Virtuelle Bauvorschläge

BV001 Dreiwege TML mit 250mm Bass


Flugzeuge im Bauch

In unserem Bericht zur TQWT hat Thomas Ahlersmeyer ausführlich erklärt, was in einer solchen Konstruktion passiert und in einem Online Berechnungstool lässt sich eine TML nach Bailey ausrechnen. Es ist an der Zeit, sich auch einmal um einen solchen Lautsprecher zu bemühen. In unserer neuen Reihe BauVorschläge fangen wir daher mit einem solchen Gehäuse an. In dieser Reihe werden wir VORSCHLÄGE bringen, die wir selbst auch noch nicht gebaut haben, die aber aus unserer Sicht interessant genug sind, veröffentlich zu werden. Es würde uns freuen, wenn ein Leser hier seinen Favoriten findet und einen solchen Lautsprecher baut. Wenn es sich einrichten lässt, sind wir später gerne beim Messen und Abstimmen behilflich. Genau so gut kann es vorkommen, dass wir bei entsprechend verfügbarer Zeit diese Lautsprecher selber aufbauen werden. Eine Möglichkeit wäre, wenn genug Stimmen laut werden, dass wir das gerade mit diesem oder den noch folgenden Vorschlägen tun sollen :-)

Da man nicht alles neu erfinden muss, habe ich mich in alten Zeitschriften umgesehen und unter anderen die links abgebildete TML mit Sipe und Seas Bestückung gefunden. Die leider heute nicht mehr existente Zeitschrift ELRAD aus dem Heise Verlag schrieb 1984:

Das tiefe Grummeln einer Orgel, wiedergegeben über eine Transmissionline im eigenen Wohnzimmer, ist ein echtes Erlebnis.

Das kann ich eigentlich nur bestätigen. Da ich selber einige TMLs mein Eigen nennen durfte und neben anderen auch den berühmten "TML Tieftöner" Isophon PSM 320/400 in meinem Wohnzimmer hatte, kann ich ruhigen Gewissens behaupten, dass an die Tieftonwiedergabe einer korrekt abgestimmten TML so schnell nichts vorbei geht.

Das ist jetzt auch das Problem: korrekt abgestimmt, was ist das? Eine TML ist eine Diva, die richtig behandelt, sprich bedämpft werden will. Wenn man das nicht hinbekommt, kann solch eine Konstruktion auch höllisch schlecht im Bassbereich klingen. Wenn man sich vornimmt, eine TML ins Wohnzimmer zu integrieren, sollte man sich vorher darauf einstellen, den Lautsprecher einige Male (sehr oft) öffnen und anders bedämpfen zu müssen. Wenn man sich diese bittere Pille gibt, wird man mit einer Tiefbasswiedergabe belohnt, die ihresgleichen sucht.

Wie gesagt, man muss nicht alles neu erfinden und die ELRAD TML ist eine ausgeschlafenen Konstruktion, die man eigentlich nur mit modernen Chassis bestücken muss. Da wir, wie ja hinlänglich bekannt, nicht so sehr zu abgefahren teuren Kombinationen tendieren, habe ich mich nach einigem Suchen für Lautsprecher von VISATON entschieden. Erstens kann man die Weichenkonstruktion dann mit dem Tool Boxsim vornehmen, zweitens sind die von mir ausgesuchten Lautsprecher recht günstig in der Anschaffung und drittens passen sie einfach zusammen und bestens zur ELRAD TML.

Die Chassis

1. VISATON W250/8 für den Tieftonbereich (ca. 40 Euro)

Nennbelastbarkeit 90 Watt
Mittler Schalldruckpegel 90 dB (1W/1m)

Fs 37 Hz
Qms 3,57
Qes 1,00
Qts 0,78
Vas 135 Ltr
Sd 360 cm²


2. VISATON SC13/8 für den Mitteltonbereich (ca. 26 Euro)

Nennbelastbarkeit 40 Watt
Mittler Schalldruckpegel 90 dB (1W/1m)

Fs 78 Hz
Qms 2,95
Qes 0,94
Qts 0,71
Vas 7,4 Ltr
Sd 79 cm²


3. VISATON TW70NG für den Hochtonbereich (ca. 11 Euro)

Nennbelastbarkeit 80 Watt (5000 Hz/12dB)
Mittler Schalldruckpegel 90 dB (1W/1m)

