LittleWatt MkII

Fragt man sich nach dem Sinn des Lebens, fällt einem meist nichts Gescheites ein, außer den üblichen Dingen wie Geld verdienen, sich etwas aufbauen, Familie gründen, etwas schaffen, was man der Nachwelt hinterlässt, wenn man nicht mehr da ist. Familie gründen wäre vielleicht noch ein Grund über den man länger nachdenken könnte. Die eigene Art erhalten, aber auch das wird langsam zum Problem, wie unser Planet uns immer deutlicher vor Augen führt. Es wird klarer und klarer, dass wir zuviele sind für diesen unseren Aufenthaltort im Universum. Zumindest zuviele für den Lebensstil, den wir sorgfältig pflegen und von dem wir nicht bereit sind abzurücken.

Aber was hat das mit Lautsprechern zu tun ? Das werdet ihr euch bei diesen Zeilen gefragt haben, drehen die durch und wollen zu den Weltverbesserern überlaufen? Keine Sorge, dem ist nicht so. Jeder kann und sollte selbst entscheiden, wie er seinen Mitmenschen, unserer Erde und seinen Nachkommen gegenübertritt. Trotzdem berührt dieses "immer weiter so" indirekt auch unser Hobby. Immer mehr und noch mehr Bauvorschläge, die ebenso schnell wieder vergessen, wie sie erdacht wurden macht irgendwie wenig Sinn, umweltpolitisch schonmal gar nicht.

Wenn man so darüber nachdenkt, fragt man sich unwillkürlich was man denn machen muss, um Bauvorschläge zu ersinnen, die nachhaltig beeindrucken. Nehmen wir das Beispiel unserer OBRA , unserer Meinung nach ein wirklich toller Lautsprecher. Auf einer Skala von 1 - 10 erzeugt der Lautsprecher sowohl bei uns als auch bei Variant, die uns freundlicherweise die Chassis zur Verfügung stellten, ein Interesse von -9. Da ist man als Entwickler schonmal ziemlich enttäuscht, das kann man ehrlich zugeben. So kommt es dann auch, dass die OBRA im August 2020 unser letzter eigenständiger Bauvorschlag war. Alles was man sich so ausdenkt, verwirft man sofort wieder mit dem Gedanken, gab es schon, langweilig.

Was also tun? Wenn wir auf die Jahre unserer Tätigkeit zurückblicken, fallen immer wieder einige Bauvorschläge auf. Man darf die Kinder ruhig beim Namen nennen. Da sind unser alter Referenz-Lautsprecher, die darauf folgende Rocket, die DUO-DXT, die TwoAndOne und LittleWatt. Alles Lautsprecher, die zum Teil deutlich 6-stellige Zugriffszahlen aufweisen. Also liegt es doch nahe, sich mit diesen Konzepten mal näher zu befassen und herauszufinden, ob man da noch was "verbessern" kann. Wenn das möglich ist, sollte es so geschehen, dass die stolzen Besitzer eines der genannten Modelle das auch umsetzen können und ihnen nicht weisgemacht wird, die neue Version sei viel besser, schmeiß alles weg und fang von vorne an.

Wir finden das auch aus umweltpolitischen Gründen gar keine schlechte Idee. Man kann nicht jedes mal das Rad neu erfinden, er wird nicht noch runder und die Über-Super-Duper-Referenz, die die gerade erworbene Super-Duper-Referenz ablöst liegt auch bei niemandem in der Luft. Keine Sorge, 2022 werden wir uns wieder mehr auf Bauvorschläge konzentrieren, aber wir haben da zwei, drei Schätzchen im Visier, denen eine Überholung zu noch mehr Fans verhelfen könnte.

