|
Stand 06.08.2024
Boxenbau Projekt 11:
PA-Bassreflex-Aktiv-Subwoofer
von K. Föllner
1. Einleitung:
Hier wird der Aufbau zwei weiterer PA-Aktiv-Subwoofer
beschrieben, die parallel zu den Bässen aus Projekt 6
betrieben werden.
2. Treiberauswahl
Als ich mich im Oktober 2022 auf die Suche machte, um zu
schauen, ob es eine Option gibt, in Zukunft mehr Reserve
durch zwei weitere Bässe (zusätzlich zu den vier passiven
vom Projekt 6)
zu bekommen und so auch eine Aktiv-Subwoofer-Variante zu
erhalten, stellte ich fest, dass der damals von mir benutzte
RCF-Typ nicht mehr hergestellt wird, genau wie der damals
betrachtete alternative Precision-Treiber.
Sechs Subs hätten neben mehr Schalldruck auch den Vorteil,
dass man auf zwei Stacks aus je 3 Stück das Top direkt
stapeln könnte, ohne irgendwelche Distanzrohre nutzen zu
müssen. Die Tops stehen dann auf etwa 1,60 m Höhe.
Sechs 15-Zöller (38-er) haben mit etwa 5000 cm² auch mehr
Membranfläche als vier 18-Zöller, also die so oft
beschriebenen zwei Doppel-18er.
Eine weitere gute Option wäre ein Bass-Line-Array vor der
Bühne, was mit 6 Bässen mit jeweils einem Zwischenabstand
von 80 cm eine Gesamtbreite von über 6,60 m ergibt. Bei 132
Hz Übergangsfrequenz ergibt das <50% von Lambda bei
diesem Abstand, so dass das schon gut funktioniert.
Auch eine Cardoid-Aufstellung ist so dank DSPs in der
Aktivweiche möglich.
Einen 15-Zoll-Korb mit mindestens 700 W RMS, einer
4-Zoll-Schwingspule und mindestens 8 mm Xmax sowie TSPs, die
sehr nah am RCF liegen, waren meine Vorgaben. Bevorzugt
wurden 8-Ohm-Chassis, aber auch 4 Ohm sind OK, da ja der
Verstärker im Gehäuse sitzt und so die Kabellänge unter 1 m
beträgt. Preislich waren unter 300 Euro pro Treiber das
Ziel, 400 EUR die Obergrenze.
Die Amplituden-Simulation mit der Original-Abstimmung sollte
sehr ähnlich aussehen. Da der neue Aktivsub aber auch mit
den anderen parallel laufen soll, muss auch der
Phasenverlauf sehr nah am "Original" sein, damit es zu einer
Schalldruck-Verdoppelung im Bassbereich kommt. Die
Tuningfrequenz ist durch das geplante, identische
Innenvolumen und die gleiche Rohrabstimmung auch gleich. Die
obere Resonanzfrequenz (um 72 Hz beim RCF im gleichen
Gehäuse) hängt zusätzlich von den Chassis-Parametern vor
allem der Freiluft-Resonanzfrequenz fs ab. Wobei die
Herstellungstoleranzen hier bereits in einem ähnlichen
Bereich liegen.
