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Stand 09.09.2016

Boxenbau Projekt 3: HiFi-Party-Boxen

von K. Föllner


Mein letzter Bau ist ein Paar "preiswerter" Boxen, die auch für Partys und Feten den entsprechenden Schalldruck (eine Box>110dB) neben einem guten Klang bieten. Hier war mir Tiefgang besonders wichtig. (Grund dafür, ich höre vorzugsweise Dance-, Trance- und Techno.) Solche Boxen hatte ich bis jetzt leider nicht, da ich bei meinen anderen Bauten für den Wohnraum-HiFi-Bereich einen schlechten Wirkungsgrad und niedrigere Belastbarkeit gern in Kauf nahm, da vor allem Klang im Vordergrund stand. Preiswert hieß hier: keine Materialschlacht, aber auch keine Mega-Spar-Orgie, so dass ich incl. der kompletten 2 Gehäuse, Alu-Leisten, Stahlecken, Weichenbauteile, 2 MT, 2 HT für ein Paar etwa 200,- Euro bezahlte. Dazu kamen dann noch die 2 Tieftöner und Kleinteile wie Schrauben, Farbe, Silikon, Kabel, Anschlussterminal.
Und die Antwort auf die Frage: "Warum so billig?" ist einfach: "Bei Feten kann auch mal was kaputtgehen, wenn das zu teuer ist, ärgert das einen danach sehr."

Bestückung:

  • Bass: Als Bass setzte ich je einen 30cm (12") HiFi-Chassis von Visaton ein, aber nur weil das Paar halt noch da lag. Beim Neukauf hätte ich garantiert andere Chassis verwendet, da sie mit ca. 70,- Euro pro Chassis hierfür etwas teuer sind und auch nicht das Optimum bei den TSPs bieten. Wahrscheinlich wäre es sonst ein reines PA-Horn-System geworden. Bei meinen Visaton-Chassis handelt es sich um je ein W-300NG (8Ohm), nachteilig ist die nur 25mm-Schwingspule, was die Belastbarkeit trotz Polkernbohrung auf 120W sinus begrenzt. Für Standardanwendungen genügt das aber, da das Chassis keinen winzigen Wirkungsgrad hat, SPL=92,5dB/1W1m. Die Katalogdaten des Chassis sind in der Visaton-Tabelle auf meiner TSP-Seite, aber auch weiter unten auf dieser Seite.

  • Der Visaton ist mit einer Güte Qts von 0,41 und einer Resonanzfrequenz von 29Hz zwar für geschlossene, große Gehäuse gedacht, er lässt sich aber auch in eine Bassreflex-Abstimmung "zwängen", wodurch man die untere Grenzfrequenz von ca. 50Hz auf etwa 35Hz senken kann, bei etwa gleich bleibenden Gehäusevolumen. In der geschlossenen Version sind mit Spule (angenommen R=0,6Ohm) 170l Minimum, bei R=0,25Ohm sind es noch minimal 140l, ohne Widerstand z.B. bei einer aktiven Version sind etwa 130 Liter für eine Butterworth-Abstimmung nötig. Die Gehäuseabstimmung richtet sich hier auch nach dem Innenwiderstand der dem Tieftöner vorgeschalteten Spule. Die Bassreflexversion benötigt noch etwas mehr, insgesamt etwa 180 Liter, je mehr desto tiefer, bei 240l (ist das maximal zu empfehlende) sind theoretisch etwa 26 Hz drin. Praktisch wird dieser Wert nicht erreicht, da man ein so großes Volumen nie so dicht bekommt, der Verlustfaktor Ql sinkt nun mal unter 5...10, aber selbst so sind 30Hz drin.
Frequenzgang Visaton W300NG
Quelle: Visaton Datenblatt
    Klanglich geht es in Ordnung, den Tieftöner mit nur 6dB so hoch abzutrennen, obwohl 12dB/Oktave besser wären.. Sollte das jemand nicht reichen, ist ein größere Ferritspule (z.B. 2,2mH) sowie ein bipolarer Elko (um 10µF) als Tiefpass nötig. Ich setzte eine 1mH Luftspule (1mm Draht, 0,6Ohm) vor den TT. Leider verbrät der ohmsche Anteil allein etwa 10W an Leistung bei Vollaussteuerung, das entspricht etwa einer Dämpfung von einem halben Dezibel.
    Man bekommt zwar beim direkten Hören davor mit, dass große Teile des Gesangs vom Bass kommen, aber der Visaton meistert das gut, Verfärbungen waren nicht zu hören. Der Grund dafür ist wahrscheinlich die gute Papiermembran des Tieftöners. Und da MT und TT dicht genug zusammen sind, hört man das bei genügend großem Abstand (über 2m) nicht mehr.
    Wer eine preiswerte Empfehlung für den Bassbereich haben will, dann wäre hier z.B. das 12" Tonsil GTC 30/80 (ca. 40,- Euro) eine Möglichkeit. Es ist aus dem gleichen Hause wie die anderen Chassis dieser Dreiwegebox. Meine Gehäuseempfehlung für den Tonsil GTC30/80 ist ein Bassreflex-Volumen von ca. 85 Litern, das Rohr ist das gleiche, wie bei der Visaton-Version: d=10cm, l=14,5cm. Damit wird eine untere Grenzfrequenz von etwa 40Hz erreicht. Ein "Leser" schickte mir dazu ein Foto, das sich am Ende der Seite befindet.
     
