Christoph Gebhard
16.08.2009, 10:38
Hallo,
angefangen hat alles mit der neuen Fussball-Saison. Sky sendet jetzt auch eine 5.1. Dolby Digital-Signal. Leider schafft mein Vorverstärker es nicht, dass Mittensignal auf die beiden Fronts zu mischen, so wie es bei „normalen“ DVDs auch funktionert und mir einen Center bis heute immer entbehrlich erscheinen ließ.
Da der Christoph aber gerne mitten im Fussballstadion sitzen will und keineswegs nur Stereo hören und auf die Rear-Signal verzichten möchte, war das ein guter Aufhänger schnell mal einen Center zu bauen.
Leider fand ich keinen geschirmtes Chassis in meinem Keller, das ich wegen meines veralterten Röhrenfernsehers (noch) brauchte.
Die Lösung war dann schnell gefunden. Als Hochtöner nahm ich einen streufeldarmen Neodymer und setzte ihn nach unten, so dass der Mitteltöner etwas höher rutschen konnte. Zudem wurden die Schallwand noch leicht angewinkelt, so dass der Lautsprecher genau auf`s Ohr strahlte und die Magnefeldlinien nicht mehr im optimalen Winkel zum Fernseher standen.
Konzeptionell strebte ich ein breites Abstrahlen (im Heimkino nach meiner Erfahrung generell vorzuziehen) und ein möglichst kleines Gehäuse (der Optik wegen) an. Als untere Grenzfrequenz sollte irgendwas um 100Hz für Stimmen ausreichen.
So wählte ich zu meine Neodym-Hochtöner (es wurde der kleine Wavecor, der sich in meinem Koax bewährt hatte) und der AL130M (den ich die Tage vom Henrik bekommen habe). Dieses Chassis reizte mich schon länger und bot sich aufgrund seines Rufes für besonders saubere und klirrarme Stimmenwiedergabe an. Im geschlossenen 5 Liter–Gehäuse komme ich auf die passende Grenzfrequenz ohne grobe Überschwinger.
Die Entwicklung der Frequenzweiche erledigt ich praxisgerecht indem ich mir aus alten Lautsprechergehäusen eine verlängerte Schallwand baute und so dem Lautsprecher den Einfluß des Fernsehers vorgaukelt, was vor allem im Bassbereich und im Bereich des Baffle Steps nicht unerheblichen Einfluß auf den Frequenzgang hat (auf dem Foto ist die zweite Evolutionsstufe zu sehen ;) )
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1045
Bei der ersten Weiche, deren grobe Dimensionierung zum Teil noch mit Boxsim - und ohne den Einfluß der verlängerten Schallwand - enstanden ist, war dann auch der Grundton viel zu dick, so dass Stimmen einen unnatürlichen Bauchansatz hatten.
Die zweite Weiche dimensioniert ich so extrem (der Tiefpass war stark überschwingend und dann mit einem Saugkreis linearisiert), dass LspCAD an die Grenzen seiner Simulationgenauigkeit kam und die Messungen am realen Objekt etwas anders aussahen.
Also musste ich ganz old-styled mit Lötkolben und der Weichenbastelkiste die Weiche zu Ende entwickeln. Das hatte auch den Vorteil, dass ich die Veränderungen in der Weiche immer wieder mit dem Ohr im Hörtest überprüfen konnte.
Schon hier fiel mir auf, dass die Box zum Näseln tendierte. Dieses Näseln bestätigte auch mehrere Messungen im Raum, die eine - durch das breite Abstrahlen des Hochtöners bedingte - Überhöhung zwischen 3 und 5kHz im Diffusfeld zeigte:
Frequenzgang reflektionsfrei und im Raum (grün)http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1032
Also entschloß ich mich eine schaltbare Option in die Frequenzweiche einzubauen, die genau diesen Bereich absenkte, so dann aber leider eine Lücke in den Freifeldfrequenzgang schlug:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1033
Beim Hörtest wurde ich aber mit beiden Optionen nicht so recht glücklich, es klang immer nasal, unausgewogen, zischelig oder unterkühlt.
Wieso diese - bei vielen Lautsprecher übliche - Ungleichmäßigkeit im Abstrahlverhalten so deutlich durchschlug, ist mir nicht ganz klar. Ich habe die verlängerte Schallwand des Fernseher (die das Problem verstärkt), meine Hörgewohnheiten und meine etwas zu hallige Raumakustik im Verdacht.
