"Traktivio" DIY-Projekt

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JazzJack
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 07. Aug 2010, 13:12

Hi,
ich möchte ein Boxenbauprojekt vorstellen mit aktiven 3-Wege Boxen mit
Mitteltonkalotte und einem Preis von ca. 150€ pro Box.

Die Box ist für die Opfer der Industrie gedacht, die billige Aktivboxen
aus Plastik an ihrem Rechner angeschlossen haben und sich für einen
moderaten Preis klanglich verbessern wollen. Es soll also über den PC
oder ein Mischpult ein Pegel eingestellt werden, der von der Endstufe in
den Boxen nur noch verstärkt wird.

Natürlich müssen bei den engen Budgetgrenzen einige Kompromisse gemacht
werden:

Die Boxen sotten auch ohne Subwoofer betrieben werden können. Wer
allerdings einen wirklich satten Bass wünscht, muss sie mit einem
Subwoofer unterfüttern. Außerdem soll die Gehäusegröße so klein gehalten
werden, dass sie auch ins Regal oder auf den Schreibtisch passen.
Da die Aktivelektronik relativ große Leistungsreserven hat, kann auf
eine Konstruktion mit besonders hohem Wirkungsgrad verzichtet werden.
Detailtreichtum soll eine höhere Priorität als die Linearität des
Frequenzgangs erhalten.
Die Gehäuse sollen für Heimwerker zu schreinern sein.
Die Verstärkerschaltung wird selbst gelötet, erfordert aber keine
mehrschichtige Platine.

Bisher sind folgende Chassis vorgesehen:
Als Hochtöner ein Dayton ND20FB-4 mit 19mm
Als Mitteltöner ein Dayton DC50F-8 mit 50mm
Als Tieftöner ein Tangband W6-623 17cm

Mit diesem Tieftöner ergibt eigentlich nur eine Bassreflex-Konstruktion
Sinn. Ein größerer Tieftöner im geschlossenen Gehäuse, der durch die
Aktivelektronik eine Anhebung im Bassbereich erfährt, war auch im
Gespräch. Für diese Idee habe ich aber kein passendes Chassis gefunden.

Die Endstufen sollen das Referenzdesign des TDA7293 werden, einer
integrierten 1-Chip Endstufe mit max 100W. Die Bauteile für jede
Endstufe kosten knapp 9€ bei Reichelt. Hinzu kommt eine kräftige
Stromversorgung wobei der Ringkerntrafo mit bis zu 30€ recht teuer wird.
Hier kann möglicherweise viel gespart werden, sobald klar ist, wie die
Leistungsaufnahme der Endstufen im tatsächlichen Betrieb ist.

Leider fehlen mir die Fähigkeiten eine passende Aktivweiche zu
entwickeln. Ich habe versucht mit FilterPro eine Einschätzung für den
Schaltungsaufwand zu bekommen. Die Filterzweige sind im Anhang.
Vielleicht ist es auch sinnvoll nur zwei Endstufen zu bauen und die
beiden Kalotten per Passivweiche zu trennen.

Mich würden Meinungen zu dem Projekt im Allgemeinen interessieren sowie
Vorschläge für die Gehäusekonstruktion und vor allem für die Weiche.
Ich kann sobald die Bauteile fest stehen ein Platinenlayout entwickeln
und auch eine Visualisierung des Gehäuses vornehmen. Das fertige Projekt
soll als Bauanleitung hier im Forum oder auf einer eigenen Seite
veröffentlicht werden.

Vielen Dank schon mal für jegliche Hilfe und Kritik,
JazzJack

Die Datenblätter der Chassis, des Endstufenchips
und die Ausgabe von FilterPro werden noch hochgeladen und hier verlinkt

richi44
Hat sich gelöscht

#2 erstellt: 08. Aug 2010, 15:36

Hallo Jack,
wenn ich den W6-623 simuliere, komme ich auf ein Volumen von 21 Liter bei einer Grenzfrequenz von 46Hz. Ausserdem erscheint mir eine Dreiwegkonstruktion etwas "übertrieben" in der Klasse.
Ich habe zwar noch nicht näher gesucht, aber es sollten sich sicher Chassis finden lassen, die mit geringerem Volumen als Zweiweg eine tiefere Grenzfrequenz erreichen.
Wenn das einigermassen geschickt gelöst wird, lässt sich eine gute kleine Zweiwegbox bauen, welche die von Dir gestellten Anforderungen mindestens ebenso gut erfüllen. Ausserdem sollten da rund 30W reichen.
Oder man baut eine kleine geschlossene Box mit einem solchen Chassis und enzerrt es so, dass eine tiefe Grenzfrequenz erreicht wird.

