4-Wege Lautsprecher

Grönermeyer Box (öffentlich)

 


von Guido J. Wasser

Herbert Grönemeyer meinte eines Abends, ich solle ihm doch eine Box bauen. So ein richtig schönes Einzelstück ganz nach seinem Geschmack. Die Vorgabe war einfach: ein Lautsprecher zum Abhören von Studioproduktionen aus allen Musikbereichen. Die Boxen integrierbar in einen 30m2-Wohnraum von 3,5 m Höhe. Ein roher Monitor hätte nicht gerade wohnlich gewirkt, also musste ein angemessenes Design gefunden werden. Außer als Referenz für Produktionen sollte damit auch fertige Musik gehört werden. Dabei störten Herber Grönemeyer die teilweise zu hart und spitz aufgenommenen Höhen. Also musste er eine Möglichkeit haben, diese wahlweise abzusenken, ohne die oberen Mitten zu beeinflussen.

Für einen Monitor kommt nur die aktive Variante in Frage. Der Eingang ist für Studio-Normpegel ausgelegt und die Lautsprecherchassis sind direkt mit einem Leistungsverstärker verbunden. Durch die kurzen, dicken Leitungen zwischen Verstärker und Lautsprecher ist die Impulsübertragung optimal. Jeder Verstärker arbeitet dabei nur in einem schmalen Frequenzbereich und muss sich nicht mit Differenzfrequenzen herumplagen, die Intermodulationen erzeugen können Die Auftrennung der Frequenzbereiche erfolgt leistungslos über eine Aktivweiche vor den Endstufen. Dadurch sind die Frequenzgänge und die Impulsübertragungen nicht von der komplexen Impedanz des jeweiligen Lautsprecherchassis abhängig.

Im Tief- und Mitteltonbereich ist eine passive Weiche immer ein qualitativer Kompromiss. Auch große, teure High-End-Spulen haben so hohe Innenwiderstände, dass der Dämpfungsfaktor eines guten, guten Verstärkers von ca. 100 – 500 auf mickrige 10 gedrückt wird. Ein Vergrößern des Drahtquerschnittes bringt wenig, da dadurch mehr Windungen benötigt werden und somit Drahtlänge und Widerstand steigen. Auch die erforderlichen Kondensatoren von 100 – 200 µF sind problematisch. Tonfrequenz-Elkos scheiden aus qualitativen Gründen aus. Folien-C’s müssen parallel geschaltet werden, so dass pro Wert schließlich auch um DM 200,- anstehen. Eine gute passive Weiche in diesem Frequenz- und Qualitätsbereich kostet also mehr, ohne dass die Vorzüge des aktiven Konzeptes erreicht werden.

Ein Aktivkonzept

Da Abkupfern und Optimieren immer leichter ist als neu Entwickeln, lag es nahe, die Konstruktion an die Referenzbox für CD-Produktionen „Sardec CH-2“ anzulehnen. Diese Referenzeinheit wurde von rund einem Dutzend Mitgliedern der Audio Engineering Society entwickelt. Durch die teure Elektronik bei CD war kein finanzielles Limit für die Box festgelegt und so wurde aus dem Vollen geschöpft.

Samuel H. Goldstein aus Kalifornien holte sich im Auftrag der Schweizer SARDEC (Swiss Acoustic Research and Development Engineering Company) die besten Spezialisten aus den Labors der Großfirmen und High-End-Szene. Die Hochtöner kamen von Matsushita, Mitteltöner ist ein modifizierter Quad, die Tieftöner wurden dafür extra in Deutschland gefertigt. Die Endstufentransistoren werden von Hitachi gebaut, die Schaltung dafür stammt aus einer US-Hexenküche, die Weiche entwickelte Nagami von Sony Tokyo, die Basskorrektur stammt aus einer AES-Arbeit von 1978, Regelung und digitale Überwachung ist deutsche Ingenieurarbeit etc.

Also musste ich nur die Rosinen herauspicken und dort eine Vereinfachung anstreben, wo die Qualität der CH-2 für Wohnräume überzogen und teuer ist. Der maximale Schalldruck der Referenz von 120 dB (20Hz bis 20 kHz) ist zu Hause unnötig. Daher benutzte ich denselben Tieftöner, aber nicht in dreifacher Ausführung. Die damit erreichbaren 110dB bis 30 Hz herunter sind immer noch gigantisch. Im Hochtonbereich wurde derselbe Bändchen-Lautsprecher von Matsushita eingeplant, jedoch auch nur einfach. Kurzzeitig sind damit auch Pegel bis an die Schmerzgrenze möglich. Die breitere vertikale Abstrahlung stört in dem hohen Wohnraum nicht. Im Mitteltonbereich konnte der Quad-Elektrostat nicht verwendet werden. Nicht nur sein Preis, sondern auch die Frontabmessung von 65 x 85 cm und die aufwendige Modifikation mit akustischem Sumpf sprachen dagegen.

