Category Archives: Tieftöner

Philips Audio Monitor

Projekt PM – Teil 3

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Während den letzten Sommermonaten haben Philip und ich die Boxen zusammen verleimt und geschliffen. Danach wurden die Frequenzweichen montiert, das Dämpfungsmaterial integriert und nach der Grundierung mehrere Lagen an weisser Farbe aufgetragen und dazwischen geschliffen. In den letzten Schritten wurden die Lautsprecher-Chassis sorgfältig mit den Kabeln verlötet und in die Gehäuse verschraubt.

Abschliessend wurden die Lautsprecher angeschlossen und einem ausführlichen Test unterzogen. Die Gesichter sind zufrieden. Es baut sich eine schöne und weite Bühne über die Boxen hinaus auf. Die Musik wirkt räumlich, Stimmen absolut real und der Bass ist tief, straff und voller Energie. Ob Jazz, Pop, House oder Klassik, die Lautsprecher mögen jede Art von Musikmaterial. Damit macht es Spass zu hören.

NFM Prototyp

Near Field Monitor – Teil 2

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Inzwischen wurden die Testgehäuse gebaut, verschiedenes Dämm- und Bedämpfungsmaterial nach Mass geschnitten und in den Gehäusen individuell für Bass und Mittelton installiert. Nachdem die Chassis installiert waren, wurden initiale Messungen von jedem Chassis durchgeführt.

Es wurden Nahfeldmessungen durchgeführt sowie aus einem Meter Distanz in unterschiedlichen Winkeln von 0 bis 30 Grad. Dadurch kann man das Verhalten der Chassis kennen lernen und die Reflektionen durch das Gehäuse, welche Erhöhung und Auslöschung von Frequenzanteilen hervorbringen. Das Wasserfallspektrum zeigt für alle Chassis ein äusserst schnelles, gleichmässiges Ausschwingen der Chassis, welche ohne Resonanzen ist.

Mit diesen Erkenntnissen wurden nun die Frequenzweichen entwickelt. Es wurde sehr viel Aufwand in die Entwicklung investiert. Mehrere Filtertopologien wurden ausprobiert. Das Resultat ist, dass zwischen Bass und Mittelton 12 dB Filter zum Einsatz kommen und zwischen Mittel- und Hochton 18 dB das gewünschte Ergebnis abliefern. Nicht nur im Frequenzgang unter unterschiedlichen Winkeln ist das Ergebnis sehenswert, sondern auch klanglich. 31 Hz (-6 dB) werden im Bass geschlossen erreicht und der sehr ebene Frequenzgang geht locker über 30 kHz.

Und wie klingt es? Man probiert verschiedenste Musik aus wie Klassik, Pop, House, Blues, Jazz usw. und hört nicht auf zu hören, weil man die Musik neu entdeckt. Stimmen bzw. die Personen stehen vor einem als seien sie real. Der Raum öffnet sich von den Boxen nach hinten. Tiefe Bässe erhalten eine feine Struktur und schweben im Raum. Man erkennt wie die Musik abgemischt wurde.

Die Prototypen wurden durch den zukünftigen Besitzer in mehreren Hör-Sessions mit seinen hervorragenden Röhrenendstufen von Vacuum State und eigenen Aufnahmen aus dem Tonstudio getestet. „Es hört sich wie ein PA an aber ich höre keine Verfärbung … es klingt so schön und natürlich“ waren Kommentare, welche das Go geben, um die finalen Boxen zu bauen. Dazu gehören auch auf Mass gefertigte Boxenständer.

NFM Prototyp

Near Field Monitor

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Bei der Entwicklung eines Lautsprechers geht man immer Kompromisse ein. Nahfeld Monitoren sind bekannt, dass sie im Klang ehrlich sein sollen, nichts verschönern, beziehungsweise das Haar in der Suppe aufzeigen. Das hört sich nach kompromisslos an. Ist das überhaupt möglich?

