LAUTSPRECHERSYSTEME und ihre Grenzen

Nach langem Überlegen habe ich mich entschlossen eine Threadserie über Lautsprecher zu verfassen. Völlig simpel beginnend, bis hin zu Feinheiten und auch Preudowissenschaften.

Leider bin ich kein Zeichner, bzw kann meine Malprogramme nicht wirklich bedienen sodass ich auf Beschreibungen angewiesen bin

Beri der Erklärung und Konstruktion verwenden wir meist Definitionen "Als ob"

Wenn ich also zuerst mit dem einfachen dynamischen Lautsprecher beginnen, stelle ich ihn so dar, als gäbe es keine Physikalischen Proleme und Limitierungen

Das sind natürlich nur Denkmodelle, die wir in den nächsten Jahren des Verlaufs diese Threads in Frage stellen werden.

Der Thread sit gesperrt - Es können aber internen Bereich auf Wunsch Fragen oder Korrekturen gepostet werden. Wer will kann dort einen MEtathread starten

mfg aus Wien

Alfred

Und schon sind wir beim ersten Beitrag.

Dafür wähle ich einen primitiven dynamischen Lautsprecher mit Pappmembran ca 15cm Durchmesser und einer Resonanzfrequenz von ca 50- 60 Hz, wie er über viele Jahrzehnt in Transistorradios oder kleinen Radios eingesetzt wurde.

Die Größe wurde bewusst von mir gewählt (wir werden den LS später tauschen und durch einen geeigneten ersetzen)

Weil er einerseits in kleineren Systeme noch so etwas Ähnliches wie Bass erzeugen kann, und andrerseits auf Grund seiner kleinen Membranfläche die Höhen nicht zu stark bündelt.

Immerhin wurden solche und ähnliche Lautsprecher über Jahrzehnte. hinweg in Radios verwendet. Der Mangel im Hochtonbereich war nicht extrem - und im Falle eines Mittelwellenradios nicht zu bemerken, da keine Höhen übertragen wurden, Ähnliches gilt auch für die elektrische Wiedergabe von Schellackplatten der 30er Jahre. Die schafften grade mal 5000-8000 Hz im Hochtonbereich. Da war der von uns verwendete LS doch noch wesentlich besser.

Warten wir mal wie er klingt....

mfg aus Wien

Alfred

Oje !

Der klingt aber gar nicht gut.

Dabei haben wir ihm ein ganz normales Audiosignal gegeben.

Daß die Höhen schwach aber ausreichend sind - das haben wir gewusst.

Aber wo bleiben die tiefen Töne, die Bässe ?

Um das zu verstehen ist es nützlich, wenn man ein paar Grundeigenschaften von Tönen kennt

Die Frequenz die ein Ton ausstrahlt hat eine physikalisch bedingte WellenLänge

Desto höher die Frequenz, desto kleiner die Wellenlänge

Uns interessiern in diesem Bereich nur die Wellenlängen im Bereich des Schalls (gerundet)

20 Hz .... 17,15 Meter

30 Hz .....11,40 Meter

50 Hz .......6,86 Meter

100 Hz.......3,43 Meter

500 Hz ......0,68 Meter

1000 Hz ....0,34 Meter

3000 Hz ...0,14 Meter

5000 Hz ....0,07Meter

10000 Hz....0,034 Meter

20000 Hz ...0.017 Meter

Darüber und darunter hinaus gilt der Schall für das menschliche Ohr als unhörbar, trotz gegenteiliger Behauptungen aus dem Bereich einiger HIFI - Hersteller

(Lassen wir das fürs erste mal offen)

Wichtig für uns ist momentan zu wissen, wie sich Schall ausbreitet, weil wir dann auch wissen werden, warum unser fiktiver Lautsprecher ANSCHEINEND keinen Schall im Tieftonbereich abstrahlt.

In aller Kürze: Tieffrequente Schallwellen breiten sich annähern kugelförmig aus - desto höher die abgestrahlte Frequenz ist, desto gebündelter ist sie.

Das hat Konsequenzen - mehrere sogar.

Wir wollen uns im nächsten Beitrag mit der für uns MOMENTAN bedeutendsten befassen, nämlich mit der unangenehmen Eigenschaft, daß der Lautsprecher im Alleingang wenig bis keinen Baß abstrahlt.

mfg aus Wien

Alfred

Einige Kenner werden vielleicht über die von mir hier verbreiteten Binsenweisheiten die Nase rümpfen, aber es ist wichtig sie wenigstens in Grundzügen zu erwähnen, damit auch Einsteiger den folgenden Kapiteln folgen können. An diese, die hier mit Erwartung auf ein Patentrezept auf ein perfektes Lautsprechersystem mitlesen, denen sage ich a priori: HIER werden Sie keines finden. Gibt vielleicht gar keines ? DOCH - IN DER HIFI WERBUNG !!!

Zurück zu unserem kleinen Lautsprecher. Wir sehen, wie er, mit tiefen Tönen eingespeist, heftig vibriert - aber wir hören keinen Baß.

Des Rätsels Lösung:

Er gibt sehr wohl Bassfrequenzen wieder, allerdings werden die dadurch ausgelöscht, daß sie - bedingt durch ihre kugelförmige Abstrahlung wieder auf der Rückseite der Lautsprechermembran auftreffen und quasi ausgelöscht werden. Sie bremsen sich selbst.

Wir müssen etwas dagegen unternehmen !!!

mfg aus Wien

Alfred

Wir müssen eine Maßnahme setzen damit der Schall nicht nach hinten gelangen kann.

Da wäre beispielsweise die Idee einer Schallwand:

Eine MDF Spanplatte mit 12 mm Dicke wird es für unsern Zweck tun. Damit das gane nicht zu unhandlich wird, wählen wir ein Quadrat von 60 mal 60 cm.

12 mm sind natürlich keine ideale Dicke, aber für unsern Versuchsaufbau mnit dem kleinen leistungsschwachen Lautsprecher reicht das.

Bei dieser Gelegenheit. Alle Versuche und Theorien basieren immer auf "als ob" Annahmen - die aber mit der Realität dann letzlich nicht in Enklang zu bringen sind.

Eine diese "als ob Annhahme " geht davon aus, daß der Lautsprecher alle Frequenzen mit gleicher Lautstärke wiedergibt, und das möglichst nicht zu gebündelt.

Aber wir haben ja bereits gelernt, daß hier ein gravierender Unterschied in Bezug auf Bündelung besteht. Dazu später mehr.

Wir haben nun in die Holzplatte ein einsprehend großes Loch gesägt oder gefräst und den Lautsprecher (idealerweise_) bündig, also versenkt eingebaut. Das ist für den momentanen Versuch nicht unbedingt notwendig - wird aber später zur Pflicht.

Der Lautsprecher wird nun mit Schrauben befestigt.Es wird empfohlen auf der Rückseite der Platte Einschlagmuttern (OBI Baumarkt) einzuschlagen, (was nicht jeder Hersteller beherzigt).

Dadurch hat die Schraube ein stabiles Gegenstück und kann nicht locker werden. (Siehe Bild)

Genug der Vorreden: Nach erfolgtem Einbau schliessen wir den Lautsprecher an und warten auf das Ergebnis:

Das ist - enttäuschend

Allerdings werden jetzt tiefere Töne hörbar als zuvor - aber optimal ist das noch nicht

Warum ist das so ?

Die Schallwand (so wird die Platte jetzt bezeichnet) ist zu KLEIN.

Der akustische Kurzschluß (So heisst diese Phänomen ist nun vermindert - aber nicht verhindert.)

Wir haben gelernt, daß die tiefen Frequenzen eine große Wellenlänge haben UND sich annähernd kugelförmig ausbreiten, das heisst die von uns gewählte Plattengröße ist nicht in der Lage zu verhindern, daß tiefe Freqenzen die Rückwand der Lautsprechermembran erreichen und sich so gegenseitig auslöschen.