Es blieb also ein Loch von 160 Hz bis 6 kHz zu füllen. Der Tieftöner erreicht mit seiner 25-cm-Membran erst bei 680Hz λ/2 , wo eine erste Bündelung einsetzt. Um diese genügend abzudämpfen, sollte die Trennfrequenz eine Oktave tiefer liegen. Der Hochtöner klirrt unterhalb 4 kHz durch Unlinearitäten bei hohem Schalldruck.

Mit etwas Sicherheitsabstand war der fehlende Übertragungsbereich jetzt nur noch 340Hz bis 5 kHz. Um Fehler an den Bereichsenden um mindestens 20 dB dämpfen zu können, sind mit je einer Oktave Reserve 6 Oktaven von einem Chassis abzustrahlen.

Für die untere Frequenzgrenze soll die Membran groß sein, um mit wenig Hub (Dopplerverzerrungen) genügend Schalldruck zu erzeugen. Bei der oberen Frequenzgrenze soll der Membrandurchmesser kleiner als die Wellenlänge sein, denn schon bei λ/2 treten erste Richtkeulen auf, die mit steigender Frequenz zu unkontrollierbarem Abstrahlverhalten führen. Ein Durchmesser von 5 bis 7 cm ist daher ein guter Kompromiss.

Meine Skepsis, ein Chassis für diesen weiten Bereich zu finden, wurde durch ein Datenblatt von Dynaudio zerstreut. Für die D 52, eine Kalotte mit 52 mm Durchmesser, wurde ein Frequenzgang wie Bild 1 angegeben. Da die Daten ausführlich mit Mess-Schrieben untermauert waren, vertraute ich ausnahmsweise diesem Blatt.

Also wurde ein Gehäuse gezimmert, die Chassis eingebaut und mit externer Weiche und vorhandenen Leistungsverstärkern die Box nach Angaben der Chassishersteller eingepegelt.

Ein erster Hörversuch war frustrierend. Der Bass bumste, die Höhen waren zu leise, und obere und untere Mitten fehlten weitgehend. Im Bass traten stehende Wellen im Gehäuseinneren auf, und das provisorische Gehäuse vibrierte durch zu geringe Wandsteife. Der Hochtonbereich konnte durch Pegelerhöhung angeglichen werden. Die Herstellerangabe 92 dB/1 m/1 W ließ sich nicht mit den übrigen Chassis vergleichen, da die Abstrahlung beim Bändchen tonnenförmig erfolgt und dadurch ein zu hoher Wirkungsgrad in den Daten vorgegaukelt wird.

Viel besser war das Klangbild nach dieser Korrektur auch nicht. Eine Messung im reflexionsfreien Raum zeigte dann auch einen Frequenzgang mit stark abfallenden unteren und oberen Mitten. Nachmessungen an einem zweiten Chassis (Bild 2) mit und ohne Schallwand bestätigten den Verdacht, dass die meisten Datenangaben in der Akustik mehr oder weniger geschönt sind. Weitere Messungen an ähnlich angepriesenen Mitteltönern zeigten, dass ein dynamisches Chassis keine 6 Oktaven im Mittenbereich mit konstanter Amplitude abstrahlen kann.

Wie weitergehende Berechnungen zeigten, muss der Bereich in zwei Teilbereiche zerlegt werden. Also ist das Optimum ein Vier-Wege-System, dessen einzelne Chassis je vier Oktaven wiedergeben können, wovon in der Kombination nur der optimale Bereich von 2 bis 3 Oktaven pro Chassis eingesetzt wird.


Elektronik

Als Verstärker boten sich die Power-FET-Schaltungen von Elektor an, die ich schon vor einiger Zeit im Labor geprüft hatte. Von der Konzeption her ist die Schaltung der überragenden SARDEC-Endstufe ähnlich.

Der Tieftöner mit seiner 10 cm-Antriebsspule benötigt den höchsten Strom, also wird für ihn die Variante mit vier Endtransistoren eingesetzt. Für den Mittel- und Hochtonbereich sind je zwei Transistoren ausreichend. Durch die vollkomplementäre Schaltung ist die Verstärkung von der Versorgungsspannung praktisch unabhängig. Lediglich die maximale Aussteuerung reduziert sich bei geringerer Versorgungsspannung. Um unterschiedliche Netzteile mit unterschiedlichem Massepotential zu umgehen, wurden alle Verstärker mit den gleichen Endtransistoren bestückt und von einem gemeinsamen Netzteil gespeist. Zwischen Lade- und Sieb-Elkos wurde eine Drossel eingefügt. Der beste Trick aus dem Röhrenzeitalter, um Brummkomponenten bei hohen Strömen zu eliminieren.

