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Stand 25.02.2017
Boxenbau Projekt 5: PA-Topteile
von K. Föllner
1. Einleitung
Also hier geht es um den Aufbau eines kleinen
PA-tauglichen Lautsprechersystems. (für Partys!)
In Räumen genügte mein "großes" HiFi-Laustsprechersystem
(Projekt 3) immer vollauf, vor
allem mit dem Zusatzsubwoofer (Projekt
1) war immer genügend Pegel und Druck vorhanden.
Schon bei deutlich unter 50W, vibrierten Holzvertäfelungen
oder Panele mit und laut genug war es so allemal.
Hauptnachteile aber waren die schlechte
Transportierbarkeit (PKW-Anhänger oder Lieferwagen) und
vor allem der nicht ausreichende Schalldruckpegel im
Freifeld, also, wenn man draußen feiert.
Also musste hier ein passendes PA-System her, das
mindestens doppelt so laut wie das bestehende Paar war.
Dieser Richtwert kam aufgrund eines angenommenen
Pegelzuwachses von 9dB im Raum gegenüber dem Freifeld.
Ziel war vor allem ein hoher Wirkungsgrad, um auch mit den
vorhandenen "kleinen" PA-Endstufen (mit Ausgangsleistungen
um 250W pro Kanal) ausreichend Pegel zu bekommen. Ich
wollte auch nicht zig Endstufen mit 3000W Ausgangsleitung,
die schon 20A über das Netz ziehen.
Auch sollten die Lautsprecher leicht im normalen PKW
transportiert werden können und nicht zu schwer bzw.
unhandlich beim tragen sein, die unhandliche Schlepperei
der HiFi-Teile plus Subwoofer, Lichttechnik mit allen
Cases nahm schon überhand...
Bezahlbar sollte das ganze auch bleiben, da man für ein
paar Partys im Jahr nicht Tausende von Euros rumstehen
haben will. Als Maximalpreis nahm ich vorerst mal etwa
1000 EUR an.
.
Aufgrund der guten Transportmöglichkeit ist man schnell
bei mehreren Einzellautsprechern, also mindestens 4 oder 6
einzelne Boxen, auf keinen Fall Vollbereichsboxen. Auch
sollten diese Einzelboxen halbwegs klein und möglichst
leicht sein.
2. Ideen
Der erste Gedanke: 1 Horntop mit einem oder zwei
12"-Treibern. Dazu ein Hochtonhorn und jeweils ein
Gefaltetes Basshorn oder einen anderen Subwoofer für jede
Seite.
Um beim Horn-Top eine halbwegs niedrige Grenzfrequenz zu
bekommen, sind schon mindestens 50x60cm Frontöffnung mit
entsprechender Bautiefe (>50cm) notwendig. Das gibt
zwar einen Wirkungsgrad von 103...106dB und mindestens
600W für jede Box schon 130dB oder mehr bei 1m, das ist
mehr als ordentlich. Ab 600...800 EUR für die
Mitten-Lautsprecher wäre man dabei, dazu Hochtonhorn (+150
EUR) und Gehäuse.
Im Vergleich zu einem direktstrahlenden Lautsprecher, die
auch Wirkungsgrad von etwa 100dB erreichen und fast
ähnlich hohe Leistungen haben, ist der Unterschied nicht
so eklatant, wie erst gedacht. Mit 100dB/1W1m als
Wirkungsgrad und 500W kommt man rein rechnerisch auch auf
127dB pro Box. Bei doppelter Boxenanzahl ist man dann auch
schon in der Nähe des Horns.
Im direkten Vergleich mit meinen HiFi-Vollbereichsboxen
(je 92dB / 120W), die nur 113dB bringen, ist man bei "nur"
jeweils 250W schon etwa doppelt so laut, also +10dB. Und
preislich wäre man bei zuerst geschätzten 450 EUR für das
Paar plus Gehäuse, also etwa die Hälfte des Horns.
Also sollte es eine kleine direktstrahlende Standard-Box
und kein Horntop werden.
Auf jeden Fall wird eine
zusätzliche Bassunterstützung wie z.B. ein Basshorn oder
ein anständiger PA-Subwoofer benötigt. Das kam dann
später...