Das heißt, die folgenden Eckdaten mit den Bereichen sollten
erfüllt werden:
- fs: 35 ... 41 Hz
- Qts: 0,31 ... 0,36
- Qes: 0,32 ... 0,38
- Vas: 120 ... 150 Liter
Als Ersatztyp könnten folgende Typen möglich sein:
Treiber
|
Bemerkung
|
Total Match
|
delta - (dB)*
|
delta + (dB)* |
fs (Hz)
|
Qts
|
Qes
|
Vas (l)
|
Xmax (mm)
|
Prms (W)
|
SPLcalc (dB SPL)
|
Preis (EUR)
|
RCF L15P200AK II
|
Referenz
|
10/10
|
0
|
0
|
38
|
0,34
|
0,35
|
139
|
9,8
|
800
|
95,3
|
(300)
|
JBL Selenium 15SW1P
|
in D. nicht verfügbar |
9/10
|
-0,27 @ 80 Hz
|
+0,16 @ 43 Hz
|
40
|
0,35
|
0,36
|
120
|
9,3
|
800
|
95,2
|
200-400
|
18sound 15NLW9500
|
viel zu teuer
|
8/10
|
-0,30 @ 39 Hz
|
+0,03 @ 62 Hz
|
35
|
0,32
|
0,34
|
163
|
9,0
|
1000
|
95,0
|
540
|
Fane Colossus Prime 15 XS |
in D. derzeit nicht verfügbar
|
8/10
|
-0,37 @ 88 Hz
|
+0,08 @ 47 Hz
|
36,3
|
0,31
|
0,32
|
149,7
|
12
|
1000
|
95,4
|
(380)
|
Oversound 15-800 ST |
in D. nicht verfügbar |
8/10 |
-0,48 @ 59 Hz |
-0,09 @ 150 Hz |
40 |
0,34 |
0,38 |
131,5 |
9,0 |
800 |
95,4 |
(230 in BR) |
Oversound 15 SUB 800 XT
|
in D. nicht verfügbar |
7/10
|
-0,43 @ 69 Hz
|
+0,12 @ 42 Hz
|
41
|
0,35
|
0,36
|
117
|
9,5
|
800
|
95,4
|
(200 in BR) |
SICA 15 S 4 PL |
-3dB minimal 1 Hz höher
|
7/10
|
-0,35 @ 70 Hz
|
+0,21 @ 150 Hz
|
39
|
0,31
|
0,32
|
137,4
|
8,5
|
700
|
96,0
|
360
|
Oberton 15NXL700
|
Verlauf abweichend
|
7/10
|
-0,48 @ 63 Hz
|
+0,88 @ 150 Hz
|
43,4
|
0,30
|
0,31
|
127,1
|
9,25
|
700
|
97,1
|
300
|
Oberton 15NXB1200 |
1 dB leiser |
6/10 |
-1,18 @ 88
Hz
|
+0,43 @ 46 Hz
|
38,5 |
0,32 |
0,34 |
112 |
12 |
1200 |
94,7 |
300
|
SICA 15 PNS 4
|
mehr als 1 dB leiser
|
6/10
|
-1,33 @ 150 Hz
|
+0,12 @ 48 Hz
|
37,3
|
0,35
|
0,38
|
116,3
|
9,0
|
1200
|
93,9
|
340
|
BMS 15N850V2 |
mehr als 1,5 dB leiser bei 100 Hz
|
6/10 |
-1,54 @ 100
Hz
|
+0,49 @ 47 Hz
|
37 |
0,33
|
0,34
|
111
|
12
|
1200
|
94,1
|
500
|
beyma 15LX60V2 |
TSPs außerhalb der Vorgaben
|
5/10
|
-0,42 @ 150 Hz |
+0,53 @ 31 Hz |
42 |
0,44 |
0,45 |
105,5 |
9,0 |
700 |
94,3 |
340
|
Precision Devices PD.154C001
|
Abstimmung abweichend
|
5/10
|
-0,60 @ 58 Hz
|
+1,13 @ 150 Hz
|
45
|
0,31
|
0,335
|
128
|
8,2
|
900
|
97,3
|
265
|
beyma 15P1000/ND |
mehr als 1 dB leiser um 70 Hz
|
5/10
|
-1,08 @ 72
Hz
|
+0,54 @ 43 Hz
|
45
|
0,34
|
0,36
|
88
|
8,0
|
1000
|
95,4
|
375
|
Oberton 15XB1201
|
mehr als 1 dB leiser um 90 Hz |
5/10
|
-1,28 @ 80
Hz
|
+0,51 @ 46 Hz
|
39,8
|
0,31
|
0,32
|
109
|
12
|
1200
|
95,2
|
?
|
*Das Delta gibt die maximale Differenz (- für den kleinsten
Wert, + für den größten Wert) in dB SPL (absoluter Pegel
inkl. SPL) zur RCF-Simulation im Frequenzbereich 30...150 Hz
an, wobei V= 91 l, 278 cm², l= 29 cm, Ri= 0,1 Ohm, QL= 7.
