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Wirkungsgradstarke Standbox mit ein paar Besonderheiten: Fürs Gewissen


Klang & Ton - epaper ⋅ Ausgabe 1/2020 vom 29.11.2019

Das hier ist der Anfang einer Idee. Es sind die ersten Schritte in Richtung eines „grünen“ Umgangs mit dem Thema HiFi


Artikelbild für den Artikel "Wirkungsgradstarke Standbox mit ein paar Besonderheiten: Fürs Gewissen" aus der Ausgabe 1/2020 von Klang & Ton. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Klang & Ton, Ausgabe 1/2020

Was wir hier vorstellen, ist ein Lautsprecher mit rund 97 Dezibel Wirkungsgrad und einer sauber linearisierten Impedanzkurve. Selbstverständlich scharrt die Röhrenverstärker betreibende Welt jetzt nervös mit den Hufen, tatsächlich aber ist das nicht unbedingt die primäre Zielgruppe für unsere „Green Machine“. Der Name ist übrigens einem bekannten Titel der Stonerrock-Urgesteine „Kyuss“ entliehen.
Tatsächlich ist das Projekt die Kombination zweier alter Bekannter aus der KLANG+TON: Die ...

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Was wir hier vorstellen, ist ein Lautsprecher mit rund 97 Dezibel Wirkungsgrad und einer sauber linearisierten Impedanzkurve. Selbstverständlich scharrt die Röhrenverstärker betreibende Welt jetzt nervös mit den Hufen, tatsächlich aber ist das nicht unbedingt die primäre Zielgruppe für unsere „Green Machine“. Der Name ist übrigens einem bekannten Titel der Stonerrock-Urgesteine „Kyuss“ entliehen.
Tatsächlich ist das Projekt die Kombination zweier alter Bekannter aus der KLANG+TON: Die Gehäuse sind im Kern die recycelten Prototypen der „81/18“ aus Ausgabe 3/2014, auch die beiden Zehnzoll-Bässe stammen von diesem Projekt. Horn und Druckkammertreiber haben wir uns bei der „10-34 MK II“ aus dem Heft 5/2012 ausgeliehen. Das Ergebnis ist weit mehr als eine schlichte Zweitverwertung bekannter Dinge, sondern vielmehr ein extrem spannendes Projekt, das nun schon drei Auftritte in der Öffentlichkeit hinter sich hat und jedes Mal ausgezeichnete Kritiken bekam. Gedacht ist die Green Machine als Spielpartner für kleinere Schaltverstärker, die sich an niedrigeren Impedanzen am wohlsten fühlen. Deshalb ist der Lautsprecher ein echter „Vieröhmer“ und verfügt von vornherein über eine Impedanzlinearisierung, die bei dieser Art der Ansteuerung unbedingt anzuraten ist.

Treiber

Für die tiefen Töne sorgen zwei parallelgeschaltete Monacor SPA-110 PA. Das ist ein schön unkomplizierter PA-Tiefmitteltöner alter Schule mit Papiermembran, Gewebesicke und Ferritantrieb. Der Treiber ist mit 95 Dezibel schön laut und fühlt sich in Bassrefl exgehäusen ab 40 Litern sehr wohl. Der Listenpreis beträgt so um die 70 Euro, mit ein bisschen Suchen fi ndet man ihn noch merklich günstiger. Zu diesem Kurs ist der SPA-110 PA nach wie vor ein echtes Sonderangebot. Den Mittelhochtonpart übernimmt die Kombination aus dem Druckkammertreiber MRD-34 PA und dem Kunststoffhorn MRH-83. Dieses Duo ist ein sattsam bewährtes und tut genau das, was wir hier wollten. Man kann den beiden ebenfalls sehr günstigen Komponenten mit ein wenig Tuning noch merklich auf die Sprünge helfen – dazu kommen wir noch.

Gehäuse

Das mit zwei SPA-110 PA in 90 Litern Luft hat damals bei der „81/18“ ausgezeichnet funktioniert, nicht nur deshalb haben wir beschlossen, deren Gehäuse für dieses Projekt zu reaktivieren. Zumal sich die Bassrefl exabstimmung einfach mit einem runden Loch von 113 Millimetern Durchmesser im Boden des aus 15er-Kistensperrholz aufgebauten Gehäuses bewerkstelligen ließ. Damit rutscht die Abstimmfrequenz auf einen etwas zu niedrigen Wert, was hier jedoch ausgezeichnet passt: Mit ein wenig „Room Gain“ ist die Green Machine in der Lage, erstaunlich tiefe Töne zu produzieren, ohne aufzudicken. Die Erkenntnis ist nicht ganz neu, ich sag‘s aber gerne noch Mal: Für eine bestimmte Art von Lautsprechern ist nicht zu dickes Fichtensperrholz eine klanglich sehr gute Wahl, zumal in diesem Falle ein paar diagonal innen auf Seitenwände, Front und Rückwand geleimte Dachlattenabschnitte für zusätzliche Stabilität sorgen.

