Suche Informationsquellen zum Bau von 2.1 Boxen System

[ferrum]

Hallo ich möchte mich zuerst kurz vorstellen
Ich heise Florian und bin Schüler in der Q11 eines Bayrischen Gymnasiums. Mein Intesessens sind insbesondere die Physik und die Elektronik in meiner Freizeit entwickle ich Schaltungen und elektronischen Projekte. Ich habe neben der Schule erfolgreich die ersten beiden Semester Physik studiert und will dies auch nach dem Abitur. Meine Philosophie ist dass ich nur das verwende was ich selber Herleiten und Beweisen kann.

So nun zu meiner Frage. Ich habe letztes Jahr einen 3 Kanal 3kW amp (1kW/Kanal) entwickelt und in dem letzten halben jahr gebaut in den nächsten Wochen werde ich Tests an dummyloads machen. Die bisherigen Ergebnisse die ich aus teilen der Schaltung erhalten habe sind sehr erfolgversprechend und entsprechen ziemlich genau meinen Berechnungen und Simulationen deshalb stellt sich für mich jetzt die Frage nach den Boxen. Diese möchte ich natürlich auch selber entwickeln jedoch habe ich bis auf einige wenige Berechnung von Schwingungsmoden von Gitarrenseiten relativ wenig Erfahrung mit Akustik. Deshalb will ich mir in diesem Bereich sowohl in theoretischer als auch in praktischer Sicht Grundlagen aneignen. Ich bin neben dem noch auf der suche nach Tipps und ähnlichem. Ich wäre sehr froh wenn mir hier einige mit Links Literaturtipps Erfahrungen weiterhelfen könnten.

mfg
ferrum

 

[the flix]

Für den Einstieg:
Berndt Stark - Lautsprecherhandbuch
Tiefergehend:
Vance Dickason - Lautsprecherbau
Alles zum Thema Messen (habe ich selbst noch nicht gelesen):
Joseph D'Appolito - Lautsprecher-Messtechnik
Gute Online-Quelle:
www.hifi-selbstbau.de

 

[ferrum]

Ich hab mich jetzt auf der von dir genannten Seite etwas informiert und auch aus diversen anderen quellen und man kann fast überall Herauslesen dass man die genauen Daten der Chassis braucht dazu bräuchte ich aber erst mal einen laden oder Onlineshop wo man die her bekommt. Der zweite Punkt ist ich bin schon länger auf der suche nach einer Informationsquelle wo man die Grundlagen der Physik hinter boxen herleitet . Die elementarsten Physikalischen Grundlagen über Schall, Schwingungen und Wellen hab ich mir mal vor einiger Zeit aus dem Lehrbuch Alonso Finn angeeignet aber das ist natürlich sehr theoretisch gehalten. Wäre toll wenn mir da jemand Informationen dazu hätte.
mfg ferrum

 

[the flix]

Wenn du mit den genauen Daten Frequenzgang, Impedanzgang und Phasengang meinst, bekommst du den nicht so einfach aus Datenblättern. Du wirst beim Thema Lautsprecherentwicklung nicht ums Messen herum kommen, da sich diese Kenndaten eines Chassis erst im jeweiligen Gehäuse sinnvoll ermitteln lassen, um sie dann in Simulationstools wie Boxsim verwenden zu können.
Wenn dir hifi-selbstbau zu praxisnah ist, les dir den Dickason und den D'Appolito durch, da solltest du den theoretischen Unterbau finden.

Wenn du relativ zeitnah dein System bauen willst, würde ich für den Einstieg auf fertig entwickelte Projekte zurückgreifen. Mit ein paar mehr Informationen über den Anwendungszweck können wir dir sicher ein paar Dinge empfehlen.

