15³ - aus "Beständen" was für die Party basteln...

[Christoph Gebhard]

Hallöchen,

aus dem Rom II-Thread:

Hallo Christoph,

Ich arbeite im Moment an einer anderen Box, allerdings nicht für meinen Hörkeller, sondern eher in Richtung Power-HiFi/Beschallung kleinerer Veranstaltungen/Feten.
Ein paar Ergebnisse kann ich gerne veröffentlichen, falls Interesse besteht.

Unbedingt!

Grüße,
Christoph

Ok, here we go.

Zuallererst: Ich habe nicht den Anspruch einen perfekt dokumentierten Entwicklungsbericht zu veröffentlichen.
Es wird mehr so eine Ansammulng aus Häppchen: Messungen, Bilder, Kommentare, vielleicht auch etwas unstrukturiert, je nachdem wie die Entwicklung so läuft und wofür ich Zeit finde. Ich werde aber mit keinen Infos hinter dem Berg halten, wenn sie jemand benötigt oder danach fragt. Falls das Unterforum trotzdem falsch ist, bitte gerne verschieben.

Der Auslöser war, dass wir im Dezember mal wieder etwas größer feiern wollen. Nur welche Lautsprecher nehmen? Alle selbstgebauten Lautsprecher, die sich dafür eignen würden, sind entweder verkauft, zerpflückt oder verliehen. Viel Geld ausgeben wollte ich auch nicht, deswegen war mein selbst auferlegtes Credo nur Chassis zu benutzen, die ich schon im Keller liegen habe.

Eine passende Chassisgröße für den Tieftöner wäre eigentlich 30cm gewesen, aber da so ein Chassis mit PA-Auslegung nicht in meinem Besitz war, fiel die Wahl auf einen 38er, den Kappalite 3015 von Eminence. Ein relativ unspektakuläres Chassis, was sich aber in Klirr und Frequenzgang ziemlich gutmütig misst, einen brauchbaren Antrieb (6mm X-Max, 75mm Durchmesser, Neodym, BL um 20, Qes um 0,3) und eine nicht zu schwere (80g), aber durchaus stabile Pappmembran hat.

Im Hochton musste ich mich zwischen dem Peerless HT25TG05 und dem BMS 4538 entscheiden. Die Wahl fiel auf den etwas amtlicheren BMS, der am 2193 Horn der gleichen Firma betrieben wird.

Da ich die beiden Chassis nicht bis an ihre Kotzgrenzen betreiben wollte und ich dem Charme der klassischen 15-3-Kisten mag, war ein "Filler" unumgänglich. Hier hatte ich mehrere wirkungsgradstarke 20er oder 17er von Craaft, Celestion oder Focal zu Wahl, entschied mich dann aber doch für eine eher exotische, etwas audiophiler anmutende Variante mit 75er Mitteltonkalotte, unterstützt von einem kurzen Horn.

Wirkungsgradtechnisch ist die Kalotte mit bestensfalls 92/93dB (im Horn) vermutlich das schwächste Glied in der Kette (je nachdem wieviel Tiefbass man dem Emi entlocken bzw. den Mittelton runterdrücken möchte) und somit war auch klar, dass die Ansteuerung aktiv mit der DCX erfolgen wird. Da 3-Wege passiv heutzutage für eine "Zwischendurch-Projekt" kaum noch zu bezahlen und natürlich auch unflexibler in Bezug auf die Raumanpassung und Entzerrung ist, war mir das aber mehr als recht. Den gesteigerten Verkabelungs- und Transportaufwand fange ich mit der eingesparten Zeit am Lötkolben locker wieder auf.

Hier ein grobe Skizze, um ein Gefühl für die Dimensionen zu bekommen:



Gleich geht`s weiter. Ein paar Bilder und Messungen habe ich schon...

Gruß, Christoph

[dy1026u]

cooles Projekt

[Christoph Gebhard]

Fange ich mal mit der Mitteltonkalotte an.

Verwendet wird die Tang Band 75-1558SE, die ich an ein gekürztes Dayton H08RW geklebt habe:

Theoretische Vorteile des Horns:

- Wirkungsgradsteigerung
- Einschnürung der Abstrahlung (sollte besser zu Hoch- und Tieftöner passen)
- mechanischer Schutz der Kalotte durch den Versatz in die Tiefe
- Annäherung der drei Schallzentren
- Verringerung der Kantendiffraktion




Quick&Dirty freistehend auf Funktion geprüft:


Ergebnis 0-80° Pi mal Daumen in 20°-Schritten gedreht:



Die Bündlung ist nach oben einschnürend.
Der Frequenzgang auch unter Winkel bis über 3kHz gut nutzbar.
Untenrum scheint bei 900Hz Schluss zu sein. Das liegt aber an den Hornabmessungen und der fehlenden Schallwand.
In der oben skizzierte Schallwand hilft der Bafflestep den Frequenzgang zu begradigen bzw. zu erweitern.

