Dipol Tieftöner
          

von Heinz D.                 
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Offenes Chassis links und Dipol rechts mit Umweg und Kompression(-sloch) sind enge Verwandte. Das Bild ist kein Versehen, diese beiden (offenen) Chassis kennen Sie schon.
 
Dipole gibt es schon lange. Unsere Opas haben in ihre Röhrenradios immer schon Dipol-Lautsprecher gebaut. Dipol bezeichnet ein Chassis, das nur einen Rahmen aber kein (geschlossenes) Gehäuse im engeren Sinn hat.
 
www.linkwitzlab.com/woofer.htm ist die erste Adresse zum Lesen.
 
Herr Linkwitz hat seine Dipole auf mathematische Füße gestellt und die Physik gut erklärt. (Nicht ohne Grund hört er gerne Beethoven mit 8 Stück seiner Dipole.)
 
www.kirchner-elektronik.de/de-fotos.php  'DIPOL-CARDIOID.pdf' erklärt Dipole auf deutsch sehr gut.
 
Dipole sind wie offene Schallwände (= open Baffle = OB), sie laufen im akustischen Kurzschluss. Erst wenn die Wellenlänge/2 (=180°) kürzer als der Weg von der Membran um das Holz herum bis zur Rückseite (=180°) ist, tritt eine unerwünschte Verstärkung (durch Addition) auf. Der Nutz-Frequenzbereich liegt im unteren akustischen Kurzschlussbereich! Dadurch sind sie leiser als Monopole. Das wird mit der 2-4-fachen Membranfläche ausgeglichen.
 


Im Bild sehen Sie die Simulation des Dipolgehäuses (ohne Chassis) mit 35cm Seitenwänden = 70cm akustischer Weg (x-Achse=Hz). Für die nicht mehr gewünschte Überhöhung gilt Lambda/2 -> ab ~150Hz muss mit der Weiche getrennt werden. Bei Lambda (~470Hz) erfolgt dann Totalauslöschung. Bei 3/2*Lambda Verdopplung. Auslöschung und Verdopplung wechseln mit n/2*Lambda ab.
 
Im vorigen Kapitel haben Sie akustische Messungen in Ihren Räumen durchgeführt. Falls der Tiefton-Bereich ein wenig schwächelt, können Sie ab heute mit Dipolen nachhelfen. Im Handel werden Sie Dipole kaum finden. Excelente Chassis mit wenig Holz drumrum und seltsames Aussehen lassen sich trotz herausragendem Klang schlecht vermarkten? Schlechte Chassis mit viel Holz gehen anscheinend besser.
 
Bei 3 Wegen können Sie für jede Dekade ein Chassis optimal einsetzen. TT bis 200Hz, MT 200Hz-2kHz, HT 2kHz-20kHz. Die erforderliche Leistung verteilt sich auf die drei Dekaden wie folgt: 90% bis 200Hz, 9% bis 2kHz und nur 1% bis 20kHz. Die größte Leistung, Membran und Geld muss für die unterste Dekade aufgewandt werden.
 
Die Nugget aus Kapitel 4 ist als Mittel-Hochtöner sehr gut geeignet, obwohl sie eine Vollbereichs-Box ist. Ich hätte erwähnen sollen, das die Mivoc-Bestückung (Compound) auch untereinander angeordnet als normale BR-Box den gleichen Frequenzbereich 40Hz-20kHz abdeckt. BassCAD wird Ihnen aber zeigen, das Sie dann ~25l Volumen je Chassis benötigen. Bei einer 50l-Box hätte den Monster-Bass niemanden gewundert.
 
Über die TT-Weiche nehmen Sie der Nugget die Schwerarbeit unter 150Hz weg. Als Subwoofer eignen sich ein/zwei SW1100 oder zwei BR Mivoc AWM104 aus Kapitel 2. Sie sind mit 12L sehr zierlich und schließen die Leistungs-Lücke von 50Hz-150Hz. Die TT-Weiche sollte immer am Subwoofer montiert sein, weil hier die größten Ströme fließen. Trennen Sie die TT immer bei 150-200Hz ab, auch dann, wenn sie linear höher könnten,  Andernfalls wird Ihr Gehirn versuchen die TT zu orten und die Mitteltöner können keine
vernünftige Stereo-Basis aufbauen.
 


 
Die Weiche gibt es fertig für je ~10€ (Pollin 640387 und andere Händler).
 