  • Mitten: Der relativ große Durchmesser des TT-Chassis erlaubt leider (ohne größere klangliche Abstriche) keine direkte Ankopplung an einen Hochtöner, so dass hier ein zusätzlicher Mitteltöner notwendig wird. Als Spielpartner für den Visaton-Bass nahm ich Chassis von Tonsil, die für diese System klanglich gut genug, günstig (2 MT etwa 30,-Euro), einfach zu bekommen sind und so ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis besitzen. Der Mitteltöner GTC12/60-8Ohm mit einem Wirkungsgrad (laut Katalog) von 91dB verhält sich ab 1,1 kHz bis etwa 9kHz vorbildlich, darunter ist eine leichte Überhöhung. Um die entsprechende Belastbarkeit zu erreichen und auch aus dem Resonanzbereich (Überhöhung bei 400Hz) herauszukommen, wählte ich eine hohe Übernahmefrequenz am oberen Ende des Tieftöners um 1200Hz. Klanglich wären zwar um 700Hz optimal, das würde dieser MT aber bei voller Lautstärke nicht lange mitmachen. Der optimale Kompromiss wäre dann meiner Meinung nach eine D'Appolito-Abstimmung, man müsste dazu dann zwei Mittelton-Chassis mit je 4 Ohm in Reihe schalten und diese um 700 Hz abtrennen. Die Chassis allein kosten aber über 30,- Euro mehr und auch die Spulen (im Tiefpass und Bandpass) werden wieder größer.
Frequenzgang MT (vom
                  Hersteller) klicken für maximale Größe
Quelle: Tonsil Datenblatt
  • Hochton: Als Hochtöner wählte ich die höher belastbare Ferrofluid-gefüllte Titan-Kalotte GTC 11/130 (8 Ohm) die ebenfalls von Tonsil kommt (Wirkungsgrad 92dB) mit einem Membrandurchmesser von 25mm. Das Paar kostet ca. 40,- Euro. Der wenn auch leicht "metallene" Klang würde mich zu Hause zwar stören, aber für eine "kleine" Powerbox ist sie ein nahezu ideal.

  • Den Mitteltöner beschnitt ich nach oben ab etwa 6kHz, wo die Titankalotte übernimmt und das bis über 20kHz hinaus. Dort hat sie jedoch baubedingt noch einen größeren Überschwinger, der zwar nicht direkt hörbar ist, aber das Klangverhalten dennoch beeinflusst. Das Verhalten der Kalotte ist zwischen 3,5 und 17kHz ist jedoch voll in Ordnung, so dass auch hier keine Probleme zu erwarten sind. Auch harmonieren die Kennschalldrücke aller Chassis untereinander gut, dass eventuelle Dämpfungsglieder mit Widerständen überflüssig sind.
Frequenzgang HT (vom
                  Hersteller) klicken für maximale Größe
Quelle: Tonsil Datenblatt

Gehäuse:

Gehäusemaße

Bei dieser Gehäusegröße ist der Transport dieses Paares schon ein Problem, ein großer Kombi sollte es schon sein, wir nahmen für Partys meist einen Lieferwagen oder einen Anhänger, worin auch das restliche Equipment bewegt werden konnte.
Nachteilig ist auch die schlechtere Belastbarkeit und höhere Welligkeit mit größer werdendem Gehäusevolumen. Hier entscheidet der persönliche Geschmack der Abstimmung. Am besten: Zuerst geschlossenen probieren und wenn der Tiefgang (wie bei mir) nicht reicht, das Rohr in die Front rein. Hier sind 10cm Durchmesser Minimum, gekaufte haben meist eine Länge von 145mm, die braucht man dann nicht mal zu kürzen. Man könnte auch 2 solche Rohre einsetzen, dann ist man 100%ig von Strömungsgeräuschen verschont, leider vergrößert das die Rohrlänge gewaltig. Da ich 75mm Rohre preisgünstig (je 3 Euro) bekam, setzte ich jeweils zwei davon in jede Box, dann hat jedes Rohr hat eine Länge von 14cm. So kritisch ist die Rohrlänge aber hier nicht, so dass man hier kaum Unterschiede hören wird. 