Als ich dann meinen Bruder davon berichtet, hatte er die Idee, einen bei ihm im Keller schlummernden Morel-Car-HiFi-Koax zu probieren.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1044
Durch den innenliegenden Neodym(?)-Antrieb gab es kein Streufeld und das Abstrahlverhalten des Hochtöners sollte durch die umliegende Tieftonmembran ausgewogener sein.
Also wurde das Gehäuse um die Hochtönerhöhe beschnitten und mit einem neuen Boden bestückt. Der Morel passte in die Öffnung des AL130M. Die höhere Freiluftresonanz und der dadurch verringerte VAS des Morel passte bei ansonsten ganz ähnlichen TSP in das verkleinerte Volumen, ließ die untere Grenzfrequenz aber etwas nach oben rutschen. Die Einbauresonanz liegt so um 130Hz, der Einbau-Q um 0,65.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1046
Na ja, ich mache es hier mal kurz: Der Morel funktioniert. Auch er klingt zwar etwas eigen, aber wesentlich schlüssiger und runder als die Visaton/Wavecor-Kombi. Der Hauptgrund dürfte die Energieabgabe in den Raum sein, die zwar etwas welliger, über alles gesehen aber schön gleichmäßig und ohne grobe Überhöhungen verläuft.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1037
Das alles ist umso verwunderlich, da der Morel im Abhörwinkel durch die Koax-bedingten Störungen viel welliger und unausgewogener als die Visaton/Wavecor-Kombi verläuft. Die Entwicklung der Frequenzweiche habe ich dann auch nicht im Abhörwinkel gemacht, sondern versucht, einen guten Kompromiß in alle Richtungen zu finden, so dass ein gleichmäßiger Schlauch im Bereich 0-50° entsteht:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1030
Nur ein unvermeidbarer Einbruch um 2kHz und eine leichte Überhöhung im SHT (die den starken Abfall unter Winkel kompensiert) fallen aus dem Rahmen. Trotzdem läuft der Morel sehr chaotisch und auch noch um einige Ecken schlechter als viel seiner Koax-Kollegen.
Hier ist die Addition bei ca. 15°
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1031
Die Trennung ist bei etwa 2,5kHz. Die Treiber addieren sich über einen breiten Bereich. Der Tieftöner wird mit 12dB plus Saugkreis (für eine Überhöhung um 1200Hz) gefiltert, der Hochtöner bekommt einen scharf filternden 12dB-Filter (der den starken Anstieg bei der Resonanzfrequenz (durch den zu schwachen Antrieb) begradigt) und einen kleinen Serienwiderstand (zur Absenkung des oberen Hochtons). Hier ist ein Foto der Weiche und der Frequenzverläufe der einzelnen Treiber gefiltert und ungefiltert:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1047
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1041
Die Sprungantwort zeigt einen kleinen Versatz der beiden gleichgepolten Treiber:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1042
Das Ausschwingverhalten ist ähnlich durchwachsen wie der Frequenzgang, insgesamt aber ohne grobe Ausreißer. Die Grate um 5kHz kommen von dem benachbarten „Fernseherdeckel“ und lassen sich auch wegfenstern. Darunter hätte aber die Auflösung gelitten, deswegen mit kleinen Reflektionen.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1034
Interessant ist noch der Frequenzgang im Freifeld, hier im Vergleich zum Platz auf dem Fernseher.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1035
Um 3kHz zeigen sich wohl die Einflüße der unteren Gehäusekante, im oberen Mittelton der veränderte Baffle Steps und im Tiefton der Verlust der schalldruckunterstützenden Wirkung der großen Schallwand (annähernd Halbraumabstrahlung für große Wellenlängen).
Streng genommen ist somit die Empfehlung, drei gleiche Lautsprecher für die Fronts zu benutzen, hinfällig. Zumindest solange Center auf den Fernseher gestellt werden bzw. nicht die gleichen Aufstellungsbedingungen wie die Fronts genießen, wäre es viel wichtiger den Center an diese Bedingungen anzupassen, zur Not auch mit abweichender Bestückung.
Dann habe die Morels auch noch geklirrrt, 90db und 100dB:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1039
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1040
Bei 90dB gibt es keine großen Auffälligkeiten, K2 und K3 liegen schön niedrig um 0,3% und sind nur im Übergangsbereich und im Grundton etwas erhöht.