3. Treiberauswahl die Erste
Nun zum Check für den direktstrahlenden Mittelteil:
Auf der Suche nach geeigneten Lautsprechern, also 10-
oder 12-Zoll-Treiber, die auch im Mittenbereich anständig
klingen und mindestens 99dB/1W1m bringen, wird das Feld
eher dünn. Man gelangt dann schnell zu Eighteensound,
Beyma und RCF. Alle diese Treiber sind auch meist
horntauglich, haben also eine sehr niedrige Gesamtgüte.
Der Vorteil dabei sind sehr kleine Volumen, aber keinen
Bass, ideal für eine Subwoofer-Satelliten-Kombination.
Hier sind einige der Treiber, die ich mir genauer
angesehen habe:
Treiber
|
Qts
|
fs (Hz)
|
Pmax (W)
|
Xmax (mm)
|
SPLcalc (dB)
|
Sensitivity (dB)
|
Preis (EUR) 01-2014
|
1. eighteensound
12MB600 |
0,18
|
44
|
450
|
4,5
|
99,0
|
101 |
148
|
2. eighteensound
12MB700 |
0,19
|
49
|
450
|
4,5
|
99,6
|
101,5
|
185
|
3. eighteensound 12ND610 |
0,14
|
46
|
450
|
3,5
|
99,8
|
102 |
265
|
4. beyma 12MI100
|
0,23
|
58
|
450
|
2,0
|
99,3
|
100
|
179
|
5. beyma 12P80Nd
|
0,15
|
45
|
700
|
7,5
|
99,5
|
101
|
349
|
6. RCF L12P110K |
0,13
|
44
|
1000
|
3,0
|
99,7
|
101
|
197
|
Um bei 120Hz als geplante untere Grenzfrequenz noch genügend
Schalldruck (500W für 126dB bei einem 30cm-Woofer) sind
mind. 3,5mm Membranhub notwendig, da fallen der 4. und
6.raus, das sind eher Mitteltöner, die deutlich höher
(200...500Hz) angekoppelt werden müssen. (Ideale Horntreiber
für ein Top!) Der 3. und 5. Treiber lässt sich auch als
Bassreflex kaum unter 150Hz bringen, das könnte für einige
Subwoofer knapp werden und die Stimmwiedergabe verfälschen.
Da ich nicht vorhersehen konnte, wie kritisch das werden
könnte und um hier flexibel bei der Subwoofer-Auswahl zu
bleiben, ließ ich sie auch weg.
Bleiben also die nahezu baugleichen 18-Sound-Chassis 12MB600
und 12MB700.
Die ebenfalls von 18-sound erhältliche Mid-Bass-Alternative
12MB1000 mit 700W hat ebenfalls eine etwas knappe lineare
Membranauslenkung. (Xmax=+-2,5mm)
Die beiden Treiber unterscheiden sich nur marginal. Mit
einem Bassreflexvolumen von 13l und einer Tuningfrequenz von
101Hz (1 Rohr 10cm/10cm) ergeben sich 123Hz (MB600) bzw.
117Hz (MB700) als untere Grenzfrequenz. Geschlossen
betrieben im gleichen Volumen liegt die untere Grenzfrequenz
bei 180Hz (MB600) bzw. bei 189Hz (MB700) noch im Bereich, um
einen weiten Bass (auch ein Horn) auch da ankoppeln zu
können. Beide hätten dann Einbaugüten zwischen 0,5 und 0,6,
eine gute impulsive Wiedergabe ist also möglich.
Vorteile 12MB600:
- preiswerter (Differenz pro Paar ca. 70 EUR)
- laut Internet-Benutzerbeschreibungen gutmütiger im
Mittelbereich
- laut Herstellerempfehlung bis 2,2kHz einsetzbar.
(Oberhalb von 3kHz gibt es hier mehr Resonanzen, reicht
aber aus.)
