TBdry - Tang Band W3-871SC in 3-Liter BR-Box

[hockulri]

TBdry - die Mini-Box mit dem "trockenen" Klang
Vorstellen möchte ich meine kleine Breitband-Box mit Tang Bands bekanntem Chassis W3-871SC.
Die Gehäuse werde ich wohl selbst zusammengenagelt bekommen, aber beim Abstimmen, Messen, Simulieren und beim Feintuning hätte ich gerne eure Tipps und euer kritisches Auge.

Vorüberlegungen und Konzept
Ich habe mich schon lange für dieses Chassis interessiert wegen seines sehr linearen Frequenzganges. Gut gefallen hat mir auch der massive Phase-Plug (Die silberfarben lackierte Papiermembran fand ich nicht ganz so schön). Eines Tages bin ich dann unverhofft in seinen Besitz gelangt. Da lagen sie nun, die kleinen Treiber:



Heute werden die Treiber unter der Bezeichnung Tang Band W3-871B ohne magnetische Abschirmung vertrieben. Die Daten, besonders die Thiele-Small-Parameter sind aber exakt gleich, zumindest laut Datenblatt. Eine Umsetzung dieser Box sollte also wohl auch mit dem neuen Treiber möglich sein.

Eine völlig eigene Entwicklung mit diesem kleinen Treiber wird es hier wohl nicht werden. Es gibt ja schon mehrere Bauvorschläge zu diesem Treiber aus namhaften Quellen. Da kann man sich immer nur mehr oder weniger dran orientieren.
Zunächst der Cheap Trick 209 der Klang und Ton, Heft 5/2004, entwickelt von Udo Wohlgemuth. Dann natürlich die Lancetta von Hobby Hifi (Heft 6/2004, ab S.12), Entwickler Bernd Timmermanns, eine Transmissionline. Erwähnt werden sollte auch Cyburgs (Berndt Burghard) Needle von 2005, eine TQWT, (Thread im hifi-forum.) Dann das Mini-Schreibtisch-Horn CT 265 aus der Klang und Ton 2/2013.
Dazu kommen noch weitere Entwicklungen als "Fast" und einiges mehr.

Gebaut habe ich dann doch eine etwas andere Box. Einfach eine kleine 3-Liter Bassreflex-Box. Ich wollte nichts Großes. Es sollte z.B. auch auf einen Schreibtisch passen.

Eigentlich braucht der TB W3-871SC vier Liter für eine maximale Bassausbeute mit einem leichten Überschwinger. Das war mir aber zu groß. AJ-Horn gibt folgenden Frequenzgang an:



Ich habe mich dann mit dem roten Frequenzgang (= 3Liter) begnügt. 70 Hz müssen eben reichen!

[hockulri]

Das Gehäuse

Mittlerweile stehen die "Rohbauten". Das Finish wird noch einiges an Arbeit erfordern. Aber messen und hören ist schon möglich.


Material ist 12mm MPX.
Die Außenmaße betragen:
Breite: 12,4 cm
Höhe: 22,0 cm (22,5 cm)
Tiefe: 18,2 cm

Daraus ergeben sich die Innenmaße: B: 10,0cm, H: 19,6cm, T: 15,8cm
Das Volumen ergibt ca. 3,01 Liter.
Es ist tatsächlich etwas weniger wegen der Versteifungen und des BR-Rohres sowie des großen geschirmten Magnetsystems des Breitbänders.



Der Chassisauschnitt ist nach hinten aufgeweitet. Das Chassis wird mit M-Schrauben befestigt. Dazu werden Einschlag-Muttern eingesetzt:



Es gibt ein Versteifungsbrett, gegen das sich der Magnet nach hinten über ein Moosgummi-Pad abstützt. (Das hat Karl-Heinz Fink früher einmal gemacht.)



Die 12mm MPX-Wände sind mit zwei Schichten Alubutyl beruhigt. Das sollte eine Schichtdicke von knapp 4 mm ergeben.



Das Bassreflex-Rohr sitzt seitlich direkt hinter der Frontplatte. Wenn ihr wissen wollt, warum, fragt einen Hobby-Hifi-Leser. Der weiß das.