Bei der 100dB-Messung steigt der Klirr im Mittel- und Grundton auf ca. 1%, der Hochtöner scheint aber langsam an seine Grenzen zu stoßen und klirrt teilweise über 3%, zudem steigen an seinem unteren Übertragungsbereich die höhergradigen Klirrkomponenten stark an. Hier könnte eine höhere Trennung vielleicht Linderung bringen, unter der aber die sowieso schon durchwachsene Linearität weiter leiden würde.
Der IMD bestätigt die Probleme im Hochton. Zudem ist der Einfluß der schwingenden Tieftonmembran auf den Hochtöner anhand der Dopplerverzerrungen zu erkennen:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1038
Ansonsten liegt der IMD auf durchschnittlichem Niveau um 1%.
Auffällig sind noch mehrere ca. 3% hohe Störkomponenten um 1,6kHz. Auch der „normale“ Klirr liegt in diesem Bereich gerade bei der 90dB-Messung etwas höher.
Hier kommen wohl mehrere Einflüße zusammen: Zum einen die K3-Verzerrungen, die mit der Membranreso des Tieftöners um 5,5kHz korrespondieren, und zum anderen der erhöhte Klirr des Hochtöners am unteren Übertragungsbereichs (der auch hier noch Pegel liefert).
Viel mehr Einfluß dürften aber die starken Überhöhungen von Hochtöner und Mitteltöner ohne Weiche haben, die zwar durch die Weiche gefiltert werden, aber auf den Pegel der zugehörigen Klirr-Komponenten keinen Einfluß haben. Die beziehen sich nach wie vor auf die starken Überhöhungen, liegen also eigentlich im „grünen Bereich“ und treten nur durch die Filterung so stark in Erscheinung.
Ein schönes Beispiel das ein starke Begradigen von Frequenzgangfehler auch unerwünschte Nebenwirkungen haben kann.
Zum Abschluß noch ein Bild am Einsatzort:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1043
Schönen Gruß, Christoph
P.S. Ich habe die Bilder der Messungen mal in der Auflösung reduziert. Ich hoffe, da kommen nun alle gut mit klar :D
angefangen hat alles mit der neuen Fussball-Saison. Sky sendet jetzt auch eine 5.1. Dolby Digital-Signal. Leider schafft mein Vorverstärker es nicht, dass Mittensignal auf die beiden Fronts zu mischen, so wie es bei „normalen“ DVDs auch funktionert und mir einen Center bis heute immer entbehrlich erscheinen ließ.
Da der Christoph aber gerne mitten im Fussballstadion sitzen will und keineswegs nur Stereo hören und auf die Rear-Signal verzichten möchte, war das ein guter Aufhänger schnell mal einen Center zu bauen.
Leider fand ich keinen geschirmtes Chassis in meinem Keller, das ich wegen meines veralterten Röhrenfernsehers (noch) brauchte.
Die Lösung war dann schnell gefunden. Als Hochtöner nahm ich einen streufeldarmen Neodymer und setzte ihn nach unten, so dass der Mitteltöner etwas höher rutschen konnte. Zudem wurden die Schallwand noch leicht angewinkelt, so dass der Lautsprecher genau auf`s Ohr strahlte und die Magnefeldlinien nicht mehr im optimalen Winkel zum Fernseher standen.
Konzeptionell strebte ich ein breites Abstrahlen (im Heimkino nach meiner Erfahrung generell vorzuziehen) und ein möglichst kleines Gehäuse (der Optik wegen) an. Als untere Grenzfrequenz sollte irgendwas um 100Hz für Stimmen ausreichen.
So wählte ich zu meine Neodym-Hochtöner (es wurde der kleine Wavecor, der sich in meinem Koax bewährt hatte) und der AL130M (den ich die Tage vom Henrik bekommen habe). Dieses Chassis reizte mich schon länger und bot sich aufgrund seines Rufes für besonders saubere und klirrarme Stimmenwiedergabe an. Im geschlossenen 5 Liter–Gehäuse komme ich auf die passende Grenzfrequenz ohne grobe Überschwinger.
