front wirklich klein ist, war das Selenium HM11-25. Es hat nur 75 mm Länge und einen 60x60° Öffnungswinkel. Es besteht aus ABS, ist also nur 0,1 kg schwer und besitzt einen 1-3/8-Zoll Standard-Schraubanschluss. Es ist mit unter 10 EUR (verfügbar bei Strassaker) vom Preis her passend. Für den Frontausschnitt sind 85x85 mm notwendig.
Ich begab mich auf die Suche nach 25mm/1"-Treibern, die bei 8 Ohm mindestens 107 dB SPL (oder bei >=12 Ohm mind. 104 dB SPL) im Frequenzbereich 6...12 kHz liefern und maximal 65 EUR kosten.
Ideal wäre hier eine 1_3/8"-Schraubbefestigung (35 mm), es gibt aber auch Adapter (ähnlich Eminence EB2SA, P-Audio PC20 oder PC35), mit der man auch Einzelschrauben-Flansche an diesem Schraubhorn befestigen kann. Diese kosten teilweise über 20 EUR, den preiswertesten fand ich bei e-bay (in Deutschland) für 7,50 Euro plus Versandkosten.

Kompressionstreiber:

Hersteller und Typ	Befestigung	Dc (mm)	Durchmesser (mm)	Z (Ohm)	fu (kz)	fo (kHz)	Treiber SPL (dB SPL)	SPL mit Rs (dB SPL)	P RMS (W)	Preis 11-2024 (EUR)
1. Celestion CDX1-1010	35 mm	25	90	9	2,2	13	108	105	15	40
2. Monacor MRD-80	35 mm	25,5	80	(8)	(5)	(17,5)	(107)	103	30	23
3: Eighteensound HD125-16	4x M5	24,4	87	16	4	15	105	105	25	61
4. Oberton D 2538-16	2x M5	38	96	12	4	11	103	103	30	59
5. SB Audience BIANCO-25CD-P	2x M6	25	90	7	4	18	108	103	20	25
6. SB Audience BIANCO-34CD-T	4x M6	34	90	7	5	20	105	100	30	58
7. SB Audience Bianco-44CD-T	4x M6	44	115	9	5	18	105	102	50	62
8. The box pro T44L (DSP115)	35 mm	44	115	(8)	(1,2)	(18)	(107)	103	45	35
9. B&C DE10	2x M5	25	90	7	44	11	107	102	20	42

Leider lassen sich die Messungen der Treiber nicht 1:1 auf das geplante, kleinere Horn übertragen.

Entscheidung:

Datenblatt des Hochtöners:

Herstellerangaben
Bezeichnung:
Prms = ? W
Schwingspulendurchmesser d= ? mm
Re = ? Ohm
Impedanz Z= 8 Ohm
(Resonanzfrequenz fs= ? kHz)
empf. Frequenzbereich: 6... 20 kHz
Kennschalldruck: 10? dB SPL (1 W, 1 m)
Masse m= ? g

Hier der vom Hersteller angegebene Frequenzgang, sowie Impedanzverlauf

4. Frequenzweiche:

Variante 1 abschaltbarer Tweeter:

Die folgenden Widerstandskombinationen korrigieren die Gesamtimpedanz des Hochtöners von Zht auf 12 Ohm, dämpfen dabei unterschiedlich stark den Hochtonbereich.

Dämpfung (dB)	Zht (Ohm)	R1 (Ohm)	R2 (Ohm)
4,7	7	5,0	-
5	7	5,3	180
6	7	6	43
3,5	8	3,9	-
4	8	4,4	141
5	8	5,2	43
6	8	6	24
7	8	6,6	16
8	8	7,2	11,9
9	8	7,7	9,1
10	8	8,2	7,2
2,5	9	3,0	-
3	9	3,5	151
4	9	4,4	47
5	9	5,2	27
6	9	6	18
7	9	6,6	13,3
8	9	7,2	10,2
9	9	7,7	8,1
10	9	8,2	6,6
0	16	0	48

Falls jemand andere Werte benötigt (z.B. bei 4 Ohm), in der Software BassCADe ist im Modul Dämpfungsglied (Menü Elektrik/Pegelreduzierung) eine Berechnung dazu vorhanden, die aus vorgegebener Dämpfung, Treiber-Impedanz und gewünschter Last die Widerstände berechnet.

