Cabassechassis

[W.O.L.F. 0]

In einer der letzten K&T wurden Chassis von Cabasse

(20er glaube ich) vorgestellt.

Hat jemand Erfahrung mit diesen Teilen, und was für ein Gehäuse ist sinnvoll( In K&T wurde ein geschlossenes vorgeschlagen)?

 

Reinhard

 

[klopp 0]

Hallo Reinhard!

 

Erfahrung mit den Teilen habe ich nicht; ich wunderte mich jedoch auch über den ungewöhnlichen Parametersatz (Test übrigens in Hobby HiFi, nicht bei der Konkurrenz). Timmermanns fiel nichts anderes ein als ein geschlossenes Gehäuse; das macht allenfalls mit aktiver Entzerrung Sinn. Perfekt passen die Parameter jedoch für eine Bandpass-Transmissionline, wie sie einmal in einer älteren K&T-Ausgabe beschrieben wurde. Mit dem dortigen Conrad-Treiber, der ähnliche Resonanzfrequenz und Güte aufwies, ließen sich ca. 30 Hz als untere Grenzfrequenz erzielen. Bei der Bandpass-TML strahlt der Tieftöner mit der Rückseite in eine geschlossene Kammer und mit der Vorderseite in eine Line.

 

Auch als Horntreiber wäre der Cabasse-20er sicher gut geeignet, aber Hörner sind Geschmacksache.

 

MfG Peter Klopp

 

[votec 0]

hi peter,

hast du weitere informationen zu der bandpass-tml?

mfg votec

 

[klopp 0]

Hallo votec!

 

Der Artikel über die Bandpass-TML stand in Klang&Ton 2/94. (Wenn du willst, kann ich ihn dir als Scan zusenden; leider sind es gut 3 MB.) Sehr brauchbar zum Verständnis vom Bandpassgehäusen ist der Aufsatz von Jean Margerand im "Elektor-Plus"-Heft Nr.12 "Hifiboxen" von 1990.

Auch die deutsche Firma T & A aus Herford bot (bietet?) Lautsprecher nach dem Bandpass-TML-Bauprinzip an, allerdings mit ventiliertem rückwärtigem Gehäuse.

Optimal zur Berechnung von Bandpass-TML geeignet ist wahrscheinlich das Programm AJ-Horn, das ich aber nicht besitze.

 

 

Da ich mich schon einmal mit einem anderen Lautsprecher-Enthusiasten über die Konstruktion unterhalten habe, kann ich dir eine Beschreibung des K&T-Entwurfs und einen etwas länglichen theoretischen Erklärungsversuch anbieten. Von dem ursprünglichen Entwurf bin ich nicht voll überzeugt, da mir Wirkungsgrad und Belastbarkeit etwas gering erscheinen. Der Cabasse-Treiber weist jedoch gegenüber dem Conrad-Treiber einen 5 dB höheren Wirkungsgrad und eine höhere mechanische und elektrische Belastbarkeit auf, so dass diese Kritik jetzt entfällt. Ausserdem besteht nun die Möglichkeit, durch Verzicht auf etwas Wirkungsgrad das Ausschwingverhalten zu verbessern.

 

Zu dem Klang & Ton -Bauvorschlag:

 

a) Konstruktion:

 

- Der Tieftöner hat die Parameter:

Re=3.3 Ohm

fs=50 Hz

QTS=0.62

Vas=26 l

SPL=88 dB

 

- Er arbeitet mit der Rückseite auf ein stark bedämpftes, geschlossenes Volumen von 23 l. Als Einbaugüte ist QTS´=ca. 1 angegeben, als Einbauresonanzfrequenz fs´=ca. 60 Hz .

- Mit der Frontseite arbeitet der Tieftöner auf eine ungefaltete, 1.4 m lange und einseitig mit Noppenschaumstoff bedämpfte Line. Die Länge der Line entspricht einer Viertelwellenresonanz bei ca. 60 Hz. Die Line verjüngt sich zum Ende hin auf eine Querschnittsfläche, die etwa 70 % der Membranfläche beträgt.