Der Einschaltknall dieser Verstärker wurde unhörbar, nachdem ein Print mit Hochstromrelais alle Lautsprecher erst einige Sekunden nach dem Einschalten an die Lautsprecher schaltete. Gleichzeitig prüft er, ob Gleichspannung am Ausgang liegt und schaltet in diesem Störfall alle Lautsprecher ab. So kann weder eine Schwingspule durchbrennen, noch eine Box z.B. ohne Hochtöner laufen.

Als Weiche wurde auch eine Elektor-Platine benutzt und mit Besselfiltern 4. Ordnung bestückt. Bessel hat keine Impulsverzerrungen, jedoch im Übernahmebereich keine große Steilheit. Klanglich also das Beste, sofern die einzelnen Lautsprecherchassis noch mindestens eine Oktave neben ihren Einsatzbereich sauber arbeiten. Die gesamte Verstärkerelektronik mit Weiche, Relais und Netzteil wurde auf eine Alu-Kühlschiene von 40 x 50 cm mit 4 cm Rippentiefe montiert. Hier zeigte sich, dass der Aufwand an Mechanik bei professionellen Anforderungen höher als bei der Elektronik ist. Ein Zusammenschustern der Prints auf irgendein Chassis bringt nur Probleme bei Trafobrummen, elektrischer und magnetischer Verkopplung, ganz zu schweigen von mechanischer und elektrischer Sicherheit und Stabilität. Nach dem Einbau einer Fernschaltung mit Einschaltstrombegrenzung war die Elektronik fertig; ein 21 cm hoher Klotz von 35 kg Gewicht. Ein Dauerlauf mit der maximalen Leistung aller Verstärker von rund 350 Watt zeigt auch nach einer Woche nur eine unwesentliche Erwärmung.


Die endgültige Konstruktion:

Bass

Der Tieftöner, ein modifizierter Isophon PSL 320/400S, gehört unbestritten zu den weltbesten Basschassis. Ein verwindungssteifes Aluchassis führt die 250er-Nawi-Membran mit 100 mm-Antriebsspule. Zusammen mit dem 190 mm großen Magneten mit 0,9 Tesla/2,55 Milliweber ergibt sich ein Qts von 0,35 bei einer Resonanzfrequenz von 22 Hz.

Optimales Impulsverhalten ergibt sich bei einem Qtc von 0,5. Beim Äquivalentvolumen des Chassis von 155 dm3 ist das theoretische Nettovolumen der Box 149 Liter. Durch die Erhöhung der Schallgeschwindigkeit um rund 20 % bei Füllung mit Acrylwatte muss das Nettovolumen 124 Liter betragen. Eine Erklärung der Zusammenhänge erfordert einen mehrseitigen Artikel. Glauben Sie einem alten Akustiker einfach die langwierig errechneten und empirisch erprobten Daten!

Also wurde ein säulenartiges Gehäuse mit der Grundfläche (außen) von 40 x 47 cm gebaut. Die Höhe war vorne 90 und hinten 120 cm, wobei oben der Raum für die Elektronik freigehalten wurde. Die gesamte Konstruktion besteht aus 10-fach verleimtem finnischem Birkensperrholz von 25 mm Dicke. So ist eine hervorragende Wandsteife bei relativ geringem Gewicht möglich.

Die obere Grenzfrequenz des Tieftöners wurde mit 200 Hz festgelegt. Da die Weichen nach einer Besselfunktion 4. Ordnung arbeiten, ist das Signal bei rund 400 Hz auf 1 % Leistung reduziert. 400 Hz entsprechen λ/2 von 42,5 cm. Der Innenraum der Box wurde daher vertikal unterteilt, so dass nirgendwo parallele Flächen Abstände > 40 cm erreichen können. Wo keine parallelen Flächen existieren, können sich keine stehenden Wellen aufbauen. Die erstmögliche Resonanz im Gehäuseinnern könnte sich also erst oberhalb 400 Hz aufbauen. Da strahlt der Tieftöner weniger als 1 % der Schallleistung ab und diese relativ kurzwellige Energie wird durch das Dämpfungsmaterial in Wärme umgewandelt, tritt also akustisch nicht mehr in Erscheinung. Zusätzlich zur Resonanzdämpfung des Innenraumes wurden schmale Leisten hochkant diagonal auf alle Innenflächen geleimt. Diese Erhöhung der Wandsteife unterbindet alle Restvibrationen, so dass das Gehäuse keinen messbaren Schall mehr aussenden kann. Die Verstrebungen wurden empirisch ermittelt, indem Beschleunigungsaufnehmer die Wandbewegungen registrierten.

Nach Einbau des Tieftöners und Abdichtung mit Silikon-Kautschuk zeigte sich der erwartete Frequenzgang nach Bild 3

Die Resonanzfrequenz lag bei 31,5 Hz. Also wurde die Basskorrektur elektronisch nach BILD 4 vorgenommen.