Hier eine Vituix-Cad-Simu mit dem Diffraction-Tool:
Vergleich 20cm Schallwand rund (also wie das Horn) (orange gepunktet) und der 43x76cm Schallwand (wie in der späteren Box)(blau):


Die von mir angestrebte Trennfrequenz liegt zwischen 600 und 800Hz, je nach Bündlungsverhalten, Klirr und IMD in Verbindung mit dem 38er Bass.

Hier mal eine Klirrmessung im obigem freistehenden Aufbau bei 100dB:


Der K2 liegt um 1% und steigt zu tiefen Frequenzen kaum.
Der K3 liegt hinunter bis ca. 600Hz meist deutlich unter 0,3%.
Der K5 peakt leicht unterhalb 700Hz.

Das Chassis dürfte mit seinen 1,5 mm Hub und der ferrofluidgekühlten 75er-Schwingspule einiges verpacken und auch tief getrennt für mittlere Partypegel geeignet sein.
Klirr-Messungen mit höherem Pegel folgen dann in der fertigen Box...

Gruß, Christoph

[AR]

Hi Christoph,

ich habe die TB75 auch noch liegen und verfolge Deinen Thread höchst interessiert!
Und diese Frage muß ja kommen:
Welchen Kleber hast Du verwendet? Ich schätze es ist etwas ähnliches wie der 2-Komponentenkleber Pattex Stabilit Express?

Gutes Gelingen und danke, dass ich davon profitieren werde!
Gruß
AR

[Christoph Gebhard]

Hallo Andreas,

Welchen Kleber hast Du verwendet? Ich schätze es ist etwas ähnliches wie der 2-Komponentenkleber Pattex Stabilit Express?

Ich habe das in zwei Schritten gemacht. Zuerst habe ich einfachen Alleskleber genommen und ganz dünn nur auf der Kante aufgetragen. Somit hatte ich genug Zeit das Horn zu zentrieren. Nachdem der Kleber leicht angezogen war, habe ich das Horn beschwert und über Nacht abbinden lassen. Danach ist das Foto entstanden. Im zweiten Schritt habe ich den besten Freund des Selbstbauers, Heißkleber, genommen und peau a peau alles ringsherum volllaufen lassen. Zwei Klebestäbe insgesamt. Der Vorteil ist, dass der Heißkleber auch das Horn akustisch beruhigt und sehr großflächig "packt".

Aber 2K geht bestimmt auch...

Schönen Gruß, Christoph

[AR]

Danke, Christoph!
Gruß
AR

[fosti]

Hoppla...sehr, sehr geil. Die Idee mit der Bärennase hatte ich auch.....trau mich nur nicht am Limmer 496 rumzusägen

[dy1026u]

Hoppla...sehr, sehr geil. Die Idee mit der Bärennase hatte ich auch.....trau mich nur nicht am Limmer 496 rumzusägen

na, so ein Trichter ist doch schnell gebaut oder mit einem 3D-Drucker lässt sich das sicher noch optimieren

[fosti]

Moin Hartmut, das Problem ist, dass das 496 im Gegensatz zum HW08 oval ist.....mach ich aber einen eigenen Thread zu auf ...das hier von Christoph ist zu spannend um es zu zerfleddern!

[hoschibill]

Moin,
tolles Projekt. Bin gespannt, ob die Lotte das mitgehen kann.

Gruß Olli

[dy1026u]

wird doch aktiv, das wird schon funktionieren.

[Franky]

Kalotten können so einiges ab - bei mir liegen ja immer noch alte Limmerhörner mit Dynaudio D54 Kalotten herum und die können schon brachial laut.

[Christoph Gebhard]

So, nun etwas zum Gehäuse.

Die Schallwandabmessungen waren durch die Chassis gegeben (430x760mm), in der Tiefe war ich relativ variabel. Ich habe mich dann aber doch für "nur" 370mm entschieden, was in etwa 90 Liter ergab und an der mittleren von drei Gehäusempfehlungen von Eminence angelehnt war. Der Kappalite hätte aufgrund seines kleinen Qes auch in 110 oder 130 Liter noch problemlos ohne Welligkeiten spielen können, aber der Mehrgewinn von 1-2dB Wirkungsgrad im Bass war es mir nicht wert, da das Handling schon enorm gelitten hätte.