Fs 1500 Hz
Qms 1,26
Qes 4,21
Qts 0,97
Sd 20 cm²

Wenn man dann noch überschlagsmäßig die von mir in Boxsim simulierte Weiche dazu rechnet, ist man bei ca. 120 Euro pro Seite plus Holzkosten. Das ist für einen Lautsprecher dieser Art schon ein Schnäppchenpreis. Ach ja, warum eigentlich ein Konushochtöner? Das hat erklärbare und zum Teil nostalgische Gründe. Erklärbar ist, dass man mit einem Konushochtöner leichter einen konstanten Bündelungsfrequenzgang realisieren kann, da er bei Übernahmefrequenz auch schon (wie der Mitteltöner) große Abmessungen im Verhältnis zur abgestrahlten Wellenlänge hat und damit das Bündelungsmaß in diesem Bereich nicht eingeschnürt wird. Nostalgisch ist, dass ich in meinem Leben zwei Lautsprecher mit Konushochtöner hören durfte, deren exzellentes, selbstverständliches Dynamikverhalten mir bis heute im Ohr liegt. Probieren wir einfach aus, ob man das wieder hinbekommt.

Die Line

Der Visaton W250/8 als Tieftöner ist der ideale Ersatz für den ursprünglichen SIPE AS250/8.

Der W250/8 würde in einem geschlossenen Gehäuse ca. 1000 Liter Volumen benötigen und ist mit seinen Daten geradezu prädestiniert für eine TML oder den Betrieb in einer offenen Schallwand. Der legendäre Isophon PSL 320/400 hatte ein Qts von 0,7 und der W250/8 ist mit Qts 0,78 (Herstellerangabe) ebenfalls in dieser Region. Aus einschlägigen Publikationen wissen wir, dass Lautsprecher mit hohem Qts sich besonders gut für die Konstruktion von TML Lautsprechern eignen. Die Resonanzfrequenz von 37 Hz verlangt nach einer TML von ca. 2,3 m. Berechnet wird das nach der klassischen Formel:

Dabei ist C die Schallgeschwindigkeit in normaler Umgebungsluft und Fs die Resonanzfrequenz des Tieftöners. Es gibt aber noch zwei Effekte, die man bei der Längenberechnung beachten muss. Zum einen verkürzt eingebrachtes Dämpfungsmaterial die Line virtuell und zum anderen verlängern Luftwirbel am Ende der Line diese, ebenfalls virtuell. Wenn man beide virtuellen Veränderungen gegeneinander aufrechnet, sollte die Line in der Praxis tatsächlich kürzer ausfallen als durch die Formel zu errechnen ist. Wir haben uns vorgenommen die beiden Effekte, ja überhaupt die Funktion einer TML, in einem Grundlagenartikel näher zu betrachten. In einem einfachen Bauvorschlag würde das zu weit führen. Die Erfahrung zeigt, dass eine Verkürzung der Line um etwa 10% beiden Effekten durchaus gerecht wird. Die oft genannten 20% Verkürzung sind meiner Erfahrung nach wesentlich zu optimistisch. Wenn wir also die 10% Verkürzung in die Formel einbringen, sieht es folgendermaßen aus.

Bringt man zuviel Dämpfungsmaterial in die Line ein, verringert man sehr drastisch den Wirkungsgrad der Line und man erhält eine sehr viel leisere Tieftonwiedergabe. Was jetzt berechnet wurde, gilt allerdings nur für den Fall, dass der Treiber tatsächlich am Ende des Rohres sitz. Wer sich verschiedene TML Lautsprecher im Internet anschaut, wird jedoch feststellen, dass die Montage im Deckel der TML so gut wie nie vorkommt. Die Treiber sitzen meist im Abstand X vom Ende der Line auf der Front der Box. Dadurch ergibt sich in der Praxis eine so genannte Spiegelschallquelle, da der Schall am Deckel reflektiert wird und es entstehen mehrere mittlere Linelängen im Lautsprecher (siehe Bild unten). Wenn wir in der CAD Zeichnung die längsten und die kürzesten Strecken ausmessen, erhalten wir Werte von ca. 180 bis 260 cm, deren mittlere Länge tatsächlich 220 cm sind. Hier handelt es sich hier um einen mittleren Wert, der alle Strecken zwischen 180 und 260 cm enthält, also auch unsere 207 cm. Unter anderem ist hiermit zu erklären, warum eine TML in der Praxis doch besser funktioniert als Simulationen das voraussagen. Es ist eben nicht nur eine Frequenz, sondern viele, die mehr oder weniger verstärkt werden. Vereinfacht gezeichnet sieht das so aus.

Immer vorausgesetzt, dass die Herstellerdaten stimmen, können wir nun AJ-Horn starten und sehen, wie sich das in einer Simulation macht.