Bei einem Nahfeld Monitor hört man aus geringer Entfernung, um Raumreflexionen möglichst zu vermeiden. Der Höreindruck wird dadurch weniger beeinflusst und ist direkt. Bei einem Abstand von ca. einem Meter oder kürzer ist natürlich ein Breitbänder ausgezeichnet. Aber dieser schafft es weder nach ganz unten, in die tiefen Frequenzen und oft auch nicht bis in die allerhöchsten Höhen mit exzellenter Linearität. Das ist der Anspruch, den man bei Nahfeld Monitoren hat. Ein Zweiweglautsprecher ist da schon viel besser. Die Höhen schafft er locker und linear. Inzwischen gibt es auch Chassis, welche sich niedrig ankoppeln lassen und dadurch ein harmonisches Tonbild aus kurzer Distanz abgeben können. Aber für standesgemässe Dynamik im Tiefbass fehlt es dann meistens doch.

Bei einem klassischen Dreiweglautsprecher, wo die Chassis vertikal ausgerichtet sind, ist die Schwierigkeit, dass die Entfernung der Chassis zueinander zu gross ist, um bereits aus kurzer Distanz ein harmonisches Klangbild zu produzieren. Wenn man aber die Anordnung ändert, zum Beispiel den Bass auf der Seite und nebenan den Mittel- und Hochton vertikal platziert, dann sind alle Chassis möglichst nah beieinander. Das sieht vielleicht ein bisschen Retro im Regalboxenformat aus, hat aber unbestreitbare Vorteile, dass man ein harmonisches Klangbild bereits aus kurzer Entfernung bilden kann. Und wenn dann der Bass nicht in Bodennähe ist, sondern erhöht, dann profitiert man von weniger unmittelbaren Reflexionen. Man profitiert von einem direkten Klang, welcher so wenig wie möglich von Raumreflexionen beeinflusst ist. Die standesgemässe Dynamik und ein linearer Frequenzgang von 30 Hz bis 30 kHz sollte jetzt möglich sein, da jedes Chassis seine Stärken ausspielen kann. Damit wären wir beim kompromisslosen Lautsprecher. Ausser, dass solche Lautsprecher sehr viel aufwändiger sind zu konstruieren und mehr kosten.

Das macht den Reiz aus: im Klang einen kompromisslosen Near Field Monitor für ein Tonstudio zu bauen. Ein erster Prototyp ist im Bau.

Transmission Line – Projekt – Kammfilter

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Mittlerweile sind die Messungen mit dem ersten Probegehäuse durchgeführt worden. Die grundsätzliche Konstruktion und die gezielte Bedämpfung zeigen ihre Wirkung wie sie in der Simulation berechnet wurden.

Eines der primären Ziele bei einer Transmission Line ist es, dass die klang-schädlichen Auslöschungen und Spitzen im Frequenzgang, auch als kammfilterartiges Verhalten beschrieben, reduziert werden. Dieses Verhalten ist besonders im Bass omnipräsent. Auf den Bildern erkennt man von links nach rechts drei Simulationen und zwei Messungen: Bild 1 zeigt eine Transmissionline, wo der Treiber am Anfang der Line steht und die ganze Länge bis zur Mündung genutzt wird. Der Einbruch des Kamms ist bei 200 Hz, breitbandig und hat eine Wirkung von fast 20 dB.

TL Projekt erste Simulationen und Messungen
TL Projekt erste Simulationen und Messungen

Bild 2 zeigt eine neue Simulation, wo der Bass Treiber nach dem ersten Drittel der Line positioniert wird. Gegenüber vorher erkennt man, dass der Kamm sich in höhere Frequenzen verschoben hat und schmalbandiger wurde. Die nächsten beiden Kämme sind ebenfalls reduziert worden.

Bei Bild 3 wird die selbe Position des Treibers wie vorher beibehalten und an einer berechneten Stelle ein interner Helmholtz-Absorber für den tiefsten Kamm hinzugefügt und mit der Dämpfung gespielt. Man erkennt, dass die Ausprägung des Kamms im Bass- und Grundton wesentlich reduziert werden konnte.

Die Bilder 4 und 5 zeigen die gemessenen Resultate mit dem Probegehäuse ab 100 Hz. Einmal ohne sowie mit einem ersten Entwurf einer Frequenzweiche. Bedingt durch die Aussenmasse des Gehäuses kann man in Bild 4 sehr gut die leichte Erhöhung zu den höheren Frequenzen (Baffle Step) erkennen. Man sieht aber auch, dass der interne Helmholtz-Absorber im Bass seine Wirkung nicht verfehlt hat und die gezielte Dämpfung der kammfilterartigen Übertragung auf ein Minimum reduziert werden konnte. Die aufwändigen Tests sind erfolgreich abgeschlossen worden und verbesserte Gehäuse werden gebaut.