 
Die Nugget wird direkt an die Spule angeschlossen (Eingang+ und Ausgang+, ausmessen).
 
Die o.g. Weiche hat noch einen Vorteil: ihr Anstieg zu tiefen Frequenzen wirkt dem Abfall des Gehäuses etwas entgegen. Versuchen Sie nicht das Gehäuse wesentlich größer zu machen, da sich dann der exakt gleiche Frequenzgang so weit nach unten verschiebt, das der Anschluss zum MT bei ~150-200Hz nicht mehr passt.
 
Eine Warnung vorweg: Dipole MÜSSEN etwa 1/3 von Wänden und 2/3 vom Zuhörer platziert werden, also frei im Raum! Sie können sie NICHT an einer Wand oder gar in einer Ecke aufstellen, geht gar NICHT! Aber auch die Tarnung als 2 hübsche Blumenhocker kann die Innenarchitektin wahnsinnig machen.
 




Ein 15" der sich in einer Elch-Box vor neugierigen Blicken versteckt. Hier sieht man deutlich den erforderlichen Volumenunterschied, obwohl die Dipole das kleinste Gehäuse aller TT beanspruchen.
 
Sind die o.g. Hindernisse ausgeräumt, kann's losgehen. Mindestens zwei Super 15 Zöller oder vier 12 Zöller. Viel Membranfläche ist Pflicht. Die beiden 15" kommen auf ~2000 cm², die vier 12" auch, sind aber wahrscheinlich billiger.
 
Was bedeutet Super gut? Qe < 0,3, BL > 16, VAS < 70L. Ein bezahlbares Chassis ist der Mivoc AWM124 je ~75€ (der große Bruder vom AWM104). Das Gehäuse wird so knapp wie möglich um das Chassis konstruiert (wg. Umweg siehe oben). Der Magnet wird gegen die Wand mit Neopren oder Silikon gedrückt, Lüftungsloch nicht verdecken, siehe Seite 20+34 im 'Dipol-Cardioid.pdf'. Die V-förmige Öffnung auf der Membranseite (im Netz habe ich die gleiche Skizze von 1938 gefunden) hat sich als optimal herausgestellt. Die Gehäuse müssen stabil und versteift sein, sonst werden durch die kräftigen Impulse Resonanz-Geräusche hörbar. Als Holzart hatte ich Ihnen für Tieftöner besonders leichte Holzarten (Pappel/Paulownia) empfohlen. Das gilt auch hier.
 
Wichtig ist, das die Chassis einen Luftwiderstand bekommen (Kompression genannt). Die Kompression beträgt etwa Sd*Qts. Das heißt für den AWM124 Ahmin = 450qcm * 0,3 = 150qcm Schlitz-Fläche, bei ~35cm Breite sind das ~5cm Schlitzhöhe. Die Rückseite zum Zuhörer muss offen bleiben.
 
Zwei 12" spiegelverkehrt angeordnete Chassis (Membran gegen Membran = 10cm Schlitz) in einem Gehäuse sparen Holz und klingen besser, weil sich die Impulse vom Antrieb auslöschen (Linkwitz). Außerdem ist die Reihenschaltung 4+4=8Ohm günstiger für die og. Weiche.
 


 
Die Raveland gibt's nicht mehr, die AWM124 haben zum Glück die gleichen TSP. Die Korbseite zeigt zum Zuhörer, der Schlitz zur Wand. Zwei Prototypen sind oben links zu sehen. Die 'Visonic David' gehen auch gut mit dem 15" JBL2225H und dem 15" Beyma15G450. Die Weiche wird wie oben angeschlossen.
 
Die Leistungsangabe RMS des Herstellers bezieht sich auf ein geschlossenes Gehäuse. Im Dipol kann ein gutes Chassis bei fs schon bei 10%-20% am Ende sein. 400 Wrms sind dann nicht mehr zuviel.
 
Der erste Hörtest dürfte jeden vom Sitz reißen. Sie werden etwas hören von dem Sie nicht wussten, dass es auf der CD ist. Sie werden feststellen, das sich der Schall gleichmäßig im ganzen Raum verteilt und in der Nähe der Dipole nicht viel lauter ist!
 