In der Grafik werden die Simulationen für die Wege 1.8 m, 2.0 m, 2.2 m, 2.4 m und 2.6 m gezeigt. Das gefürchtete TML Loch, dass sich theoretisch als EINE tiefe Schnittstelle zeigt, verliert mit dieser Betrachtungsweise deutlich an Schockwirkung.

Tatsächlich ist es im wahren Leben eben oft anders als in der Simulation und viele erfolgreiche TMLs beweisen ja auch, dass sie durchaus funktionieren. Hier könnte man wirklich sagen, viele Wege führen..........zum Ende des Rohres. Aus meiner Erfahrung heraus macht es wenig Sinn, die Länge der Line millimetergenau auf die Resonanz des Chassis abstimmen zu wollen. Es ist vielmehr wichtiger, die mittlere Länge zu berechnen und dann mittels Dämpfungsmaterial das beste Ergebnis mess- und hörtechnisch zu ermitteln.

In AJ-Horn ergibt für unsere schon vorhandene Line folgendes Bild.

In der Berechnung ist eine Bedämpfung und die Frequenzweiche (siehe unten) aus Boxsim schon mitberücksichtigt. Wer die Simulation nachvollziehen will, kann folgende Daten verwenden oder die AJ-Horn Datei downloaden.

Download AJ-Horn der Daten für unsere Abonnenten

Wem jetzt schon aufgefallen ist, dass sich am unteren Ende der TML ein schräges Brett befindet, dem sei folgende Passage aus dem ELRAD Originaltext an Herz gelegt.

Man nehme sich den ersten der ca. 20 Bauvorschläge für ein TML-Gehäuse, lasse sich das Holz zuschneiden und setze in das fertige Gehäuse den angegebenen Lautsprecher. Meistens ist das Klangerlebnis nicht befriedigend und wird durch unterschiedliche Bedämpfung nicht besser. Dies ist aber nicht so schlimm, da es ja weitere Bauvorschläge gibt. Nach dem Bau des dritten Gehäuses ist der Einsatz von Messgeräten angebracht, damit die Unterschiede zwischen den Gehäusekonstruktionen erfasst werden können. Das Messen bewährt sich auch während der nächsten drei Jahre, in denen noch mehrere Bauvorschläge getestet werden. Wenn man jetzt immer noch keine fertige Box stehen hat, so hat man doch immerhin die Erkenntnis gewonnen, dass das Transmissionline-Rohr resonanzfrei und nur für Frequenzen im Bereich der Resonanzfrequenz durchlässig sein sollte. Dies kann durch starkes Bedämpfen des Ganges erreicht werden, wobei allerdings der Wirkungsgrad des Lautsprechers kleiner wird. Der gleiche Effekt wird bei schwacher Bedämpfung durch folgende Konstruktionsmerkmale des Rohres erreicht: Das Rohr wird in ungleich lange Teillängen geteilt, und es soll möglichst wenig Knicke und keinen konstanten Querschnittbesitzen.

Nach der Auswertung dieser Erkenntnisse wurde das vorliegende Gehäuse seinerzeit entwickelt. Es weist folgende, positive Eigenschaften auf:

  1. Der Tieftöner ist oben angeordnet, womit vermieden wird, dass störende Resonanzen durch Bodennähe verstärk werden.
  2. Das Rohr beginnt hinter dem Tieftöner oben und teilt mit nur einer Biegung das Gehäuse in einen vorderen und einen hinteren Teil.
  3. Beide Teilrohre haben einen unterschiedlichen Querschnitt
  4. Ein schräges Brett unten im Gehäuse sorgt für ein leichteres Umleiten des Luftstroms und teilt die beiden Teilrohre in ungleiche Längen auf.
  5. Der Übergang vom ersten zum zweiten Teil der TML ist als akustischer Tiefpass ausgebildet und soll dafür sorgen das nur tiefe Frequenzen passieren können
  6. Front- Mittel- und Rückwand werden durch Stützplatten verbunden und sorgen für eine erhöhte Steifigkeit der gesamten Konstruktion.