Wie groß muß nun so eine Wand sein ? Das ist eine Frage des Anspruchs

Man kann das berechnen -aber das haben dankenswerterweise schon andere vor uns getan:

Um 50 Herz ohne akustischen Kurzschluss wiederzugeben, benötigt man z.B. eine Schallwand von 3 Meter Durchmesser.*) die erforderliche Größe steigt mit sinkender abzustrahlender Frequenz. Ideal wäre eine "unendliche" Schallwand und so heisst dieses fiktive Konstrukt auch

Wir müssen uns was einfallen lassen, um das Problem zu beseitigen oder wenigstens abzumildern.....

mfg aus Wien

Alfred

*) Natürlich würde man hier keine kreisförmige Schallwand nehmen, sondern 3 mal 3 Meter...

Glücklicherweise ist da schon vor ewigen Zeit jemand was eingefallen: Wenn ich die Wand von allen Seiten nach hinten knicke, dann bleibt sie gleich groß und gleich wirksam und ist doch "kleiner" Wir haben jetzt eine Art nach hinten offener Kiste, wo sich der LS in der Vorderwand befindet. Auf diese Weise haben oft alte Rundfunkempfänger funktionier - man war nicht besonders anspruchsvoll in Sachen Klang.

ZUgleich mit der halbherzigen Lösung haben wir uns ein neues Problem eingehandelt. Der vom Lautsprecher nach hinten abgestrahlte Schall wird nun von den neu entstandenen Seitenwänden reflektiert und erzeugt Klangverfärbungen (Schuhschachtel-Effekt)

Im nächsten Beitrag lösen wir dieses Problem und handeln uns weitere ein....

mfg aus Wien

Alfred

Was wir jetzt benötigen ist lediglich die Quadratur des Kreises - oder zumindest was Ähnliches.

Und man sollte es nicht glauben man konnte dieses Problem mit der "unendlichen Schallwand" lösen.

Man hat einfach die Kiste zugemacht. Somit konnte ein von der Front des Lautsprechers abgesrahlter Ton - welcher Frequenz auch immer unter keinen Umständen von hinten die Membran beeinflussen, sprich: einen akustischen Kurzschluss produzieren.

Es ist uns gelungen, dem Lautsprecher eine "unendliche Schallwand" vorzutäuschen

Alles Paletti ? DENKSTE !!

Statt des einen gelösten Problems haben wir mindestens 2 neue bekommen.....

Dazu mehr im nächsten Beitrag.

mfg aus Wien

Alfred

clck 307

Weitere Probleme ?

Was soll das denn sein ?

Wir haben ja jetzt eine unendliche Schallwand quasi simuliert ?

Ja - haben wir - aber eben nur simuliert.

Bei der echten (theoretischen) "unendlichen Schallwand kann der Lautsprecher - im Rahmen seines "Feder-Masse Systems" frei schwingen (auch nur idealisierende Theorie)

Jetzt hingegen tat er einen mehr oder weniger dämpfenden Luftpolster hinter sich, der das freie Ein- und Ausschwingen teilweise behindert, bzw. beeinträchtigt.

Es gibt stehende Wellen im Gehäuse, welche die Gehäusewände zum Mitschwingen anregen. Auch hier müssen Problem gelöst werden.

Ausserdem könnte der vom LS rückwärts abgegebene Schall durch die Membranfläche wieder austreten. Das ist unerwünscht und durch geeignete Dämpfung mittel lose ins Gehäuse eingebrachter Steinwolle wird versucht diesen Fall zu verhindern.

Aber zuerst müssen wir uns zumindest grob über die Wirkungsweise und physikalischen Limitierunge von dynamischen Konuslautsprechern (um einen solchen handelt es sich hier) im Klaren sein.

Das behandeln wir im nächsten Beitrag - kurz und bündig.

mfg aus Wien

Alfred

Jetzt habe ich doch Bilder von Lautsprechern gefunden die man copyrightfrei nutzen dar. Sie wurden von WIKIPEDIA zur Verfügung gestellt. Dort gibt es zwar auch eine sehr ausführliche Beschreibung mit zahlreichen mathematischen Formeln, die allerdings nur von wenigen verstanden werden.

Schliesslich wollen wir keine Lautsprecher CHASSIS entwickeln. Wir wollen nur die Wirkungsweise kennenlernen und die sich daraus ergebenden Konsequenzen. Wobei dem Käufer von Lautsprechersystemen sowieso weitgehend die Hände gebunden sind, weil es Modetrends und kommerzielle Erwägungen gibt - gegen die man als Konsument nicht erfolgreich ankämpfen kann.

Dazu kommt, daß im Laufe der letzten 70 Jahre zahlreiche Thesen und Formeln verkündet wurden, die sie letzlich als falsch herausgestellt haben.

Merke: Nicht jeder Lautsprecher, der am Papier gut aussieht klingt auch gut. Dazu später mehr.

Wir sehen auf des zwei gezeigten Bilden den prinzipiellen Bauplan eines üblichen dynamischen Tief- oder Mitteltonlautsprechers.

Das Prinzip ist, daß eine Kupferdrahtspule (andere Materialien sind möglich) in den Luftspalt eines Magneten einführt wird und bei eingespeisten elektrischen Signalen in Interaktion mit diesem tritt. Einfacher ausgedrückt: Sie wird in Rhytmus ihres Impulses (Frequenz) tiefer in den Spalt hineingezogen oder abgestossen.

An dieser Spule befindet sich ein Pappkonus der infolgedessen ebenfalls im Takt nach vorne gestossen und wieder zurückgezogen wird.

Der Konus bewegt sich also sich also als steife Membran stets im Rhytmus des Tonsignals und bringt dadurch die Luft davor in Schwingungen, die dann als Schall hörbar sind ?

Leider nicht ganz.

Am Lautsprecher Chassis befinden sich zwei Vorrichtungen: Die Zentrierspinne und die frontale Einspannung der Membran am Lautspecherkorb.

Lassen wir die mal in Gedanken weg

Was fürde dann passieren (nur als Gedankenspiel - in Wirklichkeit wäre das nicht realisierbar.)

THEORETISCH würde sich das System dann in etwa so verhalten, wie beschrieben. Leider funktioniert das nicht:

Bei einem stärkern Stromstoß würde sie Spule aus dem Spalt geschleudert - und damit auch die Membran, weil sie ja ausser an der Spule nirgendwo befestigt ist.

Davon abgesehen könnte das System Spule Magnet gar nicht funktionieren weil die "Zentrierspinne" fehlt

Wir brauchen fürs erste mal die "Zentrierspinne", eine Vorrichtung so zentriert, daß die Spule im Magnetspalt bleibt und sich nicht verkantet. Sie wirkt zudem noch wie eine Feder die nach abschalten eines Impulses die Schwingspule wieder in die Ausgangsposition zurück bringt.

Als zweite Einrichtung benötigen wie die vordere Randeinspannung ("Sicke") der Membran am Lautsprecherkorb. Sie macht in etwa vorn das, was die LS_Spinne hinten macht. Sie verhindert, daß die Membran davonfliegt und daß sie azentrisch "ausreisst", begrenzt ihren Hub und dichtet selbstverständlich das Gehäuse ab.

Perfekt. - Nein nicht ganz.......

mfg aus Wien

Alfred

Was passiert nun wirklich ? (auch das ist noch vereinfacht dargestellt)

Die Spule bekommt einen Impuls und folgt ihm, rutscht blitzschnell nach vor und schiebt dadurch den Membrankonus ebenfalls nach vorn.

Und schon hier ist die erste Korrektur angebracht:

Die Spule schnellt nach vorn und bringt die Membran nach vorne, allerdings durch den Schwung eine Spur zu weit vor. Die Sicke bremst diesen Schwung und setzt die Membran an die korrekte Position zurück: (genau genommen folgt nun ein AUSSCHWINGVORGANG. Das ist eine sehr vereinfachte Darstellung, denn hart eingespannte Lautsprecher mit relativ hoher Resonanzfrequenz (~60 HZ) reagieren in etwa wie beschrieben, solche mit niedriger Resonanzfrequenz und weich aufgehängter Membran reagieren ähnlich - aber anders. Dazu später.