- zwischen 1,5...2,1 kHz ist die 45°-Messung besser
(mehr Pegel, weniger Resonanzen)
Vorteile 12MB700:
- minimal höherer Pegel im unteren Frequenzbereich
(200...500 Hz)
- Laut Frequenzgangmessung auch im Mittenbereich ca. 3dB
mehr Pegel um 1kHz
- Weniger Richtwirkung: zwischen 600 ... 1500 Hz, die
Kurven von 45° und 0° sind dichter beisammen
- laut Hersteller verzerrungsärmer im Mittenbereich
- laut Herstellerempfehlung bis 5 kHz einsetzbar. (da
muss man aber vorsichtig sein)
- Herstellerempfehlung sind 10...80 l als Volumen
(30-80l beim 600er Warumauchimer.)
- wahlweise auch als 16-Ohm-Variante verfügbar, dann
wäre auch ein Top mit 2x12" möglich (dann wieder ideale
8 und nicht 4- oder 16-Ohm, bei langen Kabeln und
normalen Endstufen besser)
Frequenzverlauf des 600er im 50l-geschlossenes Gehäuse im
Freifeld mit 0° und 45°:

Messung von eighteensound, Quelle Datenblatt
Frequenzverlauf des 700er im 50l-geschlossenes Gehäuse im
Freifeld mit 0° und 45°:

Messung von eighteensound, Quelle Datenblatt
Der Abfall jeweils unterhalb 400...500Hz liegt an der
geringen Einbaugüte Qtc durch die kleine Gesamtgüte Qts des
Lautsprechers in einem zu großen Volumen.
Bei kleineren Volumen steigt hier der Pegel wieder bei
beiden (bei Qtc 0,5...0,7) bis etwa auf die 100dB-Linie an.
Ideal wären beide bei ca. 1,2kHz zu trennen, das erfordert
aber schon ein großes Hochtonhorn mit 1,4 oder 2" Treiber.
Gemeinsamkeiten:
Parameter
|
12MB600 und 12MB700
|
Power: sinus / AES / Program / Peak
|
300W / 450W / 600W / 1200W
|
Xmax (lin)
|
+- 4,5 mm
|
Xpeak- to peak
|
22 mm
|
Schwingspulendurchmesser
|
75 mm
|
Außendurchmesser (Korb)
|
315 mm
|
Lochkreis (cut-out)
|
282 mm
|
Magnetdurchmesser
|
200 mm
|
Verdrängungsvolumen
|
4,7 l (bei Frontaleinbau)
|
Einbautiefe
|
147,5 mm bei Frontaleinbau
|
Masse
|
8 kg
|
Membran
|
Papier, beschichtet und
wassergeschützt
|
Unterschiede:
Parameter
|
12MB600
|
12MB700
|
Qts / Qes /Qms
|
0,18 / 0,19 / 3,9
|
0,19 / 0,20 / 4,7
|
fs / Vas
|
44 Hz / 115 Liter
|
49 Hz / 101 Liter
|
Re / Le
|
5 Ohm / 1,32 mH
|
5 Ohm / 0,9 mH
|
Zmin (Ohm) @ 25°C
|
6,5
|
5,7
|
Power compression (@ -10dB / -3dB /
0dB)
|
0,5 dB / 1,6 dB / 3,0 dB
|
0,4 dB / 1,5 dB / 2,8 dB
|
SPLmaxcalc (@ 400Hz / 1kHz) @ 450W
|
123 / 122dB(1W1m) |
124 / 125dB(1W1m)
|
Es spricht also meiner Meinung nach etwas mehr für den
700er, also nahm ich jeweils einen in der 8-Ohm-Variante.
Bei der ersten Lieferung schliff eine Schwingspule, erst
nach dem Umtausch war alles in Ordnung.
Bild der Rückseite und der Vorderseite:
 
4. Hochtonbereich
Der 30cm-Mittenbass soll ja nicht über 1,5...3kHz spielen,
er soll hier an ein Hochtonhorn angekoppelt werden. Auch
hier machte ich mich wieder auf die Suche. Ziel war eine
Grenzfrequenz um 1,2 ... 2,5 kHz.
Gute Horntreiber kosten schnell über 300 EUR pro Stück, mit
Alu-Hörnern ist man dann schon bei 800 EUR pro Paar. Das war
für mich, weil das Teil dann doch zu selten benutzt wird,
etwas zu teuer.
