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Stand 06.08.2024
Boxenbau Projekt 3: HiFi-Party-Boxen
von K. Föllner
Mein Bau aus dem Jahre 2001 war ein Paar "preiswerter"
Boxen, die auch für Partys und Feten den entsprechenden
Schalldruck (eine Box > 110 dB SPL) neben einem guten
Klang bieten.
Hier war mir Tiefgang besonders wichtig. (Grund dafür, ich
hör(t)e 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, Anschlussterminals.
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."
Bei der Analyse 2020 stellte ich fest, dass alle
verwendeten Treiber auch nicht mehr erhältlich waren. Als
Nachbau eignet sich daher dieses Projekt nicht mehr.
Bestückung:
- Bass: Als Bass setzte ich je einen 30 cm
(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-System geworden. Bei meinen
Visaton-Chassis handelt es sich um zwei W-300NG (8 Ohm),
nachteilig ist die nur 25-mm-Schwingspule, was die
Belastbarkeit trotz Polkernbohrung auf 120 W sinus
begrenzt. Für Standardanwendungen genügt das aber, da
das Chassis keinen winzigen Wirkungsgrad hat,
Kennschalldruck bei 92,5 dB SPL (1 W 1 m). Die
Katalogdaten des Chassis sind weiter unten auf dieser
Seite.
Der Visaton ist mit einer Güte Qts von 0,41 und einer
Resonanzfrequenz von 29 Hz zwar für geschlossene, große
Gehäuse gedacht, er lässt sich aber auch in eine
Bassreflex-Abstimmung "zwängen", wodurch man die untere
Grenzfrequenz von ca. 50 Hz auf etwa 35 Hz senken kann,
bei etwa gleich bleibenden Gehäusevolumen. In der
geschlossenen Version sind mit Spule (angenommen R=0,6
Ohm) 170 l Minimum, bei R= 0,25 Ohm sind es noch minimal
140 l, 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 240 l (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 30 Hz
drin.
Quelle: Visaton Datenblatt
Klanglich geht es in Ordnung, den Tieftöner mit nur 6 dB
so hoch abzutrennen, obwohl 12 dB/Oktave besser wären..
Sollte das jemand nicht reichen, ist ein größere
Ferritspule (z.B. 2,2 mH) sowie ein bipolarer Elko (um 10
µF) als Tiefpass nötig. Ich setzte eine 1 mH Luftspule (1
mm Draht, 0,6 Ohm) vor den TT. Leider verbrät der ohmsche
Anteil allein etwa 10 W 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 2 m) 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=10 cm, l=14,5 cm.
Damit wird eine untere Grenzfrequenz von etwa 40 Hz
erreicht. Ein "Leser" schickte mir dazu ein Foto, das sich
am unteren Ende dieser 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, sehr günstig
(2 MT etwa 30,-Euro), einfach zu bekommen (Conrad) sind
und so ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis
besitzen. Der Mitteltöner GTC12/60-8Ohm mit einem
Wirkungsgrad (laut Katalog) von 91 dB verhält sich ab
1,1 kHz bis etwa 9 kHz vorbildlich, darunter ist eine
leichte Überhöhung. Um die entsprechende Belastbarkeit
zu erreichen und auch aus dem Resonanzbereich
(Überhöhung bei 400 Hz) herauszukommen, wählte ich eine
hohe Übernahmefrequenz am oberen Ende des Tieftöners um
1200 Hz. Klanglich wären zwar um 700 Hz 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.
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
(Kennschalldruck 92 dB SPL) mit einem Membrandurchmesser
von 25 mm. Das Paar kostet ca. 40,- Euro. Der wenn auch
leicht "metallene" Klang würde mich zu Hause zwar
stören, aber für eine Powerbox ist so etwas nahezu
ideal.
Den Mitteltöner beschnitt ich nach oben ab etwa 6 kHz, wo
die Titankalotte übernimmt und das bis über 20 kHz 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 17 kHz ist jedoch voll in
Ordnung, so dass auch hier keine Probleme zu erwarten
sind. Auch harmonieren die Kennschalldrücke aller Chassis
untereinander gut, dass Dämpfungsglieder mit Widerständen
überflüssig sind.
Quelle: Tonsil Datenblatt
Bassreflexabstimmung:
Hier sind zwei Simulationen des Visatons (einmal mit und
einmal ohne Spulenwiderstand) sowie der Preisalternative
von Tonsil in einer anderen Gehäuseabstimmung:
Gehäuse:
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 10 cm Durchmesser Minimum, gekaufte haben
meist eine Länge von 145 mm, 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 75 mm
Rohre preisgünstig (je 3 Euro) bekam, setzte ich jeweils
zwei davon in jede Box, dann hat jedes Rohr hat eine Länge
von 14 cm. So kritisch ist die Rohrlänge aber hier nicht,
so dass man hier kaum Unterschiede hören wird.