Die Idee, den PC-Quietschen etwas entgegenzusetzen finde ich jedenfalls lobenswert!

Coscous
Schaut ab und zu mal vorbei

#3 erstellt: 08. Aug 2010, 15:36

Datenblätter

Dayton ND20FB-4

Dayton DC50F-8

Tangband W6-623

FilterPro

Hochpass

Bandpass

Tiefpass

Endstufe

TDA7293

JazzJack
Ist häufiger hier

#4 erstellt: 08. Aug 2010, 17:35

Die Idee für die 3-Wege konstruktion entstand, als ich alte Canton-Boxen
aus den 70ern gehöert habe. Canton war in der Zeit für ihre hochwertigen
und detailreichen Hochtöner bekannt. Das Geheimnis sind kleine 19mm
Hochtöner mit Gewebemembran, die detailreich sind ohne die extreme
schärfe eines aktuellen Keramikhochtöners zu haben. Die konstruktive
Ähnlichkeit zu K+H Studiomonitoren kommt natürlich auch nicht von
Ungefähr. Die Idee ist also eine Box zu bauen, die in sachen
Detailgenauigkeit mit deutlich teuereren Boxen mithalten kann, wobei bei
der Linearität des Frequenzgangs abstriche gemacht werden.
Ob dieses Konzept mit der ausgewählten Hardware möglich ist, wird sich
vielleicht erst zeigen, wenn eine Box gebaut und testgehört wurde.
Vielleicht lohnt sich der Aufwand nicht und eine 2-Wege konstruktion ist
billiger und gleich gut. Aber vielleicht werden es ja auch Boxen mit
einer hervorragenden Mitteltonperformance.

richi44
Hat sich gelöscht

#5 erstellt: 09. Aug 2010, 08:26

Bis der Verstärker läuft, mit Netztrafo, Gleichrichter und Elkos, und auch Kühlkörper und Zugemüse kommt so einiges zusammen. Dies alles aufzubauen erfordert schon mal Wissen und Können und auch etwas Geld.
Dann das Gehäuse und die Chassis. Ich wage zu bezweifeln, dass man da mit 150 Euronen landen kann.

Und zum Konzept:
Ich habe hier

http://www.hifi-foru...rum_id=42&thread=103
etwas geschrieben, das eigentlich nicht nur meine Erkenntnis ist, sondern auch Grundlage einiger guter Boxen. Und das widerspricht Deinem Konzept. Du hast da Filter mit 18 und 24dB Steilheit eingesetzt wie auch Butterworth und Chebychef gemischt. Diese Filter erzeugen ein unmögliches Impulsverhalten, welches die Boxen ins absolute Abseits verbannen.
Wenn man eine gute Performence will (was immer man darunter versteht), so sollten die Impulse möglichst wenig verfälscht werden. Dies ist nur möglich, wenn Filter verwendet werden, welche kaum ein eigenes Einschwingen aufweisen. Dies wäre mit kritischen Schaltungen (einfache RC- oder RL-Glieder mit 6dB Steilheit) zu erreichen, kaum mit Butterworth und niemals mit Chebychev und sobald die Steilheit höher als 6dB ist, kommen da weitere Phasendrehungen hinzu, welche entweder den Frequenzgang oder die Impulswiedergabe stören.

Letztlich sollte die Trennung möglichst bei 300Hz und 5kHz angesetzt werden. Eine Mitteltontrennung bei 2kHz macht gar keinen Sinn.
Und mittlerweile ist K&H auch nicht mehr der Weisheit letzter Schluss. Diese Marke war in Deutschland lange für Studiomonitore bevorzugt behandelt worden, zu einer Zeit, wo in anderen Ländern längst andere und bessere Produkte im Einsatz waren.
Wenn man also einen Vergleich mit Studiomonitoren heranzieht, sollte man Geithain und vor allem Genelec als Vergleich nehmen. Da sind die Mitteltöner keine Kalotten, sondern Konuslautsprecher und die Trennfrequenzen zumindest zum Bass hin tiefer angesetzt.