Vorerst wollen wir einen anderen Effekt beschreiben:

Die bisherige Darstellung von mir war grob vereinfacht:

Die Spule schiebt die Membran ja nicht gleich an, das Trägheitsgesätz steht dem entgegen, sondern erst nach einer Zeitverzögerung im Mikrosekundenbereich. Dazu kommt, daß die Membran hinten angeschoben wird, aber der vorderer Teil nicht sofort reagiert, Man muß sich das wir ein Zusammenpressen der Membran von hinten nach vorne vorstellen, die sich dadurch (geringfügigst !!) verwirft.

Na gut. Das haben wir nun verstanden. Aber die Spule ist ja einem Wechselstromfeld ausgesetzt, was passiert, wenn diese nun einen "Rüchwärtsgang " einlegt ?

Das ist nicht so einfach, wie es klingt und daher verschieben wir das auf den nächsten Beitrag.

mfg aus Wien

Alfred

clck 525

Wir sind nun beim nächsten Schritt angelangt:

Die Schwingspule wird angeregt tiefer in den Magnetspalt zu rutschen

Damit zieht sie gleichzeitig den mit ihr verbundenen Konus - also die Membran - zurück.

Oberflächliche Beobachter werden nun annehmen, das hier der Vorganzg zu vorhin einfach umgedreht wird - aber das ist nicht der Fall:

WIEDER ist die Spule das auslösende Moment der Bewegung, wieder befindet sich das schmale Ende des Konus mit der Spule verbunden und somit bekommt dieser Teil zuerst den Impls vermittelt. Die Spule möchte den Konus nach hinten bewegen, und das tut sie auch - allerdings verzögert und nicht an allen Punkten gleich schnell. Der vordere Teil ist mit der Sicke verbunden und die will ihn zurückhalten (was ihr natürlich nicht dauerhaft gelingt) was eine Verzögerung von einigen Mikrosekunden (NICHT Millisekunden !!) zur Folge hat.

Was passiert in dieser Zeit - und wie wirkt sich das aus? Damit Zeit zum Nachdenken bleibt kommt die Antwort im nächsten Beitrag.

mfg aus Wien

Alfred

Hier des Rätsels Lösung in zwei Etappen:

1) Die Membran wird bei diesem Vorgang (Schub nach hinten) GEDEHNT - im Gegensatz zum Schub nach vorne

2) Wieder ist der Effekt am nächsten zur Schwingspule am schnellsten wirksam.

Im Falle eines Sinustons gegebener Frequenz entsteht also eine Verformung der Membran.

Das konnte man mit Computersimulationen und anderen Verfahren sichtbar darstellen.

Das nun auftauchende Problem habe ich dezent schon angedeutet:

"bei einer gegebenen Frequenz"

Bei einer anderen Frequenz ist der gleich Effekt vorhanden - allerdings in anderer Ausprägung

Das gilt auch (und vor allem !!) für andere Lautstärken !!

Die Verwerfung ist umso größer, desto niedriger die Frequenz und desto höher die Lautstärke ist.

Aber das ist nur der Anfang.......

Fortsetzung folgt.

Clck 635

Zitat von Alfred_Schmidt

Die Verwerfung ist umso größer, desto niedriger die Frequenz und desto höher die Lautstärke ist.

Das ist allerdings noch nicht alles:

Wir haben es hier nicht mit EINER LAUTSTÄRKE zu tun, sondern mit einem ständigen Wechsel - (Dynamik bei Musikstücken)

UND mit dem GESAMTEN HÖRBAREN FREQUENZSPEKTRUM das einem ständigen Wechsel unterworfen ist (verschieden Musikinstrumente haben verschieden Grundfrequenzen und Obertöne)

Da gehts dann ganz schön zu auf der Membran.!!

Das hat man schon vor Jahren visuell nachweisen können

Es entstehen unterschiedliche, andauerend sich ändernde Muster, verursacht duch Partialschwingungen die in der Membran selbst entstehen - und die -logischerweise- Einfluss auf die Hüllkurve des Musiksignals haben.

Ich habe einen Beitrag bei youtube gefunden auf den ich verlinke, der das von mit soeben beschriebnen Phänomen drastisch zeigt:

Das ergibt Verfärbungen - da beißt die Maus keinen Faden ab.

Wir wissen nun wie sie (prinzipiell) entstehen, aber es gibt weitere Umstände, die sie begünstigen

und die sollte man kennen (Als Konstrukteur - nicht als Nutzer)

und es klar, daß man sie bekämpfen muss - aber wie ?

mfg aus Wien

Alfred

Dieses unerwünschete Problem ist schon relativ früh erkannt worden und man hat viele Theorien entwickelt, wie man es verhindern - oder wenigstens minimieren kann.

Am schwierigsten (eigentlich überhaupt nicht) war es zu lösen, als man die Membranen aus Pappe herstellte und sie konusförmig machte. Erst eine Erfindung der Fa. Telefunken (ca 1935) bekam das Problem erstmals in den Griff mitteles einer Nichtabwickelbaren Membran, die den Namen NAWI Membran bekam (ist DEUTSCH auszusprechen, ein Kürzel von "nicht abwickelbar" Diese Form konnte nicht in herkömmlicher Bauweise hergestellt werden, sie musste gegossen werden. Die Bauforn zeigt eine Abbildung, die wir aus dem Radiomuseum.de verlinkt haben.

Eigenartigerweise wurden aber über Jahrzehnte hinduch, eigentlich bis heute - weiterhin Konusmembranen angefertigt und verwendet.

OB es aus Mangel an know how, patentrechtlichen Bestimmungen oder aber daran lag, daß sich die Lösung nicht als so perfekt herausstellte, wie seinerzeit in der Werbung angepriesen ("Einen guten Lautsprecher erkennt man an der NAWI Membran") das weiß ich nicht. Möglicherweise auch eine Kostenfrage...

Weitere Ideen zur Verhinderung von Partialschwingungen zeige ich im nächsten Beitrag

mfg aus Wien

Alfred

clck746

Ideen zur Vermeidung von Partialschwingungen der LS- Membran gab es einige. Wirklich vermeiden liessen sie sich bis jetzt nicht wirklich. Ich muss hier vorsichtig sein, denn es ist nicht ausgeschlossen das schon was gefunden wurde. Das Problem hierbei ist, daß seit etlichen Jahren Hersteller immer wieder behaupeten, das Problem sei gelöst - was indes nicht stimmte, bzw. andere Probleme erzeugte, die dann aber verschwiegen wurden. Beispielsweise beim Biegewellenwandler.

Eine der ersten (IMO kläglichen) Versuche die Partialschwingungen zu minimieren zeigte Klinger im Buch "Lautsprecher und Lautsprechergehäuse", aus dem Franzis Verlag., das sich vor allem an Lautsprecher-Selberbauer richtet:

Er empfahl das Aufkleben von sternförmig angeordneten Schaumgummistreifen (Wie sie beispielsweise zum Dichten von Fenstern und Türen benutzt wurde) auf die Membran und erhoffte sich dadurch eine Dämpfung. Ob das funktioniert hat weiss ich nicht - auf jeden Fall hat sich das Verfahren im professionellen Chassisbau nicht durchgesetzt - allein schon aus optischen Gründen.

Ein anderer Versuch war das Beschichten mit diversen Stoffen. Wasserglas war hier eine bleibte Methode. Aber man musste vorsichtig sein, denn bei zuviel Feuchtigkeit konnte sich die Membran verziehen. Es gab dann auch professionelle Beschichtungsflüssigkeiten, von denen eine hier beschrieben wird: z. B. Visaton LTS 50

Hier zwei Videos

https://www.tiktok.com/@mumpel1986/video/7356860724636912929

https://www.tiktok.com/@mumpel1986/video/7356955637496007969

Nach vergleichendem Durchmessen VORHER/NACHHER

muss man zu dem Schluss kommen, daß die Membran nun optisch besser aussieht. Der messbare Unterschied ist indes marginal. Das gilt bestimmt auch für alle anderen Produkt dieser Art.