Chapter One: Die LittleWatt

Wir wollten die LittleWatt aufpimpen, seit wir von dem neuen Celestion Hochtöner CDX1-1747 wußten. Versprach die deutlich größere Schwingspule von 44 mm gegenüber 35 mm beim CDX1-1430 doch eine höhere Belastbarkeit und damit die Möglichkeit zur tieferen Ankopplung an den 12" Tiefmitteltöner SP-30/200NEO. Wir hatten die 1747er lange schon gekauft, aber sie lagen immer im Lager herum. Das änderte sich, als unser treuer Abonnent PIWO mit dem Wunsch zur Entwicklung eines Party-Lautsprechers an uns herantrat, der aber trotzdem auch alle gewohnten klanglichen Vorzüge beinhalten sollte, also nicht nur eine wirkungsgradstarke Party-Rumskiste. Entstanden ist dann dieser Lautsprecher:

Hier tun zwei Audax HM210Z10, 4 Monacor SPH-390TC und zwei Celestion CDX1-1747 im STH-100 Horn ihren Dienst. Angetrieben wird das Ganze von zwei IMG StageLine STA-2000D Vier-Kanal Endstufen und einem IMG StageLine DSM48LAN Digital Controller, den es heute leider nur noch in silber bei Steinigke gibt. Dort heißt er dann DSSO DXO-48 PRO.

Das sollte man mal gehört haben. Allerhöchste HiFi-Qualität, gepaart mit brachialer Lautstärke. Aber, es gibt immer ein aber, es gefährdet das Hörvermögen. Wenns nicht reißt, zirpt und nicht weh tut, ist man leicht geneigt, immer und immer noch lauter zu hören. Das ist gefährlich. Dafür braucht es eigentlich einen "Führerschein".

Jedenfalls hatte der CDX1-1747 hier seine herausragenden Qualitäten bewiesen und die Weihe zu mehr gegeben. Also, zwei neue Treiber bestellen und endlich ein Datenblatt davon anfertigen. Das Datenblatt des CDX1-1747 bestätigt dann auch, dass er genau das kann, was wir von einem Nachfolger für den CDX1-1430 erwarten.

Er ist lauter und kann tiefer getrennt werden, zudem klirrt er im für den Menschen so wichtigen Bereich zwischen 1 kHz und 2 Khz nur halb soviel. Wir können also die Trennfrequenz bei der LittleWatt MkII auf 1200 Hz senken und entlasten den SP-30/200NEO deutlich von höheren Frequenz, die 12"er eigentlich so gar nicht mögen.

Zunächst widmen wir uns aber dem Gehäuse. Wie oben schon angedeutet, sollen auch derzeitige Besitzer einer LittleWatt sich in die Lage versetzt fühlen, ihren Lautsprecher dem neuen Stand anzupassen. Also war klar, die Grundmaße des Gehäuses bleiben.

Allerdings hatten wir in einigen Telefonaten erfahren, dass die absobierenden Verstrebungen den Leuten echte Schwierigkeiten bereiten. Und auch bei unserer LittleWatt waren uns diese Streben beim Transport heruntergefallen.

Die mussten also jetzt weg und durch "normale" Quer- und Längsverstrebungen ersetzt werden, die eingeleimt wurden. Das sieht in der Praxis dann so aus:

Auffällig ist auch, dass die neue LittleWatt rundumlaufende Leisten zum Anschrauben der Rückwand hat. Das erleichtert ungemein das Einbringen der Frequenzweiche und der Absorption. Man kommt einfach an alles viel besser heran.
Wir haben den Gehäusezuschnitt bei der Variant-HiFi GmbH machen lassen. Dort bietet man auch den entsprechenden Gehäusebausatz an. Dank moderner Fertigungsmaschinen bekommt man äußerst präzise gesägte und gefräste Holzteile, die man nur noch zusammen bauen muss. Die Schallwand besteht beispielsweise aus zwei 19 mm MDF Platten, hier in schwarz.

Sauber gesägte Gehrungen sorgen für Kanten, die man wunderbar lackieren kann. Der Zusammenbau gelingt mittels Eck-und Bandspanner recht einfach und ist dann rechtwinklig.

Die Schallwand darauf zu leimen ist eine eher einfache Angelegenheit, genug Schraubzwingen vorausgesetzt

Die Strebe von der Front- zur Rückwand ist nur einseitig geleimt und hat hinten zwei Holzdübel, damit man die Rückwand jederzeit wieder herausnehmen kann.

Soweit so gut. Bevor man über den endgültigen Zusammenbau nachdenkt, müssen jedoch umfangreiche Messungen durchgeführt werden. Dafür geht es ab in unsere Folterkammer. Hier werden die Daten für eine erste Simulation, eine erwünschte Verbesserung der Absorption und das Abstrahlverhalten der Chassis generiert. Auf gehts.