Wenn wir einen Tief-Mitteltöner einsetzen, der bis 5kHz linear arbeitet, so können wir eine Zweiwegkonstruktion anstreben, die im Grunde eine "Passivkonstruktion" sein kann (also passive Weiche mit integrierter Endstufe) und trotz hochwertigeren Chassis nicht teurer wird.

Coscous
Schaut ab und zu mal vorbei

#6 erstellt: 09. Aug 2010, 12:45

Hi, ich bin der typ, der den Verstärker löten wird. Ich werde in den nächsten Tagen mal die Bauteile für eine Endstufe bestellen und eine davon aufbauen, um einige Experimente zu machen. Dabei sollte sich zeigen, wie groß die Stromaufnahme der Endstufe tatsächlich ist, wenn man sie wie geplant nicht völlig ausreizt und vielleicht kann ich mir den Verstärker auch mal am Oszilloskop anschauen. Die 150€ sind sehr knapp für die Technik, die in die Box soll. Mit dem Wissen ist es nicht so weit her, aber die handwerkliche Herausforderung die Schaltung aufzubauen sollte kein Problem für mich sein.

Um zum fehlenden Wissen zurück zu kommen: In meiner Ahnungslosigkeit habe ich versucht FilterPro als Möglichkeit zu verwenden, überhaupt eine Weiche zu planen. Deine Hinweise zur ungünstigen Phasenverschiebung leuchten mir durchaus ein. Es wäre jedoch ziemlich sicher auch eine ganz andere Weichenabstimmung möglich. Die zwei Kalotten haben ja einen recht großen Bereich in dem sie beide einen einigermaßen linearen Frequenzgang aufweisen. Da könnte also ein Filter niedriger Ordnung verwendet werden, der keine große Phasendrehung hervorruft. Bei der Abtrennung des Tieftöners ist es nicht ganz so leicht, aber auch hier gibt es doch sicher Alternativen zum Butterworth-Filter.

Vielleicht könntest du Vorschläge für eine weniger problematische Weiche machen. Man liest im Internet, dass die Umrechunung einer Passivweiche in eine Aktivweiche kein Problem wäre.
Gruß,
Jonny

Coscous
Schaut ab und zu mal vorbei

#7 erstellt: 12. Aug 2010, 14:57

Hi, ich hab den Tieftöner auch mal in BassCAD eingegeben und komme mit 20l Volumen auf ganz zufriedenstellende Werte. Der -3dB-Punkt liegt dann bei 47Hz. Das Gehäuse wäre dann 25cm breit und 45cm Hoch. Das ist mehr als die üblichen Plastikboxen, aber noch vertretbar für den Schreibtisch.

Was die Weiche angeht, habe ich auch da mit BassCAD etwas herumgespielt und bin auf eine Idee gekommen, bei der ich nicht weiß, ob das funktioniert: Der Pegel des Mitteltöners fällt laut Schaubild im Datenblatt relativ linear unter 500 Hz ab. Könnte man auf einen Hochpassfilter für den Mitteltöner verzichten und nur den Tieftöner mit einem Tiefpass filtern, um summiert einen linearen Frequenzgang zu erreichen? Der Frequenzgang des Tieftöners fällt unter 100Hz deutlich ab, was auch durch die Bassreflexkonstruktion nicht immer ganz ausgeglichen werden kann. Wenn man den Tieftöner aber mit einem Tiefpass 1. Ordnung abtrennen würde, bekäme man eine vergleichbare Steilheit der Flanke wie beim Mitteltöner hin, wobei jedoch der Pegel im Tiefton weiter angehoben würde. Das Ganze müsste dann durch ein besonders tief abgestimmtes Bassreflexrohr einen linearen Frequenzgang ohne Phasenverschiebungen über 90° ergeben. Mitteltöner und Hochtöner könnte man ja ebenfalls mit Filtern 1. Ordnung abtrennen, da sich ihre Arbeitsbereiche relativ weit überdecken.