Die Entwicklung der Frequenzweiche erledigt ich praxisgerecht indem ich mir aus alten Lautsprechergehäusen eine verlängerte Schallwand baute und so dem Lautsprecher den Einfluß des Fernsehers vorgaukelt, was vor allem im Bassbereich und im Bereich des Baffle Steps nicht unerheblichen Einfluß auf den Frequenzgang hat (auf dem Foto ist die zweite Evolutionsstufe zu sehen ;) )
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1045
Bei der ersten Weiche, deren grobe Dimensionierung zum Teil noch mit Boxsim - und ohne den Einfluß der verlängerten Schallwand - enstanden ist, war dann auch der Grundton viel zu dick, so dass Stimmen einen unnatürlichen Bauchansatz hatten.
Die zweite Weiche dimensioniert ich so extrem (der Tiefpass war stark überschwingend und dann mit einem Saugkreis linearisiert), dass LspCAD an die Grenzen seiner Simulationgenauigkeit kam und die Messungen am realen Objekt etwas anders aussahen.
Also musste ich ganz old-styled mit Lötkolben und der Weichenbastelkiste die Weiche zu Ende entwickeln. Das hatte auch den Vorteil, dass ich die Veränderungen in der Weiche immer wieder mit dem Ohr im Hörtest überprüfen konnte.
Schon hier fiel mir auf, dass die Box zum Näseln tendierte. Dieses Näseln bestätigte auch mehrere Messungen im Raum, die eine - durch das breite Abstrahlen des Hochtöners bedingte - Überhöhung zwischen 3 und 5kHz im Diffusfeld zeigte:
Frequenzgang reflektionsfrei und im Raum (grün)http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1032
Also entschloß ich mich eine schaltbare Option in die Frequenzweiche einzubauen, die genau diesen Bereich absenkte, so dann aber leider eine Lücke in den Freifeldfrequenzgang schlug:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1033
Beim Hörtest wurde ich aber mit beiden Optionen nicht so recht glücklich, es klang immer nasal, unausgewogen, zischelig oder unterkühlt.
Wieso diese - bei vielen Lautsprecher übliche - Ungleichmäßigkeit im Abstrahlverhalten so deutlich durchschlug, ist mir nicht ganz klar. Ich habe die verlängerte Schallwand des Fernseher (die das Problem verstärkt), meine Hörgewohnheiten und meine etwas zu hallige Raumakustik im Verdacht.
Als ich dann meinen Bruder davon berichtet, hatte er die Idee, einen bei ihm im Keller schlummernden Morel-Car-HiFi-Koax zu probieren.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1044
Durch den innenliegenden Neodym(?)-Antrieb gab es kein Streufeld und das Abstrahlverhalten des Hochtöners sollte durch die umliegende Tieftonmembran ausgewogener sein.
Also wurde das Gehäuse um die Hochtönerhöhe beschnitten und mit einem neuen Boden bestückt. Der Morel passte in die Öffnung des AL130M. Die höhere Freiluftresonanz und der dadurch verringerte VAS des Morel passte bei ansonsten ganz ähnlichen TSP in das verkleinerte Volumen, ließ die untere Grenzfrequenz aber etwas nach oben rutschen. Die Einbauresonanz liegt so um 130Hz, der Einbau-Q um 0,65.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1046
Na ja, ich mache es hier mal kurz: Der Morel funktioniert. Auch er klingt zwar etwas eigen, aber wesentlich schlüssiger und runder als die Visaton/Wavecor-Kombi. Der Hauptgrund dürfte die Energieabgabe in den Raum sein, die zwar etwas welliger, über alles gesehen aber schön gleichmäßig und ohne grobe Überhöhungen verläuft.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1037
Das alles ist umso verwunderlich, da der Morel im Abhörwinkel durch die Koax-bedingten Störungen viel welliger und unausgewogener als die Visaton/Wavecor-Kombi verläuft. Die Entwicklung der Frequenzweiche habe ich dann auch nicht im Abhörwinkel gemacht, sondern versucht, einen guten Kompromiß in alle Richtungen zu finden, so dass ein gleichmäßiger Schlauch im Bereich 0-50° entsteht:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1030
Nur ein unvermeidbarer Einbruch um 2kHz und eine leichte Überhöhung im SHT (die den starken Abfall unter Winkel kompensiert) fallen aus dem Rahmen. Trotzdem läuft der Morel sehr chaotisch und auch noch um einige Ecken schlechter als viel seiner Koax-Kollegen.