Bedämpfung in der Nähe des Chassis mit dem selbstklebenden Damping 10 und hinten in der Box mit Bondum 800.



Gegenüber vom Bassreflex-Kanal muss das Damping 10 ausgespart werden, um die Bassreflexfunktion nicht zu beeinträchtigen.

Der Bassreflexkanal soll laut AJ-Horn 10 cm lang sein bei 9 cm² Portfläche, was ungefähr hinkommt, um einen geraden Frequenzgang bis ungefähr 70/80 Hz zu erhalten. Diese Länge passt gerade noch ohne Umlenkung zwischen die Seitenwände. So habe ich das erst einmal gebaut. Der BR-Kanal kann aber leicht variiert werden, was später noch messtechnisch optimiert werden soll. Aber für den Anfang ist er 10 cm lang.



Der Boden wird auf einen Rahmen geschraubt, auch mit M-Schrauben, auf dem gut zugänglich die Frequenzweiche, bzw. der Sperrkreis sitzt. Der Boden dient dann quasi als Platine.

Und dann ist der Rohbau fertig, hier zu sehen auf meiner Tafal als Größenvergleich. Ein Oberflächenfinish fehlt wie gesagt natürlich noch.

[hockulri]

Der Tang Band W3-871SC hat, in eine unendliche Schallwand eingebaut, einen geraden, ausgewogenen Frequenzgang. Das ändert sich, wenn er in eine kleine Box eingebaut ist. Meine Messung ergibt dieses Bild:



Unter ca. 600 Hz ist etwas holprig eine Nahfeldmessung angefügt. Der Baffle-Step ist zwischen 800 und 4.000 deutlich auszumachen.
Zum Vergleich ungefenstert mit Raumeinfluss:



Unter Winkeln ergeben sich folgende Frequenzgänge:


Dies ist nur eine etwas grobe Orientierung. Da ich keinen Drehteller besitze, und die Winkel nur schätzen kann. Trotzdem kann man erkennen, dass der Hochtonanstieg ab ca. 6.000 Hz unter einem Winkel von ca.15° schon nicht mehr vorhanden ist. Der Baffle-Step muss aber eingeebnet werden. Dies wird auch unter Winkeln richtig sein.

Wenn man diesen Frequenzgang in Boxsim importiert, erhält man bei unbeschaltetem Treiber die folgende Ansicht.

[NuSin]

Auch wenn hier niemand antwortet: ich lese auf jeden Fall aufmerksam mit. Gerne weiter berichten.

Ich fände ja einen Vergleich zwischen Boxsim und VituixCad bei der Simulation spannend.

Viele Grüße Sebastian

[Jesse]

Moin,

das sieht doch sehr gut aus.

Jetzt brauchst du eigentlich nur noch den Bereich zwischen 1-4 kHz mit einem Sperrkreis und unter Zuhilfenahme der Ohren etwas eindampfen und dann sollte das schon prima passen.

Theoretisch hätte man um Gehäusevolumen einzusparen und noch etwas tiefer zu kommen auch BRHP (Bassreflex + Hochpass) einsetzen können, kann dir aber auch keiner mit Sicherheit sagen ob das dann auch besser geklungen hätte.

[hockulri]

Ich fände ja einen Vergleich zwischen Boxsim und VituixCad bei der Simulation spannend.

Hallo Sebastian,
leider habe ich das Programm VituixCad leider nicht.
Wenn gewünscht, könnte ich nur die ASCI-Daten der Messung hier einstellen.

[hockulri]

@Jesse
Die Gehäuse sind ja nun schon zusammengeleimt. Und größere Boxen will ich auch nicht. Auf dem Schreibtisch sind sie mir so schon recht dominant.

Die ganze Bassabstimmung ist aber ohnehin noch nicht so stimmig. Derzeit scheinen sie mir etwas zu tief abgestimmt. Das werde ich später noch genauer nachmessen. Dann könnte man auch noch mit einem Kondensator spielen.

Aber zunächst kommt mal der Sperrkreis dran!