Speziell der Punkt 5 aus dem ELRAD-Text macht uns einiges Kopfzerbrechen und daher werden wir diesbezüglich in unserer geplanten TML Untersuchung spezielle Messungen vornehmen. Zunächst wäre das Gehäuse also in trockenen Tüchern und wir können uns an die Frequenzweiche machen. Glücklicherweise können die von uns ausgesuchten Chassis alle in Boxsim geladen werden und ihr Verhalten im Gehäuse mit korrekten Maßen untersucht werden. Die Funktion der TML zeigt Boxsim natürlich nicht, aber das ist erst mal nicht so wichtig. Wir legen also, wie in unserem Artikel Boxsim für Anfänger beschrieben, ein neues Projekt mit drei Chassis an und laden nacheinander die Treiber. Damit wir eine ungefähre Ahnung bekommen was der Bass macht, veranschlagen wir für den Tieftöner zunächst einmal ein 123 Liter großes geschlossenes Gehäuse. Das ist ziemlich genau die Gehäusegröße unserer TML, wenn man die Line oben schließen. Die Maße werden durch die ursprüngliche Konstruktion ja vorgegeben.

Die Elektronik

Verhalten wir uns mal wie der normalsterbliche Lautsprecherbauer und konstruieren eine Weiche mit den handelsüblichen Onlinerechnern. Wir sind aber wenigstens schon im fortgeschrittenen Stadium und wissen, dass man den Chassis eine Impedanzlinearisierung spendieren muss, damit die Weiche einigermaßen funktioniert. Außerdem wissen wir, dass der Mittel- und Hochtöner mit Sicherheit zu laut sind und planen jeweils einen Vorwiderstand ein. In Boxsim lässt sich das ja wunderbar einfach realisieren. Noch ein wenig die Werte angepasst und das Ergebnis sieht wie folgt aus.

Der resultierende Frequenzgang auf Achse ist doch gar nicht schlecht.

Wenn man sich die Einzelfrequenzgänge ansieht fällt jedoch auf, dass der Mitteltöner deutlich in den Hochtonbereich reinspielt.

Wenn man den Energiefrequenzgang zuschaltet, der im Übrigen maßgeblich verantwortlich ist für das Verhalten des Lautsprechers in wenig bedämpften, also halligen Räumen, fällt auf, dass der Mitteltöner nicht wirklich gut integriert ist. Die Wiedergabe im Raum dürfte über die Wandreflexionen im Mitteltonbereich deutlich zu "präsent" wirken. Eine 4dB Anhebung zwischen 800 Hz und 3500 Hz ist nicht wegzudiskutieren. Die Hochtonspitze bei 14000 Hz dürfte für eine gewisse "Frische" sorgen und ist gar nicht so ungewollt.

Als Erstes gilt es nun, den Übernahmebereich zwischen "oben" und "unten" zu linearisieren. Wenn wir außerdem den Bass etwas "eckiger" trennen, ereicht man unterhalb der Trennfrequenz noch eine geringes Anhebung des Schalldrucks, so dass die Box etwas voluminöser klingen wird. Das erreichen wir durch eine "höhere Güte" der Tieftonweiche, das heißt, die Spule wird etwas kleiner und der Kondensator etwas größer. Im direkten Vergleich erhalten wir folgendes Ergebnis.

Mehr Druck im Tieftonbereich, eine ausgeglichenere Wiedergabe im Übernahmebereich sind der Lohn der Fummelei. Auch der Einzelfrequenzgang der Chassis hat deutlich gewonnen, so dass die Kombination insgesamt besser funktionieren sollte. Die Anhebung des Bereiches zwischen 60 Hz und 70 Hz erhalten wir, wenn wir in Boxsim das Gehäuse von geschlossen auf Bassreflex umstellen. Als Abstimmfrequenz nehmen wir 37 Hz an, die Resonanz des Tieftöners. Wie schon erwähnt, kann Boxsim unser Gehäuse nicht simulieren, hier raten wir also wie sich die TML verhalten wird, bzw. verhalten sollte.

Auch der Energiefrequenzgang erfährt durch diese Maßnahme eine deutlich Verbesserung. Der Buckel fällt nicht mehr so stark aus, was eine Aufstellung im Raum unkritischer machen dürfte.

Positiv bei dieser Schaltung ist auch, dass man durch Änderung eines einzigen Widerstandes die komplette Kombi sehr gut einstellen kann, bis hin zur Loudness-Charakteristik ist alles möglich. Hier stellvertretend die Änderung des Mitteltöner-Widerstandes von 3,3 Ohm auf 4,7 Ohm.

Hier nun das Ergebnis als Frequenzweichenschaltung

Es ist noch zu bemerken, dass man die Spulenwerte wirklich einhalten sollte, sie wurden auf die Konstruktion und ein optimales Preis-Leistungsverhältnis hin eingefügt. Die Spule im Bassbereich ist so nicht erhältlich, so dass man den nächst höheren Wert kaufen muss und die Spule abwickelt. Der Händler bei dem man die Spule kauft, wird da sicher gern behilflich sein.