5. Treiberauswahl, die Zweite
Laut Datenblatt und einigen amozan-Bewertungen scheint der Selenium
D220Ti (8-Ohm-Link)
mit dem Horn
HL40-25 vom gleichen Hersteller hier ein sehr guter
Kandidat zu sein, mit 60 EUR + 10 EUR pro Stück ist er auch
preiswert. Die brasilianische Firma Selenium ist eine
JBL-Tochter, wobei auch JBL diese Treiber verbaut, also ist
das kein Billigschrott. (Auf der Rückseite ist auch das
JBL-Logo.)
Dieser Treiber hat zwar "nur" eine 1" Öffnung, aber trotzdem
eine 44mm-Schwingspule, die Membran ist aus Titan.
Diesen Selenium gibt es in 3 Ausführungen: 8 Ohm, 16 Ohm,
und eine abgewandelte OMF-Variante (8 Ohm) mit einer
geringeren Bautiefe.
Im Zusammenspiel mit dem Mid-Bass, der etwa 99...103dB im
Mittenbereich bringt, ist der Tweeter lauter, hat aber
weniger Leistung. Hier hilft eventuell die 16-Ohm-Variante
bei einer passiven Trennung, die anstatt ca. 109...112dB
schon mal 3dB leiser ist, da sie weniger Leistung aufnimmt.
Also muss die Leistung auch nicht verbaten werden. Der Pegel
hängt aber auch stark vom verwendeten Horn ab.
Eckdaten Treiber D220Ti:
Parameter
|
Wert
|
Munddurchmesser
|
2,54mm / 1"
|
Hornbefestigung, Gewinde
|
1 3/8" / 18 TPI
|
Schwingspulendurchmesser
|
44 mm
|
Wirkungsgrad gemittelt (1W, 1m)
|
109dB
|
einsetzbarer Frequenzbereich
|
1,5 ... 21kHz
|
max. Nennleistung: aktiv ab 1,5kHz
(AES /Musik) |
23W / 46W
|
max. Nennleistung: passiv ab 1,5kHz
(AES / Musik) |
60W / 120W
|
max. Nennleistung: aktiv ab 2kHz (AES
/Musik)
|
27W / 54W
|
max. Nennleistung: passiv ab 2kHz
(AES / Musik)
|
80W / 160W
|
DC-Widerstand / Impedanz
|
6,0 / 8 Ohm (oder alternativ 11,2 /
16 Ohm)
|
Treiberdurchmesser (Magnet)
|
115 mm
|
Einbautiefe (Magnet plus Gewinde)
|
52 + 19mm
|
Masse
|
1,73 kg
|
Preis ca.
|
60 EUR
|
Frequenzgang-Messung (geglättet) im HL 40-25 (Quelle
Datenblatt vom Hersteller)

(Der ungeglättete Frequenzgang ist zusammen mit den
nichtlinearen Verzerrungen oder in der 16-Ohm-Variante zu
sehen.)
Bild der Rückseite und Vorderseite:
 
6. Hornanforderungen:
Die Frontabmessungen und der Verlauf des Horns bestimmen
maßgeblich die untere Grenzfrequenz und die
Abstrahl-Charakteristik. Das der Hochttonteil ab 2kHz
eingesetzt werden soll, muss das Horn vor dem Treiber dies
auch ermöglichen. Auch sollte der Schall nicht zu gerichtet
nur nach vorn abgestrahlt werden. Je breiter es (horizontal
und vertikal) strahlt und je kürzer es ist, desto leiser
wird das Horn mit Treiber sein.
Ziele:
Abmaße: Breite <34cm, Höhe <= 17cm, Tiefe 8...25cm
untere Grenzfrequenz <1,8 kHz
Abstrahlung H>=60°, V>=40°
Anschluss 1-Zoll, möglichst auch Gewinde passend zum Treiber
1_3/8", 18 TPI
Preis < 60 EUR /Paar
Die erste Betrachtung war das von Selenium empfohlene Horn.