Prinzipiell haben sich die Chassisbauer zu 2 grundsätzlich gegensätzlichen Lösungen durchgerungen:

A) Man baut harte verwindungssteife Membranen.

Diese brechen erst relativ spät auf, allerdings: wenn der kritische LS-Pegel überschritten wird, dann brechen die Membranen besonders hart auf und die Geräusche sind dann weitgehend unerträglich.

B) Man lässt die Partialschwingungen zu, verwendet aber Materialien, die aufgrund ihrer Weichheit und Geschmeidigkeit die Artefakt nicht unangenehm erscheinen lassen.

Das funktioniert nur mit Kunststoffmembranen.

Fortsetzung folgt.

clck 833

Seit etlichen Jahre wird mit zahlreichen Materialien für Lautsprechermembranen im Tiefton- und Mitteltonbereich experimentiert (Im Hochtonbereich ebenso, aber dort kommen andere Materalien zum Einsatz.)

Pappe wurde weitgehend abgelöst, wobei sie in Billig-Chassis noch teilweise eingesetzt wird, allerdings oft imprägniert oder (werksmäßig) beschichtet

Die häufigsten Materalien sind Polypropylen, aromatische Polyamide (Aramid, Kevlar) und Bextrene, Keramik sowie Aluminium und andere Metallfolien.

Ich erinnere mich, daß man sogar mit künstlichem Keratin experimentiert hat.

Jedes Material hat seine Eigenheiten und so etwas wie einen spezifischen Klang, aber das sollte man nicht überbewerten. Das von vielen bereits abgeschriebene Papier (Pappe) ist bei ordentlicher Verarbeitung recht gutmütig. Dr. Gauder, der momentane Papst im Lautsprecherbau, hat irgendwo geschrieben, das Material macht nicht den Klang sondern andere Parameter wie Frequenzweiche, Aufhängung, Zusammenspiel mit dem Gehäuse etc.. Prinzipiell hat er recht, allerdings eben nur prinzipiell. Ich ortete vor etlichen Jahren einen gewissen "Kevlar Klang", bei Lautsprechern die mit solchen Membranen ausgerüstet waren. Und ich mochte ihn nicht.

Halten wir also fest, daß das Membranmaterial einen gewissen Einfluß auf den Klang hat, aber nicht allein klangentscheidend ist.

Ferner, daß es bislang kein ideales Material gibt, das allen Ansprüchen gerecht wird, es gibt "beste Lösungen" immer nur in einem gewissen Kontext und Aufgabenbereich.

Wir kommen in diesem Zusammenhang ein wenig dem Thema dieses Threads nahe:

Hier soll weder eine Anleitung zum Bau des perfekten Lautsprechersystems gegeben werden - noch ein fertiges empfohlen werden,

sondern (wie traurig - aber wahr) erklärt werden, daß es bis heute keinen perfekten Schallwandler gibt und warum das so ist.

Man könnte pessimistisch noch hinzufügen, daß sich das in absehbarer Zeit auch nicht ändern wird...

Wir sind ja erst am Anfang unseres kleinen Exkurses...

mfg aus Wien

Alfred

Eien BesonderheIt unter den Basslautsprechern stellt übrigens der seinerzeit von KEF produzierte B139 in verschiedenen Varianten dar. Es gibt ihn als Basslautsprecher und als passiven Tieftöner, den man an Stelle eines Bassreflexrohres einsetzt (dazu später mehr.)

Der KEF B139 fällt schon durch seine ovale Bauweise auf und durch die Styropor-Membran (genau gesagt "Polystyrene", die nach vorne zu flach und an der Front mit einer Kunststoff-Folie überzogen ist.

Dieses Chassis war und ist unter Kennern eine Legende (erstmals 1973 gebaut) . KEF hat ihn schon seit Jahren nicht mehr im Programm.

Man bekommt ihn als Nachbau (ebenso wie den B 110 und T 27) bei Falcon Acoustics. Natürlich jede Type einzeln

Diesen Nachbau kann man getrost einkaufen, denn er wird von jenem Ingenieur hergestellt, der ihn für KEF entwarf oder mitentwarf, und 1974 das Unternehmen verliess um seine eigene Firma "Falcon Acoustics" aufzubauen. Irgendwie ist es ihm dann offenbar gelungen die Rechte daran zu erwerben. Dieser Lautsprecher wird bis heut in zahlreichen TML Boxen eingebaut.

Nicht nur das Chassis ist legendär - der Preis ist es auch. Persönlich würde ich nicht zögern ihn zu bezahlen - Er ist es wert.

mfg aus Wien

Alfred

clck 1.000

Es liegt in der Natur der Sache, daß ich bislang einiges ausgelassen habe, das wichtig ist, weil ich einiges "Grundsätzliches" gezeigt habe. Etliches wird nun allmählich nachgeliefert - einiges nicht. Denn hier geht es nicht darum eine Bauanleitung für den "perfekten" Lautsprecher zu veröffentlichen oder Empfehlungen auszusprechen etc, sondern zu zeigen wo Lautprechersystem an ihre Grenzen stoßen und warum. Desgleichen einige Modetrends der letzten - 60-70 Jahre -und ihre klanglichen Auswirkungen. Lautsprecher waren meist eher eine philosophische Frage, als eine rein physikalische.

Kommen wir zurück zu unserem kleinen Modell, dessen Mankos wir in aller kürze erwähnen werden und machen wir gelegentlich einen Blick in die Vergangenheit.

Unser angedachtes Modell hat bewusst einen kleinen Treiber und ein kleines Gehäuse gewählt, weil hier einige der physikalischen Problem weniger hörbar sind, bzw. weniger zum Tragen kommen (andrerseits sind hier auch keine Klangwunder zu erwarten)

Wir benutzen das kleine Chassis in einem kleinen Gehäuse eigentlich als "Breitbandsystem - obwohl nicht durch Treiberyp als solches spezifiziert. Was hier rauskommt ist dem ähnlich, was über die üblichen Rundfunkempfänger der Nachkriegszeit (ich, weiß eine grobe Verallgemeinerung) zu hören war. Ein Frequenzgang von etwa ~65- ~10.000 HZz bzw etwas größer aber mit starkem Abfall zu den Grenzbereichen.

Unser Modell ist weder bedämpft noch gegen Vibrationen geschützt.

Das machen wir dann bei den Folgemodellen. Das kleine Gehäuse neigt nicht so sehr zum Mitschwingen und anderen Unartetn, deshalb haben wir VORERST nichts dagegen unternommen. Wir werden aber immer mit einem Blick auf die Vergangenheit nun die VORTEILE und die NACHTEILE eines solchen Lautsprechers aufzeigen und versuchen zu beheben - was zu beheben ist. Wobei - wie sooft im Leben - jedes gelöste Problem - zumeist zwei neue gebiert.

Was sind die NACHTEILE des Systems:

"Lautsprecherklang"

"Geringe Maximallautstärke"

"Dopplereffekt" (auf Frund des schwachen Antriebes eher schwach hörbar)

Starke Bündelung in den (eher schwachen ) höhen

Kein Tiefbass (evtl auch kein Mittelbass)

zu den VORTEILEN gehören:

Geringer Platzbedarf

Wenige Bauteile

Geringe Kosten

Punktförmige Schallquelle - phasenrichtige Wiedergabe

Eher impulstreu

Fortsetzung folgt.

clck 1.100

Bevor wir uns einem weiteren, verbesserten Prototyp zuwenden, noch ein Paar Eigenheiten älterer Bass-und Mittelton Chassiskonstruktionen.

Widmen wir uns zunächst einem 20 cm Breitbandlausprecher, der den gesamten Frequenzbereich abdecken soll

Zunächst ist die Abstrahlfläche größer - was ja der Sinn des WAhl war. Größere Luftmassen können bewegt werden.