So ergibt sich ein konstanter Amplitudenfrequenzgang bis 30 Hz. Subsonische Störungen, die das System übersteuern oder zumindest Intermodulationen hervorrufen, werden unhörbar gemacht. Keine andere Konstruktion erlaubt so gutes Impulsverhalten, ausgeglichenen Frequenzgang ohne Einbrüche und das Fehlen jeglicher Laufzeitverzerrungen.

Mittenbereich

Ab 200 Hz wurde der unkonventionelle Dynaudio 17 W 75 eingesetzt. Die 120-mm-Membran wird von einer 75-mm-Schwingspule angetrieben. Dadurch ergeben sich ungewohnt großzügige Antriebsverhältnisse. Der Membrandurchmesser entspricht der Wellenlänge von 2,8 kHz. Um auch hier Richtzipfel in der Abstrahlung zu umgehen, wird rund 1,5 Oktaven davor, bei 1 kHz, die obere Grenzfrequenz festgelegt. Der Hersteller gibt den Übertragungsbereich mit 50 Hz bis 2,5 kHz an.

Das Chassis muss in der Box vor dem Innendruck des Tieftöners geschützt werden. Die gemessene Resonanz des nicht eingebauten Chassis lag bei 40 Hz, seine Güte Qts bei 0,75 und sein Äquivalentvolumen bei 18 dm3. Mit einem mit Acrylwatte gefülltem Kubus von 30 cm Länge hinter dem Chassis ergab sich ein Q von 1,15 bei einer Resonanzfrequenz von 61 Hz. Auf den ersten Blick sieht das alles nicht so gut aus: ein Qtc von 1,15 ergibt eine Erhöhung im Frequenzbereich sowie langsame Ein- und Ausschwingvorgänge. Für Theoretiker mit Halbwissen dürfte diese Kombination schon schlecht klingen. In der Praxis klingt sie jedoch hervorragend.

Das Paradoxon ist einfach. Das zu hohe Qtc ist nur bei der Resonanzfrequenz störend. Eingesetzt jedoch wird der Lautsprecher erst bei der dreifachen Frequenz. Da verbessert das geringe Luftpolster hinter der Membran durch die hohen, gleichmäßigen Rückstellkräfte auf der Gesamt-Membranfläche die Impulsübertragung. Das Dämpfungsmaterial im Rohr absorbiert stehende Wellen völlig, so dass keine Resonanzen auftreten können.

Für den Bereich 200 Hz bis 1 kHz ist die Kombination also geradezu optimal. Sogar rund 1,5 Oktaven unterhalb und oberhalb des Übertragungsbereiches ist das System störungsfrei einsetzbar. So können auch hier, wie in der gesamten Weiche, Besselfilter eingesetzt werden. Diese haben optimales Impulsverhalten, verlangen aber durch ihren flachen Übergangsbereich nach Chassis, die eine große Bandbreite störungsfrei verarbeiten. Bei Lautsprecherkonstruktionen muss eben in mehreren Ebenen gedacht werden.

Unterer Hochtonbereich

Für den Messtechniker ist 1 kHz die Mitte des Hörbereichs. Musikalisch jedoch sind 440 Hz, der Kammerton a, die Mitte. 1 kHz liegt mehr als eine Oktave höher. Diesen unteren Hochtonbereich übernimmt eine superleichte Titankalotte von MB mit kräftigem Antrieb. Herkömmliche Kalotten begrenzen die Dynamik, so dass bei plötzlichen Lautstärkesprüngen die Impulse flach und kraftlos, teilweise auch verzerrt erscheinen. Weiche Kalotten knicken durch fehlende Steife in der Mitte ein und taumeln bei großen Lautstärken, da sie nur in einer Ebene geführt werden

MB’s 55er-Kalotte ist inklusive Spulenträger aus einem Stück Titan gezogen. Dieses Material hat die Festigkeit von Stahl bei nur halbem Gewicht. Zusätzlich ist die Wärmeleitfähigkeit gut, so dass hohe Verstärkerleistungen thermisch über die Kalotte abgeführt werden können. Dies ist für explosive Impulse wichtig, denn die Verlustleistung muss irgendwohin. Dynamische Lautsprecher haben schließlich Wirkungsgrade um 1 %. Die restlichen 99 % muss man irgendwohin loswerden, wo sie keinen Schaden anrichten können.