von innen Weiterhin ist das Gehäuse gut zu verleimen und alle Öffnungen besonders für die Chassis, Griffe und das Terminal mit Silikon oder Heißkleber abzudichten, damit es keine Strömungsgeräusche und mitschwingenden Teile gibt und die Abstimmung funktioniert, wie sie soll.
Die Außenmaße (BxHxT) sind bei mir 48x110x44 cm, also klein kann man da nicht mehr sagen. Das Ausmaß erinnert an gar nicht mal kleine PA-Speaker. Nimmt man Standard-Spanplatten (22mm) kostete das gesamte Holz für die 2 Gehäuse (Platten, deren Zuschnitt sowie Eckleisten) im Baumarkt unter 50,-Euro.
Bei dieser Größe sind auf jeden Fall Versteifungsplatten und/oder -Leisten nötig, um Gehäuseschwingungen zu reduzieren. Ich nahm dafür Latten, die die Vorder- und Rück-, b.z.w. beide Seitenteile zusammenhalten. Diese wurden über Kreuz verklebt und verschraubt. (Diese stabilisieren auch gleich die Griffe in den Seiten.
Auch bei der Dämmung muss man probieren, ich befestigte Dämmwolle am oberen Deckel und an der Frontplatte hinter dem Hoch- und Mitteltöner, im unteren Bereich sollte man sich zurückhalten, damit die Bassreflex-Abstimmung nicht gestört wird. Etwas Dämmung an den Seitenteilen ist aber noch nötig. Hier würde zu viel besonders zwischen Rohren und Bass-Chassis den Pegel im Tiefbass-Bereich reduzieren, was ich unbedingt vermeiden will. Probieren... Mit der gezeigten Anordnung (oben, vorn, eine Seite) hatte ich aber schon eine gute Grundlage.

Das Aussehen habe ich aufgewertet, indem ich an allen Kanten Alu-Leisten (Profil) befestigte, die normalerweise beim PA-Case-Bau verwendet werden. Damit diese nicht klappern, wurde etwas Silikon unter die 25mm Eckleisten gegeben, bevor sie angeschraubt wurden. Das sieht dann richtig cool aus. An den Ecken wurde am Ende zum Schutz und zum besseren Aussehen je eine verzinkte Stahl-Kugelecke angeschraubt. Der Hauptgrund hierfür war natürlich der Kantenschutz beim Transport.
Weiche:

Frequenzweiche

Werte der Weichenbauteile:
Tiefpass: L1=1mH/1mm, R1=10Ohm/11W, C1=10µF/40V Elko
Bandpass: L2=0,39mH/0,5mm Luft, C2=8,2µF/40V MKT-Folie, L3=1,5mH/0,8mm Luft, C3=2,5µF/35V Elko, R2=10Ohm/2W, C4=2,2µF/35V Elko
Hochpass: C5=2,2µF/40V MKT-Folie, L4=0,47mH/0,5mm Luft

Die Leistungsangaben der Widerstände (W) und die Spannungsangaben (hier alle in V AC) der Kondensatoren sind hier die Werte, die man vergrößern kann, aber nicht unterschreiten sollte. Falls nur die Gleichspannungswerte der Kondensatoren (-, DC) vorhanden sind, nimmt man 35% davon als AC-Wert an.
Und wenn Elkos in der Frequenzweiche, dann nur bipolare!
Ich verwende 2 getrennte Weichen. Auf einer ist nur der Tiefpass (eine Spule, ein Elko und ein Widerstand), auf der anderen die Bauteile für den Mittel-Hochtonzweig. Im Tiefpasszweig sind Spulen mit so wenig wie möglich Innenwiderstand zu verwenden, allerdings beeinflusst der Wert die Gehäusegröße. Auf Ferritkernspulen sollte man aber aus klanglichen Gründen verzichten, da diese Materialien zu schnell in die Sättigung gehen.
 

