dd2d - switched on

Hallo Reinhard,

ich freue mich schon auf die Fortsetzung. Endlich sehen wir mal, wie die Box von Innen aussieht.

Ich hoffe Dene Probleme mit dem Hypex haben sich gelöst.

Gruß

zeppi

Heute gehts weiter mit den Zutaten:

Anlass zur Konstruktion und namensbestimmend war das Elektronikmodul Hypex AS2.100. Es besteht aus einem Eingangsmodul mit SPDIF und USB Eingang. Auch einen analogen Eingang gibt es. An den digitalen Eingängen können Signale bis 192kHz/24bit verarbeitet werden.
Per USB wird auch die Verbindung zum persönlichen Rechner hergestellt um die Einstellungen am DSP vorzunehmen. Der DSP kann drei Kanäle bedienen. Zwei Kanäle können mit 12 Filtern bearbeitet werden, ein Kanal mit 6 Filtern. Für zwei Kanäle stehen 100W Class D Verstärker zur Verfügung. Interessant ist vor allem die Lautstärkeeinstellung, die über Tasten eines mitgelieferten 'Bedienmoduls' oder über Fernbedienung vorgenommen werden kann. Die Filtereinstellungen werden über ein mitgelieferte Windows-Sofware vorgenommen une dann per USB auf das Modul geladen.



Jeder Lautsprecher verfügt über sein eigenes Elektronikmodul, die Lautstärkeeinstellung wird dabei nur an einem Modul, dem Master, vorgenommen, das andere Modul, der Slave, wird per SPDIF vom Master versorgt.
Der eine Kanal eines Moduls versorgt den BB Alpair 10, der andere Kanal den Sub aus Wavecor SW178WA01 und PR178WA01.
Der Alpair ist mit 17cm Durchmesser für einen Breitbänder schon relativ groß, schafft aber Trotzdem noch gut 20kHz. Sein Durchmesser war bestimmend für die Breite der Box.



Zum Alpair gibt es ein baugleiches Subchassis, das ich zunächst verwenden wollte. Doch bei der Suche nach einer passenden Passivmembran wurde ich dann bei Wavecor fündig und bin dann auch beim Woofer selbst zu Wavecor umgeschwenkt. Der Wavecor war nur mit 8Ohm zu haben, der Hypex-Verstärker entfaltet seine maximale Leistung aber mit 4Ohm Last. Also hab ich aus der Not eine Tugend gemacht und zwei Woofer mit zwei Passivmembranen spendiert. Das gibt zusammen 524 cm² Membranfläche für den Sub, soviel wie bei einemm 12er. Im Subbereich konnten die eine Hälfte der Chassis problemlos auch nach hinten verlegt werden, womit sich eine impulskompensierende Bauweise anbot.





Der BB hat ein Xmax von 8,5mm und kann bis 40Hz hinunter, der Woofer aufwärts bis 400Hz eingesetzt werden. Als Trennfrequenz hab' ich mir 150Hz vorgestellt.

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Interessante Chassiswahl.
Ich werde auf jeden Fall am Ball - sprich Thread - bleiben .

Gruss PA-1S

Mehr mehr mehr!!!

Aufbau:



Da der BB nur bis 150Hz spielen muss, kann er das problemlos in einer CB zwischen 5 - 6l. Der Sub soll natürlich so tief spielen wie möglich. Eine 'normale' Reflexabstimmung würde wohl um die 14l benötigen. Eine Passivmembran die lt, Datenblatt bis unter 20Hz abstimmbar ist, freut sich aber sicher über etwas mehr Volumen.
Die Vorgabe, eine schlanke, wohnzimmertaugliche Standbox zu realisieren führte letztlich zu der schon gezeigten etwa punktsymetrischen Konstruktion. Der BB erhält dadurch 5,5l zum Arbeiten, ein Woofer mit Passivmembran arbeitet auf 15,6l.
Im Wesentlchen besteht die Box aus 25mm MDF. Hier die Holzliste pro Box (netto ohne Leimzuschlag):
1 x 168x905mmFront
2 x 168x845mmRückseite, vert. Innenteiler
2 x 168x155mmhoriz. Innenteiler
1 x 168x360mmhoriz. Innenteiler
2 x 200x385mmBoden/Deckel

Die Seitenwände aus 16mm MDF: 2 x 385x905mm
Die seitl. Außenwände aus 18mm Buchenleimholz: 2 x 385x955mm
25mm Rundholz (4 x 155mm).



