Fragen und Feedback zu 2-Wege Bassreflexbox mit 8l

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komodowrn
Ist häufiger hier
#1 erstellt: 20. Aug 2021, 18:16
Hallo zusammen,

ich habe mich in den letzten Tagen mit dem Thema Lautsprecherbau auseinandergesetzt und einen mobilen Lautsprecher bzw. ein Lautsprecherpaar geplant. Da ich ein Neuling auf dem Gebiet bin wollte ich, bevor ich anfange Teile zu kaufen und mich in Details verliere, gerne Feedback einholen, ob ich soweit alles richtig oder grobe Fehler gemacht habe. Für Verbesserungsvorschläge bin ich gerne offen.

Zunächst einmal zum Fragenkatalog. (Dieser ist für einen Lautsprecher und nicht für beide ausgefüllt.)

Wofür ist eure Box gedacht?
Die Box soll primär genutzt werden um Zuhause Musik zu hören, jedoch auch in der Lage sein 5 (bis maximal 10) Leute draußen z.B. am See mit Hintergrundmusik zu beschallen.

Welche Musik hört ihr meistens damit?
Laut Spotify ist mein meistgehörtes Genre Elektropop, allerdings höre ich auch Rap oder mal Rock.

Wie groß darf es werden und welche Form soll es haben?
Ziel war ein Lautsprecher mit 5-10 Liter Volumen. Mein jetziges Konzept ist wegen des Tiefmitteltöners auf 8 Liter angesetzt.
Wegen des optischen Aspekts würde ich den Lautsprecher gerne in Trapezform bauen.

Wie schwer darf es werden?
Man sollte die Box noch gut tragen können, um sie in ums Haus bewegen zu können. (gerne unter 10 kg)

Welche akustischen Präferenzen gibt es?
50% guter Klang
25% hohe Lautstärke (wäre ein "nice to have")
25% Tiefen Bass (da nur ein 8l Gehäuse geplant wird nicht so wichtig)

Wie hoch ist das Budget?
Pro Lautsprecher max. 150€ ohne Akkus.
(Ich hätte noch eine 10 mm Sperrholzplatte. Ist diese ausreichend, wenn ich Verstrebungen einbaue oder muss etwas stabileres her?)

Wie lange soll das ganze Konstrukt laufen mit einer Akkuladung/Batterieladung?
Die Box soll wie ein Baustellenradio Wechselakkus verwenden. Da man die einfach wechseln kann steht der Punkt nicht im Fokus.

Weitere relevante Infos?
Was den Lautsprecherbau angeht bin ich ein Neuling auf dem Gebiet und dies ist mein erstes Projekt in die Richtung. Ich habe allerdings versucht mich im Voraus ausreichend zu informieren und verschiedene Konzepte simuliert.
Was die Verarbeitungsmöglichkeiten für Holz und Elektronik angeht bin ich soweit gut ausgestattet und habe die nötige Erfahrung, dass ich mir das Bauen des Gehäuses und die Verkabelung der Elektronik problemlos zutraue.
Messmöglichkeiten (Messmikrofon etc.) sind leider keine vorhanden.


Ich bin mir bewusst, dass in meinem Fall der Nachbau eines bereits umgesetzten Projekts vermutlich die einfachere Möglichkeit ist um ein gutes Ergebnis zu erzielen, jedoch geht es mir auch um das Projekt an sich und das Gefühl die Boxen "selbst" entwickelt zu haben.

Aktuelles Konzept
Aktuell sieht das Konzept vor zwei 8 Liter Bassreflex-Lautsprecher zu bauen. Die beiden Boxen sollen einzeln oder gemeinsam (Bluetooth mit TWS (True Wireless Stereo)) genutzt werden können. Um einen besseren Klang zu erhalten habe ich mich gegen einen Breitbänder und für ein 2-Wege-System entscheiden. Dabei kommen folgende Chassis zum Einsatz:

Tiefmitteltöner: Dayton DC130B-4 5-1/4"
Hochtöner: DSN25Ti-4 1"

Ich habe mich für den DC130B-4 entschieden, da er einen hohen Wirkungsgrad von 92 dB aufweist und ideal für ein 8 Liter Gehäuse ist. Zusätzlich hat Dayton die Lautsprecher gemessen und stellt die Messergebnise online zum Download bereit, was mir das Simulieren ermöglicht.
Bei dem Hochtöner waren ähnliche Kriterien ausschlaggebend.