In Sachen Abstimmfrequenz wollte ich möglichst viel Pegel im Nutzbassbereich (also über 50Hz) retten. Deswegen strebte ich eine Abstimmfrequenz zwischen 50-55Hz an. Da darunter sowieso ein Hochpass/Subsonic zum Einsatz kommen und darüber noch entzerrt werden kann, war der Verlauf auch zweitrangig.

Hier der mit VituixCad simulierte Verlauf bei 2,83V im Halbraum:


Die gepunktete Verlauf ergibt sich unter Berücksichtigung der Schwingspuleninduktivität.

Wenn man dann noch den Baffle Step mit dem Diffraction-Tool hinzupackt, sieht das für 450 Watt so aus:


Die Kurve sieht dann lange nicht mehr so "schön" wie die TSP-basierte, lineare Simulation oben aus, aber das ist bei einer Aktivanwendung natürlich zweitrangig.
Die Simulation zeigt aber sehr anschaulich, dass eine klassische Gehäusesimulation ohne Berücksichtigung des Baffle Steps und Schwingspuleninduktivität relativ beliebig ist und in der Realität ziemlich unpassend sein kann.

Wie komme ich auf die 450 Watt? Das ist zum einen der maximale lineare Hub oberhalb der Abstimmfrequenz und zum anderen die von Eminence angegebene maximale elektrische Belastbarkeit:


Im Bereich des maximalen Hubs bei 85 Hz sind also knapp 120dB drin, darunter kann man bis 40Hz etwa noch etwas boosten, da der Kanal viel zur Schallabstrahlung beiträgt und das Chassis mechanisch nicht so stark belastet wird, so dass auch dort etwa 120dB zu erwarten sind (wenn die Leistung vorhanden ist und die 75er Schwingspule das verpackt). 115dB sollten aber auf jeden Fall möglich sein.


Nächste Punkt: Bassreflexrohr. Ich hatte mir den Zuschnitt ohne Planung des Rohres anfertigen lassen. Als ich dann versuchsweise ein HP100 in die Simulation packte und diese 0,5cm Länge herausgab, wurde mir bewusst, dass ein 38er mit nicht so ultratiefer Abstimmung viel mehr Querschnitt verträgt. Selbst zwei HP100 waren noch zu kurz und nach Sichtung des Grundlagenartikels von stoneeh, war schnell klar, dass ich möglichst viel Querschnitt anstreben sollte.

Schlussendlich bin ich bei 25,4 x 15,7cm gelandet, was 400cm² entspricht und von der Fläche irgendwo zwischen einem 10- und 12-Zöller liegt. Der Querschnitt ergab sich aus der maximalen Länge, die so gewählt wurde, dass die Längsresonanz des Kanals knapp über der geplanten Trennfrequenz von 600Hz liegt.

Die Luftgeschwindigkeit im Rohr erreicht bei 300 Watt 10m/s (ein Wert, den ich in einem Thread als kritische Grenze aufgeschnappt habe):


Die Warning-Grenze in VituixCad liegt bei etwas über 17m/s, die bei 870 Watt erreicht wird (was natürlich ein rein hypothetischer Wert ist, da das Chassis mechanisch und elektrisch nicht so belastbar ist)


Der Kanal wurde aus Holz angefertigt und beidseitig mit dem Rundfräser abgerundet und füllt fast den kompletten Raum neben Hoch- und Mitteltöner:

Hier ist das Gehäuse ohne Schallwand:


Oben links der Bassreflexkanal. Die Versteifung in der Mitte ist vorne rechts nicht durchlässig, weil ich um die Mitteltonkalotte noch ein kleines Gehäuse bauen möchte. Die Streben auf den Wänden waren "Reste" vom Zuschnitt.

So sieht es dann mit Schallwand und Chassis (aber noch ohne Mittelhochton) aus:


Der Nachteil eines so großen Kanalquerschnitts ist natürlich der hohen Durchlass an Mittelton und Gehäuseresonanzen. Dazu komme ich im nächsten Post.

Gruß, Christoph

[Christoph Gebhard]

Gehäusebedämpfung (noch nicht final abgeschlossen)

1. Gehäuse komplett leer:

Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Chassis gemessen:



Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Kanal gemessen:



Wie auch dem Impedanzverlauf (folgt unten) zu entnehmen ist, gibt es erwartungsgemäß drei prägende Resonanzen im Übertragungsbereich und eine darüber.