Die Pappmembran ist mit einer Papiersicke (manchmal auch Textilsicke) vorne am LS-Korb befestigt und (meist) mit irgendeinem nicht völlig austrocknendem Lack bzw. Masse eingestrichen, damit das Material nicht austrocknet und spröde werden kann. Das ist zwar auf Dauer gesehen unvermeidlich, dauert aber im Idealfall VIELE Jahre. Dann ist das Chassis defekt und (so das beim betroffenen Modell möglich ist) die Sicke muss repariert oder (meist) ausgewechselt werden. Aber schon VOR dem Ende des Lebenszyklus unterliegt die Sicke Verschleisserscheinungen, wodurch sich die Resonanzfrequenz und das allgemeine Schwingungsverhalten ändert - und somit der Klang (aber leider nicht zum Guten)

Die Membranen waren meist eher hart eingehängt (Bei Breitbändern machte man hier einen Kompromiss).

Daraus ergab sich folgende Konsequenz:

Die Ideale (aber physikalisch nicht realisierbare) Betriebsart wäre ein (schon in den ersten Beiträgen beschriebene) "unendliche" Schallwand.

Das Chassis schwingt nur durch das eigene Masse-Feder-System begrenzt, und kann die technischen Daten des Systems voll auskosten.

Beim Einbau in eine geschlossene Box indes, stellt sich schnell heraus, dass eine solche nicht wirklich eine unendliche Schallwand ersetzen kann und sich letztlich doch anders verhält.

(Dennoch wird eine geschlossene Box unterschiedlich bezeichnet, eine davon ist: System "unendliche Schallwand)

Während bei der der "echten" "unendlichen Schallwand" der Tieftöner frei schwingen kann, schwingt er nach Einbau in ein geschlossenes Gehäuse auf einen Luftpolster, dessen Bremswirkung von der eingeschlossenen Luftmasse abhängig ist. Das bringt fürs erste mal eine Erhöhung der Resonanzfrequenz mit sich (und unerwünschte stehende Wellen - dazu später mehr) Die Erhöhung der Resonanzfrequenz beim eingebauten Chassis ist (Faustregel) desto ausgeprägter, desto kleiner das Gehäuse ist.

Was bedeutet das in der Praxis ?

Fortsetzung folgt

mfg aus Wien

Alfred

Ein Breitbandlautsprecher ist ein - wie der Name schon sagt - Lautsprechertyp, der den gesamten Frequenzbereich mit nur einem Chassis abdecken soll.

Solch ein Lautsprechertyp hat eigentlich nur DREI wesentliche VORTEILE (abgesehen von den geringeren Kosten)

a) Er realisiert die sogenannte "Punktförmige Schallquelle"

b) die Sprungantwort ist optimal (dazu später mehr im Laufe des Threads)

c) es ist keine impulsverschlechternde Frequenzweiche nötig

Der gesamte Frequenzbereich von den Bässen bis hinauf zu den Höhen wird von EINER Membran wiedergegeben, was einen besseren räumlichen Eindruck , bzw Ortbarkeit der einzelnen Instumennte/Sänger vermitteln soll, Dieser Lautspechertyp hat bis heute eine kleine aber sehr überzeugte Fangemeinde.

Diesem Vorteil stehen indes eine Menge von NACHTEILEN gegenüber:

a) durch die RELATIV große Membran werden die Höhen (der Beugung wegen) nur gebündelt wiedergegeben, zudem ist die Membran (sie muß zudem noch sehr leicht sein) nicht für die Wiedergabe extrem hoher Frequenzen ausgelegt. Die Trägheit der Masse steht dem entgegen.

b) Die Maximallautsärke solcher System ist aus zweierlei Gründen limitiert.

c) der erste Grund ist die RELATIV kleine Membran für Basswiedergabe, was im konkreten Anwendugsfall NICHT DURCH EINEN GROSSEN HUB ausgeglichen werden dann, bzw. darf.

d) der zweite Grund ist der "Doppler Effekt" (benannt nach dem österreichischen Physiker und Mathematiker Christian Doppler, 1803-1853)

Er besagt, daß eine von einem Objekt abgestrahle Welle fixer Frequenz ihr Wellenlänge in Bezug auf den Beobachter ändert, sobald sich das objekt auf einen zubewegt oder aber entfern. Die Wellen werden also gestaucht oder gedehnt (gut zu hören wenn ein Rettungsauto vorbeifährt, Näher kpmmt und sich entfernt) Dieser Effekt tritt auch im optischen Bereich und wird von Astronomen genutz. mittels Rot- oder Blauverschiebung können sie die Entfernung weit entfernter Himmelsobjekte, sowie deren Geschwindigkeit eruieren.)

Ein Bild von WIKIPEDIA zeigt den Effekt an Hand eines Stehenden, bzw fahrenden Autos.

Schön und gut. Aber - so wird manch einer fragen: Was hat das mit Breitbandlautsprechern zu tun ? SEHR VIEL

Man stelle sich vor, der Lausprecher (Die Membran) würde MOMENTAN (beispielsweise einen Sinuston - für Labormessungen) von - (nur als Beispiel) 5000 Hertz abgeben

Das würde tadellos funktionieren. Die Membran bewegt sich ja - abgesehen von der erwünschten Frequenz nicht.

Nun machen wir ein zweites Experiment. Wir geben GLEICHZEITIG einen tiefen Ton, sagen wir mal 50 Hertz auf die Membran

Was passiert dann ?

Antwort. Die Membran führt dann für die Wiedergbe einen RELATIV großen Hub ZUSÄTZLICH aus.

Das bedeutet, sie entfernt sich vom Hörer, bzw kommt ihm näher. Das bedeutet, daß die Wellenlänge des Hochtonbereichs (die ja generell nur sehr kurz ist) verändert wird - und zwar im Rhythmus der Bassfrequenz die der Membran zugeführt wird und sie zu Schwingungen anregt.

Soll heissen, der Hochton ist nun nicht mehr stabil denn seine "Bassis" ist ja die Membran - und die bewegts sich bei tiefen Tönen MERKBAR unterschiedlich auf den Hörer zu - und wieder weg. Ein feines- aber vernehmbares "jaulen" ist das Ergebnis

Laborversuche sind indes meist vereinfachend. So auch hier

In der Realität wird durch die Membran nicht nur EINE tiefe und EINE hohe Frequenz wiedergegeben sondern das ganze musikalische Spektrum - und das andauernd mit unterschiedlicher Verteilung der Lautstärke noch oben. Man kann sich vorstellen wie sich das anhört.

Warum werden dann Breitbänder gebaut und verwendet ?

WENN man auf höhere Lautstärken verzichtet - oder sie unter Verzicht auf größeren Hub erzielt (Exponentialhorn) dann kommt der Fehler kaum zum tragen, weil die Bewegung der Membran im Tieftonbereich zu gering ist, um nennenswerte Störungen zu verursachen....

Ebenso ist es von Vorteil, wenn solch ein Breitbänder extrem tief Frequenzen gar nicht erst abstrahlt. Man ist das als "Durchschnittshörer" schon über Jahre gewohnt, beispielsweise in Radioapparaten und TV-Geräten der "Consumerklasse" unter 100 Hz geht da gar nix.

Auf eine weitere Konstruktionseigenart von Breitbändern möchte ich hinweisen: Auf einen (eventuell) im Mittelbereich angebrachten kleinen "Hochtonkegel "

Dieser soll den Abstrahlwinkel des Hochtonbereiches verbessern.

Der Hersteller des gezeigten Lautprecherchassis gibt als Resonanzfrequenz 120 Hz und den Übertragungsbereich mit 20-20.000 Hertz an - allerdings mit einer Abweichung von -10 dB in den Grenzbereichen. Zu loben ist hier die Ehrlichkeit des Herstellers - andere Verschweigen hier einiges.

Er wird auch nicht als HIFI Lautsprecher angeboten. Der Preis ist zudem äussert moderat.

Fortsetzung folgt

Solche Lautsprechet wurden in sogenannten Kompaktboxen eingesetzt. Wo wenig Platz ist (Kleinstwohnungen), sind sie Mittel der ersten Wahl.

Das Verfassen solch eines Threads ist ein Fass ohne Boden und schwerst strukturierbar. Ich werde es dennoch versuchen. Wir bleiben noch eine Weile in der Vergangenheit, denn nur wenn man die kennt, kann man HEUTIGE Konstruktionen verstehen, bzw. warum sie sind, wie sie sind.