 

- Der Tieftöner ist mit einem sehr tief einsetzenden Filter zweiter Ordnung beschaltet (10 mH Ferritkern, 400 microF) .

 

Messwerte:

 

- untere Grenzfrequenz (-3 dB): 27 Hz

- Übernahmefrequenz zum Mitteltöner: etwa 100 Hz

- Bei 180 Hz zeigt sich im Gesamtfrequenzgang ein 2 dB-Peak (Rest der 3/4-Wellenresonanz, der nicht vom Filter unterdrückt wurde). Ein TML-Loch gibt es nicht.

- Ohne Filter strahlt die Line bis 500 Hz Schall ab. 3/4-, 5/4-, 7/4- und 9/4-Wellenresonanz sind als Peaks im Schalldruck-Frequenzgang erkennbar. Dazwischen bricht der Frequenzgang jeweils nur um einige dB ein.

- Schalldruckpegel der Lautsprecherbox (2.83 V, auf 1 m): 82 dB

 

c) Klangbeschreibung der Basswiedergabe:

 

- "extrem tief"

- "TML-typisch weich"

 

 

Interpretation / Erklärung auf dem Hintergrund der Bandpasstheorie:

 

a) - Der Basstreiber eignet sich aufgrund seiner Parameter nicht für Bassreflexgehäuse (Güte zu hoch) und nicht für geschlossene Gehäuse (Freiluft-Resonanzfrequenz zu hoch). Denkbar sind dagegen Bandpassgehäuse, herkömmliche Transmissionline-Gehäuse und auch Bandpass-Transmissionline-Gehäuse, wobei letztere die tiefste untere

Grenzfrequenz bei noch akzeptabler Gehäusegröße ermöglichen. Die beiden erstgenannten Möglichkeiten - insbesondere Bandpassgehäuse - böten jedoch prinzipiell einen wesentlich höheren Wirkungsgrad.

Allgemein gilt: Um für Bandpass-TMLs geeignet zu sein, sollte ein Treiber folgende Eigenschaften besitzen:

 

1. Eine nicht zu hohe Resonanzfrequenz fs, damit die Einbauresonanzfrequenz fs´ausreichend niedrig ausfällt. Da die Viertelwellenresonanz eine recht große Breite besitzt, muss fs´ jedoch nicht sehr niedrig ausfallen.

 

fs´ berechnet sich nach der Formel für geschlossenene Gehäuse:

fs´=fs*sqrt(1+Vas/V),

wobei hier V das Volumen im Rücken des Treibers bezeichnet. (sqrt steht für Quadratwurzel.)

 

2. Eine in Relation zu fs ziemlich hohe Güte, d.h. fs/QTS < 100. Grund ist die Abhängigkeit des Wirkungsgrads der Konstruktion von

QTS´=QTS*sqrt(1+Vas/V).

 

Die zugehörige Formel für die Wirkungsgradänderung lautet:

deltaSPL_qts´=40*log(QTS´)+6dB

 

Dies bedeutet: Wählt man QTS´ z.B. als 0.5 // 0.7 // 1 ändert sich der

Schalldruckpegel relativ um -6 // 0 // 6 dB.

Eine zu hohe Einbaugüte QTS´ wird jedoch die Impulswiedergabe vermutlich deutlich verschlechtern.

 

3. Einen nicht zu niedrigen Wirkungsgrad des nicht eingebauten Treibers, da der Wirkungsgrad durch den Einbau in der Regel stark absinkt. In diesem Zusammenhang ist auch eine hohe elektrische Belastbarkeit wünschenswert, wenn man hohe Lautstärken erzielen möchte.

