PASSIVER SUBWOOFER Technische Daten - WebHTB

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gewinnen wir gegenüber der passiven Ausführung eine zusätzliche Oktave am unteren Ende des Frequenzbereichs. Der -3-dB-Punkt bei 20 Hz (!) verleiht so Filmen mit Surround- Sound ein eindruckerweckendes Baßfundament. D IE PASSIVE V ERSION Um einen Subwoofer an eine schon existierenden Audio-Anlage anzuschließen, muß er über zwei getrennte Anschlüsse für den linken und den rechten Kanal verfügen. Dies bedeutet entweder den Einsatz eines Systems mit zwei Lautsprechern oder eines Lautsprechers mit doppelter Schwingspule. Jede dieser Schwingspulen ist über ein Filter mit einem Kanal verbunden. Wir haben uns für die zweite, platzsparende Möglichkeit entschieden. Der eingesetzte Baßlautsprecher, ein SPH-300TC von Monacor, ist ein relativ preiswerter Typ, der dennoch über einen schwergewichtigen Permanentmagneten verfügt. Der Konusdurchmesser beträgt 30 cm, die für diese Anwendung wichtige Luftverdrängung (V d ) ordentliche 200 cm 3 . Auch die anderen Parameter des SPH-300TC sprechen für einen Einsatz des Lautsprechers in einem Baßreflexgehäuse. Die Abstimmung wurde mit dem Boxen-Simulationsprogramm Boxcalc berechnet, wobei ein günstiger Kompromiß zwischen kleinem Gehäusevolumen und niedriger -3-dB-Frequenz angestrebt wurde. Als Resultat erhielten wir ein 65-l-Gehäuse mit einem auf etwa 23 Hz abgestimmten Reflexrohr. Der Frequenzverlauf der Box in Bild 1 zeigt, daß der -3-dB-Punkt auf etwa 40 Hz liegt, was für einen großen Lautsprecher in einem für Audio-Verhältnisse kleinen Gehäuse ein gutes Ergebnis darstellt. Die Frequenz von 40 Hz ist auch niedrig genug, um den Subwoofer als passive Version in eine schon existierende Anlage zu integrieren. Eine elektronische Korrektur ermöglicht es, noch eine gute Oktave tiefer zu gehen. Diese aktive Variante soll nächsten Monat vorgestellt werden. D IE F ILTER Neben der Wahl des Lautsprechers und der Berechnung des Gehäuses muß noch ein passives Filter entworfen werden. Angesichts der Vorgabe, möglichst preiswert zu bleiben, ist dies bei einem Subwoofer gar kein so leichtes Unterfangen, wie es auf dem ersten Blick erscheinen mag. In Bild 2 ist die Impedanzkurve das Subwoofers abgebildet. Die beiden Schwingspulen sind dabei parallel geschaltet, um ein vertrauenswürdiges Meßergebnis zu erzielen. Die Impedanzangabe muß deshalb für jede Schwingspule verdoppelt Elektor 3/96 1 werden. Die Kurve weist zwei Spitzen auf, eine bei 10 Hz aufgrund der Baßreflex- Abstimmung (die genau im Minimum bei 23 Hz liegt) und die andere knapp über 50 Hz, verursacht von der Resonanzfrequenz des Lautsprechers im Gehäuse. Normalerweise wird die obere Grenzfrequenz eines Subwoofers auf oder niedriger als 100 Hz festgelegt, damit er nicht den normalen Stereo-Boxen ins Gehege kommt. Ein passives Filter funktioniert aber nur ideal, wenn es auch ohmsch abgeschlossen wird. Wählt man aber eine Grenzfrequenz von 100 Hz, verdirbt die Resonanzspitze bei 52 Hz den theoretisch berechneten Frequenzgang des Filters erheblich. Aus diesem Grund muß der Impedanzverlauf des Lautsprechers zunächst korrigiert werden. Häufig glättet man die Resonanzspitze mit zu den Schwingspulen parallel geschalteten 2 Bild 1. Der Frequenzgang des Monacor SPH-300TC in einem 65-l- Baßreflexgehäuse, das auf 23 Hz abgestimmt ist. Bild 2. In der Impedanzkurve der parallelgeschalteten Schwingspulen ist die Spitze ein Problem für das Passivfilter. 55 RCL-Kreisen, die genau auf die Resonanzfrequenzberechnet sind. Die Werte der Bauteile dieser Kreise sind in der Regel dermaßen hoch, daß die Spulen und Kondensatoren nicht nur viel Raum einnehmen, sondern sich die Korrektur der Resonanz auch als ein ziemlich teures Vergnügen erweist. Wir beschreiten deshalb einen anderen Weg: Statt der teuren RCL-Resonanzkreise werden zwei ohmsche Widerstände parallel zu den Schwingspulen geschaltet, so daß die Spitzen zwar nicht komplett verschwinden, aber doch auf zwei harmlose Buckel reduziert werden. Danach kann man die Dimensionierung des Filters einem Simulationsprogramm (hier Calsod) überlassen, so daß der gewünschte Frequenzgang er- reicht wird. Es wurde übrigens - um die Zahl der Bauteile gering zu halten - ein aus L1 und C1 bestehen-