Spenglerschrauben 4 x 45 mm halten die Front dicht auf dem Korpus, erlauben der Eichenplatte aber zu arbeiten


Die Tiefmitteltöner ragen ein wenig über den Rand des Horns hinaus


Der Monacor SPA-110 PA ist ein perfekter Treiber für Boxen wie diese


Die Treiber stecken bei diesem Projekt in einer vorgesetzten Platte aus 18 Millimeter starkem Eichenleimholz. Das ist gut und relativ günstig im Baumarkt zu bekommen und sorgt ebenfalls für ein wenig zusätzliche Stabilität, die an dieser Stelle nicht schaden kann. Die Verbindung von Front und Gehäuse besorgen Spenglerschrauben mit Dichtung, die durch großzügig dimensionierte Bohrungen in der Front geschraubt werden. Dadurch kann die Eichenplatte ein wenig „arbeiten“, ohne dass die ganze Konstruktion reißt.
Bedingt durch die Bassrefl exöffnung im Boden muss das Ganze etwas erhöht stehen. Wir haben aus den Resten der Eichenplatten drei Füße gebaut, die für zehn Zentimeter Luft zwischen Box und Fußboden sorgen.

Frequenzweiche

Der Grund für den Einsatz der Horn-/ Treiberkombi besteht darin, dass sie in Sachen Wirkungsgrad perfekt zu den beiden parallelen Tieftönern passt. Eine Maxime beim Design bestand nämlich darin, ohne Widerstände vor dem Hochtöner auszukommen. Die sind dem Klang nämlich eindeutig abträglich und wir haben an dieser Stelle in der Vergangenheit immer wieder mal Autoformer zur Pegelreduktion eingesetzt. Da wir den fi nanziellen Aufwand beim Filter bei diesem Projekt in Grenzen halten wollten, stand das hier nicht zur Debatte. Von vornherein stand fest, dass die Trennfrequenz relativ weit oben liegen würde – die Horn-/Treiberkombi ist an dieser Stelle der begrenzende Faktor. Die letztlich gewählten 2,5 Kilohertz haben zudem den Vorteil, dass in diesen Regionen Spulen- und Kondensatorwerte in noch erträglichen Größenordnungen liegen und damit bezahlbar bleiben. Bei der Messung der Einzelzweige sieht das so aus:

Die beiden Tieftöner werden zu diesem Zweck von einem klassischen Filter zweiter Ordnung (L1, C1) aus dem Rennen genommen. Der Sperrkreis aus L2, C2 und R1 dämpft den oberen der beiden Einbauresonanzpeaks des Tieftöners bei etwa 65 Hertz. Erstaunlicherweise würde diese Überhöhung mit der Filterung bei 2,5 Kilohertz interagieren – erstaunlich, aber wahr. So haben wir den Buckel fast komplett weggefi ltert, man sieht ihn im Impedanzschrieb nur noch marginal. Der Hochtöner wird mit einem Filter dritter Ordnung (C3, C4, L3) eingekoppelt, hier gibt‘s keine weiteren elektrischen Korrekturmaßnahmen. L4, C5 und R2 bilden die Impedanzlinearisie rung für den oberen Frequenzbereich. Deren Wirkung ist in diesem Diagramm gut zu erkennen:

Der Peak im Übernahmebereich ist nach der Linearisierung vollständig verschwunden, auch die elektrische Phase beruhigt sich an dieser Stelle durch die Maßnahme deutlich.

Messungen

Das Resultat der Bemühungen kann sich sehen lassen. Die Green Machine schafft tatsächlich einen Wirkungsgrad von 97 Dezibel an 2,83 Volt, das ist für eine Box dieser Größe absolut herausragend. Der Frequenzgang sieht im Bass nicht besonders beeindruckend aus und fällt unterhalb von 90 Hertz deutlich, aber glauben Sie mir: Akustisch stellt sich das in der Realität deutlich anders dar, zumal die Ladung über den Fußboden in unserer Messung nicht auftaucht. Im Bereich der Übernahme gibt‘s außerhalb der Achse einen Einbruch, der ist aber auch kein großes Problem. Der Hochtöner strahlt ohne Probleme bis 20 über Kilohertz ab, das passt prima so. Der Impedanzschrieb verläuft fast schnurgerade in der Vier- Ohm-Gegend, genau das wollten wir. Klirr? Kaum vorhanden. Bei 85 Dezibel benimmt sich die Box bereits ab 200 Hertz diesbezüglich hervorragend, sogar bei brachialen 105 Dezibel regt sich nur etwas geradzahliger Klirr oberhalb von fünf Kilohertz – große Klasse. Beim Wasserfalldiagramm gibt‘s im oberen Bereich ein paar Auffälligkeiten – Moment noch, dazu kommen wir gleich.