 

4. Ein kleines Äquivalentvolumen Vas, damit der Volumenbedarf gering ausfällt.

 

 

- Wichtig scheint mir, die Line möglichst verlustfrei auszulegen, um keinen Wirkungsgrad zu verschenken. Aus diesem Grund wurde die Line in dem Bauvorschlag nicht gefaltet. Ebenfalls im Sinne geringer Verluste fiel die Bedämpfung minimal aus.

 

- Die Funktion der Line formelmäßig zu erfassen, erscheint mir schwierig.

 

Bei Bandpässen errechnet man einen Dämpfungsfaktor S des ventilierten Volumens Vfront mit der Formel S=(1/2*QTS)*sqrt(Vfront/Vas)

 

S bestimmt die Bandbreite B der Basswiedergabe und daher zusammen mit fs´ ( Mittenfrequenz des übertragenen Frequenzbands) die untere Grenzfrequenz.

 

B=(f_h-f_l)/(fs/QTS)

(f_h und f_l sind obere und untere -3dB-Grenzfrequenz.)

 

Hierzu habe ich eine Tabelle gefunden:

 

Bei S=0.4 ist B=1.7172 ,

bei S=0.5 ist B=1.2712 ,

bei S=0.6 ist B=0.9560 ,

bei S=0.7 ist B=0.7206 .

 

S beeinflusst auch den Wirkungsgrad der Konstruktion. Analog zu QTS´ gilt:

 

deltaSPL_s=40*log(S)+6dB

 

Zu kleine Werte für S verschlechtern die Impulswiedergabe und führen zu starker Welligkeit im Schalldruck-Frequenzgang.

 

- Mir ist klar, dass es sehr mutig ist, diese Formeln auf eine Line statt auf ein ventiliertes Frontvolumen zu beziehen, aber ich kann es ja mal probieren...

 

Zunächst ist der Dämpfungsfaktor "S" der Viertelwellenresonanz zu bestimmen. Dazu ermittle ich die Bandbreite B.

 

Die gemessene untere Grenzfrequenz F_l beträgt 27 Hz, die Mittenfrequenz 60 Hz.

Nimmt man eine symmetrische Übertragungsfunktion an, so kommt man auf F_h=60 Hz * (60 / 27)=133 Hz.

Mit Fs=50 Hz und QTS(mit Spulenwiderstand)=0.62*((3.3+0.45)/3.3)=0.705 folgt für die Bandbreite B:

 

B=(133 Hz - 27 Hz) / (50 Hz / 0.705)=1.495 , woraus sich "S"=0.44 in obiger Tabelle interpolieren lässt.

 

"S"=0.44 wäre demnach ein typischer Wert für eine verlustarme Line.

 

Ich will nun aus den Werten für S, QTS´ und SPL auf den Schalldruck (2.83 V, auf 1m) des Lautsprechers schließen:

 

SPL=88 dB

 

deltaSPL_qts´= 40*log(0.62*((3.3+0.45)/3.3)*sqrt(1+26/(1.333*23))+6 dB=40*log 0.958 + 6 dB=5.25 dB

(Dabei sind Spulenwiderstand und effektive Vergrößerung des Rückvolumens durch Dämpfungsmaterial berücksichtigt.)

 

deltaSPL_s=40*log(0.44)+6 dB= -8.25 dB

 

Verlust durch Beugung im Bassbereich: deltaSPL_beug= -6dB

 

Schalldruck-Gewinn durch niedrigere Impedanz und daher höheren Strom gegenüber 8 Ohm (2.83 V entsprechen 1W elektrischer Leistungsabgabe an 8 Ohm, aber 2 W an 4 Ohm):

 

deltaSPL_Imp=10*log(8/3.3)=3.85 dB

 

Verlust durch den Widerstand der Frequenzweichenspule (- Strom durch und Spannung über den Lautsprecher werden kleiner -):

deltaSPL_R=20*log(3.3/(3.3+0.45))= -1.1 dB

 

Dann ist SPL(2.83 V, auf 1 m)= 88 dB + 5.25 dB - 8.25 dB - 6 dB +3.85 dB - 1.1 dB= 81.75 dB

 

Der von K&T angegebene Wert für den Schalldruckpegel der Lautsprecherbox (2.83 V, auf 1 m) beträgt tatsächlich 82 dB!