[Willi]

Würde mich freuen, die Teile zu hören auf dem Battle

[hockulri]

Ich nähere mich der Absenkung der überhöhten Mitten zunächst mit Hilfe des Boxsim-Modells. (Vielleicht hat ja auch schon jemand anderes ein bisschen damit herumgespielt. Ich liebe dieses Herumprobieren mit Boxsim. :-)
Abhilfe gegen die Mittenüberhöhung (Baffle-Step) schafft ein Sperrkreis, der die zu lauten Mitten absenkt. Der Sperrkreis besteht aus einer Spule, einem Widerstand und einem Kondensator. Alle werden einfach parallel in die +-Leitung vor (oder nach) dem Treiber geschaltet.



In den oben genannten Bauvorschlägen werden meist Sperrkreise mit einer Mittenfrequenz von ca. 2.500 Hz verwendet. Verschiedene Kombinationen von L und C sind möglich, um diese Mittenfrequenz zu realisieren. Sie unterscheiden sich vor allem durch ihre Breitbandigkeit. Als Beispiel hier zwei Möglichkeiten:



Man erkennt, dass der Sperrkreis mit der kleineren Spule und dem größeren Kondensator (zart punktiert) schmalbandiger filtert.
Ich fange die Simulation mit Werten an, die auf den oben genannten Veröffentlichungen basieren. Allerdings habe ich noch zwei 0,68 mH-Spulen mit 1mm Drahtstärke. Die möchte ich verwenden. In der Literatur werden meist etwas kleinere Spulen verwendet.
Ich habe daher die bekannten Sperrkreise umgerechnet, um die Mittenfrequenz von ca. 2.500 Hz nicht zu verändern. Die Näherungsformel lautet:
5000 geteilt durch Wurzel aus L mal C (L in mH, C in µF).

Man erhält dann die Mittenfrequenz des Sperrkreises in Hz.
Für meine Spule von 0,68mH braucht es einen Kondensator von 5,6µF, um auf eine Mittenfrequenz von 2.500 Hz zu kommen.

Das berechnet Boxsim wie folgt:


Wie man sieht, arbeitet der Sperrkreis etwas sehr breitbandig und nimmt unterhalb und oberhalb des Baffle-Step noch etwas an Schalldruck weg, was unbeabsichtigt ist.

[Christoph Gebhard]

Moin hockulri,

nett gemacht und schön dokumentiert.

Die ganze Bassabstimmung ist aber ohnehin noch nicht so stimmig. Derzeit scheinen sie mir etwas zu tief abgestimmt. Das werde ich später noch genauer nachmessen. Dann könnte man auch noch mit einem Kondensator spielen.

Wenn du die Lautsprecher später auch auf dem Schreibtisch abhören möchtest, würde ich dir dringend raten, den Schreibtisch bei den Messungen und der Abstimmung zu berücksichtigen. Er verändert durch die große Grenzfläche die Tonalität in Richtung bauchig und voluminös. Eine sorgsam im Freifeld linearisierte Box wird auf dem Schreibtisch viel zu eingedickt und verschlossen klingen. Vereinfacht gesagt: Im Freifeld sollte der Frequenzgang im Mittelton ansteigend verlaufen um auf dem Schreibtisch neutral zu klingen. Erst wenn der Mittelton passt, würde ich mich um die BR-Abstimmung kümmern...

Und: Wenn du Spaß am Rumspielen mit Boxsim hast, kann ich die VituixCAD umso mehr empfehlen. Das Programm ist freeware und viel mächtiger als Boxsim und mit etwas Eingewöhnung auch leichter zu bedienen.

Gruß, Christoph

[hockulri]

Hallo, Christoph,

vielen Dank für den Tipp mit VituixCad. "Freeware" ist mein Lieblingswort .
Das Programm werde ich dann auf jeden Fall einmal ausprobieren!

@ Bassabstimmung
Die Hinweise zur Bassabstimmung auf dem Schreibtisch leuchten mir ein. Kann man das auch messen? Ein "Fenstern" der Messergebnisse scheint ja nicht möglich, wegen der tiefen Frequenzen. Oder arbeitet man dann nach Gehör?