Bei Chassis, die beidseitig offen sind, kann die Luftzirkulation die Hitze abführen. Kalotten jedoch sind meist hinten durch das Magnetsystem völlig geschlossen, so dass Hitzestaus entstehen, die den Magneten aufheizen und in seiner Feldstärke verändern. Auch werden Klebestellen zwischen Kalotte und Schwingspulenträger aufgeweicht. Steile Impulse können dann nicht mehr übertragen werden. Da MB’s Kalotte und Spulenträger aus einem Stück Titan bestehen, kann nichts aufweichen, und die Wärme geht problemlos über die große, schwingende Oberfläche der Kalotte weg. Dadurch kann wesentlich mehr elektrische Leistung sauber in Schall umgewandelt werden.

Der Membrandurchmesser entspricht der Wellenlänge von 6,2 kHz. Das System arbeitet zwar noch über 10 kHz hinaus, jedoch mit stark ändernden Richtzipfeln in der Abstrahlung. Deshalb setze ich die Kalotte nur bis 5,5 kHz ein.

Hochton

Bei 20 kHz müsste der Membrandurchmesser kleiner als 17 mm sein, um nicht stark zu richten. Kalotten dieser Größe sind, genauso wie der Ionenlautsprecher, nicht in der Lage, bei der unteren Übernahmefrequenz von 5,5 kHz genügend Schalldruck abzustrahlen. Die beste Lösung für den Bereich ist ein Bändchenlautsprecher mit schmaler, senkrecht angeordneter Membran.

Bei Matsushita EAS 10-TH 400 ist das Bändchen durch einen Richtsteg senkrecht unterteilt, so dass zwei Membranen von 5 mm Breite und 65 mm Höhe entstehen. Horizontal ist die Abstrahlung bis weit über den Hörbereich hinaus ohne Einbrüche in der Abstrahlung. Vertikal so, dass beim Sitzen oder Stehen kein Unterschied hörbar wird, jedoch weder der Teppichboden noch die Decke vom Schall getroffen werden.

Das Technics-Bändchen wurde ursprünglich als Ultraschall-Wandler entwickelt. Um die geforderten 100 kHz übertragen zu können, mussten spezielle Magnetstrukturen und eine Membran mit einer dynamischen Masse von 70 Milligramm entwickelt werden. Dies kommt unseren High-End-Forderungen entgegen, denn eine solche Konstruktion kann auch den steilsten Impulsen im Hörbereich noch folgen. Das davor geschaltete Horn ist nur wenige Millimeter tief, wirkt also im Hörbereich noch nicht und kann deshalb auch keine typischen Hornverzerrungen im Amplituden- und Zeitbereich hervorrufen.

Weiche

Das Auftrennen der einzelnen Frequenzbereiche übernimmt die an andere Stelle in diesem Elektor-Special beschriebene Aktivweiche. Geschaltet ist sie nach Bessel 4. Ordnung. Die Elektronik war schon fertig aufgebaut, als ich mit dem ersten Dreiweg-System in eine Sackgasse geriet. Jetzt hatte ich plötzlich ein Vierweg-System, das mit externer Elektronik ausgezeichnet lief, jedoch eine Dreiweg-Elektronik dazu.

Ein Umbau der ersten Elektronik war dann allerdings problemlos. Die ursprünglich obere Trennfrequenz von 5,5 kHz rechnete ich auf 1 kHz um. Jetzt fehlten nur noch ein Hoch- und ein Tiefpass bei 5,5 kHz. Bei dieser hohen Frequenz ist auch eine passive Lösung nicht mehr mit Kompromissen wie im Mittel- und Tieftonbereich behaftet. Die Spulen in Reihe können in diesen Werten ohne verzerrende Eisenkerne und mit sehr geringem Innenwiderstand hergestellt werden. Die Kondensatoren sind hochwertige Folientypen, deren geringes Rest-L durch Parallelschalten von Keramik-Kondensatoren praktisch aufgehoben wird.

Beim Tiefpass für die Titankalotte rechnete ich zuerst nach Lehrbuch die Weiche. Wie erwartet, sah dann der Frequenzgang alles andere als lehrbuchmäßig aus. Die ansteigende Impedanz zu hohen Frequenzen – schließlich ist der Lautsprecher auch eine Spule – machte die Berechnungen mit 8 Ohm zunichte. Nach einer Impedanzkompensation sah der Frequenzgang dann endlich richtig aus.

Das RC-Glied parallel zum Lautsprecher wird mit steigender Frequenz um den Betrag niederohmiger, um den die Lautsprecherspule in der Impedanz steigt. Dadurch hat die Weiche die konstante Last, für die sie berechnet ist.

In der Weiche liegt der Längswiderstand, durch die Spulen gegeben, bei rund 200 Milliohm; also ist an diesem Chassis immer noch ein Dämpfungsfaktor von 40 möglich. In diesem hohen Frequenzbereich wird die elektromagnetische Dämpfung immer unwichtiger, so dass der Effekt nur noch im unteren Übertragungsbereich dieses Chassis zum Tragen kommt.