Chapter Two: Feintuning der Absorption

Wie bei allen unseren Bauvorschlägen messen wir den Tieftöner zunächst in einem völlig "leeren" Gehäuse (also ohne jegliches Absorptionsmaterial). Dann kann man im Impedanzverlauf IMMER "Störstellen" erkennen, die bei der Messung desselben Chassis in Freiluft (oder in unserem Messpodest) noch nicht auftraten. Diese Störungen sind daher unerwünschte Rückwirkungen der Schallwellen im Gehäuse auf das Chassis - oder mechanische Vibrationen durch "klappernde" Gehäuseteile oder eine schlechte Verschraubung des Chassis. Nachdem letztere Ursachen durch die Methode des genauen Hinsehens ausgeschlossen wurden geht es daran, die einzelnen Störstellen einzelnen Gehäuseabmessungen zuzuordnen - denn insbesondere die stehenden Wellen zwischen Gehäusewänden verursachen diese Störstellen. Besonders empfindlich reagieren darauf Chassis mit "leichten" Membranen - wie z.B. dem hier verwendeten Tieftöner. Hier mal die Messung des "leeren" Gehäuses (zum Vergleich eine alte Messung (anderes Chassis) aus unserem Messpodest):

-> er sind deutliche Unterschiede bei 188, 355, 425, 530 und 890 Hz erkennbar

Die Gehäuseabmessungen (netto) und die zugehörigen stehenden Wellen sind:

• Die Impedanzspitze bei 188 Hz passt sehr gut mit der stehenden Welle (1. Ordnung) zwischen Boden und Decke zusammen (Abstand Boden<->Decke beträgt 1/2 Wellenlänge = (343 [m/s] / 0.902 [m])/2 = 188 [1/s] = 188 [Hz]). Sie könnte optimal durch Absorptionsmaterial in der Mitte des Gehäuses entschärft werden, denn dort ist die Schallschnelle bei einer stehenden Welle 1. Ordnung maximal :-) - aber dann würde der Bassreflexeffekt nicht mehr funktionieren :-(. Aus praktischen Gründen bleibt nur eine Ansammlung von Absorptionsmaterial am Boden oder am Deckel übrig - Herr Newton ist für die Lösung am Boden ;-).

   

• Die Impedanzspitze bei 355 Hz ist näherungsweise durch eine stehende Welle 2. Ordnung zwischen Boden und Deckel erklärt. Die etwas zu tiefe Frequenz erklärt sich ggf. durch die "Umlenkbretter" und den Umweg um das Horn. Auch hier ist die Ansammlung von Absorptionsmaterial am Boden wirkungsvoll.

   

• Die Impedanzstörstelle bei 425 Hz passt sehr gut mit der stehenden Welle 1. Ordnung zwischen Vorder- und Rückwand zusammen. Diese stehende Welle kann durch den Lautsprecher optimal angeregt werden, es hilft nur ausreichend Absorptionsmaterial auf der Rückwand.

   

• Die stehende Welle bei 449 Hz zwischen den Seitenwänden tritt nicht als Impedanzstörung in Erscheinung, da sie durch eine kolbenförmig schwingende Membran nicht gut angeregt werden kann: dazu müsste der Tieftöner "links" und "rechts" entgegengesetzt schwingen.

   

• Die Impedanzspitze bei 530 Hz ist näherungsweise durch eine stehende Welle 3. Ordnung zwischen Boden und Deckel erklärt. Die etwas zu tiefe Frequenz erklärt sich ggf. durch die "Umlenkbretter" und den Umweg um das Horn. Auch hier ist die Ansammlung von Absorptionsmaterial am Boden wirkungsvoll.

   

• Die Impedanzspitze bei 890 Hz passt sehr gut mit der stehenden Welle 2. Ordnung zwischen den Seitenwänden zusammen. Hier hilft nur ausreichend Absorptionsmaterial auf den Seitenwänden, insbesondere im Bereich des Tieftöners.