3 des Filter zweiter Ordnung gewählt (Bild 3). Der mit dem bipolaren Elko in Reihe liegende Widerstand R1 dämpft den LC-Kreis ein wenig. Das Resultat der Bemühungen ist in Bild 4 zu sehen. Die obere Grenzfrequenz liegt knapp über 100 Hz, dürfte also in dieser Beziehung gut zu (kleineren) HiFi- Boxen passen. H OLZ UND L EIM Für das Gehäuse der Box sind Spanoder besser MDF-Platten mit einer Stärke von 22 mm oder 28 mm geeignet. Beim Prototyp haben wir wie auch in der Bauzeichnung (Bild 5) sechs rechtwinklige, 28 mm dicke MDF-Platten zu einem Gehäuse zusammengesetzt, das zusätzlich durch ein Versteifungskreuz stabilisiert wird. Die Platten und das Kreuz können mit Hilfe von Schraubzwingen und Holzleim auf recht einfache Art zusammengesetzt werden. Auf die Untersei- te werden zwei Löcher für den Lautsprecher und das 80 mm durchmessende und 365 4 L1 15mH C1 100µ 35V R1 1Ω5 5W 8Ω2 R2 20W LS1 mm lange Baßreflexrohr (PVC-Abflußrohr aus dem Baumarkt) ausgeschnitten. Unten an der Seite ist der richtige Platz für ein Lautsprecher-Anschlußterminal mit vier Bananenklemmen für den Anschluß der Endstufen. Nun kann man das Leergehäuse nach Wunsch bearbeiten (Lack, Furnier,...). Die Box steht auf vier etwa 50 mm hohen elastischen Möbelfüßen, die auf der Lautsprecherseite in den Ecken festgeschraubt oder - geklebt werden. In den freien Raum über dem Versteifungskreuz stopft man locker etwa 0,5 m 2 BAF- Watte. Danach setzt man das PVC-Rohr ein und achtet dabei darauf, daß die Ventilation an der hinteren Rohröffnung nicht durch das Dämpfungsmaterial beeinflußt wird. Der nächste Schritt ist der Aufbau der Frequenzweiche, deren Teile in jedem gut sortierten Elektronikgeschäft oder HiFi-Geschäft erhältlich sein dürften. L1 ist eine Spule mit Ferritkern und einem Durchmesser von 56 mm. Hier sollte man auf gute Qualität (Empfehlenswert: Intertechnik HQ56/15 mH) achten, denn eine schlechte Spule zieht auch in der Regel einen schlechten Klang nach sich. C1 ist - wie im Frequenzweichenbau üblich - ein bipolarer Elko mit glatten Elektroden (ein bipolarer Elko mit rauhen Elektroden funktioniert zur Not auch). Die Widerstände müssen natürlich für die angegebenen Verlustleistungen geeignet sein. Die insgesamt acht Bauteile kann man auf ein Brettchen SPH300 TC 960038 - 13 Bild 3. In dem einfachen Filter kompensiert R2 den Impedanzanstieg, während L1 und C1 für eine Flankensteilheit von 12 dB/Oktave bei einer Eckfrequenz von ungefähr 100 Hz sorgen. Bild 4. Der Frequenzgang von Lautsprecher und Filter. 56 montieren und luftverdrahten oder aber auf einer Experimentier- oder einer speziellen Frequenzweichen- Leerplatine aufbauen. Die Kabelanschlüsse sollten ausreichend massiv sein (AMP-Stecker und -Schuhe). Die fertigen (und vorverkabelten) Filter schraubt man nun in der Box in der Nähe des Terminalausbruchs fest, führt die vier Eingangskabel durch die Terminal-Öffnung und schließt die mit Kabelschuhen versehenen Ausgangskabel (ohne die Polarität zu vertauschen) an die Schwingspulen des Lautsprechers an. Jetzt schraubt man den Lautsprecher fest und setzt auch das korrekt angeschlossene Terminal ein, nicht ohne die Öffnungen gut mit Silikonband abzudichten. Schließlich stellt man die Box auf die Beine, so daß die Membran nach unten zeigt. Der Subwoofer wird nun parallel zu den bisherigen Stereoboxen angeschlossen, deren Wirkungsgrad in der Nähe von 88 dB/W/m liegen sollte. Wer sich für die aktive Version des Subwoofers interessiert, der kann sich mit dem Einkauf der Teile (die Passivweiche entfällt natürlich) und dem Aufbau des Gehäuses die Zeit bis zum Erscheinen des Aprilheftes vertreiben. Stückliste Holz 2 Stück 35 · 36,4 cm 2 (28 mm MDF) (Boden und Deckel) 2 Stück 35 · 61 cm 2 (28 mm MDF) (Seiten) 2 Stück 42 · 61 cm 2 (28 mm MDF) (Vorderseite/Rückwand) 1 Leiste 35 cm (3 · 3 cm 2 ) 1 Leiste 36,4 cm (3 · 3 cm 2 ) (960038) 1 Lautsprecher Monacor SPH-300TC L1 = 15 mH (Intertechnik HQ56/15 mH) C1 = 100 µF/35 V (bipolarer Elko mit glatter Elektrode) R1 = 1,5 Ω/5 W R2 = 8,2 Ω/20 W Experimentier- oder Leerplatine 8 AMP-Platinenstecker, gewinkelt 4 Möbelfüße 5 cm hoch 4-poliges Lautsprecher-Anschlußterminal PVC-Abflußrohr � 80 mm Elektor 3/96
Seite 1: Selbst hochqualitative Klein- und R

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