Ich schaute mir auch einige Hörner an, z.B.:
Typ
|
Abmaße BxHxT (mm)
|
f-Bereich (kHz)
|
Abstrahlung
|
Preis
|
1. Selenium
HL 40-25
|
156 x 156 x 258
|
> 0,6 (0,8 - 18*)
|
45 x 45°
|
12 $
|
2. Selenium
HC 23-25
|
254 x 128 x 145
|
> 0,6 (1,5 - 15*)
|
100 x 40°
|
15 $
|
3. Selenium
HM 25-25
|
274 x 165 x 151
|
> 1,2 (0,8 - 18*)
|
90 x 60°
|
25 $
|
4. B&C
ME 10
|
130 x 130 x 89
|
>1,5
|
90 x 60°
|
25 $
|
5. B&C
ME 20
|
145 x 145 x 90
|
>1,5
|
90 x 60°
|
33 ¤
|
6. Eminence
APT 150
|
192 x 114 x 81
|
>1,5
|
100 x 50°
|
11 $
|
7. Eminence
APT 200
|
150 x 151 x 110
|
>1,3
|
90 x 90°
|
12 $
|
8. Eminence
BH 410
|
142 x 142 x 111
|
?
|
90 x 60°
|
20 $
|
9. Celestion
H1-9040P
|
350 x 220 x 230 |
> 0,7
|
90 x 40°
|
20 ¤
|
10. Adam Hall LH-170
|
170 x 160 x 95
|
> 1
|
60 x 40°
|
19 ¤
|
11. DAP HP-1
|
269 x 100 x 164
|
?
|
?
|
8 ¤ |
* Messung mit unterschiedlichen Treibern
Eckdaten Horn HC23-25:
Parameter
|
Wert
|
Abdeckung / Richtwirkung (H x V)
|
100° x 40°
|
Eigenvolumen (verdrängt)
|
0,6l
|
Frontabmessungen (B x H)
|
254 x 128 mm
|
Lochausschnitt
|
220 x 85 mm
|
Hornlänge (Einbautiefe)
|
145 mm (127 mm)
|
Masse
|
340 g
|
Material
|
ABS-Plastic
|
Preis ca.
|
13 EUR
|
Eckdaten Horn HM25-25:
Parameter
|
Wert
|
Abdeckung / Richtwirkung (H x V)
|
90° x 60°
|
Eigenvolumen (verdrängt)
|
1,2 l
|
Frontabmessungen (B x H)
|
274 x 165 mm
|
Lochausschnitt
|
235 x 125 mm
|
Hornlänge (Einbautiefe)
|
151 mm (139mm)
|
Masse
|
810 g
|
Material
|
Aluminium
|
Preis ca.
|
25 $
|
Die Empfehlung des Herstellers ist das dazu passende Horn HL
40-25. Hauptvorteil: Es ist laut und hat einen konstanten
Frequenzverlauf. Ein Nachteil dieses Horns ist die sehr
starke horizontale Richtwirkung von nur 45° Öffnungswinkel
in beiden Raumrichtungen. Die Hersteller-Messung D220Ti mit
HL40-25 zeigt einen sehr geraden Frequenzverlauf von 1,5 bis
20kHz (+- 2dB) und das mit einem Pegel oberhalb von 110dB.
Er sieht ziemlich gut aus, auch ungemittelt.
Im Horn HM25-25 ist der Treiber D205Ti, wenn man 2 Kurven
vergleicht, etwa 3dB leiser gegenüber dem HL40-25.
Hier könnte auch das Horn HC23-25,
ebenfalls von Selenium, eine bessere Alternative sein. Es
strahlt breiter und bietet auch noch weniger Einbauhöhe und
Einbautiefe, es sollte vom Pegel her ungefähr auf den Niveau
des HM25-25 liegen. Leider gibt es dazu vorab noch keine
echten Vergleichsmessungen.
Um hier nicht "zu leise" zu werden, und da der
Hochtonbereich immer etwas lauter sein kann, nahm ich die
8-Ohm-Version des Treibers D220Ti mit dem passenden Horn
HC23-25. Beides gab es beim gleichen Versender: Strassacker.
Da das HM25-25 auch nur schwer zu bekommen war, schien die
Entscheidung hier leicht.