Gruß, Jonny

Used2Use
Hat sich gelöscht

#8 erstellt: 12. Aug 2010, 16:48

Von der Geschichte mit dem Impulsverhalten würd ich mich nicht verunsichern lassen.
Was großzügig übersehen wird ist, daß Interferenzen ebenfalls hörbar sind und das es nicht auf die elektrischen Filter ankommt.

>>Du hast da Filter mit 18 und 24dB Steilheit eingesetzt wie auch Butterworth und Chebychef gemischt.

Was durchaus üblich ist da die Treiber selbst schon Bandpässe darstellen.

waterburn
Stammgast

#9 erstellt: 13. Aug 2010, 00:13

Die Idee einer günstigen kleinen Aktivbox mit den TDA7293 spukt mir auch schon seit längerem im Kopf herum. Das schöne bei Boxen mit integriertem Verstärker ist, dass man genau weiß, welche Lautsprecher am Ende an der Endstufe hängen werden, was einem die Dimensionierung des Netzteils erleichtert. Was allerdings die Chassisauswahl angeht denke ich, dass ihr einiges an Potential verschenkt. Wenn man schon Aktivboxen baut, sollte man die Möglichkeiten auch nutzen, die einem diese Technologie bietet. Zumindest im Tiefton würde ich da eher zu einem aktiv entzerrten 20er greifen.
Im Filterdesign scheint ihr allerdings noch einigen Nachholbedarf zu haben. Die Grundlagen von Operationsverstärkerschaltungen sollten durchaus bekannt sein. Auch Begriffe wie "komplexe Übertragungsfunktion", Verstärkungsbandbreiteprodukt, Stabilität/Schwingneigung einer Schaltung sollten keine Fremdworte sein. Das kann man aber alles lernen. Wikipedia ist zum Thema Operationsverstärker und Grundschaltungen mit eben diesen recht informativ. Desweiteren kann ich die Seiten von

Siegfried Linkwitz und

Rod Elliot wärmstens empfehlen. Wenn mir einer von euch seine e-mail Adresse per PM schickt, kann ich euch auch gerne Auszüge aus einigen Uniskripten schicken, allerdings sollten sich im Netz genügend Informationen zum Aufbau aktiver Filter finden lassen.

cu
waterburn

Coscous
Schaut ab und zu mal vorbei

#10 erstellt: 13. Aug 2010, 18:44

Wir haben nach 20er Tieftönern gesucht, um eine entzerrte geschlossene Box zu bauen, aber wir konnten keinen geeigneten Treiber finden. Wenn du da etwas empfehlen kannst, lasse ich mich gern überzeugen.

Was die Elektronik angeht, fehlen mir die Grundlagen. Vermutlich würden mir die Uniskripte nicht viel bringen (auch wenn das ein sehr nettes Angebot ist). Mir geht es nicht darum eine Box von a bis z selbst entwickelt zu haben. Der Verstärker lässt sich laut Datenblatt relativ leicht aufbauen. Das Problem ist also nur die Konzeption der Aktivweiche. Wenn mir also jemand eine Schaltung konzipiert, baue ich sie auf und biete die fertige Box gerne für Messungen an.

Gruß,
jonny

Granuba
Inventar

#11 erstellt: 13. Aug 2010, 18:50

Hi,

der Mini-DSP könnte passen. Soll das Böxlein nur am PC genutzt werden? Sonst wäre der Allocator von Thuneau (PC-Aktivweiche auf Soundkartenbasis) geeignet.
Guter Tieftöner für geschlossen ist z.B. der Peerless HDS.

Harry

Coscous
Schaut ab und zu mal vorbei

#12 erstellt: 09. Sep 2010, 16:23

Ich hab meinen Verstärkertest vorerst abgebrochen: Meine Schaltung gibt keine Töne von sich und den Fehler zu finden ist mir eine zu anspruchsvolle elektrotechnische Aufgabe.

Man kann die Endstufen auch fertig kaufen, aber bei 30€ pro Kanal, wird das zu teuer. Dann rechnet es sich eher einen Verstärker zu kaufen und eine passive Weiche einzusetzen. Zumal (wie ja bereits hingewiesen wurde) sich 2-Wege-Systeme etwas günstiger bauen lassen.

Ich werde noch ab und zu hier rein schauen und natürlich posten, falls es etwas neues gibt, aber vorerst wird es wohl ruhig um dieses Projekt werden. -- Sorry...