Noch mal "hoher" Besuch bei HiFi-Selbstbau (Teil 1)

Nachdem wir einen Artikel über die Instandsetzung der FOCAL Expression veröffentlicht haben meldeten sich bereits einige andere Besitzer der Expression, aber auch der Temptation. Diese beiden Modelle waren Ende der 80er Jahre sehr beliebt, und das ein oder andere Exemplar versieht noch heute seinen Dienst zur vollen Zufriedenheit des Besitzers - sofern er einen Ersatz für die Bässe mit Schaumstoffsicken oder eine Firma gefunden hat, die diese Sicken austauscht. Auch an Mittel- und Hochtönern nagte mitunter der Zahn der Zeit.
Alternativ bietet Hr. Zoller ehemaligen Kunden der Expression bzw. Temptation einen Ersatz-Mitteltöner an und empfiehlt bei der Temptation einen Austausch der Bässe durch ähnliche AUDAX Chassis HM210G6 bzw. HM210G0. Für beide Maßnahmen sei eine Weichenmodifikation nicht nötig. Und es gibt sogar Firmen, die die Sicken der Hochtöner erneuern. Ein Kunde hatte beide Tipps befolgt und auch den Hochtöner überarbeiten lassen. Er war mit dem Ergebnis aber nicht zufrieden und beauftragte eine Firma mit einem Weichentuning - was ihm aber auch nicht den tollen Sound der originalen Temptation zurückbrachte. Mittlerweile hatte er mehr als 1000 € und ebenso viele Kilometer in die Renovierung der Temptation gesteckt - bis er schließlich auf uns traf.
Der folgende Artikel beschreibt was wir vorgefunden haben und ob/wie wir den Kunden schließlich doch noch glücklich machen konnten.

 

 

 

 

 

Als der Kunde mit den Boxen zu uns kam wollte er erst mal wissen: "lohnt sich eine Überarbeitung?". Die Bässe sahen gut aus, der von Hr. Zoller empfohlene Mitteltöner sah sehr gut aus, nur die Hochtöner sahen etwas mitgenommen aus. Aber da hatte der Kunde zur Sicherheit noch ein paar neue Hochtöner "auf Lager". Das war zwar nicht derselbe Typ mit der gelben Kevlarmembran sondern die Version mit der grauen Metallmembran, aber immerhin passten sie mechanisch.

Also von den Chassis her waren die Voraussetzung schon mal gut.

Als erstes hörten wir uns die Boxen kurz an und fanden sie gar nicht so schlecht - aber die Souveränität der Expression hatten sie nicht. Der subjektive Eindruck war, dass vor allem mit dem Präsenzbereich etwas nicht stimmte: mal war er unterbelichtet und mal zu aggressiv. Außerdem fiel auf, dass die räumliche Abbildung mitunter „zerrissen“ war - das deutet auf eine Unsymmetrie zwischen linker und rechter Box hin. Beim Bassbereich fiel auf, dass der Oberbass etwas vorlaut und der Tiefbass etwas zurückhaltend war.
Um einen Fehler beim Aufbau der Weiche auszuschließen misst man am besten zuerst die Impedanz - dafür braucht man kein Mikrofon und keinen reflexionsarmen Raum sondern einfach nur einen bekannten Vorwidersand in einer Minimalschaltung.


-> beide Weichen scheinen identisch aufgebaut zu sein
-> Impedanzminimum von 3.35 Ohm bei 100 Hz
-> es gibt keine größeren Abweichungen bei der Chassisimpedanz (nur um 8 kHz)

Tja, da müssen wir wohl doch das Mikro rausholen. Zunächst wurde der Frequenzgang in unserem Hörraum am Hörplatz gemessen:


-> unter 200 Hz im wesentlichen Raumeinfluss
-> von 200 bis 1500 Hz sehr linear
-> Breite Senke um 2800 Hz und Überhöhung um 5 kHz
-> oberhalb von 1 kHz linke und rechte Box z.T. deutlich unterschiedlich

Das sah ja nicht so toll aus. Um rauszufinden woran es liegt kann man mit dem Mikro ganz nah an die Chassis herangehen und so - näherungsweise - das Chassis + Weiche einzeln messen:


-> den linearen Verlauf von 200 bis 1500 Hz hat die Box dem Mitteltöner zu verdanken, der sich allerdings recht früh verabschiedet
-> der Hochtöner setzt erst bei 3.5 kHz ein (sehr steil), damit ist das Präsenzloch vorprogrammiert
-> um 90 Hz ist der Tieftöner etwas vorlaut (oberes Impedanzmaximum nicht entzerrt)