MT-HT-Weiche Auf der zweiten Weiche (links im Bild) sind die 3 Spulen räumlich so anzuordnen, dass ihre Achsen immer um 90° versetzt sind, damit sich ihre Felder nur minimal gegeneinander beeinflussen, wie im Bild hier zu sehen.
Zur Innenverkabelung: Im Tieftonzweig mind. Kabel mit 2,5qmm verwenden, um den Widerstand zu reduzieren. Im Hochton- und Mitteltonzweig ist der Querschnitt nicht ganz so wichtig. (ich nahm 1,5qmm)
Die Drahtdurchmesserangaben der Spulen sind im Band- und Hochpass nicht so kritisch, so dass diese getrost etwas abweichen können, besser jedoch nach oben, um die Verluste zu minimieren.
Alle Bauelemente (ich verwendete die meisten von InterTechnik) sollten zum Schluss mit Heißkleber noch an der Platine befestigt werden, damit sie nicht groß mitschwingen.

Katalog-Daten:
VISATON W-300NG (8 Ohm):

elektr. Größen:
Resonanzfrequenz fs 29 Hz
elektr. Güte Qes 0,513
Gesamtgüte Qts 0,410
Re 6,80 Ohm
Äqu.Volumen Vas 244 l
L 0,67 mH
dyn. Membranmasse Mms 40,0 g
Kraftfaktor BL 10,1 N/A
Belastbarkeit Pmax (sinus) 120 W
SPL (92,5 dB/1W1m)
mech. Größen:
mech. Güte Qms 2,04
Einbaudurchmesser de 27,9 cm
Außendurchmesser da 33,2 cm
Spulendurchmesser ds 25 mm
Einbautiefe t 12,8 cm
Membranfläche Sd 490 qcm
Auslenkung Xmax +-14 mm
Eigenvolumen (2,1 l)
Magnetdurchmesser 8,5 cm
Magnethöhe 1,5 cm

Wer den Tonsil 30cm Tieftöner GTC 30/80 (ca. 35,-Euro) einsetzen will:

fs = 22 Hz Vas = 290 l
Qts = 0,23 Qes = 0,27
Belastbarkeit 120/200 W Kennschalldruck 92 dB
Re = 6,4 Ohm Schwingspulendurchmesser 50 mm

Le = 2,07 mH

Sowie die Hoch- und Mitteltöner:

GTC 12/60 (12cm Mitteltöner) GTC 11/130 (25mm Titankalotte)
fs = 400 Hz fs = 1700 Hz
Qts (=Qtc) = 1,04 (rückwärtig geschlossen) -
Kennschalldruck 91dB/1W1m Kennschalldruck 92dB/1W1m
Belastbarkeit 120/170 W (bei 12dB/1kHz) Belastbarkeit 130/180 W (bei 12dB/5kHz)
Re = 6,8 Ohm Re = 6,3 Ohm
empf. Ü-Bereich: 0,5-10 kHz empf. Ü-Bereich: 2-25 kHz
Schwingspulenind. L = 0,26mH -

Kenndaten der HiFi-Party-Box:
Typ : 3 Wege-HiFi-Bassreflex für jede Party
Größe (BxHxT) : 48 x 110 x 44 cm
Nennbelastbarkeit (RMS) : 120 W
Maximale Belastbarkeit (Musikleistung) : 200 W
Impedanz : 8 Ohm
Kennschalldruck : 92 dB
Frequenzbereich (-3 dB) : 35 Hz - 25 kHz
Trennfrequenzen : 1,2 kHz / 6 kHz (TP1.O. / BP6.O. / HP 2.O.)
Ich empfehle zum Anschluss eine klanglich hochwertige PA-Endstufe, die eine Sinus-Ausgangsleistung von mind. 200W pro Kanal an 8 Ohm bereitstellen kann.
Klangbeschreibung:
Der Bass macht richtig Spaß, er geht tief, dröhnt nicht, er ist schön trocken und man hat noch Pegelreserven. Bass-Samples aus einigen Jungle-Stücken sind klar erkennbar, auch bei verschiedenen Pop-Stücken sind Unterschiede der Bassschläge in Sachen Tiefe und Schnelle (Kick) klar herauszuhören. So und nicht anders soll es sein Car-Hifi-Bandpass-Käufer!
Diese Box macht aber in Sachen Pegel genug her, besonders wenn man einen aktiven Subsonic-Filter benutzt, ist selbst bei relativ hohem Dauerversorgung von etwa 2x100W noch Reserve vorhanden und der Lautsprecher hält.
Auch in Sachen Räumlichkeit hinken diese Boxen durchschnittlichen Fertigbauten dieser Preisklasse (Paarpreis <300,-Euro bei dem großen Bass) nicht weit hinterher, auch wenn das hier das größte Manko dieser Boxen ist. Aber die Chassis wurden nun mal alle mittig positioniert und keine Kante ist abgeschrägt. Aber eine präzise Ortung ist bei diesem Einsatzzweck ja nicht so wichtig.