Die Berechnung der Hochtonweiche ist auf den ersten Blick einfacher. Das Bändchen des Lautsprechers besteht aus einer hauchdünnen Mylarfolie worauf parallele Leiterbahnen gedruckt sind. Ähnlich dem normalen dynamischen Lautsprecher hängt das Bändchen in einem starken Magnetfeld. Durch den Stromfluss werden die Leiterbahnen im Feld ausgelenkt. Das Bändchen ist also gleichzeitig Membran und kann durch direkten Antrieb und geringe Masse jedem Signal schnell folgen. Frühere Ausführungen (Decca) hatten ein massives Alubändchen, dessen Widerstand bei etwa 0,1 … 0,3 Ohm lag. Zur Leistungsanpassung war ein Transformator davor geschaltet. Beim Matsushita-Bändchen ergeben die vielen parallelen Leiterbahnen einen konstanten Widerstand von 6 Ohm im gesamten Einsatzbereich.

Dadurch könnte die Weiche auf konstante 6 Ohm gerechnet werden. Das wäre einfach, aber noch besser ist es, Mängel im Frequenzgang direkt mit der Weiche auszubügeln.

Der TH 400 hat bei 12 kHz ein Amplituden-Maximum im Frequenzgang und fällt darunter leicht ab. Deshalb wurde die Weiche spiegelbildlich dazu verstimmt, so dass der Frequenzgang ausgebügelt wird.

Eine Impedanzkorrektur ist bei diesem Lautsprecher nicht notwendig, da der Widerstand erst weit außerhalb des Hörbereiches induktiv ansteigt. Dort beeinflusst er die Weiche nicht mehr, sondern sorgt sogar dafür, dass bei HF-Störungen dem Verstärker keine großen Leistungen abverlangt werden.

Herbert Grönemeyer verlangte von seiner Box, dass der Hochtonpegel variabel ist, ohne die oberen Mitten zu beeinflussen. Das Matsushita-Bändchen hat einen recht hohen Wirkungsgrad, so dass ein variabler Widerstand in Reihe dazu ausreicht. Je nach Reglerstellung wird die Weiche anders belastet und ändert dadurch Frequenzgang und Übernahmefrequenz.

Also muss ein L-Regler, der den Widerstand konstant hält, eingebaut werden. Da 6-Ohm-Regler unüblich sind, benutzte ich eine 8-Ohm-Version und modifizierte die Weiche entsprechend. Nach langwieriger Knochenarbeit am Rechner und im Messlabor lassen sich dann die Kurven nach BILD 9 erreichen.

Diese Problematik erklärt auch, weshalb Boxen, die mit einem guten Hochtöner und einfachem Regler nachgerüstet werden, teilweise so enttäuschend klingen. Genauso ein Fiasko bringen gute Chassis mit unterschiedlichem Wirkungsgrad, die einfach mit einer „4-„ oder „8-Ohm-Weiche“ zusammengeschaltet werden.

Dieselben Chassis der „Grönemeyer-Box“, richtig kombiniert, zeigen keine Fehler mehr im Frequenzgang.

Sicher, ein guter Frequenzgang ist nicht alles, aber doch eine wesentliche Grundvoraussetzung für naturgetreue Reproduktionen.


Praktische Erfahrungen

Um der Box einen wohnlichen Charakter zu geben, wurde das 10-fach verleimte finnische Birkensperrholz gespachtelt und geschliffen.

Anschließend spritzte ein Autolackierer fünf Schichten aus dunkelgrauem, fast schwarzem Acryllack mit einer Spur Metallic-Zusatz auf die Box. Dem folgten noch zwei Schichten Klarlack. Jetzt wirkt jede Fläche als schwarzer Spiegel, in dem sich helle Gegenstände geheimnisvoll spiegeln.

Die Elektronik ist über einen Hilfsrahmen fest mit dem Kühlblech verbunden. Diesen 40 x 50 cm großen und 5 cm dicken geschlitzten Aluminiumblock wollte ich nicht verstecken, sondern als Design-Element benutzen. Das Kühlblech schließt die Box oben ab, aber nicht banal waagerecht, sondern um 25 Grad nach vorne geneigt. So nutzte ich den Kamineffekt zur Kühlung aus – die Luft zieht von vorne nach hinten oben durch die Kühlrippen. Neben dem eleganten Aussehen war noch ein rein praktischer Hintergedanke dabei: der schräge Abschluss lässt jeden Versuch von Anna, Herberts Freundin („Anna, meine Poesie…“), einen Blumentopf auf die Boxen zu stellen, abgleiten. Ein Topf an sich wäre nicht so schlimm, er klappert höchstens mal. Gefährlich wird’s erst beim Gießen. Wasser in der Elektronik kann tödlich sein auch für den Gießer.

