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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.

Passivweiche

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:

Draufsicht:

Ausschnitt:

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.