 

[ferrum]

Also so zeitnah muss es für mich nicht sein ich hab eine 250W Box da stehen wo ich vorerst nehmen kann (Brückenspannung kann ich dank Stelltrafo herunter nehmen). Nachbauen kommt für mich nicht in frage ich habe den gesamten Verstärker selber entwickelt also werde ich auch die boxen selber entwickeln. Der Verstärker soll auf Privatpartys und feiern in räumen und im freien verwendet werden können er ist mobil auf einem Anhänger gelagert kann aber herunter genommen werden. Klanglich will ich insbesondere nicht das Blaue vom Himmel sonder etwas das im Ramen sämtlicher externen Parameter funktioniert . Bezüglich meinen Messmöglichkeiten noch ein paar Infos ich habe ein 2Kanal Oszilloskop 25MHz und Mehrere DMM, Zugriff habe ich auf 4kanal 100MHz Oszilloskope Frequenzgeneratoren und Spektrum Analysatoren. Im Besitz von reinem audiotechnischen messequtiment bin ich nicht wäre aber durchaus bereit etwas Geld zu investieren.

 

[the flix]

Dein Messequipment kannst du für die notwendigen akustischen Messungen leider quasi gar nicht einsetzen. Du brauchst ein Messmikro, 2-kanaligen Vorverstärker, ADDA-Wandler (beides sinnvollerweise zusammen in einem Interface integriert) und eine Messsoftware. Gibts von preiswert bis unerschwinglich, los gehts etwa mit einem ECM8000 (50€ plus 25€ für die Kalibration bei hifi-selbstbau), einem Interface für 100-150€ und ARTA (als Demo kostenfrei). Wenn du TSP selbst messen willst, kommt noch die Messbox dazu, Anleitung zum Selbstbau findest du bei hifi-selbstbau, ebenso wie ausführliche Artikel zum Messen.
Neben der Ausrüstung ist die Messumgebung ein kritischer Faktor. Idealerweise will man in reflektionsfreier Umgebung messen, also im RAR. Hat man als Privatmann natürlich nicht zur Verfügung, Alternativen sind sehr große Räume (Richtung Halle) in Kombination mit Fensterung oder draußen messen.

Erster Schritt einer Entwicklung wäre die Festlegung der gefordeten Daten. Dazu gehören zum Beispiel Größe, Gewicht, max. SPL, Abstrahlwinkel, Frequenzgang, Belastbarkeit, Preis, Hardware für Transport und Aufstellung (Griffe, Flansche...) usw.
Dann kann man überlegen, mit welchem Konzept man diese Ziele am besten erreicht.

Hast du die notwendigen Voraussetzungen auf Seiten der Holzbearbeitung für so ein Projekt? Sowohl vom Werkzeug, als auch von den handwerklichen Fähigkeiten?

 

[ferrum]

Von der Holzbearbeitung scheitert es eher weniger ich hab von der Kreis-säge, Stichsäge über den Hobel bis zur Standerbohrmaschine alles zugriff hätte ich auch noch auf eine Drehbank lediglich eine CNC fehlt aber ich hab Fräsköpfe irgend woher da. Ich hab auch schon viel mit Holz gemacht (Schränke Regale selber entworfen und gebaut) von daher sehe ich eher weniger das Problem. Mikro werde ich wahrscheinlich eines Kaufen müssen das ist mir Klar.
Zu meinen Vorstellungen.
Größe: alle 3 zusammen müssen auf eine Europalette gehen
Gewicht: alle 3 zusammen dürfen nicht über 300kg haben
max. SPL: 115-120dB
Frequenzgang: ungefähr linear
Belastbarkeit: jeweils 1kW Dauer
Preis: möglichst günstig maximal 400€ (ohne Frequenzweiche da hab ich schon was da).

Vom Konzept her hab ich mich jetzt mal neben der Physikalischen Theorie aus diversen Physiklehrbüchern etwas eingelesen. Für die tops kommen für mich Geschlossene Boxen in Frage beim subwoofer bin ich mir etwas unschlüssig ob ich da ein Horn oder eine Geschlossene Box bauen soll evtl könnte mir da hier jemand weiterhelfen.
mfg ferrum

 

[PattiF]

400 EUR für 2 Topteile und 1 Subwoofer??? Das reicht ja bei billigster Bestückung kaum für die Chassis, dann brauchst du noch Anschlussterminals, Holz, Farbe (oder was auch immer da drauf soll), Schutzgitter wären auch nicht schlecht.
Meiner Meinung nach kannst du das vergessen, da muss schon etwas mehr Geld in die Hand genommen werden....