Die schwere Elektronik verhindert an dieser Stelle auch noch, dass die Box bei extremen Bässen ausweicht und den Bass klanglich aufweicht.

Einschaltautomatiken kommen immer zu spät, schalten bei sehr leisen Pegeln ab oder knallen beim Einschalten. Also wurde der Sony-Vorverstärker TA-E88 mit einem 5-Pol-Cannon-Ausgang versehen, der außer den NF-Signalen beim Einschalten eine 12-Volt-Gleichspannung herausgibt. Damit wird die Boxenelektronik weich aktiviert und schaltet drei Sekunden später automatisch Lautsprecher und Chassis zusammen.

Nach dem üblichen, langwierigen Optimieren der Gesamtanlage auf Brumm-Minimum kann jetzt die Dynamik von PCM voll ausgenutzt werden. Bei digital Null ist absolut nichts zu hören und das nachfolgende Orchestergewitter kann unverzerrt bis zur Schmerzgrenze gesteigert werden. Die Bässe kommen mit Urgewalt ohne Resonanzen oder Nachschwingen. Mitten sind klar und präzise, die Höhen fein konturiert und ohne Aggressivität. Dynamikkompression ist nirgendwo hörbar. Leise und laute Stellen sind genauso klar durchhörbar. Einige mag die unheimliche Präzision der Wiedergabe stören, denn Fehler bei der Aufnahme sind jederzeit hörbar. Verzerrungen im Zeitbereich, die andere Boxen gnädig verdecken, werden hier klar aufgedeckt.

Eine Box nicht für jeden, aber ein ausgezeichneter Monitor mit Design-Ambitionen.

Mit freundlicher Genehmigung der Elektor Verlag GmbH

Kommentare  

# Guest 2012-03-28 09:40
Hallo sehr interesant
aber eine frage woher bekomme ich ein schaltplan von alter Elektor 3weg aktiv weiche platinen layout hbe ich so aus den 88 jahren
heinz
# Theo 2012-03-28 09:53
Hallo heinz,

ich würde es direkt bei Elektor versuchen, die sind ganz freundlich.

:-) Theo
# musikgeniesser 2011-07-04 23:22
Moin Forenten,

im Elektor-Sonderh eft 4 hat Herr Wasser eine perfektionierte Variante der Grönemeyer-Box vorgestellt, die er "Wasserwerk" genannt hat. Die wesentlichen Unterschiede zur Gröbox sind

-- vollaktiver Aufbau mit 4 Endstufen
-- Einbau des 38 cm-Isophon-Bass es 400/385 GJW
-- Netzteil in Drehstromtechnik

Der Artikel enthält sehr detaillierte, fast vollständige Beschreibungen einschließlich technischer Zeichnungen der Gehäuseteile.

Herzliche Grüße

PETER
# HiFi Selbstbau 2011-07-06 09:28
Hallo Peter,

danke für den Hinweis, leider haben wir den Artikel nicht. Wir werden mal danach suchen.

MfG
Das HiFi-Selbstbau Team
# Padder 2010-10-25 19:41
Moin zusammen ...

toller Artikel - definitiv!
Und der Frequenzgang ... ein Traum

Aber mal eine Frage:
Da ich zwei intakte TH400 bekommen kann, würde mich die o. gezeigte (passive) HT-Weichenschal tung interessieren. Insbesondere die SChaltung, die den Frequenzgang glättet.
Ja, ich könnte jetzt auch viele Laienhafte Berechnungsvers uche anstellen, die aber bestimmt nicht zu solch einem Ergebnis führen.

Gibts es also den Schaltplan oben mit Werten???

Habt Dank
# HiFi Selbstbau 2010-10-26 11:54
Hallo Padder,

soviel uns bekannt ist wurden die Werte nie veröffentlicht und wir haben Sie leider auch nicht. Allerdings, wenn Du nicht GENAU diese Kombination nachbaust, ist so oder ein Neuentwicklung fällig. Als Mitteltonkalott e zu Deinen Technics TH400 könnte z.B. die 50 mm Kalotte Dayton RS52AN-8 passen.

MfG
Das HiFi-Selbstbau Team
# GJW 2010-05-20 12:07
Hi Theo.

Die Rocket ist auch ganz schön geworden. Ich fand die detaillierten Erklärungen dazu wirklich gut!
Aber die Grönemeyer-Box war nicht von Elektor, sondern stand nur in dem Heft ;-)

Übrigens gab es zwischen der Sardec CH-2 und der Box für Herbert noch ein Zwischending : die "CH-3". Sie war grösser als die Grö, hatte zwei Tieftöner (Isophon 385/400 GJW) und drei Panasonic-Bändc hen. Habe kürzlich noch eine in Burbank, bei Los Angeles, gesehen. In dem Ort sind nun die Studios, welche vor dem letzten Erdbeben noch in Hollywood waren.