   

Neben den stehenden Wellen im Gehäuse gibt es ggf. auch noch stehende Wellen im Bassreflexrohr. Zur Berechnung der "passenden" Frequenzen muss man wissen, dass das Bassreflexrohr akustisch länger ist als mechanisch: die End- oder Längenkorrektur beträgt beim "üblichen" Einbau (eine Öffnung plan mit Schallwand, die andere ragt frei ins Gehäuse) 0.732 x Durchmesser des Bassreflexrohres. Zunächst wurde der Schalldruck im "leeren" Gehäuse mit "ungekürztem" Bassreflexrohr MONACOR MBR-110 gemessen (Länge = 152 mm):

- es sind Rohrresonanzen bei 185, 400, 560 und 840 Hz zu erkennen
- die Bassreflexabstimmung liegt mit 152 mm langem Rohr bei zu tiefen 28 Hz -> das Rohr muss gekürzt werden

Aus der Rohrlänge wären Rohrresonanzen bei n * 343/2/(0.152+0.732*0.11) = n * 738 Hz zu erwarten gewesen, diese treten jedoch offenbar nicht auf, da der Durchmesser größer ist als die Rohrlänge. Stattdessen sind die stehenden Wellen im leeren Gehäuse erkennbar (s. o.).

Da wir die Box mit einer verschraubten Rückwand aufgebaut haben konnte wir auch einmal probieren, ob die Position des Bassreflexrohres einen Einfluss auf den Bassreflexeffekt hat. In beiden Fällen war das Gehäuse leer, das Bassreflexrohr war aber mittlerweile auf 75 mm gekürzt worden:

- beide Positionen unterscheiden sich im Bassbereich (um 40 Hz und um 185 Hz) deutlich!
- die Bassreflexabstimmung liegt mit 75 mm langem Rohr nun bei 34 Hz (BR-Rohr unten)
- die Resonanz bei 850 Hz hat sich auf 1100 Hz erhöht -> das ist wohl doch eine Rohrresonanz

Die Unterschiede der symmetrischen Positionen des Bassreflexrohrs lassen sich nur durch die unsymmetrische Position des Tieftöners und des Hochtonhorns sowie die unterschiedlichen Streben erklären.

Wenn man weiß welche Resonanzen (stehende Wellen oder Rohrresonanzen) im "leeren" Gehäuse auftreten kann man durch "richtige" Positionierung von "geeignetem" Absorptionsmaterial erreichen, dass diese Resonanzen weniger stark bis gar nicht mehr auftreten. Dies sollte man dann sowohl im Impedanzverlauf als auch im Nahfeld des Bassreflexrohres sehen:

-> die Abstimmfrequenz wird (durch die virtuelle Volumenvergrößerung) etwas nach unten verschoben
-> der Schalldruck bei der Abstimmfrequenz wird durch die Absorption leicht reduziert
-> die Störstellen bei 185, 400, 560 und 1100 Hz werden deutlich reduziert und stören nicht mehr

-> die Abstimmfrequenz wird (durch die virtuelle Volumenvergrößerung) etwas nach unten verschoben
-> die beiden Impedanzmaxima unter- und oberhalb der Abstimmfrequenz werden durch die Absorption deutlich reduziert

-> das Impedanzminimum bei der Abstimmfrequenz ist durch die Absorption ca. 10% höher
-> die Störstelle bei 185 Hz wird nur gering entschärft, darüber ist ein deutlicher Abbau der Störstellen erkennbar

Die einzelnen Stufen der Messungen sind folgend zu sehen

 Und so sieht dann die Verteilung des Absorptionsmaterials aus:

• 240 mm Glaswolle unten (z.B. 4 Lagen à 60 mm) + 40 mm Noppen-Schaumstoff 41 x 78 cm U-förmig über Glaswolle
• 40 mm Noppen-Schaumstoff 31 x 52 cm auf Rückwand
• 40 mm Noppen-Schaumstoff 41 x 76 cm umgekehrt U-förmig auf Seitenwänden und unter Hochtonhorn
• Zwischenraum oben ausgefüllt mit 40 mm dickem Polyestervlies 39 x 160 cm

Chapter Three: Entwicklung der Frequenzweiche

Für die Entwicklung der Frequenzweiche nutzen wir Boxsim. Als Eingangsdaten benötigen wir die Impedanz der Chassis im Gehäuse und den gewedelten Frequenzgang am Hörplatz:

-> der Hochtöner hat eine breite Impedanzüberhöhung um 1250 Hz - genau da wollen wir trennen :-(

-> der Hochtöner liefert bis 800 Hz einen hohen Pegel, der Tieftöner hat bis 3 kHz einen fast linearen Frequenzgang