Klangbeschreibung im Freifeld:
Die Überschrift kann man wörtlich nehmen: In freier Wildbahn (Feld und Wald) kann man bei höherem Pegel und ohne jede räumliche Beeinflussung genau testen. Noch dazu stört es keinen und man selbst wird auch nicht so oft dabei unterbrochen.
Dazu wurde eine 2x250W Endstufe an einem CD-Tuner im Auto verwendet.

Das Paar im
                Freifeld
Dazu mein (und Tinos) Ergebnis:
Der Bass ist neutral, präzise und tief reichend, keinerlei Dröhnen oder andere störende Effekte. Der gibt also fast keinen Grund zur Beanstandung. (Und das bei dem 12m langen Kabel!) Bei sehr starken Bass-Samples hört man aber Nebengeräusche, die vermutlich durch die Korbverwindungen der Tieftöner kommen, ist ja Stahlblech und leider kein Alu-Guss.
Der Mittelton- und Hochtonbereich ist OK, Hauptproblem hierbei ist die starke Richtwirkung. Ähnlich wie auch bei der Räumlichkeit, ändert sich der Klang und die virtuelle Bühne stark mit der Hörposition. Ist man in genügend Entfernung, genau in Stereodreieck stimmt es, woanders (nur etwa ein halber Meter ist leider schon stark entscheidend!) lässt es sofort nach. Grund dafür dürfte die ziemlich große Frontpartie der Box sein, die alle Frequenzen oberhalb 1kHz besonders stark bündelt.
Und im Freifeld merkt man durch die größeren Hörabstände zu den Boxen, dass der Maximalpegel dort nicht überragend hoch ist, also ist das der Hauptunterschied zu reinen PA-Systemen, dort sind in je 5m Entfernung (also bei ca. 5m Basisbreite) bei Nennleistung rein rechnerisch nur etwa 103dB (80 Sone) drin, das ist nur Durchschnitt.

Der Transport zum Freifeld war etwas ungewöhnlich, wie das Bild unten zeigt. Aber es ging einigermaßen. Man muss nur langsam mit dem Cabrio fahren. ;)

der Transport im
                  Cabrio

Aber für normale Partys ist der Pegel ausreichend, man will ja auch noch Gespräche verstehen und durch Wände etc. bekommt man Reflexionen, die für einen Anstieg des Schalldrucks sorgen. Optimal sind diese Boxen deshalb in mittleren bis großen Party-Kellern aufgehoben. Bei Test in mittleren, geschlossenen Räumen (Kneipe) genügt die Lautstärke, wenn auch wenig Reserven vorhanden sind. Bei Feten stehen diese Teile deshalb in einem "dicken" Zelt oder an einer Wand.

Ein weiterer Nachteil dieser Boxen war neben der unhandlichen Größe der fehlende Schutz der Membranen für den MT und TT. Für den Tieftöner sind Original-Gitter (NG12" ca. 25,- EUR pro Paar) von VISATON erhältlich. Die habe ich immer dran. Für den Mitteltöner hatte ich nicht die mitgelieferte Blende (ohne Gitter, siehe oben), sondern ein anderes Gitter an die Front geschraubt. (Ich sage nur Vorsicht vor neugierigen Kinderhänden!) Dieses ist auf dem unteren Bild auch mit drauf. Der Hochtöner besitzt ein integriertes Gitter vor der Membran. Um die Box bei Partys besser nutzen zu können, wurden hinten zusätzlich zum Schraub-Terminal Speakon-Buchsen eingesetzt.
Für genügend Lautstärke sorgen dann ein zweites Lautsprecherpaar und mein alter Subwoofer. Bei Partys kann etwas mehr Bassdruck nicht schaden, ist ja kein HiFi.

Standbox mit Grill


Hier noch ein Bild, das mir per E-Mail zugesandt wurde. Ein Nachbau mit dem Tonsil-Tieftöner von Jan Lohage. Die Gehäusegröße beträgt nur etwa die Hälfte gegenüber dem Visaton-Treiber.

Nachbau