Kann man in Köln oder Umgebung eine Rocket hören? Bin manchmal noch dort - bei der Musik-Produzent in Vera Brandes (Köln-Konzert)
# Theo 2010-05-20 12:48
Hallo Guido,

danke für das Kompliment. Ja diese Sardec-Teile... .leider bin ich nie in den genuß gekommen mal eine hören zu dürfen.

Die Rocket steht bei uns ständig zur Vorführung bereit. Wenn Du Lust hast sie zu hören, würde uns das sehr freuen. Auch um einfach mal eine Meinung von jemandem zu hören der mit solchen Teilen Erfahrung hat. Wenn Du mal wieder in der Nähe bist, einfach mal unter 0221 9921575 wegen Termin nachfragen. Wir sind normalerweise außer Dienstags, täglich ab ca 16:30 Uhr in unseren Räumen. Ende kann offen gestaltet werden, wenn Du erst um 19:00 Uhr könntest wär das auch kein Problem.

:-) Theo
# GJW 2010-05-20 15:25
Hi Theo,

mal sehen, wann ich wieder in der Domstadt bin. Wenn schon, dann im belgischen Viertel - nahe Rudolfplatz - wo ich auch einen Parkplatz habe. In welchem Viertel stehen denn die Rockets?

Übrigens haben nicht nur einige Lautsprecher das Kürzel "GJW". Es existieren auch Produkte wie "7 GJW", die in der CIP als "7x49 GJW" geliste werden ;-)
# Theo 2010-05-21 01:02
Hallo Guido,

die Raketen starten in Köln Holweide, im Gebäude von Toy´s R Us. Parkplätze sind kein Problem. Habe gerade mal nach 7 GJW gegoogelt, wie kommen den Lautsprecher und Schießwerkzeuge zusammen? Echt abgefahrene Kombi :-) Das Gewehr hat aber was, jedenfalls optisch, den Rest kann ich nicht beurteilen.

:-) Theo
+2 # Guido J. Wasser 2010-05-18 01:04
Eben hat mir ein bekannter Techniker diesen Link geschickt.
Witzig, dass solch betagte Konstruktionen heute noch gelesen werden, aber kein Wunder, denn zu der Zeit erreichte die Wandlertechnik mit Brüel und Kjaer, Neumann und Schöps auf der Eingangsseite den Höhepunkt. Auch bei den Lautsprechern gab es danach nur noch preisliche Verbesserungen ;-)

Grüsse aus 4000 ft, wo die Luft etwas dünner ist.

GJW
# Theo 2010-05-20 10:31
Hallo Herr Wasser,

Ihre Box ist auch heute noch Quasi-Standard, zumindest für uns. Wirklich verbessert hat sich, wie Sie schon schreiben, wirklich nichts. Wir haben mit unserer Rocket ein sehr ähnliches Projekt am Start und extrem viel Spaß damit. Allein das der Lautsprecher extrem ehrlich ist und die allermeisten Aufnahmen als mittelmäßig bis schlecht entlarvt macht sehr vielen Leuten Probleme.

Rocket (www.hifi-selbstbau.de/index.php?option=com_content&view=article&id=133:rocket-unsere-neue-akt)
# didi 2010-06-07 21:55
... da kann ich Theo nur zustimmen - die Grundüberlegung en, das Realisierungsko nzept sowie das daraus erzielte Ergebnis sind nach wie vor höchst aktuell!

Das damalige Grönemeyer-Proj ekt war für mich jedenfall Anlaß, in den 70ern "aktiv" zu werden und bin es bis Heute. Siehe dazu auch:
http://www.zz-netz.de/elektronik/DIY_Multimedia.html

Eine schöne Gelegenheit zu sagen:
Danke, Guido J. Wasser :-)

Viele Grüsse
didi

PS: wenn die Rocket dann irgendwann mal als integrierte Aktivlösung daherkäme, wäre es kaum zum Aushalten (und der WAF zumindest verdoppelt). :P
# Stefan Biermann 2012-05-12 17:47
Hallo Herr Wasser,

ich bin gerade dabei so ein altes Wasserwerkschät zchen aufzubauen. Alle Chassis und Bauteile soweit noch aufgetrieben. Nun kämpfe ich mit der Drossel im damals beschrieben Supernetzteil. Ein Schittbandkern SM65 ist de erwähnt. Also innerhalb der Spule kein Eisenkern? Verstehe ich das richtig? Auch kommt mir die Abmessung mit 33x65x27 mm sehr klein vor, wenn ich mir die Bilder in der Elektor von damals anschaue. Kann aber auch täuschen. Leider wurde auch nirgends die Kapazität der Kondensatoren erwähnt. Gibt es da einen Tip? Bin mal gespannt, ob der Infoweg klappt. ;-)

Gruß
Stefan B.
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