Hochpass: (6 kHz)
C1= 1,5 uF / > 30VAC oder 80VDC
L1= 0,47 mH / <= 0,4 Ohm, d>=0,8 mm / AWG20, Luftspule
R1= 3,3 Ohm (für 2,8 dB Dämpfung und Anpassung von 9 auf 12 Ohm)
R2= 270 Ohm (für 2,8 dB Dämpfung und Anpassung von 9 auf 12 Ohm)

Tiefpass: (5,8 kHz)
L2= 0,33 mH / <= 0,3 Ohm, d>=1mm / AWG18, Luftspule
C2 = 1,5 uF ?
R3= 27 Ohm?

Mit dem Schalter S2 wird der Hochtöner zugeschaltet (ON-Stellung) oder deaktiviert. Beim Deaktivieren wird auch gleich der Tiefpass gebrückt, also ebenso deaktiviert. Aufgrund der hohen Trennfrequenz muss auch der Lautsprecher in diesem Frequenzbereich bei seiner Nominalimpedanz sein. Dafür dient das Impedanzkorrekturglied bestehend aus C2 und R3. Das Impedanzkorrekturglied linearisiert nur die Impedanz, hat bei normalen Verstärkern aber keinen Einfluss auf den Frequenzgang.

Variante 2 regelbare Tweeter-Lautstärke:

Noch komfortabler als die vorherige Variante ist natürlich ein Regler, mit dem man die Dämpfung des Hochtonpegels frei einstellen kann. Dazu wird am Ausgang des Hochpasses der Frequenzweiche ein spezieller sogenannter L-Regler (englisch L-pad) benötigt. Dieser Regler besteht aus zwei veränderbaren Widerständen (Potis), die zueinander angepasst einen Widerstandsteiler darstellen, der die gesamte Lastimpedanz unabhängig von der Dämpfung konstant hält. Mir sind aber nur solche Regler für eine Gesamtimpedanz von 8 Ohm bekannt. Mit anderen Impedanzen (z.B. 4-Ohm-Hochtöner) funktioniert der aber nicht. Falls jemand etwas zweikanaliges einsetzen will, von Monacor gibt es auch Stereo-Varianten (LP200-8, AT-40D, AT-52ST, AT-62ST) Diese könnte man durch Parallelschalten beider Teiler auch für 4-Ohm-Hochtöner einsetzen.

Hersteller	Typ	Z (Ohm)	Pmax (W)	Einbau-Loch (mm)	Preis (EUR)	Bemerkung
MONACOR	LP-100-8	8	15	9?	13	Knopf steht hervor
MONACOR	AT-52H	8	50	9	20	Knopf steht hervor
MONACOR	AT-62H / AT-62SK	8	100	9	24	Knopf steht hervor
VISATON	LC 57	8	20	50	15	Knopf steht nicht hervor, OFF/AUS-Stellung, direkt einbaubar
VISATON	LC 95	8	100	74	35	Knopf steht nicht hervor, versenkt, mit Skala ,direkt einbaubar
Fostex	R 80 B -8 Ohm	8	100	?	50	mit Skala
Fostex	R 82 B -8 Ohm	8	200	?	90	mit Skala
Eminence	PX-LPAD	8	100	?	50	-

Beschaltung L-Regler (Quelle monacor)

Ich würde immer mit einem Multimeter nachmessen, um Ein- und Ausgang richtig anzuschließen.
R1 kommt an den Eingang also Pin 3 zu Pin 2-Mitte im obigen Bild. Rechtsanschlag (MAX), R1= 0 Ohm, R2= hochohmig >40 Ohm, Linksanschlag (MIN) R1= 8 Ohm, R2= 0 Ohm.

Variante 3 schaltbarer und einstellbarer Hochtöner:

Auch eine dritte Variante als Luxusversion wäre möglich, bei der man auf die Originalbox zurückschalten, aber trotzdem den Pegel des Hochtöners je nach Umgebung einstellen kann: Das gibt jedoch nur Sinn, falls der normale Tweeter-Pegel schon deutlich lauter als der Rest ist.

Rest folgt später

5. Messungen:

1/6 Oktav-Glättung, Box (inkl Piezohorn) an einer Wand stehend im kleinen Raum in 50 cm Abstand Mikrofon mittig im Zentrum vor der alten Box:

Rest folgt später