Für alles Weitere hätte man den Schraubendreher bemühen müssen, das hätte also zu lange gedauert. Um die Frage zu klären, ob sich eine Überarbeitung lohnt und wie die Box am Ende dieser Überarbeitung denn gefälligst zu klingen haben kam unsere Geheimwaffe Dirac Room Correction System zum Einsatz. Innerhalb weniger Minuten war die Temptation eingemessen und der Kunde konnte sich anhören wie sie nach einer Überarbeitung in etwa klingen würden. Die Empfehlung von Dirac war dem Kunden (und auch uns) noch etwas zu kühl, aber nach einer geringen Anpassung der Zielkurve (rot) passte es dann (Nachmessung mit JustOct, gewedelt, nur jeweils 1 Box gemessen):


-> Dirac2 fiel ganz leicht mittenbetont aus, Dirac 3 ist < 300 und > 4 kHz ca. 2.5 dB lauter)

Bei der Messung mit Dirac fiel übrigens noch auf, dass etwas mit der Polarität der Lautsprecher nicht stimmt (starke Unsymmetrie links/rechts):

-> das dürfte dann wohl für die "zerrissene" Raumabbildung verantwortlich gewesen sein . . .

 


 

Fehlersuche:

Entweder ist der Mitteltonzweig der Original-Weiche falsch zusammengebaut oder der neue Mitteltöner hätte doch besser eine Weichenanpassung bekommen weil er einen ganz anderen (viel lineareren) Frequenzgang hat als der originale Mitteltöner. Wie sieht denn da der Spannungsverlauf an den Chassis aus?


-> der Verlauf bestätigt die Nahfeldmessungen: der Mitteltöner hört zu früh auf und der Hochtöner fängt zu spät an
-> um 90 Hz ist der Tieftöner etwas vorlaut

Ist das denn richtig so? Eine Boxsim-Simulation der Originalweiche mit den gemessenen Impedanzen bestätigt den gemessenen Spanungsverlauf:


-> das soll wohl so sein!

In der Folge wurden beide Boxen im reflexionsarmen Raum (kurz: RAR) gemessen (oben=links, unten=rechts):



-> zumindest der Hochtöner (1. Spitze) ist bei einer Box anders gepolt

Hier noch das horizontale und vertikale Abstrahlverhalten:



-> deutlicher Unterschied links/rechts um 2.5-3 kHz
Hinweis: die Welligkeit unter 400 Hz (insbesondere der Einbruch bei 110 Hz) kommt durch die Bodenreflexion



-> das Loch ist auch weiter oben und unten da

Die Überlagerung von Mittel- und Hochtöner klappt bei der rechten Box (mit verpoltem Hochtöner) offenbar noch schlechter, so dass der Einbruch noch größer ist. Aber auch die linke Box mit günstigerer Überlagerung zeigt ein breites Loch um 3 kHz verbunden mit einem Buckel bei 4.5 kHz bei beiden Boxen (der aufgrund der Nahfeldmessungen vom Hochtöner kommen muss) -> auch beim Hochtöner liegt was im Argen.

Wir hätten also eine Frequenzweiche:

  • die für den neuen Mitteltöner nicht gut passt (zu früher Abfall),
  • einen verpolten Hochtöner und
  • 2 Hochtöner, die einen nervigen Buckel bei 4.5 kHz machen

- da geht definitiv mehr!

Da die Boxen schon mal im RAR standen und die Weiche ja nun definitiv nicht gut ist haben wir sie kurzerhand ausgebaut und die Chassis alleine im Gehäuse gemessen:

Zunächst mal die Impedanz bei verschiedenen Pegeln:


- Resonanzfrequenz bei 1 kHz, offenbar kein Ferrofluid
- "komische Buckel" zwischen 3 und 10 kHz -> die gehören da nicht hin !!!


- Resonanzfrequenz bei 160 Hz?, komischer Verlauf unter 150 Hz
- Resonanzen bei 700, 1700 und zwischen 4 und 6 kHz

Der komische Verlauf unter 150 Hz kommt durch ein undichtes Mitteltongehäuse. Nach der Abdichtung (am Kabeldurchgang und entlang einer komplett undichten Leimfuge) sah der Impedanzverlauf schon "normaler" aus:


- Resonanzfrequenz jetzt bei 120 Hz


- Abstimmfrequenz bei 35 Hz
- "komischer" Verlauf von oberem Bass wegen undichtem Mitteltongehäuse

Und dann der Schalldruck unter verschiedenen Winkeln (horizontal):


- sehr unruhiger Verlauf zwischen 2.5 und 6 kHz -> da ist was faul!


- sehr ausgewogener Verlauf (vor allem auch unter Winkeln)
- bis 3 kHz nur geringe Bündelung -> das scheint ein Sahneteil zu sein!


- der Bass zeigt Störstellen ab 300 Hz (stehende Wellen im Gehäuse)
- der Mitteltöner zeigt eine kleine Störung bei 750 Hz (flaches Gehäuse, wenig Platz zum "Atmen"
- der Hochtöner verläuft auch in 20 cm Abstand sehr unruhig (kein Schallwandeinfluss)


- aus dem Bassreflexrohr kommen Störungen bei 330 und 700 Hz (stehende Wellen Gehäusehöhe und -breite), hier muss die Gehäuseabsorption verbessert werden

Beim Einmessen mit Dirac im Hörraum fiel auf, dass ein Hochtöner etwas "schepperte" - nun war der Zeitpunkt gekommen dem Phänomen auf die Spur zu kommen. Dafür wurde alle Chassis mit 5 Volt und gleitendem Sinus angeregt:



- sehr hohe Störgeräusche unter 2000 Hz
- insgesamt recht hoher Klirr > 3 kHz
- Subharmonische bei 5.5 und 7 kHz -> das Chassis kollabiert!