Die schlimmste ist die Stehwelle bei ca. 220Hz, die der halben Wellenlänge der Innenhöhe entspricht.
Ebenfalls sehr hartnäckig ist eine Stehwelle bei 510Hz (Gehäusetiefe).
Am schwächsten schlägt die Stehwelle zwischen den Seitenwänden bei ca. 360Hz durch.
Bei etwa 630Hz liegt die Stehwelle des Kanals.

2. Bedämpfung mit einem halbe Quadratmeter Schwerschaum (etwa die Hälfte der Wände bedeckt) sowie etwas Noppenschaumstoff hinter dem Kanal:


Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Chassis gemessen:



Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Kanal gemessen:



Der Schwerschaum wirkt vor allem bei den Oberwellen und der Stehwelle zwischen den Seitenwänden. Die Wirkung auf die anderen beiden Stehwellen ist aber zu gering.
Vorteilhaft ist, dass auf der Abstimmfrequenz wenig Pegel verloren geht.

3. Bedämpfung mit Fibsorb (dichte Polyesterwatte) hinter dem Chassis und im Bereich hinter dem Hochmittelton sowie etwas Noppenschaumstoff hinter dem Kanal:


Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Chassis gemessen:



Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Kanal gemessen:



Fibsorb wirkt deutlich effektiver auf die anderen beiden, hartnäckigeren Resonanzen, kostet aber auch mehr Pegel auf der Abstimmfrequenz.
Reste der 220Hz-Resonanz sind aber noch immer zu erkennen, weswegen ich eine selektivere Bedämpfung probiert habe.

4. IRR alá Tonfeile mit einem 70er Abflussrohr, halbe Gehäusehöhe lang und einem Hauch Schafwolle bestückt (weniger ist dort mehr, sonst schwingt die Resonanz in der Röhre nicht gut genug):


Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Chassis gemessen:



Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Kanal gemessen:



Der IRR wirkt auf der 220Hz-Stehwelle nicht ganz so effektiv wie das Firbsorb (gemessen an der Menge Dämpfungsmaterial aber sensationell) und auf alle anderen Resonanzen natürlich gar nicht.
Deswegen gibt es auch keinen Pegelverlust auf der Abstimmfrequenz, was sehr vorteilhaft ist.

Alle Maßnahmen kombiniert und ein direkter Vergleich der Kurven folgen im nächsten Post.

[Christoph Gebhard]

Alle drei obigen Maßnahmen in Kombination:

Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Chassis gemessen:



Frequenzgang und Ausschwingen im Nahfeld am Kanal gemessen:


Es verbleiben eigentlich nur noch die Stehwelle im Kanal bei 630Hz (die voraussichtlich außerhalb des Übertragungsbereichs liegt) und ein kleiner Grat bei 150Hz, dessen Herkunft mir im Moment nicht ganz klar ist.

Hier der Impedanzverlauf des bedämpften im Vergleich zum leeren Gehäuse:


Interessant ist: Diese 150Hz-Resonanz zeigt sich von dem Dämpfungsmaterial relativ unbeeindruckt, taucht aber im Impedanzverlauf erst nach der Bedämpfung auf.

Erwartbar war, dass das Dämpfungsmaterial das Gehäuse virtuell vergrößert (zu erkennen an der Verschiebung der Impedanzspitzen und der sinkenden Abstimmfrequenz).

Hier die einzelnen Maßnahmen im direkten Vergleich (rot- leer, lila - Schwerschaum, orange - Fibsorb, türkis - IRR, grün kombiniert (steht auch in der Legende)):




Mit dem Ergebnis bin ich eigentlich zufrieden.
Die verbleibenden Welligkeiten kommen wohl zum Großteil vom Chassis, sind für einen Beschallungslautsprecher aber sicherlich ausreichend gutmütig und schnell genug ausklingend.

Vielleicht ändere ich noch kleine Details in der Bedämpfung. Etwas weniger Fibsorb könnte den Pegel auf der Abstimmfrequenz steigern (ohne die 220Hz-Resonanz wieder aufbuckeln zu lassen), etwas mehr Material an den Seitenwänden und hinter dem Kanal den "Dreck" oberhalb von 300Hz reduzieren.

Schönen Gruß, Christoph

[Gaga]

Moin Christoph,

zunächst einmal vielen Dank für Deine ausführliche und klare Dokumentation - ich lese die immer außerordentlich gerne und lerne eine Menge dabei.

Ein Gedanke zu der 150Hz-Resonanz:

Diese 150Hz-Resonanz zeigt sich von dem Dämpfungsmaterial relativ unbeeindruckt, taucht aber im Impedanzverlauf erst nach der Bedämpfung auf.

Erwartbar war, dass das Dämpfungsmaterial das Gehäuse virtuell vergrößert (zu erkennen an der Verschiebung der Impedanzspitzen und der sinkenden Abstimmfrequenz).