@ Mittenfrequenzen
Derzeit habe ich das Problem, dass (zumindest laut Boxsim) alle Sperrkreise nicht schmalbandig genug wirken. Auch die schmalbandigen reduzieren auch außerhalb ihres eigentlichen Wirkungsbereiches den Pegel noch nennenswert. Dadurch bekomme ich keine wirklich gerade Frequenzgangkurve hin.
Hier einmal zwei Beispiele, ein schmalbandiger (grau) und ein breitbandigerer Sperrkreis (schwarz):


Die "Problemstellen" ( Wer hat die nicht?) sind rot markiert. Gibt es dazu einen Tipp?

[Joern]

@ Mittenfrequenzen ........:


Die "Problemstellen" ( Wer hat die nicht?) sind rot markiert. Gibt es dazu einen Tipp?

Hi
für den ca 5o0Hz - Sperrkreis könnte ein kleinerer Widerstand schon ausreichen....

Wenn Du z.B. die Spule einen Wert größer (bzw. kleiner) machst und den Kondensator einen Wert kleiner ( bzw. größer), bleibt die Mittenfrequenz etwa gleich und bekommst Du eine andere "Gute" ( oder "breite" ) - das mußst Du Dir hinfummeln.

Jesse empfahl, mal das Ohr dazu zu nehmen - mußt DU die denn "mit Gewalt" glattziehen ?

Viel Erfolg & gute Erkenntnisse

[hockulri]

@Joern

Hallo, Joern,

ich habe mich wohl nicht klar ausgedrückt. Sorry! In meinem Diagramm habe ich jeweils nur einen Sperrkreis eingesetzt. Mal einen etwas breitbandigeren, mal einen schmalbandigen.
Aber beide beeinflussen den Frequenzgang auch über ihren eigentlichen Sperrbereich hinaus. Ich mache das mal am Beispiel des breitbandigeren Sperrkreises deutlich (den ich wohl so ähnlich auch brauchen werde). Der Sperrkreis senkt unterhalb seiner Sperrfrequenz den Frequenzgang etwas ab, darüber hebt er ihn sogar an! Passiv! (Vergl. Abbildung Boxsim-Modell)



Das hat wohl mit der Lautsprecherimpedanz zu tun und mit dem Sperrkreis, der ja unterhalb seiner Mittenfrequenz induktiven Charakter hat, darüber kapazitiven. Jedenfalls modulieren diese Bauteile den Impedanzgang und dann auch den Frequenzgang des Chassis. In der obigen Abbildung in der Simulation mit Boxsim zu sehen.

In der Messung (unten) zeigt sich dies jedoch auch. Grün → unbeschaltet, rot → mit Sperrkreis:



Ist das bei allen Sperrkreisen so?

[hockulri]

Oder anders ausgedrückt:
Gibt es eine Möglichkeit, einen Sperrkreis so zu dimensionieren, dass er den Frequenzgang unterhalb seines Wirkungsbereiches nicht weiter absenkt?



Hier ist der kritische Bereich gelb markiert.

[Chlang]

Hallo Hockulri

Oder anders ausgedrückt:
Gibt es eine Möglichkeit, einen Sperrkreis so zu dimensionieren, dass er den Frequenzgang unterhalb seines Wirkungsbereiches nicht weiter absenkt?

Klar, wenn die Spule keinen ohmschen Widerstand hat
Spiel doch einfach mal mit dem Innenwiderstand der Spule. In Boxsim kostet das ja noch nichts...

Ansonsten schön dokumentiert und unbedingt weitermachen! Und, wie oben schon erwähnt, ruhig auch mal das Ohr dran halten, auch wenn's messtechnisch noch nicht ganz perfekt scheint.

Grüße
Chlang

[newmir]

Schöne Doku .... schöne Arbeit ....

H
@ Bassabstimmung
Die Hinweise zur Bassabstimmung auf dem Schreibtisch leuchten mir ein. Kann man das auch messen? Ein "Fenstern" der Messergebnisse scheint ja nicht möglich, wegen der tiefen Frequenzen. Oder arbeitet man dann nach Gehör?