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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 48 x 110 x 44
cm, also klein kann man da nicht mehr sagen. Das
Ausmaß erinnert an gar nicht mal kleine
PA-Speaker. Nimmt man Standard-Spanplatten (22 mm)
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 25 mm 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:
Werte der Weichenbauteile:
Tiefpass: L1= 1 mH / 1 mm, R1=10 Ohm / 11 W, C1= 10 µF /
40 V Elko
Bandpass: L2= 0,39 mH / 0,5 mm Luft, C2 = 8,2 µF / 40 V
MKT-Folie, L3 = 1,5 mH / 0,8 mm Luft, C3 = 2,5 µF / 35V
Elko, R2 = 10 Ohm / 2W, C4 = 2,2 µF / 35 V Elko
Hochpass: C5 = 2,2 µF / 40 V MKT-Folie, L4 = 0,47 mH / 0,5
mm 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.
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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 2,5 mm² verwenden, um den Widerstand zu
reduzieren. Im Hochton- und Mitteltonzweig ist der
Querschnitt nicht ganz so wichtig. (ich nahm 1,5
mm²)
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 |
mech. Güte Qms
|
2,04 |
Gesamtgüte Qts |
0,410 |
Re |
6,80 Ohm |
Äqu.Volumen Vas |
244 l |
Le |
0,67 mH |
dyn. Membranmasse Mms |
40,0 g |
Kraftfaktor BL |
10,1 N/A |
Belastbarkeit Pmax (sinus) |
120 W |
SPL |
(92,5 dB SPL(1 W, 1 m) |
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mech. Größen:
Membranfläche Sd |
490 cm² |
Einbaudurchmesser de |
27,9 cm |
Außendurchmesser da |
33,2 cm |
Spulendurchmesser ds |
25 mm |
Einbautiefe t |
12,8 cm |
Eigenvolumen |
(2,1 l) |
lin. Auslenkung Xmax
|
+-5,5 mm |
max. Auslenkung Xlim |
+-14 mm |
Masse
|
3 kg
|
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 SPL
|
Re = 6,4 Ohm |
Schwingspulendurchmesser 50 mm |
-
|
Le = 2,07 mH
|
Sowie die Hoch- und Mitteltöner:
GTC 12/60 (12 cm Mitteltöner) |
GTC 11/130 (25 mm Titankalotte) |
fs = 400 Hz |
fs = 1700 Hz |
Qtc = 1,04 (rückwärtig geschlossen) |
- |
Kennschalldruck 91 dB SPL (1 W, 1 m) |
Kennschalldruck 92 dB SPL (1 W, 1 m)
|
Belastbarkeit 120/170 W (bei 12 dB / 1 kHz) |
Belastbarkeit 130/180 W (bei 12 dB / 5 kHz) |
Re = 6,8 Ohm |
Re = 6,3 Ohm |
empf. Übertragungsbereich: 0,5 - 10 kHz |
empf. Übertragungsbereich: 2 - 25 kHz |
Schwingspuleninduktivität L = 0,26 mH |
- |
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 SPL
Frequenzbereich (-3 dB) : 35 Hz - 25 kHz
Trennfrequenzen : 1,2 kHz / 6 kHz (TP 1.O. / BP
6.O. / HP 2.O.)
Ich empfehle zum Anschluss eine klanglich hochwertige
PA-Endstufe, die eine Sinus-Ausgangsleistung von mind. 200
W 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.
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 2x100 W 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 2x 250 W Endstufe an einem CD-Tuner im
Auto verwendet.
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 12 m langen
Kabel!) Bei sehr starken Bass-Samples hört man aber
Nebengeräusche, die vermutlich durch die Korbverwindungen
der Tieftöner kommen, der ist ja aus 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 1 kHz
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 5 m Entfernung (also bei ca. 5
m Basisbreite) bei Nennleistung rein rechnerisch nur etwa
103 dB SPL (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. ;)
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 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.
Messung des Schalldruckpegels (inkl.
Reflexionen)
Hier noch ein Bild, das mir per
E-Mail zugesandt wurde. Ein Nachbau mit dem Tonsil-Tieftöner
von Jan Lohage. Die Gehäusegröße (Volumen) beträgt nur etwa
die Hälfte gegenüber dem Visaton-Treiber.
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