 

Nicht berücksichtigt habe ich allerdings den Einfluss der Induktivität der Spule im Tiefpass (Tiefpasswirkung und Wechselwirkung mit dem Impedanzmaximum bei der Resonanzfrequenz des Treibers) und eine eventuelle

"Fehlabstimmung" der Line (d.h. eine Differenz der Viertelwellen-Resonanzfrequenz zur Einbauresonanzfrequenz des Treibers).

Dennoch würde ich aus der Rechnung folgern, dass man im Rahmen einer groben Abschätzung der unteren Grenzfrequenz und des Wirkungsgrads mit den geeignet angewandten Bandpassformeln arbeiten darf. Das größte Problem wird sein, die Verluste der Line im Voraus abzuschätzen, wenn man eine vom Klang & Ton-Entwurf abweichende Line (Verlauf und Bedämpfung) verwendet.

 

Zur Performance der Bandpass-TML ist zu sagen, dass die erzielbare untere Grenzfrequenz beeindruckt. Mit einem Bandpassgehäuse ließe sich zwar auch die gleiche untere Grenzfrequenz erreichen, aber nur bei Verwendung eines sehr grossen Gehäuses (>100 l). Erkauft wird die Tiefbassfähigkeit jedoch mit einem schlechten Wirkungsgrad.

Eine Bandpass-Transmissionline reicht weiter als eine herkömmliche Transmissionline in den Bassbereich hinab und besitzt nicht deren üblichen Probleme: Bei gewöhnlichen TMLs kann der durch die Line abgestrahlte Schall, falls die Line nicht sehr stark bedämpft ist, bei bestimmten Wellenlängen pegelmäßig nahezu gleich dem vom Treiber direkt abgestrahlten Schall sein, dabei aber gegenphasig. Die Folge der Schalladdition sind dann tiefe Einbrüche im Schalldruckpegel (, nämlich wenn die Länge der Line 2/4, 4/4, 6/4... der Schallwellenlänge entspricht.) Bei der Bandpass-TML entfällt der direkt abgestrahlte Schall, so dass es nicht zu Auslöschungen durch Schalladdition kommen kann. Freilich gibt es auch bei der TML geeignete Maßnahmen gegen das Auslöschungsproblem, beispielsweise die Verwendung von Helmholtz-Resonatoren innerhalb der Box (kleine Kammern mit Bassreflexrohr in der Nähe des Treibers, ebenfalls eine Klang & Ton-Idee), die den in die Line abgestrahlten Schall bei den störenden Wellenlängen "wegsaugen". Da die Line der Bandpass-TML oberhalb der Viertelwellenresonanz kräftig Schall abstrahlt, ist auch bei Bandpass-TML-Konstruktionen der Einsatz eines Tiefpasses unumgänglich; mit dem Tiefpass wäre aber auch bei einer herkömmlichen TML das Auslöschungsproblem weitgehend behoben.

 

c) Die besonders tiefe Basswiedergabe ist der Hauptvorteil der Bandpass-TML (,sofern man eine tiefe Wiedergabe wünscht, was mitunter vom Hörraum abhängen kann.) Eine weiche Basswiedergabe ist sicherlich nicht jedermanns Geschmack und wohl auch nicht TML-typisch(?; die T & A-Boxen sollen trocken klingen) ; den Grund für diesen Klangcharakter würde ich - sofern keine Raumresonanzen vorlagen - in der Qualität der für den Klang & Ton-Bauvorschlag verwendeten Treiber vermuten. Herr Timmermanns von Klang & Ton hatte damals eine Bandpass-TML mit höherwertiger Bestückung angekündigt, aber nie gebaut; der Cabasse-20er wäre dafür perfekt geeignet.

 

 

 

Mit freundlichem Gruß

 

Peter Klopp