Hier ist die Addition bei ca. 15°
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1031
Die Trennung ist bei etwa 2,5kHz. Die Treiber addieren sich über einen breiten Bereich. Der Tieftöner wird mit 12dB plus Saugkreis (für eine Überhöhung um 1200Hz) gefiltert, der Hochtöner bekommt einen scharf filternden 12dB-Filter (der den starken Anstieg bei der Resonanzfrequenz (durch den zu schwachen Antrieb) begradigt) und einen kleinen Serienwiderstand (zur Absenkung des oberen Hochtons). Hier ist ein Foto der Weiche und der Frequenzverläufe der einzelnen Treiber gefiltert und ungefiltert:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1047
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1041
Die Sprungantwort zeigt einen kleinen Versatz der beiden gleichgepolten Treiber:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1042
Das Ausschwingverhalten ist ähnlich durchwachsen wie der Frequenzgang, insgesamt aber ohne grobe Ausreißer. Die Grate um 5kHz kommen von dem benachbarten „Fernseherdeckel“ und lassen sich auch wegfenstern. Darunter hätte aber die Auflösung gelitten, deswegen mit kleinen Reflektionen.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1034
Interessant ist noch der Frequenzgang im Freifeld, hier im Vergleich zum Platz auf dem Fernseher.
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1035
Um 3kHz zeigen sich wohl die Einflüße der unteren Gehäusekante, im oberen Mittelton der veränderte Baffle Steps und im Tiefton der Verlust der schalldruckunterstützenden Wirkung der großen Schallwand (annähernd Halbraumabstrahlung für große Wellenlängen).
Streng genommen ist somit die Empfehlung, drei gleiche Lautsprecher für die Fronts zu benutzen, hinfällig. Zumindest solange Center auf den Fernseher gestellt werden bzw. nicht die gleichen Aufstellungsbedingungen wie die Fronts genießen, wäre es viel wichtiger den Center an diese Bedingungen anzupassen, zur Not auch mit abweichender Bestückung.
Dann habe die Morels auch noch geklirrrt, 90db und 100dB:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1039
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1040
Bei 90dB gibt es keine großen Auffälligkeiten, K2 und K3 liegen schön niedrig um 0,3% und sind nur im Übergangsbereich und im Grundton etwas erhöht.
Bei der 100dB-Messung steigt der Klirr im Mittel- und Grundton auf ca. 1%, der Hochtöner scheint aber langsam an seine Grenzen zu stoßen und klirrt teilweise über 3%, zudem steigen an seinem unteren Übertragungsbereich die höhergradigen Klirrkomponenten stark an. Hier könnte eine höhere Trennung vielleicht Linderung bringen, unter der aber die sowieso schon durchwachsene Linearität weiter leiden würde.
Der IMD bestätigt die Probleme im Hochton. Zudem ist der Einfluß der schwingenden Tieftonmembran auf den Hochtöner anhand der Dopplerverzerrungen zu erkennen:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1038
Ansonsten liegt der IMD auf durchschnittlichem Niveau um 1%.
Auffällig sind noch mehrere ca. 3% hohe Störkomponenten um 1,6kHz. Auch der „normale“ Klirr liegt in diesem Bereich gerade bei der 90dB-Messung etwas höher.
Hier kommen wohl mehrere Einflüße zusammen: Zum einen die K3-Verzerrungen, die mit der Membranreso des Tieftöners um 5,5kHz korrespondieren, und zum anderen der erhöhte Klirr des Hochtöners am unteren Übertragungsbereichs (der auch hier noch Pegel liefert).
Viel mehr Einfluß dürften aber die starken Überhöhungen von Hochtöner und Mitteltöner ohne Weiche haben, die zwar durch die Weiche gefiltert werden, aber auf den Pegel der zugehörigen Klirr-Komponenten keinen Einfluß haben. Die beziehen sich nach wie vor auf die starken Überhöhungen, liegen also eigentlich im „grünen Bereich“ und treten nur durch die Filterung so stark in Erscheinung.
Ein schönes Beispiel das ein starke Begradigen von Frequenzgangfehler auch unerwünschte Nebenwirkungen haben kann.
Zum Abschluß noch ein Bild am Einsatzort:
http://www.diy-hifi-forum.eu/forum/picture.php?albumid=89&pictureid=1043
Schönen Gruß, Christoph
P.S. Ich habe die Bilder der Messungen mal in der Auflösung reduziert. Ich hoffe, da kommen nun alle gut mit klar :D