Eine Pegelmessung von dieser Treiber-Horn-Kombination ergab
eine durchschnittliche Differenz von ca. 4...5 dB gegenüber
dem Mitteltöner, d.h. der Wirkungsgrad liegt um 106dB/1W1m.

7. Boxen-Konstruktion
Die 2 Lautsprecher plus Hochtontreiber inklusive Hörner
kosteten nun also ca. 520 EUR, die Hälfte des veranschlagten
Zielpreises.
Bei den ersten Simulationen und Abschätzungen wird schnell
klar: Durch die hohen Tuningfrequenzen sind relativ große
Reflexöffnungen nötig, so dass auch die Rohrlängen (trotz
einer relativ hohen Rohrresonanzfrequenz) schnell ansteigen.
Hier wäre mehr Volumen besser. Um PA-like auszusehen und
weniger Gehäuseresonanzen zu bekommen, wurde das Gehäuse
nicht als Quader, sondern mit symmetrischer
Trapezgrundfläche geplant. Hier wird es schwer, lange
Bassreflexrohre einzubauen, ohne viel Frontfläche zu
spendieren. Nach etwas Überlegen wurde dann die Idee, die
Rohre als dreieckige Tunnel in den Ecken auszuführen, als
beste Variante gewählt. Vier davon sollten um den Bass
angeordnet werden. Ein kurzer Check der Wellenlänge zeigte,
dass es kein Problem bei der Tuningfrequenz von 100Hz
(Lambda = 3,4m) gibt. Und selbst eine Oktave höher ist bei
Abständen unterhalb von 40cm immer <Lambda/4
gewährleistet. Ein weiterer Vorteil der Ecktunnel ist auch
die längere schräge Seitenwand nach hinten.
Bei mehr als 15l akustischem Volumen lässt sich der Treiber
nur noch bedingt nutzen. Zu diesem Volumen kommen noch das
Chassis mit 4,7l, die 4 Ecktunnel mit ca. 4,5l, sowie
Befestigungsbretter und Weichenteile mit weiteren 0,5l ,
ergibt 24,7 Liter.
Die 90mm Seitenlänge eines Dreiecks in der Ecke entspricht
einem 72mm-Rohr, ergibt also bei 4 Öffnungen mit 162qcm
Gesamtfläche, also so viel wie 2 Rohre mit gut 10cm
Durchmesser. Das klingt ordentlich. Mehr geht aufgrund der
Länge nicht. Da dieses Topteil ja auch mit einer Aktivweiche
abgetrennt laufen sollte, sollte es trotzdem reichen.
Bassreflex bietet nicht nur den Vorteil für tiefere
Wiedergabe, die Schwingspule wird auch besser belüftet, was
höhere Maximalpegel gestattet.
Außerdem stabilisieren diese 4 schrägen Bretter das gesamte
Gehäuse zusätzlich. Aufgrund des kleinen Volumens bei großer
Front wurde das Volumen des Basses vom Hochton getrennt,
also eine Zwischenwand eingezogen.
8. Boxen-Material
Bei den Lautsprechern und sonstigen Einbauteilen wurde auch
auf eine geringe Masse geachtet: 8 kg für den 30er-Mid-Bass
und 2,1 kg für den Hochtonteil sind auch nicht wenig.
Deshalb sollten die Boxenwände möglichst leicht sein. Hier
bietet sich Fichtenholz an, das es auch als Multiplex bzw.
Spanplatte gibt, also bei moderaten Dicken genügend Halt und
ein niedriges Gewicht ermöglicht.
Ich testete Meranti-Multiplex, das mir auch leicht und
stabil vorkam. Ein Platte mit 2,44 x 1,22 m kostet ca. 35
Euro. Gemessen wurde die Dichte mit nur 538 kg/m³, das ist
wirklich leicht.
Die Außenwände sollten aus 15mm starkem Multiplex, die
Innenwände dann 12mm dick und aus dem gleichen
Holz-Multiplex sein.
