Schräge Fasen ...Wirkweise, Steilheit & Positionierung

Auf das Thema Schallwandgeometrie, und deren Einfluss auf die Wiedergabequalität von Lautsprechern, wurde bereits im Artikel  „Über Schallwandgestaltung, Kantendiffraktion, Sekundärschallquellen, …“  ausführlich eingegangen. Wer nach wie vor im Glauben ist die Gestaltung einer Schallwand und die Anordnung der Treiber auf Selbiger sei in erster Linie eine Frage der Optik, möge den Artikel gerne (nochmal) lesen.

Im Findungsprozess einer geeigneten Schallwand bin ich des öfteren bei der Variante „Schräge Fasen“ gelandet. Dabei stellte sich immer wieder die Frage, wie steil diese wirklich sein müssen um effektiv zu wirken. Bisher berief ich mich diesbezüglich auf Sekundärwissen … Gelesenes in Büchern, Foren, Magazinen. Als kürzlich die Frage erneut aufkam, beschloss ich der Sache messtechnisch auf den Zahn zu fühlen.

Um dies zu bewerkstelligen musste eine Schallwand mit einstellbaren, schrägen Fasen her. Nach reichlich Kopfzerbrechen, wie Diese zu bauen sei, kam ich letztendlich zu folgendem Ergebnis:

schraege_fase_variabelEs wurde von hinten eine V-Nut gefräst, knapp weniger tief als Plattenstärke, das Ganze mit Klebeband von vorne „gesichert“ und ein 2mm starker Kupferdraht von oben festgetackert, was als Einstellmechanismus dient. Die „Flügel“ können von 0°-55° beliebig eingestellt werden.

baffle_xt25_back

Als Hochtöner wählte ich Einen der von sich aus keine Störungen im Richtverhalten,  im für Kantendiffraktion relevanten Bereich zeigt, welche die Ergebnisse verfälschen könnten. Die Wahl viel auf den von mir sehr geschätzten XT25TG-30/04.

Es wurden für Fasenwinkel von o-55°, in 5° Schritten, das jeweilige Abstrahlverhalten von 0-90° in 10° Schritten gemessen. Summa summarum 120 Messungen.

Die Ausgangssituation: Fasenwinkel 0°

Siehe auch „Worst Case“ Szenario

Im linken Bild wird das Abstrahlverhalten in einem auf 0° normierten Sonogramm dargestellt. Das Rechte zeigt exemplarisch die Winkel 0, 30 und 60°.

Im Sonogramm ist zu erkennen, dass der Lautsprecher um 3kHz erheblich zu breit, und darunter zu eng abstrahlt.  Achs,- und Winkelfrequenzgänge sind zueinander unausgewogen. Wo auf Achse Eine Senke ist, gibt es unter Winkeln eine Überhöhung. Der Lautsprecher ändert seinen Charakter mit der Abhörposition. Erstrebenswert wäre eine stetig und möglichst gleichmäßig enger werdender Verlauf.

Messergebnisse

Sonogramm für Fasen mit einer Steilheit von 0-55° in 5° Schritten

fasen_deg_var

0,30 und 60° für Fasenwinkel von 0-50° in 10° Schritten

winkel_fasen_deg_var

Die Hauptstörung (Aufweitung um 3kHz einhergehend mit der Einschnürung darunter) nimmt mit größerem Fasenwinkel ab. Fasen mit einer Steilheit < 20° bringen noch keine befriedigenden Ergebnisse.

Die Fasen selbst bilden eine neue Kante, die mit zunehmender Steilheit zu tragen kommt. Zu erkennen an der entstehenden Aufweitung um 5Khz. Diese ist weniger ausgeprägt, da der Hochtöner in diesem Bereich bereits nicht mehr als Halbraumstrahler arbeitet.

Das ist auch, neben der Auflösung der „Rechteckgeometrie“ eine der Hauptaufgaben der schrägen Fase: Die Gehäusekanten so nahe an den Hochtöner zu bringen, dass er Sie nicht mehr, bzw. nur abgeschwächt „sieht“. Geringerer Abstand ⇒ Kleinere Wellenlänge höhere Frequenz ⇒ mehr Richtwirkung ⇒ weniger Einfluss der Kante

Besonders gut funktioniert das Konzept „schräge Fase“ dann, wenn der Hochtöner im entsprechenden Frequenzband bereits deutlich bündelt und somit Diese praktisch gar nicht mehr „gesehen“ wird. Der Seas DXT 27TBCD/GB sei hier beispielhaft erwähnt. Wie gut dieser Treiber mit schrägen Fasen funktioniert ist am Beispiel DXT-Mon zu sehen.