Die Teile wurden mit Holzleim stumpf verleimt, die BB eingefräst (Dabei ist zu beachten, dass die Frästiefe um die Dicke des später noch aufgebrachten Akustkfilzes zu reduzieren ist). Die Seitenaußenwände und eine Seiteninnenwand wurden dabei vorläufig nicht verleimt. In den Subgehäusen wurden Versteifungen aus Rundholz eingeleimt. Dann die Innenverkabelung und Dämmung und Dämpfung eingebracht. Die Durchbrüche für die Innenverkabelung mit Heißkleber abgedichtet. Zum Schluss noch die Seiteninnenwand verklebt.



Etwas ungewohnt für eine Lautsprecherbox musste an einer der Boxen noch ein Bedienpanel Platz finden. Das Bedienpanel ist mit einem Flachbandkabel mit der Elekronik verbunden und dient zum Ein/Ausschalten sowie zur Lautstärkeeinstellung. Zusätzlich ist eine LED zur Betriebsanzeige und ein IR Empfänger zum Empfang der Fernbedienungssignale auf der kleinen Platine angebracht. Die Platine wurde auf eine etwas größere Aluplatte geschraubt und von hinten durch einen Ausschnitt in der Frontplatte geschoben. Die Aluplatte und der Kabeldurchbruch wieder mit Heißkleber abgedichtet.



Nach dem Einbau der Chassis und der Elektronik können in diesem Zustand schon mal Messungen gemacht werden und eine erste Hörprobe stattfinden.

Dann erfolgt das 'Finish': Vorder- und Rückseite sowie der Deckel werden mit 3mm Akustkfilz beklebt, dann die Ausschnitte für die Chassis und die Elektronik angebracht.

Auf Höhe des Bedienpanels wird ein 40mm hoher Streifen aus dem Filz der Fronseite entfernt und durch dunkles, transparentes Acrylglas ersetzt. Das Acrylglas bekommt drei Löcher für die Knöpfe des Bedienpanels.



Die Massivholzseiten erhalten eine Fase und werden dann vollflächig mit den Seitenwänden verklebt.



An die Box wird jetzt noch eine Bodenplatte aus Stein geschraubt. In die Steinplatte sind von unten Gewinde eingeklebt, in welche je nach Bodenbeschaffenheit entweder Spikes oder Gummifüße eingeschraubt werden können. In das Fach über der Bodenplatte kann ebenfalls noch eine Steinplatte eingeschoben und damit die Standfestigkeit der Box erhöht werden.



Zum Schluss werden die Seitenhölzer gewachst und poliert.

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Abstimmung

Die Abstimmung der Box erfolgt mit dem mitgelieferten 'Filterdesigner'. Die Software startet mit dem

Controlpanel:



Hier werden die grundlegenden Einstellungen vorgenommen bzw. kontrolliert: 2Kanal-Setup, Linke Box ist der Master, die zuletzt eingestellte Lautstärke, aktiver Eingang. Mit dem Connect-Button wird eine USB Verbindung zum Modul versucht. Über das Menü wird dann der eigentliche Filter Designer aufgerufen.



Für zwei Kanäle stehen je 12 Filter sogg. 'Biquads' zur Verfügung, für den dritten in meinem Setup ungenutzten nochmal 6 Biquads. Jeder Biquad kann auf verschiedene Characteristiken eingestellt werden:
LowPass (6dB)
LowPass2 (12db)
HiPass (6dB)
HiPass2 (12dB)
shelf
shelf2
Asym. shelf
Boost/cut
Außerdem gibts pro Kanal noch ein Delay von max. 1ms