 

[netstalker]

Da hat PattiF wahre Worte gesprochen:

Hochton-Treiber 1" etwa 100€
Hochton-Horn 30€
Bass: 100€
Das wäre jetzt für eine Mittel-Hochton-Box; ohne Beschläge (Griffe, Ecken, Flugösen, Schrauben, Dämmung, Farbe/Bezug, Füße, Speakon, Frontgitter, ...).

Nicht dass wir jemanden von seinem Vorhaben abbringen wollen - es geht darum dir zu einem vernünftigen Ansatz für dein Vorhaben zu verhelfen; wenn dir unterwegs das Geld ausgeht machen die ganzen schönen Berechnungen keinen Sinn und der Lerneffekt kehrt sich um zu Frust.
Nicht umsonst werden diejenigen, die bei der PA durch Selbstbau sparen wollen schnell von den PA-Spezialisten ausgebremst: Die Teile die man für den Selbstbau kaufen kann sind einfach teurer als eine gleichwertige fertige PA.

Wie gesagt: dein Budget liegt nicht wirklich in einem Bereich das es dir ermöglicht das zu erreichen was du in deinen Posts schilderst. Wenn du dich mit diesem Ansatz auf das Vorhaben einlässt wird die Qualität bei weitem nicht das sein was du dir erwartest und was du mit deinen Aufwand erreichen könntest.

 

[mHs]

Subwoofer als geschlossene Box zu bauen ist eher unüblich und ein Horn wird vermutlich auch nicht deine Erwartungen erfüllen. Hornbässe werden meist in Rudeln eingesetzt, weil sie erst dann den benötigten Tiefgang erreichen.
Aus welchem Grund hast du Bassreflex und Bandpass ausgeschlossen?

 

[ferrum]

Also die komplette Elektrik bis auf die Chassis hab ich schon also Frequenzweichen Verkabelung Anschlüsse Einiges an Holz hab ich immer im Keller so was wie Beschläge hab ich auch noch einige. Aber gut das man mir das jemand sagt wie gesagt ich hab in dem Bereich rein gar keine Erfahrung. Aber ich würde das schon gerne bauen dass Budget etwas niedrig angesetzt ist OK war bei meinem Verstärker auch so und sukzessive ist dann immer mehr Geld rein gewandert war aber nicht so schlimm weil sich das über einen längeren Zeitraum verteilt hat.Der Gedanke hinter den 400€ war wenn ich das jetzt zügig umsetzen will ist das das Maximum. Meine Idee wäre dann das ganze halt über einen längeren Zeitraum zu bauen und erst mal mit 200-300€ und dem Material das ich da hab eine Box zu bauen und das ganze dann sukzessive zu erweitern.

Subwoofer als geschlossene Box zu bauen ist eher unüblich und ein Horn wird vermutlich auch nicht deine Erwartungen erfüllen. Hornbässe werden meist in Rudeln eingesetzt, weil sie erst dann den benötigten Tiefgang erreichen.
Aus welchem Grund hast du Bassreflex und Bandpass ausgeschlossen?

naja das kommt wahrscheinlich von mangelnder Erfahrung ich muss mich da wirklich mal genauer informieren. Der Grund war dass ich mir die Theorie dahinter sehr gut erschließen konnte und deshalb die Konzepte toll fand wenn es da was besseres gibt werde ich mich darüber informieren.