Zusammengefasst:

  • Fasen <20° sind nicht ausreichend wirksam
  • Die Entfernung der Fasen zum Schallentstehungsort muss ausreichend gering sein, ansonsten erreicht man nur eine, zumindest teilweise, Verschiebung des Problems
  • Je nach Situation können die Fasen auch zu steil sein!

Das Konzept der Schrägen Fasen ist ein sehr effektives um der Problematik <Sekundärschallquellen durch Kantendiffraktion> beizukommen. Dies aber nicht Bedingungslos. Steilheit und Position müssen mit Bedacht und dem Konzept entsprechend gewählt werden. Würde man mich nach einer Universalempfehlung fragen würde ich sagen:

„Mach die Fasen 25-30° steil und positioniere Sie so nahe an den Hochtöner wie nur möglich“


Abschließend noch die Messungen in Einzelbildern, für diejenigen die es sich ein wenig genauer ansehen wollen. Die Steilheit der Fase steht jeweils links unten im Bild.

Hinweis: Der Bildwechsel ist auch mit dem Mausrad möglich

 

 

 

 

 

 

Adapterplatte für verschiedene Scan-Speak und Peerless Hochtöner an WG-300 und PCT-300

Aus dem Häusern Scan-Speak und Tymphany gibt es einige Hochtöner, die allesamt die gleiche Frontplatte teilen. Der Eine oder Andere davon misst sich auch noch hervorragend am P-Audio (PCT-300),- bzw. Monacor (WG-300) Waveguide. Um die Treiber sauber mit der Schallführung zu verbinden entstand nach vielen Testreihen eine in CNC gefräste Adapterplatte, die eine einfache und sehr passgenaue Montage erlaubt.

Folgende Hochtöner sind für den Umbau geeignet

Die jeweils zu erst genannten wurden von mir umgebaut und mit sehr guten, teils herausragenden Ergebnissen, vermessen. Die folgenden teilen allesamt die gleiche Frontplatte und sind, zumindest extrem bauähnlich mit einem der gemessenen Treiber….und es gibt noch ein paar weitere potentielle Kandidaten.

Bau der Adapterplatte mit „Hausmitteln“

Die wenigsten unter uns sind Besitz einer CNC-Fräse. Um eine so einfache Konstruktion wie diese Adapterplatte zu bauen bedarf es auch Keiner! Mit Stichsäge, Akkuschrauber, Oberfräse und folgender Schritt-für-Schritt Anleitung sollte der Bau der Adapterplatte keine Probleme machen. Es muss noch nicht mal gemessen werden 🙂 Los geht das …

  • PDF herunterladen (klick auf das Bild)

Adapter_XD270_WG_Druck

  • Mit dem Acrobat-Reader ausdrucken (Option „tatsächliche Größe“ wählen!)
  • Größencheck: Außendurchmesser 116mm
  • Auf ein 9mm starkes Stück MPX/MDF/Siebdruckplatte kleben (Sprühkleber/Klebstift…)
  • Die Löcher Bohren (8mm und 3mm Bohrer)
  • Mit der Zirkelfräsvorrichtung (Jeder Lautsprecherbauer sollte eine haben) 3mm tief bis entsprechender Markierung Fräsen (D67mm)
  • Mit der Stichsäge das innere Loch sägen und imletzten Arbeitsschritt die Platte aussägen

So sollte die Adapterplatte dann aussehen

Adapter__WG

Montage

Zunächst muss die Frontplatte des Hochtöners entfernt werden. Bei einigen Modellen ist diese mit einem Silikon ähnlichen Kleber fixiert. In diesem Fall mit einem großen Schlitzschraubendreher wie in folgendem Bild gezeigt „anhebeln“. Langsam und gleichmäßig arbeiten. Der Ansetzpunkt ist wichtig. Abgesehen davon kann nicht wirklich was schief gehen. Vorab sollten allerdings die Schrauben der Frontplatte gelöst worden sein (TX10).

Abrichten des Waveguide Halses

Die Adapterplatte wird auf die Schallführung gesteckt und der Hals mit kreisenden Bewegungen plan geschliffen (⇒Staubschutzmaske).