Neues Thema: Mittelgroße Basslautsprecher mit Papp- oder Textilsicke

Nehmen wir also einen der hart eingespannten Lautsprecher, wie sie in den 60er Jahren noch gang und gäbe waren und auch noch heute gebaut werden.

Hier haben wir einen LS von 25 cm Größe (galt als mittelgroßer Basslautsprecher und konnte auch gerade noch !!), der in einem Zweiwegsystem Verwendung findet.

Ein Kompromiss - für ein Zweiwegsysten wäre ein 20 cm Chassis besser geeignet, als "Bolide in einem Dreiwegsystem bevorzugte man 30 cm.

Der Lautprecher hier ist nur als Prototyp gedacht.

Die Membran ist hier scheinbar aus Pappe und unbeschichtet. Wenngleich Pappe heutzutage eher "out" ist, so hat sie auch ihre Liebhaber. Man sagt ihr einen warmen Klang (eigentlich eine Verfärbung) nach.

Die Sick ist hier aus Geweben, wie es scheint imprägniert, und der LS hat eine typische Eigenfrequenz von 50/55 Hz für solche Typen.

Diese Frequenz steigt beim Einbau in ein geschlossenes Gehäuse an - umso mehr desto kleiner das Gehäuse ist.

Warum ist das so ?

Ganz klar: In einem kleineren Gehäuse ist weniger Luft. soll heissen, der darin befindliche Luftpolster ist "härter", die Schwingungen der Membran werden gedämpft und die Eigenfrequenz des Chassis verschiebt sich nach oben. Wie hoch, das hängt vom Gehäuse ab. Früher haben die Hersteller hier Empfehlungen gegen, heute gibt es Computer-Simulationsprogramme, welche Vorschläge berechnen, wenn man die Daten eingibt.

Allerdings - das weiß man inzwischen unter Musikfreunden (nicht aber unter Technikfreaks) ist nicht garantiert, daß das Einhalten der vorgeschriebenen Parameter das musikalisch beste Ergebnis bringt. Aber bleiben wir mal bei desem Lautsprecher. Er muß in eine Gehäuse eingebaut werden, das nicht zu klein darf, denn sonst würde der Baß zwar knackig, aber er reicht nicht tief hinab. Wie schon weiter oben erwähnt, steigt bei einem zu kleinen geschlossenen Gehäuse die Resonanzfrequenz. Unterhalb dieser sinkt die wiedergegebene Frequenz in der Lautstärke um ca. 6 dB pro Oktave (eigenartigerweise weichen die Angaben in der Fachliteratur ab). Auf Deutsch, desto niedriger ein wiederzugebender Ton ist, desto leiser wird er.

Gleichzeitig ist diese Lautsprecherart schlecht geeignet höhere Frequenzen wiederzugeben.

Einerseits werden sie auf Grund der Lautsprechergröße zu stark gebündelt, andererseits kann die vorhandene relativ große Masse Impulsen in hoher Frequenz nur schwer folgen.

Dazu sind Mittel- oder Hochtonlautsprecher geeignet.

In der ersten Zeit des HIFI Lautsprecherbaus hängte man einfach einen Hochtöner an und baute es in das gleiche Gehäuse ein. (Zum geschlossenen Gehäuse komme ich in einem späteren Kapitel.)

Die ersten Hochtöner waren kleine Papp-Konuslautstecher, etwa 5 cm im Durchmesser.

Damit dieser LS nicht durch Basstöne zerstört würde - und aus klanglichen Gründen blockte man diese mittels vorgeschaltetem Kondensator ab.

Die erforderliche Größe entnahm man den Spezifikationen des LD Herstellers, Spezialliteratur oder man probierte.......

Damit der Lautspecher nicht durch Basstöne des Tieftöners beeinträchtigt würde, verpasste man ihm eine Abschirmung, eine Art Gehäuse im Gehäuse. Später hab es dann Modelle, wo die Abschirmung bereits eingebaut war (gekapselte Chassis).

Diese Chassis gaben die Höhen besser als Breitbänder oder Tieftöner wieder, wenn auch nicht optimal.

Das Problem war die Übergangsfrequenz. Viele Hersteller gaben ca. 4000 Hz an.

Ähnliches war zum Tieftöner zu sagen. Diesen wurde eine Drossen (Spule) vorgeschaltet um hohe Töne abzublocken.

Tieftonlautsprecher gaben Töne ausserhalb ihrers vorgesehenen Bereichs unsauber wieder.

Immerhin haben wir hier den Prototyp eines Zweiwege-Systems, daß zwar mit Mängeln behaftet war, aber Bässe eindrucksvoller wiedergeben konnte als ein Breitbänder und auch den Hochtonbereich geringfügig breiter abstrahlte.

Über die Nachteile findet man einen kurzen Artikel im nächsten Beitrag.

Wir haben nun eine Kombination mir einem Filter 1. Ordnung, also jeweils 6 db Abfall pro Oktave.

Man kann sehen, daß die Übergangsfrequenz hier bei 2500 Hertz liegt und ihr Verlauf recht flach ist.

Soll heissen, daß der Hochtöner bei 1250 Hz (eine Oktave darunter) noch immer Schall abgeben sollte, wenngleich um 6 db vermindert. Das kann er aber nicht.

Soll heissen, daß der Tieftöner bei 5000 Hz (eine Oktavo darüber) immer noch Schall abgibt - wenngleich in schlechter Qualität

Bei einer solchen Weiche (der englisch Begriff "Crossover" ist IMO zutreffender) ist jener Frequenzbereich, wo BEIDE Lautsprecher gleichzeitig abstrahlen sehr groß was unerwünscht ist.

Man kann sie indes verwenden, wenn die zu verwendeten Chassis genau darauf abgestimmt sind.

https://www.reichelt.at/at/de/…equenzweiche_8_ohm-325306

Man sagt solchen Kombinationen nach, sie hätten keine Phasenverschiebung. Ich bin nicht davon überzeugt, er dürfte eher so sein, daß sie zu gering ist, um störend aufzufallen.(?)

Wir sollten uns was einfallen lassen ......

Fortsetzung folgt.....

clck 1.600

Ein Filter erster Ordnung erzeugt zwar keine (oder geringe ?) Laufzeitunterschiede ist aber- vor allem für Zweiwegsysteme denkbar unzureichend. Der überlappende Bereich in dem beide Lautsprecher parallel mit annähernd gleicher Lautstärke abstrahlen ist zu groß, es gibt interferenzen einerseits und andrerseits hört man - so man anspruchsvoll ist - daß die beiden Chassis im Übergangsbereich überfordert sind.

Daher muss eine Lösung gefunden werden:

Die erste wäre eine Weiche zweiter Ordnung, also eine Weiche mit 12dB Abfall pro Achssis bei der Übergangsfrequenz.

Hier der Link zu einer Weiche mit 12db Pegelabfall bei der Übergangsfrequenz.

Sie ist prinzipiell einfach zu realisieren: (wenn man Kenndaten des Lautspechers kennt und entweder Empfehlungen für die Dimensionierung der Bauteile hat oder ein Computersimulationsprogramm besitzt - auf Fachbücher über Lautsprecher - Selbstbau leisten hier gute Dienste)

Aber das soll ja hier keine Anleitung zum Selbstbau sein - da gibt es unzählige Quellen - sondern lediglich eine Erklärung, warum Lautsprechersysteme in unseren Tagen niemals "perfekt" sein können

Zusätzlich zur in Serie geschalteten Spule zum Tieftöner wird parallel ein Kondensator geschaltet. Er leitet zusätzlich noch hohe Töne ab

Zusätzlich zum in Serie geschalteten Kondensator zum Hochtöner wird parallel eine Spule geschaltet. Sie leitet zusätzlich noch verbleibende tiefe Töne ab.