Aber erst mal danke für die Informationen und das Feedback.
mfg ferrum

 

[the flix]

Fang doch erst mal mit dem Subwoofer an. Das sollte mit 400 € gut machbar sein und dich erst mal eine Weile beschäftigen.
Subwoofer lassen sich (horngeladenen mal außen vor) vergleichsweise gut durch Simulationen auf Basis der Thiele-Small-Parameter entwerfen. Der schwierige Teil der Entwicklung einer passiven Frequenzweiche, wie sie in Topteilen zwischen Hoch- und Tieftöner verwendet wird, wird hier nicht benötigt. Du kannst dich erst mal auf die Punkte Auswahl des Gehäuseprinzip und des passenden Chassis, Gehäusedesign, eventuell TSP-Messung, Impedanz-Messung und Frequenzgangsmessung konzentrieren. Das alles brauchst du auch bei der Entwicklung anderer Lautsprecher, dort kommen aber noch ein paar weitere Punkte hinzu.

Zum Thema Gehäuseprinzip verweise ich nochmal auf die von mir bereits genannten Bücher.

 

[ferrum]

OK ich werde Jetzt mal Planen.Mal eine Frage warum ist in den Meisten Größeren Frequenzweichen wo man Bilder auf Google findet Keine HF Litze Verbaut da Spart man sich doch wenn man es richtig ausrechnet ne Menge Kupfer?(vor allem bei den Höherfrequenten Weichen.)

 

[netstalker]

Meinst du jetzt Litze versus massivem Draht?
Was soll das mit der Frequenz zu tun haben?

 

[the flix]

Im Audiofrequenzbereich hast du noch keine HF-Effekte (auch keinen nennenswerten Skin-Effekt), das ist alles NF.

 

[ferrum]

Ja also Gegeneinander isolierte Litzen die Verflochten sind damit umgeht man den Skin(http://de.wikipedia.org/wiki/Skin-Effekt) und Proximityeffekt(http://de.wikipedia.org/wiki/Proximity-Effekt_(Elektrotechnik)). Das Problem ist das durch das eigene Feld des Drahtes und des der Benachbarten Drähte die Stromdichte Im Randbereich des Drahtes ansteigt dadurch steigt natürlich auch der Ohmsche Widerstand und man braucht bei Höheren Frequenzen einen Dickeren Draht. Dies Umgeht man durch viele Einzelne Litzen wo da die Einringtiefe überall konstant ist. Rentabel wird das ganze bei Audiofrequenzen Ab einem Drahtdurchmesser von 1,5mm also nur bei hohen Leistungen. Bei Ausgangsfiltern von Class-D Verstärkern aufgrund der erhöhten Schaltfrequenz schon viel früher. Wie viele einzellitzen man verwenden sollte und wie Dick die sein sollten muss man individuell abschätzen bzw. berechnen. z.b. braucht man bei dem 200kHz Ausgangsfilter von meinem Verstärker grob 11 Einzellitzen a 0,3mm um grob das Optimum zu nutzen. Bei einer 20kHz frequenzweichen dieser Leitungsklasse wird es rentabel 2-3 Litzen a ca. 0,6-0,8mm zu benutzen. Das Spart zwar nicht viel aber doch ein bischen. Im bassbereich ist es Natürlich wie Du gerade Gesagt Hast irrelevant

 

[netstalker]

OK - wenn wir uns im Bereich der Hochfrequenztechnik (nicht Kurzwelle - eher UHF/SHF), im Leistungsbereich bewegen WÜRDEN dann wäre Skin-Effekt ein Problem.
Die Verluste durch Skin-Effekte sind im NF-Bereich (unter100kHz) irrelevant. Solche Überlegungen kann man bei Überlandleitungen mit 220KV anstellen, da sind die Leitungslängen ein wenig größer und die zu übertragende Leistung ist ein wenig größer als in der PA Technik.

Wer etwas anderes behauptet ist ein Geldmacher, der mit Super-Duper-Oxygen-Free-Litzenkabel zu 80€ per Meter für die Auto-Stereo-Super-Anlage Geld machen will.
Bei PA - Anwendungen von Skin - Effekt zu sprechen ist Mojo (ich weiß - man diskutiert heiß in HiFi Foren über dieses Thema).