Ich vermute, dass es sich um die durch die Einbringung des Dämpfungmaterials (virtuelle Gehäuse-Vergrößerung) nach unten verschobene 220Hz-Resonanz handeln könnte (ist kleiner und etwas breiter, 'verschmierter'.

Das wäre durch Einbringung der Hälfte des Dämpfungsmaterials und Mesung ggf. zu klären -falls Du es für eine sinnige Idee hälst und Dir die Mühe machen möchtest.

Bin gespannt wie's weitergeht,
Grüße,
Christoph

[Christoph Gebhard]

Hallo Christoph,

Ich vermute, dass es sich um die durch die Einbringung des Dämpfungmaterials (virtuelle Gehäuse-Vergrößerung) nach unten verschobene 220Hz-Resonanz handeln könnte (ist kleiner und etwas breiter, 'verschmierter'

Dagegen spricht, dass im Frequenzgang der Buckel bei 150Hz schon ohne Dämpfungsmaterial zu sehen ist.

Per E-Mail wurde mir eine weitere interessante Möglichkeit unterbreitet: Der IRR verlängert die Gehäusehöhe um seine Länge und verschiebt die Resonanz nach unten. Auch das würde von der Frequenz passen. Allerdings ist das längere Ausschwingen bei 150Hz auch in der Messung ohne IRR zu sehen. Vermutlich muss ich diese Resonanz einfach akzeptieren...

Allgemein zur Bedämpfung: Im Moment tendiere ich dahin, das zentral platzierte dicke Fibsorb aus dem Gehäuse zu verbannen (kostet zu viel Pegel auf der Abstimmfrequenz) und nur die Gehäusewände zusätzlich mit dünnem Fibsorb zu bedecken. Damit würde ich die 330Hz-Resonanz zwischen den Seitenwänden noch etwas runter bekommen. Zusätzlich würde ich noch einen IRR für die 510Hz-Resonanz ergänzen. Damit würde ich vermutlich die gleiche oder sogar etwas bessere Unterdrückung der Stehwellen erreichen und etwas Pegel auf der Abstimmfrequenz gewinnen. Es wären vermutlich aber nur Nuancen bzw. Feinschliff. Trotzdem finde ich die selektive, gezielte Bekämpfung der Stehwellen einfach charmanter.

Den Reflexkanal habe ich heute schon von 21,4 cm auf 15 cm gekürzt. Damit rutscht dessen Stehwelle weiter aus dem Übertragungsbereich raus (auf etwa 900Hz) und die Abstimmfrequenz wieder in den angestrebten Bereich zwischen 50Hz und 55Hz.

Irgendwie ist es aber seltsam. Eigentlich sollte die 15³ nur ein kleines "unperfektes" Zwischenprojekt werden, wo man Fünfe auch mal gerade sein lassen kann und schnell fertig wird. Wenn man dann in die Entwicklung geht, versucht man die unerwartet auftauchenden Probleme aber doch bestmöglich zu umschiffen und investiert am Ende mehr Zeit und Mühen als eigentlich eingeplant.

Gruß, Christoph

[kwesi]

Per E-Mail wurde mir eine weitere interessante Möglichkeit unterbreitet: Der IRR verlängert die Gehäusehöhe um seine Länge und verschiebt die Resonanz nach unten. Auch das würde von der Frequenz passen. Allerdings ist das längere Ausschwingen bei 150Hz auch in der Messung ohne IRR zu sehen. Vermutlich muss ich diese Resonanz einfach akzeptieren...

Ich tippe auf eine Viertelwellenlängen-Resonanz, Schnellemaximum an der BR-Öffnung, Druckmaximum in ca. 343/150/4= 57cm Abstand (Rückwand? Seitenwand rechts neben BR-Öffnung?)

[Koaxfan]

Auch von mir vielen Dank für die Hands-on-Doku die ich gespannt verfolge.

Eine Frage bitte zur von Dir erwähnten Einberechnung a) der Schwingspuleninduktivität und b) Baffle Step:

a) Das klingt fast so als müsste man es in VituixCAD nur aktivieren, ich bin zu blind, gibts da ne magische Checkbox die ich übersehen habe oder wie hast Du das reingebracht?

b) Im Diffraction-Tool die Schallwand bauen, soweit so klar. Und dann? Die vorherige Kurve mit dieser mergen?

Sorry, dass es zwei Vituix-Fragen sind aber ich hänge momentan genau an diesem Punkt der Simulation.

[Koaxfan]

Zu den 150Hz: Könnte das zu den Abständen der Verstrebungsleisten passen?