Da beide Phasen 0° und 180° mit der gleichen Leistung abgestrahlt werden, dauert es nicht lange, bis sie sich gegenseitig auslöschen. Bitte einmal per Express zur Wand und zurück! Bei 333m/s sind Nachhall, Echo oder Nachschwingen so gut wie ausgeschlossen. Der Bass ist da, wenn er soll, dann ist er wieder weg.
 
Ein Monopol wird im direkten Vergleich wärmer und fülliger wahrgenommen. Hört man etwas lauter und etwas länger, dann wird er anstrengend und aufdringlich, obwohl beide linear eingestellt wurden. Bei einem Monopol muss der Schall durch Reibung verschwinden, das kann schon mal bis 10s dauern. Verschwindet das Bassereignis nicht schnell genug, kommt es zu Überlagerungen und wird als dröhnen wahrgenommen.
 
Dipole sind einfach anders, dezent, spielen sich nicht in den Vordergrund, aber wenn es sein soll, zeigen sie mit ihrer großen Membranfläche, das sie da sind. Ich bin zum Dipolfan geworden, weil er als einziger keine Begrenzung zu tiefen Frequenzen kennt (wenn auch leiser). Alle anderen Gehäuse haben ein Hochpass-Verhalten, das eine Wiedergabe unterhalb fc (30...60Hz) zuverlässig verhindert.
 
Noch ein billiger Design-Tip: (matt) schwarz anstreichen (schwarz macht schlank), dann vorn und hinten mit schwarzem Fliegengitter aus Nylon überziehen.
 
Zum Schluss noch ein Wermutstropfen: Falls Sie mit den Dipolen völlig unzufrieden sind (was ich mir nicht vorstellen kann), können Sie KEINE bassstarke BR-Box daraus machen (BassCad), weil die Chassis dafür viel zu gut! sind. Versuchen Sie lieber mit einem Freund zu tauschen, der ein riesiges Wohnzimmer hat, wo sich die Dipole richtig entfalten können, während seine Monopole im großen/halligen Raum zum dröhnen neigen.
 


 (mit Behringer Spektrumanalyser und ECM8000 Messmikro)

Hier noch ein Fehlversuch. Drei Raveland/AWM124 (600W/RMS) in 100l (33l/Chassis) mit verstellbarem BR-Rohr. Die Simulation zeigt kein so gutes Tiefbassverhalten, weil Qe zu gut ist. Trotz aktiver Filterung (Equalizer) war die Kiste völlig chancenlos gegen die linear eingestellten Dipole (daneben). Die Bassanhebung hat nur höhere Verzerrungen verursacht. Wenn es in BassCad nicht geht, geht es in der Realität auch nicht!
 
Während der Prototypen-Phase habe ich ein preiswertes 20cm Chassis im Dipol probiert. Das ging ganz gut. Die Leistung musste ~10-mal höher eingestellt werden, sodas das arme Ding nach kurzem Betrieb seinen Löffel abgab.
 
Sie sind nun im Besitz der Planung für sehr gute 2-Wegboxen, BR-Boxen (aktiv+pasiv) und Dipolen, die Sie kombinieren können. Beim nächsten Mal lernen Sie Beyma-PA-Chassis (MT+HT) kennen, die bei sehr guter Qualität etwas lauter sind (+3db). Viel Glück beim Sparen und Bauen und Hören.
 
 
P.S. Einige Chassis habe ich über e-bay (technik-outlet-hamm-shop) gekauft. Bei Mivoc direkt habe ich es nicht versucht. Hamm ist ein Einzelhändler. Wenn sich alle Leser darauf stürzen, sind die Regale schnell leer. Das Angebot ändert sich daher ständig, nach ein paar Tagen oder Wochen sind die Artikel meist wieder verfügbar. Ich habe keine Verträge mit Firmen, ich erwähne Hamm nur, weil die Jungs immer nett und hilfsbereit sind (sie wissen von diesen Worten nichts). Die besten Preise für Beyma-Chassis hat www.bax-shop.nl. Da habe ich noch nicht gekauft (ggf. anrufen, hinfahren und vor Ort entscheiden?).
 