Die Oberfläche sollte am Ende mit einer Farbe gestrichen
werden, blau, grau... bloß kein schwarz. Das Beziehen mit
Bespannstoff wäre auch möglich. Als Lackierung wurde grauer
Strukturlack für das Äußere und ein dunkles blau für die
Schallwand vorgesehen.
Da das geplante Horn den Hochtonteil sehr gut schützt,
braucht man eigentlich nur für den Tieftöner ein
Standard-PA-Boxengitter. Sonst wäre hier ein Gitter über die
gesamte Boxenfront gekommen.
In die hintere Wand sollten 2 Speakon-Buchsen (tm Neutrik),
die heute guter Standard, weil praktisch und sinnvoll sind.
Geplant war auch ein Schalter, um zwischen Passiv- und
Aktiv-Betrieb umzuschalten. Diesen ließ ich dann aber weg
und machte die passive Frequenzweiche extern.
9. Frequenzweiche, die Erste:
Bei den ersten Rechnungen und anschließender Suche stellt
man schnell fest, dass die Spulen ein teures Problem
darstellen. Um etwa 1 mH sind jeweils im Hoch- und
Tieftonzweig nötig, um mindestens 2. Ordnung bei 1,6...2kHz
abzutrennen. Aufgrund der Leistung oberhalb von 500W an 8Ohm
und den notwendigen Innenwiderständen von <100mOhm fallen
Luftspulen auf jeden Fall weg. Die hohen Ströme (5...10A)
bei diesen Leistungen erfordern ordentliche Drahtstärken
(mind. 1,5mm, besser mehr) und bringen leider auch
Ferritspulen zu schnell in die Sättigung, also sind hier
geblätterte I-Kerne oder Trafospulen nötig. Aber hier noch
einmal 100...300 EUR für die 4...6 Spulen auszugeben,
erschien mir nicht sinnvoll.
Die MKT-Folienkondensatoren bleiben preiswert, hier reichen
auch 250V-Spannungsfestigkeit (entspricht etwa 1000W an
8Ohm) aus, besser sind aber 400V-Typen. Für die
Impedanzlinearisierung oder Hochtondämpfung sind schon
Power-Widerstände nötig, 25W sollten es dann mindestens
sein.
Als Notlösung (bei Ausfall der Aktivweiche oder einer
Endstufe) wählte ich einen externen Hochpass 3.
Ordnung ab 3,1 kHz, um den Hochtöner vor tiefen Frequenzen
zu schützen. Der Tiefpass 2. Ordnung läuft auch bis etwa
3,1kHz. Da hier der Pegel vom Treiber bereits abfällt,
genügt ein Filter 2. Ordnung vollkommen.
Aufgrund der Tieftöner-Impedanz wurde auch eine
Linearisierung vorgesehen. Die 2 Tiefpass-Spulen wickelte
ich selbst mit 1,5mm Kupferdraht auf eine alte
Relaiskonstruktion mit geblättertem Kern, ca. 6m Draht waren
pro Spule nötig, ergibt dann einen niedrigen
Innenwiderstand. Die HT-Spule wurde als Luftspule aufgebaut,
hier kam der gleiche Draht zu Einsatz. Hier kam ich auf 13m.
Die Pegelreduzierung der beiden Widerstände vor dem
Hochtöner senken den HT-Pegel um 3dB ab. Den Rest macht der
EQ.

C1: 4,7uF / 250V MKT
C2: 12uF / 250V MKT
C3: 3,3uF / 400V MKT
C4: 10uF / 250V MKT
L1: 310uH / 125mOhm, d=1,5mm (Luftspule)
L2: 510uH / 60mOhm, d=1,5mm, Trafokern im unteren Bild links
oben
R1: 2x 4,7Ohm / 20W parallel (2,35 Ohm, 40W)
R2: 18...20 Ohm / 20W
R3: 2x 3,9Ohm / 20W in Serie (7,8 Ohm, 40W)

Diese passive Weiche hat eine Speakon-Buchse, rechts werden
direkt zwei Kabel mit Speakon-Steckern herausgeführt, die
dann direkt an den Hochtöner und Mitteltöner gesteckt
werden.