 

In folgendem Video wird die finale Montage gezeigt

Im Gegensatz zur Angabe im Video werden keine M3x16mm, sondern M3x12mm Schrauben verwendet! Die M4x10mm dürfen gerne auch, müssen aber nicht, länger ausfallen.

Zum Abschluss noch zwei Aufnahmen des Scan-Speak D2604/833000 bzw. 830000 & des Peerless XT25TG30-04 mit Waveguide

Disclaimer

Ihr macht den Umbau in eigener Verantwortung! Ich übernehme keinerlei Haftung. Ggf. verliert Ihr beim Umbau Eure Garantieansprüche. Das ist allerdings nicht an mir zu beurteilen.

Ich habe viele Umbauten vorgenommen und es ist nie etwas passiert. Ich denke die Anleitung ist ziemlich „Narrensicher“ 🙂

…´nen Kaffee gibts so ab 1€ 😉

Test Peerless / Tymphany XT25TG-30/04 (XT-300/K4) am Waveguide WG-300 / PCT-300 4 Ω Ringstrahler mit Waveguide

Datenblatt © www.heissmann-acoustics.de
Messungen in 20x40cm Schallwand, 10mm verrundet, in 70cm Entfernung bei 2,83V. Pegel auf 1m skaliert.

Das Waveguide wurde mit einer in CNC gefrästen Adapterplatte  an den Hochtöner montiert.

XT25TG30_04_WG

XT25TG-30/04 Schalldruck unter Winkeln

Vifa XT-300 (XT25TG-30/04) WG300 Schalldruck unter Winkeln

Systembedingte Überhöhung im Frequenzband von 1-7kHz. Diese lässt sich aufgrund ihrer Symmetrie sehr leicht mit der Frequenzweiche egalisieren. Es ist Sinn und Zweck einer Schallführung als akkustischer Verstärker zu wirken. Dadurch wird eine gleichmäßigere Bündelung und höhere Belastbarkeit erreicht.Der Vifa XT-300 (XT25TG-30/04) passt hervorragend zum Waveguide. Äußerst gleichmäßige Bündelung ohne nennenwerte Störungen. Aufgrund der großen Kalotte (30mm Schwingspule) etwas stärkere Richtwirkung ab 8kHz.Empfehlung: Auf Achse einen leichten Anstieg > 8kHz im Hochton einplanen.

XT25TG-30/04 Schalldruck unter Winkeln auf 0° normiert

Vifa XT-300 (XT25TG-30/04) WG300 Schalldruck unter Winkeln normiert

Vifa XT-300 (XT25TG-30/04) WG300 Schalldruck unter Winkeln normiert

Hier wurde der Frequenzgang auf Achse linearisiert. Das 2. Bild (Sonogram) zeigt deutlich das hervorragend gleichmäßige Richtverhalten der Kombination aus XT-300 und dem Waveguide.

XT25TG-30/04 Ausschwingverhalten

Vifa XT-300 am Waveguide WG-300 Ausschwingverhalten

Minimal verzögertes Ausschwingen um 2kHz. Ansonsten tadellos.

XT25TG-30/04 harmonische Verzerrungen

Vifa XT-300 am Waveguide WG-300 harmonische Verzerrungen

Wie erwartet sinkt der Klirr im Vergleich zur Variante ohne Waveguide. Die XT-300 zeigte auch ohne Waveguide bereits sehr gute Klirrwerte, mit aber einem deutlichen Anstieg von K2 unter 3kHz. Mit Waveguide ist der Effekt auch vorhanden aber um ca. 5dB abgeschwächt. In der Summe ausgesprochen niedrige Verzerrungen. Selbst bei 100dB bleibt alles ab 2kHz unter 1%. K3 bewegt sich an der Messbarkeitsgrenze.

Wertung


Frequenzgang/Richtverhalten:4.5 Stars
Einsatzbereich:5 Stars
Pegelfestigkeit:5 Stars
Konstanz /Ohne Wertung/:0 Stars
Anfassqualität:4 Stars
Preis/Leistung:5 Stars

Fazit


Der Peerless XT25TG-30/04 und das Waveguide WG-300 sind eine höchst reizvolle Kombination für äußerst pegelfeste Installationen zB im Heimkino. Einsetzbar bereits ab 1,5kHz. Ich denke ich werde das mal in Cinetor antesten.