Alle Einstellungen werden off-line vorgenommen um dann per 'Download' ins Modul übertragen zu werden. Eigentlich sollte alles ganz einfach sein: Istfrequenzgang der einzelnen Chassis in den Filterdesigner importieren - Filter für die 'Frequenzweiche' erstellen - Frequenzgang glätten, wo erforderlich - download ins Modul - fertig. Leider ist es aber nicht so einfach.
Das beginnt schon damit, dass ein Frequenzgang nicht importiert werden kann, sondern 'nur' eine Impulsantwort. Einen Messmodus dafür gibt es nicht, d.h. wir benötigen ein zusätzliches Programm zur Erstellung derselben. Dieses Programm ist in meinem Fall ARTA.
Beide Programme können aus der Impulsanwort einen Frequenzgang berechnen und in beiden Programmen kann die Impulsantwort gefenstert werden um Raumreflexionen auszuschließen. Aber damit hat es sich schon mit den Gemeinsamkeiten.
Weitere relevante Eigenschaften von ARTA: Kompensation des Mikrofonfrequenzganges, Vergleichbarkeit der errechneten (absoluten) Pegel, Berücksichtigung des Bafflestep, Kompensation des Messabstandes.
Der Filterdesigner muss bei diesen Eigenschaften passen und geht bei der Berechnung des Gesamtfrequenzganges davon aus, dass die Einzelmessungen mit dem gleichen Abstand zur Quelle gemacht wurden. Doch der Reihe nach:
Zuerst benötigen wir die Impulsantwort der einzelnen Kanäle (Chassis) im eingebauten Zustand ohne weitere Filterung, Die Messungen können in etwa wie bei herkömmlichen 2-Kanal-Messungen erfolgen, Das Modul wird am Analogeingang mit dem Messsignal versorgt. Da das Signal an den Lautsprecherklemmen eines Kanals auf Bananenbuchsen herausgeführt ist, benutzen wir diesen zum Messen und verdrahten das Modul entsprechend mit den gerade zu messenden Chassis. Dann die Messung mit ARTA.
In meinem Fall wurde der BB mit 75cm Abstand in 0°, 15°, 30° und 45° gemessen, Woofer und Passivmembran mit 2cm Abstand, also im Nahfeld.
Bevor die Messungen importiert werden können, müssen sie erstmal aus ARTA exportiert werden und das richtig. Zu beachten ist dabei, dass die Messungen vor dem Export im Pegel angeglichen werden müssen, da der Filterdesigner ja gleichen Messabstand annimmt. Dabei ist der Messabstand, Verstärkung des Mikrofonvorverstärkers und die Tatsache, dass der Sub über die doppelte Chassisanzahl verfügt zu berücksichtigen (Woofer und Passivmembran wurden getrennt nur für die vorderen Chassis gemessen, in ARTA zusammengesetzt, die zusammengesetzte Messung im Pegel korrigiert und dann exportiert).
Da es zum vorgeschriebenen Importformat kein passendes Exportformat in ARTA gibt, müssen wir die exportierten Dateien erstmal etwas umarbeiten, was am Besten mit Excel von der Hand geht.
Dann der Import. Die importierte Impulsantwort ist jetzt im Filterdesigner mit den gleichen Werten zu fenstern wie in ARTA und schooon erscheint ein Frequenzgang im Diagramm.


Frequenzgang des BB im eingebauten Zustand ohne Filterung.


Frequenzgang Sub ohne Filterung.

Beim Vergleich des dargestellten FG mit dem von ARTA gezeigten werden wir jetzt allerdings Unterschiede feststellen, die zunächst noch geklärt werden müssen.

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Die wesentlichstenen Abweichungen sind wohl auf den krummen Mikrophonfrequenzgang zurückzuführen.
Typisch für ein ECM40 steigt er von 1,5kHz bis ca 16kHz auf +6dB um dann wieder abzufallen. Auch zu den Tiefen Frequenzen hin steigt der FG ab 300Hz auf +2dB bei 40Hz. Außerdem: ARTA ist auf eine Glättung von 1/24Okt. eingestellt, der Filterdesigner auf 1/8Okt. Das gilt auch für die im Folgenden gezeigten Charts.



Das sind auch in etwa die Abweichungen, welche die beiden FG zeigen. Der vom Filterdesigner berechnete FG zeigt uns also mehr Höhen und Tiefen als wir wirklich haben; d.h. der FG muss entsprechend dem Mirkro verbogen werden damit er absolut gesehn gerade verläuft. Wenn wir den Kurvenverlauf des Mikros ansehen, lässt sich eine Kompensation mit genügender Genauigkeit durch Boost/Cut Filter 'simulieren'.

Damit liegen die ersten Filter für Frequenzweiche und Mikrokompensation bereits fest:



Der Sub wird bei 150Hz abgeregelt ( im Bild ein Tiefpass 2.Ordnung {TP2})



Zwei solche Filter werden hintereinandergeschaltet. Das ergibt -24dB/Okt.Im Bild auch der gefilterte Sub.
Jetzt noch die Mikrokompensation:



Zur Mikrophonkompensation benutzen wir ein Boost/Cut mit +2dB bei 40Hz Q stellen wir so ein, dass die Flanke bei 300 Hz ausläuft. Nach der Kompensation sieht der FG jetzt bis 30Hz linear aus. Ist er aber nicht. Real (also wenn wir z.B. mit ARTA messen, sehen wir jetzt bei der Grenzfrequenz einen Verlauf wie im Filterdesigner ohne Kompensation und das wären ca. 2dB Abweichung nach unten.
Wir haben also zwei Möglichkeiten: entweder wir schalten die Filter aktiv, womit uns der FD einen anderen FG zeigt als er ist. Hören oder mit ARTA messen würden wir aber 'richtig'. Oder wir schalten die Filter für die Kompensation aus, sehen im FD den FG, den wir mit Filter hätten, hören und messen mit ARTA aber 'falsch'.