- K3-Spitze um 1.8 kHz (= 1/3 der Resonanzfrequenz); bei Sinusanregung über der Wahrnehmungsschwelle (s. hier)
  (der Eindruck wird verschlimmert durch einen Pegeleinbruch der Grundwelle)



- geringer Klirr im Bassbereich

 


 

Zwischenstand:

Nach einem Sack voll Messungen steht fest:

  • die beiden überarbeiteten Hochtöner haben eine Macke und zeigen nicht das Verhalten der Originalchassis -> hier sollte Plan B in Aktion treten (Austausch der Hochtöner FOCAL T-92K durch ebenfalls vorhandene FOCAL TC-90) -> die Weiche muss angepasst werden
  • die Weiche muss im Mitteltonbereich wohl doch auf das neue Chassis angepasst werden

Und so sehen die Messungen am neuen Hochtöner aus:


- Resonanzfrequenz bei 1.1 kHz, kein Ferrofluid
- keine Störungen mehr im Impedanzverlauf erkennbar


- SOOO muss der Frequenzgang von einem Hochtöner im Gehäuse aussehen!



- ab 2 kHz ist alles im grünen Bereich

 


 

Intermezzo:

Da der Kunde mit dem Klang seiner Temptation nicht so recht zufrieden war hatte er zunächst sein Heil in einem Austausch von Weichenbauteilen gesucht. Da die Temptation ja schon ein paar Jahre auf dem Buckel hat wurden vorsichtshalber die Tonfrequenz-Kondensatoren ausgetauscht, denen man "Altersschwäche" nachsagt. Aber auch das brachte nicht den gewünschten Erfolg. Also musste eine neue Weiche her, die dem Austausch der Tieftöner und des Mitteltöners Rechnung tragen und den alten "Temptation-Sound" wiederbringen sollte. Aus dem Umfeld des ursprünglichen Entwicklers (Hr. Zoller) gab es einen Freiwilligen, der dem Kunden eine High-End-Weiche für die modifizierte FOCAL Temptation (2x AUDAX HM210G6, Zoller MT + neue FOCAL-Kalotte mit TC90 mit Titan-Inverskalotte) entwickelte. Mit dem Gesamtergebnis war der Kunde aber auch nicht zufrieden, so dass er probeweise wieder die "alten" Hochtöner mit Kevlar-Inverskalotte reinschraubte und mit Vorwiderständen experimentierte. Aber auch das brauchte nihct das gewünschte Ergebnis - sonst wäre er ja nicht zu uns gekommen . . . .

Das Schaltbild werden wir hier nur ohne Bauteilewerte veröffentlichen und auch der Name wird nicht genannt - wohl aber, was eine Simulation der Weiche ergeben hätte (wir waren nach den Schilderungen des Kunden wenig motiviert den 2-teiligen Trümmer einzubauen):


- bis auf den Hochtöner (18 dB/Oktave) alle Filter mit 12 dB/Oktave ohne "Schweinereien" wie Impedanzentzerrung, Sperr-/Saugkreise etc.
- auf Widerstände wurde vollständig verzichtet

Damit ergab sich dieser Spannungsverlauf an den Chassis:


- uups, ab 50 Hz kommt mehr Spannung raus als man reinsteckt -> das geht nur wenn Bauteile miteinander schwingen!
- bei 450 Hz ist der Pegel des Mitteltöners 7 (in Worten: SIEBEN) dB lauter als bei der Originalweiche (bei gleich lautem Tief- und Hochtöner)

Und schließlich dieser Frequenzgang und Impedanzverlauf:


- tja, mehr Wärme hat sie - aber um 500 Hz ist die Box zu laut, um 2 kHz ist der Verlauf zu wellig und der Hochtonbereich ist zu leise
- von 90 bis 700 Hz liegt die Impedanz unter 2.5 Ohm (Minimum von 1.5 Ohm bei 500 Hz) -> das mag nicht jeder Verstärker und sollte daher vermieden werden

 


 

Wie geht es weiter?

Über Andere meckern ist leicht, es wirklich deutlich besser zu machen aber gar nicht so einfach. Nach Absprache mit dem Kunden mussten wir nicht krampfhaft versuchen vorhandene Bauteile der verschiedenen Lösungen zu recyceln sondern konnte von Grund auf eine neue Weiche entwickeln. Wie wir da vorgegangen sind, wie die Lösung aussieht und ob der Kunde abschließend mit der Lösung zufrieden war verraten wir im 2. Teil des Berichts.