Fragen:

Zufällig bin ich auf Ihren Artikel gestoßen, als ich nach etwas Aussergewöhnlichem gesucht habe, was man aus dem Jubiläumsbausatz von Mivoc machen kann. Ihre Compound-Idee sieht wirklich beeindruckend aus, die Frequenzweiche etwas puristisch, aber ich bin auch kein Fachmann. Eignen sich diese Lautsprecher als Stand-Alone-Lösung für ein etwa dreißig Quadratmeter großes WZ? Reicht der Klang wirklich so tief? Wenn ich diesen Lautsprecher nachbaue würde ich gerne den Überstand des Frontdeckels schließen, habe ich klangliche Einbußen zu erwarten? Kann ich die anderen Maße aus der PDF (Photostory) 1:1 übernehmen (bis auf die Breite=>16cm)? Das innere Brett der Nugget, das lasse ich weg? Was ist mit Bedämpfung?

Antworten:
Ich habe Fragen von einem Dutzend Lesern (Musikliebhabern) und beantworte sie immer gern und immer wieder, wer würde sich bei seinem Hobby weigern. Ich weiß auch, das viele Fragen durch die sehr knappe Darstellung entstehen. Die Seiten, die seit 15.5.2012 erschienen sind, sind als Arbeitsblätter gedacht. Der Leser soll zwar an die Hand genommen werden, um gröbste Fehler zu vermeiden, aber bei der Umsetzung des Gelernten soll er (von mir) nicht eingeschränkt werden. Jedes Kapitel beschäftigt sich mit einem anderen Schwerpunkt und sollte vom Leser (ein wenig) durchgearbeitet werden. Die späteren Kapitel bauen auf den Grundlagen auf und werden daher nicht immer wiederholt. (Der Nürberger Trichter ist leider immer noch nicht erfunden.)

HiFi-Puristen, die 4- und 5-stellige Summen auf die Theke legen werden hier nicht glücklich. Mit wohl kingenden Marken kann ich auch nicht dienen. Um trotzdem Lautsprecher der oberen Mittelklasse zum Preis der unteren Mittelklasse sein eigen zu nennen, müssen Sie bereit sein sich (ein wenig) mit der Materie zu beschäftigen. So und nur so können Sie die Spreu vom Weizen unterscheiden. Die Werbung möchte Ihnen etwas verkaufen, Gewinn machen und appeliert an Ihre Gefühle. Sie möchte nicht objektiv informieren.

Im Netz gibt es genug Bauvorschläge (mit Maßen) für Menschen, die keine Zeit aufwenden können/wollen. Meine Vorschläge sind etwas schwammig, um Sie nicht einzuschränken. Die vielen Fehlversuche habe ich nicht beschrieben oder nur angedeutet.

Die meisten Fragen bisher beziehen sich auf die Compound-Box. Dazu möchte ich ein wenig ausholen. Ich war bei der Suche nach einer kleinen, transportablen Vollbereichsbox (50Hz-20kHz) auf die Nugget von Kirchner gestossen. Im drastischen Gegensatz zu anderen Beschreibungen im Netz, traf ich hier auf umfassendes Wissen und messtechnische Beweise. Seit einem halben Jahr lag der Gradient herum. Weil die Box sehr leicht werden sollte, ließ ich mir die Brettchen aus Paulownia sägen. Den Mivoc Hochtöner hatte ich schon in einer anderen Box verbaut und wusste, das der sehr gut ist. Nach dem Einmessen des Kondensators kam der Hörtest. Keine von meinen etwa 12 Paaren konnte der Box das Wasser reichen (das heißt schon was).

Und dann kommen die Begehrlichkeiten, kannst du mir die auch bauen, du brauchst die doch nicht, oder... Einen Gradient hatte ich nicht mehr, aber den Bausatz SB25JM. 13cm müsste passen, dachte ich. BassCad sagte aber 20-25 Liter pro Chassis. Was tun. Im Netz gibt es nicht viel über Compound, also rein ins kalte Wasser. Vas/2, BassCad >= 10 Liter, gleiches Bassreflexrohr, Baumarkt, Hochtöner einmessen, Hörtest. Schon bei den ersten Tönen hauts einen fast von den Füssen, 40Hz-20kHz. Glück gehabt, aber eigentlich doch kein Wunder, schliesslich ist hier eine 50 Liter !!! Box in 10 Liter gequetscht ohne den Frequenzgang zu verschlechtern. Einzig die Lautstärke sinkt um etwa 4dB. Und die Begehrichkeiten sind noch größer. Doch nun einige Fragen:

Reicht die Compound für 30qm?
Ja, auch für 60qm, wenn sie in zwei Ecken Platz finden (Minestens 2 hängen in einer riesigen Scheune unter der Decke). Frei, auf zwei Stangen verlieren sie ihren Bass! Ausserdem sollten Sie mit Regalen/Teppichen o.ä. die Wände dämmen. Für hallige Räume und freie Aufstellung eignen sich Dipole besser (Teil 6+7).