Aufgrund der fehlenden Messmöglichkeiten habe ich mit den Messdaten des Herstellers simuliert. Ich nutze dazu Boxsim, da dieses Programm die Schallbeugung am Gehäuse und die Gehäuseform (Bassreflex) berücksichtigt. Um die Messdaten in Boxsim verwenden zu können habe ich mich an diesem Guide orientiert.

Das Resultat der Simulation ist folgendes:
Frequenzgang und Impedanzgang
Die Frequenzweiche sieht so aus:
Frequenzweiche

Um die beiden Lautsprecher kabellos im Stereo Betrieb betreiben zu können habe ich vor, eine der beiden Verstärker zu nutzen:
TWS Bluetooth Verstärker mit 40/50W
TWS Bluetooth Verstärker mit 80/100W

Aktuell tendiere ich eher zu dem Board mit 40W, da dies ja näher an der RMS Leistung der Chassis liegt und ich durch die Verdoppelung der Leistung lediglich ein +3dB höheren maximalen Schalldruck erhalte. Rechnerisch sollte ich mit 40 W ungefähr bei 103 dB herauskommen. Reicht das für meine oben beschriebene Bedürfnisse (Beschallung von ca. 5 Personen) oder sollte ich zum 80 W Verstärker greifen?

Bei der Frequenzweiche hatte ich am meisten Schwierigkeiten. Im Bereich um 1,7 kHz habe ich noch eine leichte Erhöhung des Pegel um +3dB aber ansonsten finde ich, dass der Frequenzgang ganz okay aussieht.
Beim Impedanzgang bin ich mir unsicher ob dieser so passt. Wichtig sollte aber ja eigentlich nur sein, dass er nicht unter 4 Ω fällt, sehe ich das richtig?

Eine Frage, die sich mir noch stellt ist, wie genau die Simulation ist. Werde ich, falls ich die Frequenzweiche wie im Simulationsprogramm aufbaue, sehr ähnliche Ergebnisse erhalten oder habe ich mit starken Abweichungen zu rechnen und komme daher nicht um eigene Messungen herum?

Für generelles Feedback wäre ich sehr dankbar.


Vielen Dank im Voraus und beste Grüße

komodowrn
Wholefish
Inventar
#2 erstellt: 21. Aug 2021, 10:13
Du wirst in jedem Fall mit Abweichungen rechnen müssen.
Deine Störstelle bei 1,7khz hängt vermutlich mit der Resonanz des Hochtöners zusammen. Ggf bringt eine Impdeanzlinearisierung was an der Stelle.
Letztlich musst du aber sowieso messen und dann fängst du bei der Weiche wieder bei 0 an.

Das Konzept ist ganz gut, kann was werden. Im Zweifel würde ich das Stärkere Modul nehmen, wohlwissend dass der Unterschied in der Praxis gering ist, jedoch ein etwas sichererer Betrieb der LS (clipping) gewährleistet sein sollte.
komodowrn
Ist häufiger hier
#3 erstellt: 22. Aug 2021, 15:42
Hallo, vielen Dank für das Feedback.
Ich werde versuchen deine Vorschläge umzusetzen.

Beste Grüße
komodowrn
komodowrn
Ist häufiger hier
#4 erstellt: 05. Sep 2021, 08:20
Hallo zusammen,

ich hätte nochmal eine Frage im Nachgang.
Verkraften die Chassis den 80 W Verstärker überhaupt oder muss ich mir Sorgen machen, dass sie abrauchen?
Der Tieftöner ist mit 40 W RMS und 80 W max angegeben, daher sollte das ja passen.
Beim Höchtöner sind es 30 W RMS und 60 W max. Dieser wird ja voraussichtlich über einen 3,3 Ω Vorwiderstand betrieben und wenn ich für den Lautsprecher 4 Ω und für die Spannungsquelle max 21 V (5S Li-Ion) annehmen, dann komme ich auf:
P = U² / R = (21 V)² / (7,3 Ω) = 60,4 W

Kann ich den 80 W Verstärker nutzten ohne die Chassis zu beschädigen oder sollte ich lieber zum 40 W Verstärker greifen und Clipping in Kauf nehmen?