Wie man sieht, ist die Übergangskurve steiler. Das Ergebnis ist besser, allerdings kommt es zu einer Phasendrehung von 180°, die man mittels polverkehrtem Anschluss der Lautsprecherchassis einigermaßen ausgleicht. Solch ein System ist "passabel" aber in der Regel nicht wirklich gut. Die Überlappung ist noch immer zu groß. Übliche Lösungen folgen in den nächsten Beiträgen

Fortsetzung folgt.

Die erste Lösung für das im Vorigen und vorvoriegen Beitrag gezeigte Problem wäre, an Stelle der bislang gezeigten Weichen eine Weiche 3. Ordnung also mit 18 dB Abfall pro Oktave zur Trennfreqeunz einzusetzen. Wie man sieht, kommen hier weitere Bauteile hinzu, die Sperre gegen unerwünschte Frequenzen pro Lautsprecher ist steiler

Leider gibt es hier aber dann Phasenverschiebungen.

Solch ein Lautsprecher - mit weiteren Feinheiten in der Frequnzweiche - war beispielsweise seinerzeit DAS SYSTEM KEF REFERENCE 104 ab.

Fortsetzung folgt

clck 1.700

Die im vorigen Beitrag gezeigte Lautsprecherbox wurde nur gezeigt, weil sie mit einer - eher selten eingesetzten - 18 db Weiche (noch dazu mit Verfeinerungen) ausgestattet war.

Ansonst. Er ist werde ein geschlossenes Gehäuse , novjh eine echte Zweiwegbox und hat auch keine hart aufgehängten Membranen bzw. welche aus Pappe.

Prinzipiell sind Zweiwegboxen möglich. Allerding nur mit hochwertigen und speziell dafür geeigneten Chassis, wobei deren weitgehende Linearität über einen weiten Frequenzbereich Voraussetzung ist.

Dazu in mittlerer Zukunft mehr

Hier sei indes erstmals darauf hingeweisen, daß die Frequnzweichenmodelle, die gezeigt wurden, die Grundfunktion zeigen und daß Lautsprecherchassis üblicherweise einerseits unebene Schalldruckverläufe aufweisen, und zudem noch in Sachen Abstrahlwinkel unterschiedlich sind. Was heisst das im Klartext?

1) Frequenzgänge von Lautsprecherchassis sind meist zackig wie ein alpines Hochgebirgsmassiv. Die von Herstellern gezeigten, oft ANNÄHERND geraden Frequenzgänge sich geschönt, bzw. sollen einen groben Überblick zeigen.

2) der gemessene oder propagierte Frequenzgang bezieht sich (so nicht anders angegeben) auf den auf der Achse - also auf einen Winkel von 0%

Schon bei verändertem Hörwinkel gibt es hier meist gravierende Unterschiede. Manche Hersteller veröffentlichen auch hier die Werte. Sie erschrecken den uneingeweihten Laien aber zumeist.

Ich werde jetzt einige anderen Themen in Bezug auf Lautsprecher behandeln und das Problem der Frequenzweichen und Frequenzgänge auf einen späteren Zeitpunkt verschieben.

Zunächt folgt das Kapitel "Geschlossene Gehäuse"

Fortsetzung folgt.

Wie bereits angedroht wechsle ich jetzt für einige Zeit das Thema

und widme mich dem Gehäuse - genauer gesagt dem geschlossenen Gehäuse und seinen "Spielregeln".

"Das ist doch ganz einfach - man bastle ne Kiste - und los geht" ist die primitivste und biligste Lösung für ein Gehäuse"

Wenn hier auch ein wahrer Kern verborgen ist - Ganz so einfach ist die Sache nicht (wenn man eine optimale Lösung sucht).

Wieder gehts zurück in die Vergangenheit.

Wir beginnen mit dem Baumaterial

Man kann sich vorstellen, daß massives Holz ideal wäre (sind ja auch viele Instrumente draus gemacht)

Aber genau das ist das Problem: Massives Holz schwingt - und was bei einer Geige oder einem Klavier erwünscht ist

wird von den meisten Konstrukteuren als störend empfunden (Über Ausnahmn können wir viel später reden)

Also musste man eine Lösung finden. Noch in meiner Jugend wurde oft "Sperrholz" eingesetzt.

Hier eine Definition und die Erklärung auf WIKIPEDIA von Eigenschaften von Sperrholz. Da wird klar, warum man es einsetzte:

Sperrholz ist ein weit verbreiteter Holzwerkstoff mit hoher Festigkeit und Formstabilität und wird etwa in Bauwesen, Möbelindustrie und Modellbau vielfach eingesetzt. Es besteht aus mindestens drei miteinander verleimten und verpressten Holzlagen. Der Faserverlauf von zwei übereinanderliegenden Lagen steht jeweils im Winkel von 90°. Dadurch werden richtungsgebundene Werkstoffeigenschaften wie das Quell- und Schwindverhalten über die Plattenebene homogenisiert, der entstandene Werkstoff arbeitet im Gegensatz zu Massivholz nicht mehr nennenswert, das Holz ist „abgesperrt“. Durch die Art, Anzahl und Anordnung der Holzlagen ergeben sich der Plattenaufbau und seine spezifischen Festigkeitseigenschaften.

Wer's genauer wissen will: https://de.wikipedia.org/wiki/Sperrholz

Zwar schon früher erfunden, setze sich die sogenannte "Holzfaserplatte" ab den 50er Jahren allmählich durch

Heute gibt es diverse Unterschiede, damals hat man sich - zumindest im Bastlerbereich und im Möbelbau (!!) nicht darum gekümmert.

Heute wird sowas als "Rohspanplatte" bezeichnet.

Da sie billig in der Herstellung war, trat sie einen ungeheuren Siegeszug an - TEILWEISE wurde sie AUCH in PROFESSIONELLEN Lautsprechergehäusen eingesetzt,

im Bastlerbereich sowieso.

Sie wurden mit Kaltleim verklebt und mussten eigentlich furniert oder foliert werden, denn, wenngleich die Oberfäche dieser Type glatt war - an den Schmalseiten war sie es nicht (siehe Abbildung)

Sie waren nicht nur billiger als Sperrholzplatten sondern zugleich auch schlechter.

Vor allem in Bezug auf Eigenschwingungen

Die übliche verwendete Dicke war 19 mm

und es gab eine Spielart, die war bereits beschichtet mit Resopal oder ähnlichem Material. Die Schmalseite musste dann mit einer geeigneten Folie (gibt's in Rollen)

beklebt werden...

Manche Anbieter von Billigboxen haben statt 19 mm 16 mm Spanplatten eingesetzt !!!!

(frei nach dem Motto: Der Kunde sieht's ja nicht)

Fortsetung folgt.

Und schon kommen wir zum nächsten Baustoff:

MDF Faserplatten (Mittlere Dichte Faserplatten)

Die Erfindung fand in den USA 1973 statt, aber erst Ende der 80er Jahre fand sie in Europa Verbreitung.

Diese Platten sind schwerer, stabiler und teurer. Letzlich mag das eine der Ursachen sein, weshalb sie sich so spät durchgesetzt haben.

Sie werden auch im Möbelbau verwendet und die Herstellungskosten sind wesentlich höher - auch die Lebensdauer - was den Herstellern natürlich nicht gefällt.

Sie sind auch absolut glatt - auch an den Schmalseiten (Kanten) und man kann keine Struktur, Verklebungen sind stabiler, weil kein Späne abreissen können.

Für den Bau von Lautsprechergehäusen: Aufgrund ihres hohen Gewichts und ihrer Materialdichte bedarf es höherer Kräfte (in unserem Falle: Schalldruck) um sie zum Schwingen anzuregen - was ein eindeutiger Vorteil ist.

All das ist aber noch viel zu wenig um die Eigenschwingung stark zu unterdrücken. Da braucht es mehr.

Ich erwähne nun zwei weitere Baumateralien die unerwünschte Schwingungen innerhalb und ausserhalb des geschlossenen Gehäuse mehr oder weniger wirkungsvoll unter drücken können, bzw sollen.

Das eine sind Weichfaserplatten - (Weichfaserdämmplatten) früher einfach als "Dämmplatten" bekannt.