Klar kann man das auch messen. Das Mikro misst halt die Reflektionen am Schreibtisch mit und Du solltest versuchen zu verstehen, was da passiert, wenn Du die Dinger auf den Schreibtisch stellst. Das Mikro und das Ohr kriegen ja am Ende dasselbe ab. Insofern ist Ungefenstert nicht falsch gemessen, sondern Du hast halt die Reflektionen mit drin. Gefenstert und ohne Reflektionen messen ist halt nur die halbe Wahrheit (aber erstmal gut um Boden unter die Füße zu kriegen). Wenn Du damit soweit zufrieden bist, dann stellst Du die Dinger auf den Schreibtisch, wo die später hinsollen und stellst fest was sich verändert (der Schreibtisch ist was das angeht eine eher schierige Umgebung ....) . Sehr spannend auch sich dabei die Impulsantwort genau auzusehen. Da kann man die Reflektionen nämlich schön sehen. Und auf der Basis kann man sich dann überlegen, was man vorallem am Basreflex noch ändern will.

[hockulri]

Hallo Chlang, hallo Michael,

vielen Dank für die Erläuterungen. Wenn das oben angesprochene Phänomen daran liegt, dass die Spule halt einen ohmschen Widerstand hat, dann muss ich wohl erst einmal damit leben. Meine Spule von Visaton mit 0,68mH hat schon 1mm² Drahtquerschnitt und immer noch einen Widerstand von 0,4 Ohm. 1mm² ist für eine so kleine Box aber schon recht ordentlich. Und die Spule war halt da! Also weiter:

[hockulri]

Mit dem Kondensator habe ich noch ein bisschen herumgespielt und die Werte 4,7µF - 5,6µF - 6,8µF ausprobiert. Durch die unterschiedlichen Werte verändert sich die Bandbreite und die Mittenfrequenz.



Diese Messungen sind gefenstert und deshalb unterhalb von ca. 500 Herz nicht aussagekräftig.

Jetzt noch einmal zwei Sperrkreise mit 6,8 und 4,7 µF im Vergleich:


4,7 und 6,8 µF habe ich in je einer Box probeweise einmal eingebaut und dann probegehört. Allerdings im Wohnzimmer, nicht am Schreibtisch. Als meine Frau zuhörte, habe ich sie spontan gefragt: "Welche hört sich besser an?" Sie meinte: "Die linke (4,7µF) hört sich spitz an." "Und welche findest du natürlicher?" Sie zeigte auf die rechte (6,8µF).
Das war auch mein Eindruck.

Der Saugkreis mit 6,8µF (rot, unten) sieht auch messtechnisch meiner Meinung nach am besten aus. Der Vergleich mit der unbeschalteten Messung steht unten. (Das Impedanz-Phänomen kann man auch hier noch erkennen.)



Beide Boxen werde ich jetzt mit dem Sperrkreis: 6,8mH-6,8µF-6,8 Ohm aufbauen und dann erst einmal länger probehören.
Bisher habe ich teils auch mit sehr zusammengestückelten Kondensatorwerten gebaut. Da muss ich noch ein paar Teile nachordern. Das dauert jetzt etwas.

Tschüss! Bis später!

[hockulri]

Vielleicht ist ein Vergleich der Boxsim-Simulationen und meiner Messungen interessant. (Wenngleich meine laienhaften Messungen auch mit Vorsicht zu genießen sind.)

[Pollton]

Hallo,

Diese Messungen sind gefenstert und deshalb unterhalb von ca. 500 Herz nicht aussagekräftig.

wie hast du gefenstert? Deine Messungen sehen aus, als ob noch starke Reflexionen durchkommen. Ich stelle die Auflösung meist auf 1/12 oder 1/6, dann lassen sich die Änderungen besser erkennen.

Nach meinem Geschmack hast du im Mittelton schon zu viel abgesengt. Kann gefallen, kann aber auch in den Mitten leicht muffig klingen oder die Höhen zu schrill und im Bass etwas brummig.
Irgendwie ist der Buckel bei 250 Hz ziemlich ausgeprägt und zu den Mitten hin fällt es sehr stark ab. Kann es sein, dass du zu tief abgestimmt hast?

Gruß
Werner