Ist die Compound eine Vollbereichsbox?
Ja. Mehr als 30W-Sinus sollte man ihr nicht zumuten. Werden 150W-Sinusendstufen voll ausgereizt, sollen Sie die Bässe unter 200Hz abtrennen und zu einem Tieftöner leiten.

Kann ich ein Brett weglassen?
Nein, im .pdf steht wofür die Bretter dienen.

Kann ich Bretter verändern?
Ja, aber. Sie sollten das Volumen nicht ändern, weil dann das BR-Rohr neu berechnet werden muss. Um Steifigkeit sollten Sie sich bemühen und das Bassreflex-Loch/-Schlitz nicht verdecken. Ansonsten sind Sie frei im Design.

Was ist mit der Dämmung?
1. füllen mit Dämmmaterial. Geschlossenen Boxen sind meist kleiner, als sie sein müssten. Mit Dämmaterial wird das virtuelle Volumen um 10-20% vergrössert. Bassreflexboxen nutzt das nichts, weil auch die Schallgeschwindigkeit in der Box herabgesetzt wird, und dann das BR-Rohr nicht mehr passt.

2. bekleben der Innenwände mit Kork/Teer o.ä. Ich hatte Paulownia (ohne Dämmung) verwendet wegen dem geringen Gewicht. Im nach hinein scheint das Holz für Bass-..-Boxen besser geeignet zu sein, als andere schallharte Hölzer, bei denen das Bekleben u.U. dringend erforderlich ist. 

3. wenn Sie die Steifigkeit vernachlässigen, können Sie es mit der Dämmung nicht wieder gut machen.

Ist das mit der Weiche ihr Ernst?
Ja. Ein Beispiel: ein Tannoy Spitzen-Nahfeldmonitor (~1000€) wurde von mir nach einer Reparatur lineal-gerade eingemessen. Im Ziel-Wohnzimmer klang der Tannoy viel zu spitz und die Höhen musste herausgedreht werden. Jeder Lautsprecher klingt in anderen Zimmern anders. Bis 2000Hz ist nur die Aufstellung kritisch. Ab 2kHz muss eigentlich jeder Lautsprecher auf das Refexionsverhalten des Raumes eingestellt werden. Die Größe des Kondensators bestimmt die Übergangsfrequenz. Und falls nötig, kann mit einem Serienwiderstand die Laustärke ein wenig zurückgenommen werden. Die Tannoy sind inzwischen durch Compound ersetzt worden, das sagt wohl alles. Fazit: Sie können die Bausatzweiche verwenden (MT nach vorn), das oben genannte Höhenproblem werden Sie dadurch
nicht los.
 
Darf ich die Box ins Regal legen?
Nein. Unsere Ohren sind für seitliches Orten gebaut. Höhenmäßiges Orten wird nicht gebraucht, weil sich die meisten Ereignisse Richtung Horizont befinden. Liegen Hoch- und Mitteltöner neben einander, wird das Gehirn ständig mit der Richtungsortung beschäftigt und kann die gewollte Stereo-Basis nicht finden. Musik ist dann kein Genuss mehr.

Schritt für Schritt im Schnelldurchgang:
jedes TT-Chassis benötigt ein anderes Volumen -> TSP messen/besorgen -> BassCadein BR-Rohr kann NUR mit den TSP und dem Volumen berechnet werden -> BassCad (BR-Box)

In aller Deutlichkeit: wenn mir das Volumen und der Frequenzgang nicht zusagt, anderes Chassis suchen!!! Ich kann einem gegebenen Chassis keinen anderen Frequenzgang aufpressen!

Keinnen Würfel konstruieren, die Gehäuseresonanz ist dann nicht mehr zu beherrschen. Mitteltöner (falls der TT nicht bis 2kHz reicht) sind unkritsch und müssen ein eigenes kleines Gehäuse bekommen, sie dürfen nicht auf das Bassvolumen arbeiten!

Hochtöner sind geschlossen, dürfen eingebaut oder aufgebaut werden. Hochtöner müssen eher zu laut sein. Hochtöner kann man mit Serienwiderständen ohne Einbussen leiser machen, Tieftöner NICHT! Und Finger weg vom Klangregler, immer linear messen und hören!




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