Vielen Dank im Voraus und beste Grüße

komodowrn
Wholefish
Inventar
#5 erstellt: 05. Sep 2021, 09:54
Hörst du Sinustöne? Wenn nein, dann vergiss die Angabe der elektrischen Belastbarkeit. Zudem haben Lautsprecher ja keinen linearen Widerstand, sondern einen frequenzabhängigen.
Mit WinISD kannst du dir simulieren, bei welcher Leistung das Chassis welche Auslenkung macht. Das wäre erheblich praxisgerechter. Aber bezieht sich halt auch wieder nur auf Sinustöne.
Nimm das Stärkere Modul und das Chassis wird mechanisch als erstes ans Limit kommen. So kleine Chassis sind teilweise schon bei 5 6 Watt an ihrer mechanischen Grenze
komodowrn
Ist häufiger hier
#6 erstellt: 06. Sep 2021, 15:34
Zuerst einmal vielen Dank.

Den Tieftöner habe ich mit WinISD simuliert und das Ergebnis lag bei ca. 12 W max bei 85 Hz.

Ich werde vermutlich, wie du empfohlen hast, den stärkeren Verstärker kaufen. Gibt es dann eine sinnvolle Möglichkeit (außer nicht voll aufdrehen), um die Lautsprecher (vor mechanischer Zerstörung) zu schützen? Ich würde die Box gerne "idiotensicher" bauen.

Beste Grüße
komodowrn
MK_Sounds
Stammgast
#7 erstellt: 06. Sep 2021, 16:03

komodowrn (Beitrag #6) schrieb:
Gibt es dann eine sinnvolle Möglichkeit (außer nicht voll aufdrehen), um die Lautsprecher (vor mechanischer Zerstörung) zu schützen? Ich würde die Box gerne "idiotensicher" bauen.

Subsonic im Bass setzen + Compressor/Limiter
komodowrn
Ist häufiger hier
#8 erstellt: 06. Sep 2021, 16:53
Ich habe mir gerade die Verstärkerplatine und das Datenblatt des Verstärker-IC angesehen. Über einen Spannungsteiler kann der Verstärkungsfaktor des IC eingestellt werden. Passend dazu wird über einen Kondensator ein Hochpass auf das Eingangssignal gelegt um tiefe Frequenzen zu blockieren, um keinen reinen DC Anteil zu verstärken.

Könnte man in dem Fall dann nicht einfach den Verstärkungsfaktor herabsetzen, um so den ausgegebenen Pegel (und damit die Leistung) zu verringern? Gleichzeitig hätte man dabei aber noch die volle Pegelreserve und kann somit Clipping vermeiden oder?
Damit würde dann ein Limiter entfallen, da der Pegel einfach komplett herabgesetzt wird.

Über den Kondensator kann ja zusätzlich die Grenzfrequenz angepasst werden, sodass die Chassis im Bereich < 50 Hz geschützt werden.
Dies würde ja dann die Funktion des "Subsonic im Bass" übernehmen und wäre ohne großen Aufwand realisierbar.

Zusätzlich noch eine Anmerkung zu der Wahl des Verstärkers:
Nachdem ich das Datenblatt der beiden Verstärker-ICs durchgegangen bin habe ich festgestellt, das sie sich nur im mechanischen Aufbau unterscheiden. Der eine gibt seine Wärme nach unten in die Platine ab, der andere nach oben in einen Kühlkörper. Die Leistungsdifferenz resultiert somit aus einer thermischen Beschränkung. Elektrisch gesehen sind sie identisch.
Da beide Verstärker mit einer Impedanz von min. 2 Ω arbeiten können, ich die Lautsprecher jedoch auf 4 Ω ausgelegt habe und somit nur die halbe Leistung abrufen kann, sind die Verstärker in meinem Anwendungsfall "identisch".


Vielen Dank im Voraus und beste Grüße
komodowrn


[Beitrag von komodowrn am 06. Sep 2021, 21:57 bearbeitet]
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