Name Lieferant Artikel Ist-Wert Soll-Wert Drahtstärke abwickeln
Spule Bass Intertechnik 1340191 4,7 mH 4,2 mH 0.95 mm beim Händler
Spule MT 01 Intertechnik 1340115 1,8 mH 1,8 mH 0.95 mm 0
Spule MT 02 Intertechnik 1340026 1,0 mH 1,0 mH 1.00 mm 0
Spule MT03 Intertechnik 1340012 0,27 mH 0,27 mH 1.00 mm 0
Spule HT Intertechnik 1340009 0,22 mH 0,22 mH 1.00 mm 0

Bleibt noch zu erwähnen, dass der Lautsprecher auch unter Winkel einen guten Eindruck hinterlässt. Durch den Konushochtöner ist es möglich, den Lautsprecher auch in modernen, eher karg eingerichteten Zimmern zu betreiben, da durch die Richtwirkung des Hochtöners weniger Reflexion vom Boden her zu erwarten sind als das bei einer Kalotte der Fall wäre.


Das Bild für die Wiedergabe nach rechts entspricht dieser Grafik.

 

Das Gehäuse

Für das Gehäuse habe ich entgegen der Originalversion, die mit 22 mm Spanplatten aufgebaut ist, 19 mm MDF-Platten vorgesehen. 19 mm deshalb, weil durch das Querbrett und die beiden Stützbretter eine ordentliche Stabilität vorhanden sein dürfte. Der Bau dieses Lautsprechers ist mit Sicherheit nicht ganz einfach und daher nicht für jemanden gedacht, der noch nie eine Säge in der Hand hatte. Wer jedoch schon mal mit diversen Schreinerwerkzeugen umgegangen ist, sollte hier keine Problem haben.

Für das Mitteltongehäuse empfehle ich einen handelsüblichen 1 Ltr. Kunststoff-Blumentopf aus aus dem Baumarkt, der von hinten mit Heißkleber an die Schallwand geklebt wird. So einen Topf bekommt man schon für 1 Euro. Man kann sich natürlich auch ein kleines Holzgehäuse bauen. Der Hochtöner wird einfach in die Schallwand eingebaut und braucht keine weiteren Maßnahmen, da er von Haus aus sein eigenes Volumen mitbringt.

Hier noch eine 3 D Ansicht zur Verdeutlichung des Aufbaus

Die Zeichnung sieht relativ kompliziert aus, ist aber einfacher als man zunächst aufgrund der vielen Maße denken mag. Keine Angst, wird schon klappen.

Hinweis: in den Ecken von der Schallwand zu den Seitenwänden sollte man 2 x 2 cm Dreikantleisten anbringen, da sonst durch das Herstellen der 3 cm Fasen sehr wenig "Fleisch" stehen bleibt. Andererseits sind die Fasen aber nötig, da sich durch sie ein wesentlich ausgeglichenerer Frequenzgang bei 2000 Hz ergibt. Durch die Fasen werden die Kantenreflexionen an den Ecken des Gehäuses erheblich reduziert. Ein versetzen des Mittel- und Hochtöners brachte laut Simulation entgegen sonstigen Erfahrungen aber nichts.

Die Detailansicht für den Port

Es würde mich sehr freuen, wenn jemand dieses schöne alte Konzept aufgreifen würde - und wenn er nicht weit von Köln wohnt, könnte man sich durchaus zu einer Mess- und Hörsession treffen. Natürlich lassen sich auch andere Chassis verwenden, meine Gewichtung lag eher auf preisgünstig, aber trotzdem sehr gut. Wer hier noch weiter experimentieren möchte, sollte sich ein Boxsim-Projekt erstellen und einfach weiter rumspielen.

Unsere Abonnenten können sich das Boxsim-Projekt hier downloaden

Viel Spaß

Kommentare  

# Theo 2012-07-16 21:10
Hallo Micha,

kann ich verstehen, hatte die Boxen damals für einen Kumpel gebaut und war recht begeistert. Daher auch der Versuch das nachzubilden.

:-) Theo
# Bogisch Michael 2012-07-16 15:39
Hallo, ich bin stolzer Besitzer dieser TML in fast original Bestückung.
Mit Sipe Bass, Seas Mitte und Visaton-Folien Speakern. Obwohl die Sipe Schon mal neue Sicken bekommen haben bin ich seit über 17 Jahren immer noch begeister Fan.

MfG Micha
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