Im Wesentlichen aus Holzresten sind die Füße für die Green Machine enstanden


Hochtönermodifi kationen

Außerdem war das noch nicht alles. Man kann der Horn-/Treiberkombi noch ein wenig auf die Sprünge helfen, was ihr auch messtechnisch gut zu Gesicht steht. Drei Dinge sind es, die wir getan haben:

1.das schützende Sieb aus dem Hals des Druckkammertreibers entfernt
2.den Übergang zwischen Horn und Treiberausgang mittels Plastikfermit ein wenig geglättet
3.die Rückkammer des Treibers mit ein wenig Schaumstoff bedämpft

Die Rückkammer ist ab Werk leer, hier empfi ehlt sich der Einsatz von handelsüblichem Schaumgummi, das mittels doppelseitigem Klebeband fi xiert wird. Experimente an dieser Stelle sind durchaus erlaubt, sicherlich würden sich auch Versuche mit einem Filzmaterial wie Damping 10 lohnen. Die Effekte der Maßnahmen sind klar nachvollziehbar. Frequenzgang und Wasserfalldiagramm des Hochtöners vor Modifi kation sehen so aus:

Nach dem Entfernen des Siebs und der Glättung der Hornübergänge ist Folgendes passiert:

Der Hochtontreiber vor der Modifi kation, hier ist das Sieb noch drin


Der Frequenzgang oberhalb von zehn Kilohertz verläuft merklich ruhiger, im Wasserfall sind die Unterschiede noch gering. Das ändert sich, wenn die Bedämpfung der Rückkammer hinzukommt:

Auch hier ist eine weitere Linearisierung des Frequenzgangs zu beobachten, zudem sind die kleinen Probleme im Wasserfalldiagramm deutlich geringer geworden: Der Nachschwinger im Bereich der Übernahme ist kürzer als vorher, oberhalb dessen gibt‘s nunmehr überhaupt keine Probleme mehr. Das hat sich gelohnt!

Klang

Die Green Machine hat unsere Erwartungen vor allem nach der Modifi kation des Hochtöners deutlich übertroffen. Gerade der Hochtonbereich fällt durch seine sehr detaillierte und farbige Darstellung auf. Er klingt praktisch überhaupt nicht nach Horn, sondern einfach nach einem exzellenten Hochtöner, der weit oberhalb seiner Preisklasse anzusiedeln wäre. Hier macht sich zudem der hohe Wirkungsgrad bemerkbar – Lautsprecher in diesen Regionen sind einfach sensibler und klingen emotionaler als solche mit 10 oder 15 Dezibel weniger. Der Bassbereich schließt sich nahtlos ans Geschehen an. Die auf dem Papier moderate untere Grenzfrequenz stellt sich in der Praxis als kerniges und knackiges Fundament heraus, bei dem absolut nichts fehlt – wenn man nicht vielleicht erklärter Liebhaber ganz tief gestimmter Orgelpfeifen ist. Wir jedenfalls sind begeistert und halten diesen Lautsprecher für eine unserer gelungensten Konstruktionen der letzten Jahre.

Mit Knetmasse (Plastikfermit) wird der Übergang zwischen Horn und Treiber geglättet


Der MRD-36 PA ohne das schützende Gitter


Ungewöhnliche Silhouette: Trotz geringer Bautiefe stecken 90 Liter netto in der Green Machine


Ein wenig Schaumstoff in der Rückkammer verbessert den Hochtontreiber merklich


Zubehör pro Box

•1 Matte Noppenschaum
Schrauben und Terminals nach Wunsch

Aufbauanleitung

Der Aufbau beginnt am besten auf der Ruckwand, hier werden nacheinander eine Seite, Boden, Deckel und die zweite Seite eingeleimt. Es folgt das Einsetzen des unteren Frontabschnitts. Nunmehr werden Front, Seiten und Ruckwand mit diagonal verlaufenden, hochkant verleimten Dachlattenabschnitten versehen. Vergessen Sie die Refl exoffnung im Boden nicht. Die Gehausebedampfung erfolgt mit einer Matte Noppenschaum 100 x 50 cm an der Ruckseite, das ist alles.
Jetzt wird die vorbereitete Front aufgeschraubt. Die Durchgangsbohrungen fur die Verschraubungen haben wir der Ubersichtlichkeit halber nicht mit eingezeichnet, die aus Resten bestehenden drei Fuse ebenfalls nicht. Wichtig ist bei jenen nur, dass sie die Box zehn Zentimeter uber den Boden heben.

Fast 97 Dezibel Wirkungsgrad machen aus diesem Lautsprecher einen richtig guten Futterverwerter