PM - Philips Monitor

Projekt PM – Teil 2

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Wie man am Foto erkennen kann, wurde der Bausatz fertig entwickelt und alle notwendigen Teile gesägt, gefräst und geschliffen.

Die Frequenzweiche wurde mit den Probelautsprechern entwickelt und fertig aufgebaut. Die beiden Chassis von Wavecor und ScanSpeak sind schlichtweg hervorragend, auch wenn man meint, dass die doch etwas aufwändige Frequenzweiche mit zwei Saugkreisen einiges wieder zurechtbiegen muss. Aber es geht hier schlichtweg um Physik und da möchte man durch das schmale Gehäuse den Baffle Step nach 1 kHz nicht haben und im unteren Grundtonbereich die leichte Erhöhung durch die Impedanz ebenfalls.

Das Ergebnis zeigt nicht nur einen sehr linearen Frequenzgang unter einem Winkel von 0 und 30 Grad, sondern lässt den Fuss im Takt wippen. Die PMs stecken voller Energie und einen so klaren und tiefen Bass erwartet man von einer solch kleinen Box einfach nicht. Feinzeichnend räumlich und ein lebendiger Klang. Ich freue mich schon sehr mit Philip die finalen Boxen zu bauen.

Transmission Line Königsdisziplin

Transmission Line – Projekt der Königsdisziplin

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Wer sich mit Lautsprecherkonstruktionen auseinandersetzt, wird immer wieder mal verschiedene Funktionsprinzipien antreffen: so gibt es geschlossene Lautsprecher, Bassreflex, Hornlautsprecher, Dipol, Bandpass, verschiedene Mischformen und Transmission Line Lautsprecher.

Letztere sind bekannt für ihren sehr präzisen und tiefreichenden Bass, welche die Vorteile der geschlossenen Bauweise und Bassreflex miteinander vereinen. TLs haben aber den Nachteil, dass sie durch ihre lange Tunnelführung viele Senken und Spitzen, sogenannte Kammfilter, aufweisen. Vom Grund- bis in den Mittelton können sie klanglich negativ beeinflussen. Beim Bedämpfen muss man sehr vorsichtig sein und einen geeigneten Kompromiss finden, so dass der Bass weiterhin voll zur Geltung kommt. Die Konstruktion eines Gehäuses ist sehr aufwändig und oft bleibt es nicht bei einem Gehäuse, um erfolgreich zu sein.

Der Aufwand lohnt sich aber. Das Know-how über Transmission Line Lautsprecher ist dank Personen wie aus der Hobby Hi-Fi Zeitschrift soweit fortgeschritten, dass die vielen Nachteile auf Minimum reduziert wurden und die Vorteile dieser Bauform akustisch überwiegen. Die Entwicklung einer Transmission Line gehört für mich zur Königsdisziplin.

Also wage ich mich an ein 2-Wege Transmission Line Projekt. Zu Beginn wurden zwei Chassis ausgesucht, welche seit längerer Zeit auf meiner Liste sind: der fantastische Bändchenhochtöner NeoPro 5i von Fountek und wieder einmal ein Bass mit der ausgezeichneten Keramikmembran von Accouton, welche speziell in Anthrazit hergestellt wurde. Viele Simulationsberechnungen und Zeichnungen wurden für die Boxen durchgeführt und ein erstes Probegehäuse gebaut. Das Gehäuse kann von einer Seite geöffnet und dadurch auf das Bedämpfen Einfluss genommen werden.

Dier ersten Messungen ohne Frequenzweiche zeigen, dass sich der Aufwand lohnt. Mit der Konstruktion einer Fuzzy TL, Helmholtz Absorber und richtiges Bedämpfen sind die kritischen Kammfilter zu einem Grossteil eliminiert. In einem ersten Wurf wurde eine passive Frequenzweiche entwickelt. Nicht nur die Messungen, auch die ersten Klangeindrücke versprechen nicht zu viel. Der zweite Wurf wird ein verbessertes, zweites Gehäuse sein und der Einsatz einer Aktivweiche. Ein Projekt, welches seine Zeit benötigt, dabei viel gelernt wird und unglaublich viel Spass macht.