Zum BB: Der BB bekommt als 'Frequenzweiche' einen HP2 mit einem Q von 1.1 bei 150Hz. Damit schaut dann der Übergang so aus:



Die Mikrokompensation erfolgt mit einem Boost/Cut Filter mit +6,2dB bei 16kHz. Mit einem Q von 0,7 läuft sie nach unten bei 1,5kHz aus. Prinzipiell gilt für die Kompensation wieder das oben bereits gesagte. Damit erhalten wir bei ausgeschaltenen Kompensationsfiltern den ersten 'erwarteten' Gesamt-FG:



Noch ein Nachtrag zur unteren Grenzfrequenz der Box bzw. des Subs: Diese ist nicht durch den aktiven Woofer oder die Filtereinstellungen bestimmt, sondern durch die Abstimmung der Passivmembran(en). Die erfolgt mit Zusatzgewichten. In den hier gezeigten FGs ist diese auf ca. 30 Hz abgestimmt. Dazu ist eine Zusatzmasse von 35g notwendig. Das ist die gesamte mitgelieferte Zusatzmasse. Für eine untere Grenzfrequenz von ca. 20Hz sind dann nocheinmal 30-35g notwendig und auch machbar. Ich hab das schon nachgemessen. Die mechanische Belastung erscheint mir jedoch nicht unerheblich und nachdem es da unten sowieso nicht viele Instrumente gibt (zumindest nicht bei der Musik, die ich meistens höre) hab ich es also bei den 30Hz belassen. Zur Verdeutlichung: Der 10Hz Schritt nach unten kostet keine zusätzliche Verstärkerleistung, sondern 'nur' die mechanische Belastung der Passivmembran.

Bis hierher war sozusagen der Pflichtteil der Abstimmung. Alles Darüberhinausgehende ist Kür und kann auch mal wieder geändert und damit Geschmack und Raum 'angepasst' werden.

Z.B. kann der FG weiter linearisiert werden, wobei im Hochtonbereich die Bündelungseffekte des BB zu beachten sind. Im Grundton sollte das schon noch etwas glatter aussehen: also wird der Buckel bei 1kHz und der Dip bei 3kHz egalisiert.





Dadurch ist der FG erstmal von 250Hz bis 2,5kHz glatt (-2,5dB mit ARTA gemessen).



Darüber schauts dann allerdings nicht mehr so glatt aus (winkelmessungen 0°, 15°, 30°, 45°) und dafür müssen die 'richtigen' Einstellungen erst noch gefunden werden.

Zum vorläufigen Abschluss noch ein paar subjektive Anmerkungen: Zum Contest bin ich aufgrund von Firmwareproblemen mit einem undefinierten System gefahren und war dann auch selbst nicht zufrieden. Eine präzise Räumlichkeit hat sich nicht eingestellt und insgesamt war das Klangbild aufgrund fehlender Höhen etwas dumpf. Nach der Messung von Pico hab' ich dann 'blind' etwas korrigiert, grundsätzlich hat sich m.E. dadurch aber nichts geändert.

Inzwischen hab' ich gelernt, die Probleme zu umgehen oder gelöst, so dass ein zügiges Arbeiten möglich ist. Mit den oben beschriebenen Einstellungen hab ich inzwischen viel (auch vergleichend) gehört und bin jetzt ganz zufrieden mit dem bisher Erreichten. Das Klangbild ist jetzt ausgeglichen mit einer leichten Bassbetonung (die ich als Leisehörer schätze). Die schon mal gehörte präzise Räumlichkeit ist wieder vorhanden und die Feindynamik gefällt mir sehr gut. An Präzision gewonnen hat vor allem der Bassbereich was bei Klavier und Kontrabass besonders hörbar ist. Momentan sind die Boxen so aufgestellt, dass der Sweetspot etwas vor der Hörzone liegt, was das Klangbild in einem weiteren Hörbereich gleichmäßiger macht. Ab jetzt beginnt die Spielerei.

Reinhard

Hi Reinhard,

Respekt für die Konsequenz, mit der du an der Sache dran bleibst

Sehr schöne Doku

Grüße,

Alex