Selbst im GHz - Bereich setzt man sog. Semi-Rigid-Kabel ein; das sind Koax-Kabel die einen (relativ=semi) starren Außenleiter haben und einen (relativ)starren Innenleiter.

 

[ferrum]

Naja wenn man genau rechnet hat das schon einige verteile deswegen hab ich auf meinen Frequenz Weichen 2 Einzellitzen Parallel eingeplant. Das Problem ist dass die Endringtiefe unabhängig von dem Drahtdurchmesser ist d.h wenn man einen kleinen Drahtdurchmesser hat ist das echt irrelevant aber wenn man größere Draht dicken hat ist es schon eine Überlegung wert. Daneben hat man natürlich noch den Vorteil dass dünnere Durchmesser besser zum wickeln sind also eine Spule sauber mit 2mm Draht zu wickeln ist richtig Scheise.

 

[mHs]

Naja wenn man genau rechnet

Da sind wir wohl wieder bei dem Unterschied zwischen Theorie und Praxis angekommen. In der Theorie gibt es diesen Unterschied übrigens nicht, in der Praxiss schon .

hat das schon einige verteile deswegen hab ich auf meinen Frequenz Weichen 2 Einzellitzen Parallel eingeplant.

Vermutlich wird der Effekt, den du damit erzielen kannst, mehr als deutlich unter den Einflüssen der Fertigungsschwankungen der verwendeten Einzelkomponenten liegen (jedenfalls lasst deine Aussage zum Budget das mit recht hoher Wahrscheinlichkeit erwarten)

ist es schon eine Überlegung wert.

Vorschlag:
Du baust eine Frequenzweiche mit 2 parallelen Einzellitzen auf, die andere mit einer Einzellitze. Diese Weichen baust du in sonst identische Tops ein. Mit identischen Musikmaterial (Monosignal) betreibst du abwechselnd die Boxen und lässt sie auch von mehreren unbedarften Personen beurteilen, die den Unterschied nicht kennen.
Über die Schilderung des Ergebnisses dieses Tests würde ich mich sehr freuen.

Daneben hat man natürlich noch den Vorteil dass dünnere Durchmesser besser zum wickeln sind also eine Spule sauber mit 2mm Draht zu wickeln ist richtig Scheise.

Wenn ich eine Spule mit einem2 mm Draht brauche, dann kaufe ich mir eine entsprechende Spule. Die ist dann im Allgemeinen von einer Maschine gewickelt, die das dann auch sehr gleichmäßig und ordendlich hinbekommt.


Bitte nicht falsch verstehen:
Ich möchte dir deine Ideen und Überlegungen nicht ausreden. Ich vermute aber, dass sie in der praktischen Anwendung kaum bis keine Relevanz haben. Bei Boxen nahmhafter Hersteller, die sich in etwa in dem Preisbereich befinden, den du auch anstrebst, sind mir solche parallele Einzellitzen jedenfalls noch nicht untergekommen.

 

[netstalker]

Wie mHs schon erwähnt hat: die Unterschiede die in einer Lautsprecherbox durch den Einsatz von Litze statt Draht entstehen sind eher Homöopathisch - ich behaupte dass z.B. Ungenauigkeiten bei der Montage der Treiber oder selbst in der Aufstellung der Box(en) am Venue wesentlich größeren (und dabei auch hörbaren) Einfluss auf den Sound haben.
Unter Berücksichtigung von Leitungslängen und daraus resultierenden Widerständen in Relation zur Abgestrahlten Leistung ist dieser Ansatz Haarspalterei - vor allem wenn berücksichtigt dass zum Verdoppeln der "Lautheit" (ich schreibe mit Absicht nicht Lautstärke) eine VerZehnfachung der Leistung notwendig ist. Da sind die Milliwatt die hier verloren gehen würden für die Katz.
Ein durch die Bauteiletoleranz der Kondensatoren in der X-Over entstehender Phasenfehler kann dagegen schnell einen "merkbaren" Anteil der Leistung eliminieren.