Als aktive Frequenzweiche kommt eine Behringer CX2310 zum
Einsatz, die als 2-Wege-Stereo plus Sub-out variable
Trennfrequenzen von 135Hz unten ermöglicht, alles mit
24dB/Oktave-Linkwitz-Riley-Filtern. In diesem
Frequenzbereich machen passive Filter einfach keinen Sinn
mehr.
Der Hoch-Mitteltonbereich wird über meine "alte" analoge
class-AB-PA-Endstufe angesteuert, die pro Kanal 240W RMS an
8 Ohm bietet.
10. Frequenzweiche, die Zweite:
Ich wollte eine 19"-Aktivweiche mit zusätzlicher Endstufe.
Das ist sogar besser, da hier problemlos mit hoher
Flankensteilheit (4. Ordnung) und niedriger Güte (Q=0,5)
abgetrennt werden kann. (oder digital noch mehr)
Als aktive Frequenzweiche für den Vollaktiv-Betrieb könnte
eine Behringer CX3400 zum Einsatz kommen, die als
3-Wege-Stereo variable Trennfrequenzen von 135Hz unten und
2kHz oben ermöglicht, alles mit
24dB/Oktave-Linkwitz-Riley-Filtern.
Die aktive Lösung ist beim Kauf fertiger Spulen trotz teurer
Weiche und Zusatzendstufe billiger als die passive Version.
Der Hochtonbereich kann über die analoge 240W-PA-Endstufe
laufen, maximal 60W-Musik sind für den Hochtontreiber drin,
also 100W RMS an 8 Ohm muss die Endstufe schon haben, um
clipping zu vermeiden. Diese hatte nochmal doppelt so viel,
egal...
Der Mittenbereich sollte dann über die momentan als Bass-Amp
verwendete, digitale 2x600W-PA-Endstufe (RMS an 8 Ohm pro
Kanal) laufen. Das bietet ausreichend Reserve für große
Pegel.
Im unteren Frequenzbereich sind class-D-Endstufen ideal, sie
bieten viel Ausgangsleistung bei wenig Raum und Gewicht.
Dazu produzieren sie weniger Abwärme und haben auch einen
geringeren Stromverbrauch, da kann man auch Hochton und
Mittelton-Endstufen an eine Steckdose anschließen.
11. Gehäusekonstruktion:
Frontansicht:

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Draufsicht:

Ausschnitt:

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Hier sind die beiden Tops, die Bässe samt Verbindungsrohre,
sowie den passiven Frequenzweichen zu sehen:

Als Farbe wurde dunkelgrauer Strukturlack verwendet, der mit
einer Rolle aufgetragen, wirklich eine schöne Oberfläche
ergibt.
Beim richtigen Test des Gesamtsystems mit der Passivweiche,
wobei die Bässe an einer 2x600-class-D-Endstufe und die Tops
(aktive Trennfrequenz 140Hz) an 2x240W-class-AB-Endtsufe
hängen, merkt man eines sehr schnell: Die Tops sind echte
Wirkungsgrad-Säue. Selbst in größeren Räumen (100m²) genügen
2x20W an den Tops vollauf, sie sind dann schon ordentlich
laut. Die Bässe sind dann schon bei Ausgangsleistungen von
2x100...2x150W.
Hier ergab es sich, dass ich erst einmal nicht auf das
Vollaktiv-System umsteige, mir dafür als Reserve lieber zwei
weitere Bässe zulegte, die parallel
an die vorhanden geschaltet werden können.
Rein rechnerisch erreichen zwei Tops mehr als 130dB bei
2x240W. Bei den Bässen benötige ich 4 Stück an meiner
Endstufe (4x460W) dafür.
11. Messungen:
Hier mal eine Schallpegelmessung (REW) in 1m Entfernung mit
der oben beschriebenen passiven Frequenzweiche.
(Die Schwankungen im Bereich 2,5 ... 4kHz kommen aus nicht
idealen Phasenverläufen von Hoch- und Tiefpass.)
Mittelung 1/12 Oktave, Messmikrofon ECM999 (damals noch
nicht kalibriert)

Man sieht, dass das Horn im oberen Frequenzbereich >13kHz
schon relativ stark abfällt.
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