ES handelt sich um Platten diverser Stärke, die indes wesentlich weicher sind als die bisher genannten, sie erinnern etwas an feinfasrigen Karton in ihrem Verhalten

Das nächste Material ist Steinwolle- bzw. Glaswolle - in früheren Zeiten wurde echte Schurwolle von Schafen verwendet und Konstrukteure der alten Schule schworen, daß diese die erwünschte Dämmung besser zustande brachten als ihr Substitut.

mfg aus Wien

Alfred

Wieder ein Schritt in die Vergangenheit. Bis etwa 1960 (?) waren die hart eingehängten Pappmembranen mit Papier- oder Textilsicke in der Überzahl - also mehr oder weniger Standard, es gab ja nichts anderes, der Übergang zu anderen Techniken und Philosophien kam schleichend,

Solch ein Lautsprecherchassis würde an einer "unendlichen Schallwand" (theoretisch) optimal spielen, denn das Masse Federsystem ist optimal in sich ausbalanciert, wobei ein leichtes Ein- und Nachschwingen auch hier physikalisch bedingt - und somit nicht verhinderbar ist.

Dieses Ein- und Ausschwingen ist vom Chassis abhängig -zwar nicht verhinderbar - aber unterschiedlich ausgeprägt und stellt eine Abweichung vom Originalton dar.

Die "unendliche Schallwand" müsste EIGENTLICH nicht "unendlich" sein sie müsste, um die tiefsten für den Menschen hörbaren einwandfrei ohne Auslöschung abstrahlen zu können etwa 10 mal 10 Meter groß sein.

Wir haben die Physik auszutricksen versucht, indem wir die Schallwand nach hinten geknickt haben und dann verschlossen.

Voilà: die geschlossene Box ist fertig.

Dabei haben wir uns indes etwas Neues eingehandelt: Das in der Box eingeschlossene Luftvolumen wirkt wie ein Polster. Die Membran kann nicht mehr frei schwingen, der Polster hemmt sie, die Eigenresonanz des Lautsprechers wird erhöht - und zwar desto stärker, desto kleiner das Gehäuse und desto größer der Membrandurchmesser des Tieftöners (um den gehts ja hier) ist. Wir müssen uns vor Augen halten, daß unterhalb der nun Auftretenden Eigenresonanz der Lautsprecher immer weniger Schall abstrahlt und zwar etwa 6 dB pro Oktave.

Deshalb hatten viele "High End" (dereinst als "State of the Art" bezeichnet) Lautspecherboxen oft die Größe eines großen Kühlschranks - und darüber.

Gehen wir, wenn solch ein Lautsprecher mal 60 Hz Eigenresonanz im uneingebauten Zustand hat, und durch ein einigermaßen angepasstes Gehäuse auf 120 Hz Eigenresonanz gepusht wurde, davon aus, daß dann etwa bei 45 -60 Hz kaum mehr was zu hören ist.

Das ist kein Beinbruch, denn so tief reicht kaum ein Instrument hinab, Orgel, Klavier, Cello und Tuba ausgenommen. Dazu kommen Eigenschaften des Abhörraumes, über die wir zu einem späteren Zeitpunkt sprechen werden. Ich erinnere mich, daß in den 70er Jahren (HIFI war da längsts erfunden) STUDIOMONITORE einen Frequenzgang vo 50-15.000 -innerhalb einer gewissen Toleranz erreichen mussten. Lautsprecherangaben bei passiven Systemen, wie "Frequenzgang von 20-20.000 Hz" sind eine fromme Lüge - oder - wer so will eine Halbwahrheit oder "Behübschung", weil hier die Information fehlt, um wieviel leiser die angegebnen Grenzfrequenzen wiedergegeben werden. Wenn ein Lautsprecher beispielsweise bei 30 Hz mit - 8 db abstrahlt, dann ist die Wiedergabe dieser Frequenz viel zu leise gegenüber den anderen Bereichen und wird "zugedeckt".

Dennoch ist das in der Regel ein realistischer Wert. Nicht Vergessen: Wir befinden uns momentan noch im Tieftonbereich, da wir (theoretisch) nur einen Tieftöner eingebaut haben....

Wir bleiben fürs erste aber beim Gehäuse, die "Eigenheiten" (eher "Unarten") des Chassis bleiben (derzeit noch) von den Betrachtungen ausgeschlossen..

Fortsetzung folgt

clk 1.900

Wir haben dem Gehäuse MDF Platten von 19 mm Stärke verpasst, die weniger schwingen als herkömmliche Spanplatten und wir haben eine Gehäusgröße gewählt, die die Eigenfrequenz des eingebauten Basschassis nicht allzusehr nach oben treibt. Der Tieftöner gibt nun Schall nach vorne ab, der dank unserer Konstruktion nicht mehr auf die Hinterseite der Memban gelangen kann und den eigenen Schall auslöschen kann.

Allerdings schwingen bei hohen Lautstärken die Wände des Gehäuses doch noch ein bisschen. Das wollen wir - so gut es geht - verhindern.

Hier ist es ratsam das Gehäuse mittels innen aufgeklebter Dämmplatten (wie weiter oben beschrieben) weiter zubedämpfen. Die Dämmplatte wird durch die im Inneren des Gehäuses befindlichen Schallwellen zum Schwingen angeregt, aber durch die MDF Platten gebremst. Umgekehrt wirken sie wie ein Stoßdämpfer, sobald die MDF -Platte schwingen will. Die beiden unterschiedlichen Materialien bedämpfen sich sozusagen gegenseitig. Die durch diese Maßnahme entstehende Verkleinerung des Gehäusevolumens muß natürlich einberechnet und kompensiert werden. Manche Hersteller verwenden hier spezielle - relativ harte - Schaumstoffe. Auch dicke Filzplatten oder solche aus Kork wurden in der Vergangenheit oft eingesetzt. Ich halte indes die Dämmplatten für effizienter. Preiswerter sind sie obendrein.

Damit ist schon einiges gegen unerwünschte Schwingungen geschehen - aber wir haben noch mehr in der Trickkiste...

Fortsetzung folgt.

clck 2.000

Zunächst ist es wichtig die "stehenden Wellen" die im inneren des Gehäuses vorhanden sind und noch immer Störungen verursachen - auszulöschen. Das geschieht üblicherweise mit langfasrigen Stoffen wie (ursprünglich) natürlicher Schafwolle. Sie darf allerdings ncht hineingestopft werden, sondern locker gezupft ins Gehäuse gefüllt. Über dieses Thema wurde in der Fachwelt stets gestritten. Spezialisten behaupteten, man könne HÖREN, von welcher Rasse der Schafe die Wolle stamme. Später ist man dann auf Glaswolle oder Steinwolle (= Mineralfasern) umgestiegen. Sie werden als locker verbundene Fasermatten (an Watte erinnernd aber poröser) geliefert. Manche einer (auch Hersteller) wolllte es sich einfach machen: Die Matten sind ja ohnedies locker und porös, die kann man so wie sie sind ins Gehäuse geben. NEIN ! Das KANN man zwar - Aber man DARF es NICHT. Die Matten müssen - so wie auch die Naturwolle -GEZUPFT werden und dann locker eingefüllt. Leider ist Glaswolle und Steinwolle so beschaffen, daß man sich beim Zupfen "schneidet" man stelle sich feinste Strukturen aus Glas - oder ähnlich vor, die die Haut ritzen und teilweise unsichtbar aber spürbar dran hängen bleiben. Noch schlimmer ist, daß man (ähnlich wie bei Asbest) feinste Faserpartikel einatmen kann, welche dann die Lunge schädigen.

Die Industrie hat daher Kunststoffe entwickelt, die das ersetzen sollen. Das Ergebnis ist aber unbefriedigend.

Dennoch haben sie im PROFESSIONELLEN Boxenbau die Glas- Steinwolle verdrängt.

Prinzipiell ist unser Gehäuse jetzt fertig. Aber je nach Größe und Bestückung gibt's noch weiter mögliche Detailverbesserungen, z.B. Innenverstrebungen oder Seitenwände, die nicht parallel verlaufen etc. etc. ...

Fortsetzung folgt