PM Kompaktmonitor

Projekt PM (Philips Monitor)

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Nach dem erfolgreichen DIY Projekt mit den SAM Lautsprechern wollte ich schon immer ein ähnliches Projekt für Philip, meinen Göttibueb, planen. Ein kleiner 2-Wege Lautsprecher soll es sein, der wie die Kiwi eine aussergewöhnlich gute Klangqualität haben soll.

Um einen Bausatz erfolgreich zu entwickeln, wurden im Vorfeld Simulationsberechnungen durchgeführt und Probelautsprecher gebaut. Für den Hochton wurde eine ausgezeichnete 22 mm Kalotte von Wavecor und für den Bass ein feiner 12er von ScanSpeak verwendet. Danach wurden die Frequenzweichen entwickelt, die für den Bausatz fertig aufgebaut sein sollen. Die beiden Chassis passen sehr gut zusammen und haben bei der Abstimmung sehr viel Spass gemacht. Damit wir die Lautsprecherbausätze gemeinsam zusammenbauen und hören können, müssen wir aber noch ein bisschen warten.

Revision der Michelino

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Die Michelino Lautsprecher wurden vor ca. 23 Jahren (1997) gebaut. Während dieser Zeit konnten die Lautsprecher ihren guten Klang unter Beweis stellen.

Der Zahn der Zeit ist aber an den Lautsprechern nicht vorüber gegangen. Zum Beispiel hat sich die Sicke an der Membran des Mitten-Chassis durch das UV-Licht aufgelöst und klingt dadurch leise und verzerrt. Statt einen Kick durch den Bass selbst zu spielen, hat der Bass von aussen einen Kick in die Dust Cap erhalten. Die Funktion ist noch gewährleistet aber ob der Klang noch einwandfrei ist, sollte geprüft werden. Mit der Revision wurde die Michelino Lautsprecher einer eingehenden Prüfung unterzogen. Es zeigte sich, dass sehr viel gemacht werden musste. Es wurden die notwendigen Teile ersetzt, das Gehäuse neu verstärkt und nach den Messungen die Frequenzweiche den neusten Bedingungen angepasst.

Nach der Revision kann sich die Michelino hören lassen. Sie hat einen sehr breiten Frequenzgang von 30 Hz bis 25 kHz und profitiert von der Entwicklung einer neuen Frequenzweiche sowie vom Einsatz professioneller Software, Messgeräten und Erfahrung aus vielen Lautsprecherprojekten. Die Michelino klingen neu sehr ausgeglichen und es darf dabei auch die Post abgehen. Ob leise oder laut, man hört die vielen kleinen Details der Musik selbstverständlich heraus. Die Michelinos sind wieder ein Spassfaktor für die nächste Jahre.

DIY with SAM

Do IT Yourself with SAM

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To build a small monitor as Do IT Yourself (DIY) kit has been on the wish list for a long time. One of my successful small monitors are the Kiwi loudspeakers. Bass and tweeter show their excellent characteristics in a very small cabinet. Now the question is: Is it possible to achieve this excellent sound again with the same tweeter and a different bass with different construction and material?

A couple of Kiwis are available for comparison, but the SAMS still have to be built by my friend Samuel. As a DIY kit I designed very fine loudspeakers. The instruction manual will help Samuel and (maybe also you?) to build your own loudspeakers. Have fun with building and your listening experience with Samuel’s Audio Monitor!

Do It Yourself mit SAM

Seit längerem ist auf meiner Wunschliste einen kleinen und feinen Monitor als Do IT Yourself (DIY) zu bauen. Einer meiner erfolgreichen Monitore sind die Kiwi Lautsprecher, die bereits mehrere glückliche Besitzer kennen. Der Bass und Hochtöner zeigen in einem sehr kleinen Gehäuse ihre exzellenten Eigenschaften. Die Frage ist nun: Ist es möglich mit dem gleichen Hochtöner, einem anderen Bass, geänderter Konstruktion und mit unterschiedlichem Material ähnliche Resultate zu erzielen?

Ein Paar Kiwis sind für einen Vergleich mit den SAM vorhanden. Jedoch müssen die SAM Lautsprecher zuerst noch durch meinen Freund Samuel gebaut werden. Als ein DIY Kit habe ich sehr feine Lautsprecher designed. Die Bedienungsanleitung (Deutsch auf Anfrage) wird Samuel (und auch dir?) helfen deine eigenen Lautsprecher zu bauen. Viel Spass beim Bauen und anschliessend ein tolles Hörerlebnis mit dem Samuels Audio Monitor!