Nach Einlesen in Boxsim sieht das dann so aus:

-> damit der Impedanzverlauf so übernommen wird muss ein Haken bei "rückseitig geschlossen" gesetzt werden
-> bei "die Messung des Frequenzgangs bezieht sich aus" muss "5. zu simulierende Box" gewählt werden

Bei der Messung mit JustOct werden alle Frequenzen einer 1/12-Oktave zu einem Pegel zusammengefasst - dadurch gibt es keine Phaseninformation mehr, die bei einer Wedelmessung ohnehin wenig Sinn machen würde -> im Bereich der Trennfrequenz macht man bei der Simulation einen "Blindflug" und muss die Überlagerung "am lebenden Objekt" messen (bei Annahme eines SEO 150 mm hinter der Schallwand ergab sich eine relativ gute Übereinstimmung zwischen Messung und Rechnung, die Hornlänge ist 210 mm, der SEO des Tieftöners ist 49 mm hinter der Schallwand).

Aus den Datenblättern der beiden Chassis (IMG STAGELINE SP-30/200Neo und CELESTION CDX1-1747 mit MONACOR MRH-200 kennen wir den jeweils nutzbaren Frequenzbereich, der nicht nur durch den Frequenzgang, sondern auch durch den Klirrfaktor und das Rundstrahlverhalten beeinflusst wird. Ziel ist es ja die ursprüngliche Trennfrequenz von 1.5 kHz zu reduzieren.

Und dann geht es auch schon los mit der "virtuellen" Beschaltung der Chassis. Da wir schon räumlich gemittelte Daten am Hörplatz in die Berechnung hineingesteckt haben ist der simulierte Frequenzgang bereits das gewünschte Ergebnis, der berechnete Energiefrequenzgang muss hier ignoriert werden. So sieht die Simulation der finalen Weichenschaltung FW2e aus:

Dieses Ergebnis wurde nicht durch reine Simulation erzielt, sondern durch mehrere Iterationsschleifen zwischen Simulation-Messen-Hören. Nicht zu jeder Variante wurden alle Messungen gemacht, die Messung der Einzelchassis erfolgte letztmalig bei der Version FW2c:

-> die Trennfrequenz liegt nun bei ca. 1.2 kHz, aber die Überlagerung ist noch nicht perfekt

Durch weitere Iterationsschleifen konnte der Bereich um die Trennfrequenz noch optimiert werden:

Die simulierten Spannungsverläufe an den Chassis stimmen sehr gut mit den Messungen überein - so kann beim Zusammenbau überprüft werden ob alle 11 Frequenzweichenbauteile korrekt verkabelt wurden:

Und so sieht das Layout der Frequenzweiche aus:

Im Bassbereich ist das Layout gegenüber der ursprünglichen LittleWatt gleichgeblieben, aber die Bauteilewerte wurden für die tiefere Trennfrequenz angepasst. Im Hochtonbereich konnte das Layout trotz niedrigerer Trennfrequenz um ein Bauteil reduziert werden.

Die technischen Daten können sich unsere Abonnenten herunterladen (LWmKII).

Chapter Four: Der Schlussakkord

Zum Schluss bleibt nur zu sagen,dass die LittleWatt mit schwarzem Warnex Lack gerollt wurde und dadurch sehr an Eleganz gewann.

Die leicht singenden Teile des Korbes des SP-30/200NEO haben wir dieses mal ganz einfach ruhiger gestellt. Das hatte schon beim Chassis der Mindstorm gut geklappt.

Den doch schweren Hochtreiber solltemman auf der Strebe etwas unterstützen, damit er bei einem harten Aufsetzen der Box nicht das Horn zerstört.

Die Weiche schraubt man am besten auf den Boden und verklebt alle Kabel mit Heißkleber von hinten auf der Front

Hier nochmal im Detail wie sich die Absorption aufbaut 

 Und die Ansicht der Lautsprecher im fertigen Zustand. Das Verschließen der Baßreflexöffnung ist je nach Raum und Aufstellung eine Option um den Tieftonbereich anzupassen.

Und was sagt der neue Besitzer zur LittleWatt MkII? Da sagt ein Bild mehr als 1000 Worte

In diesem Sinne, viel Spaß beim Nach, bzw. Umbau