Dazu wurden die simulierten Frequenzgänge in ein CSV-File
exportiert und alles in einer Tabellenkalkulation
zusammengetragen.
Vor allem die beiden Treiber der brasilianischen Hersteller
Oversound und Selenium passen gut, aber einen Händler dafür
in Deutschland fand ich leider nicht.
Der schon früher betrachtete (englische) Fane passt auch,
aber genau dieser Typ ist, obwohl er laut Fane-Webseite im
November 2022 noch produziert wird, zumindest in Deutschland
aktuell nicht erhältlich.
Gebraucht gab es zwei Fane-Treiber bei Ebay für einen
angemessenen Preis.
Dieser Treiber verdrängt ca. 2,7 Liter mehr (damit 8,5 l)
Volumen als der originale RCF-Typ (5,8 Liter), er ist größer
und schwerer.
3. Aktivmodul
Wie schon in Kapitel 6 von Projekt 6 erwähnt, gab es die
möglichen JB-Systems-Aktivmodule AVM-3 und die kleinere
Variante AVM-2, die mit einem 4-Ohm-Typen funktioniert
hätte, nicht mehr. Um direkt ein fertiges Aktivmodul für
diesen Subwoofer zu nutzen, begab ich mich auch wieder auf
die Suche.
Anforderungen:
- dichtes Metallgehäuse zum direkten Einbau in die
Boxen-Rückseite
- Ausgangsleistung mindestens 600 W besser 700 Watt RMS
an 8 Ohm
- class-D-Schaltung für hohen Wirkungsgrad (niedriger
Stromverbrauch und geringere Wärmeentwicklung) besonders
bei diesen hohen Leistungen
- Schutzschaltungen der Endstufe gegen
Überstrom/Kurzschluss, Übertemperatur
- symmetrischer Eingang mit XLR- oder TRS-Klinkenbuchse
für lange Kabel, also tauglich für den Bühneneinsatz
- eingebaute Frequenzweiche mit regelbarer
Übergangsfrequenz für flexiblen Einsatz
- Pegelregler
- Phasen-Schalter
- nicht zu groß für den Sub (max 25 cm breit, 40 cm hoch
und 9 cm tief)
- nicht zu schwer (< 6 kg)
- Kaltgerätebuchse oder noch besser powerCON-Buchse für
Netzanschluss
- Netzschalter
nice-to-have Features:
- möglicher 4-Ohm-Betrieb für zusätzlichen
Lautsprecherausgang mit mind. 900...1000 W RMS
- Anzeige mit LEDs über Pegel oder Leistung, um
frühzeitig das Erreichen des Maximums (z.B. -3 dB) und
das Clipping (0 dB) anzuzeigen
- XLR-Through zum Durchschleifen zu weiteren Subs ohne
Y-Adapter
- Ground-Lift-Schalter
- Limiter
- Lautsprecherschutz gegen Überlast und Gleichspannung
(DC)
- Regelbarer Hochpass-Ausgang für Satelliten
- Relais am Ausgang (hochohmig), damit wäre ein auch ein
passiver Betrieb möglich
- leiser Lüfter mit temperaturabhängiger Lüftersteuerung
Nr.
|
Hersteller und Name
|
Pmax an 8 Ohm (W)
|
Masse (kg)
|
Bemerkungen, Besondere Features
|
Preis (EUR)
|
1
|
JB Systems AVM 3
|
800
|
2,79
|
1200 W an 4 Ohm, Speakon-out, nicht mehr lieferbar |
(320)
|
2
|
JB Systems AVM 2
|
500
|
2,79
|
800 W an 4 Ohm, Speakon-out, nicht mehr lieferbar |
(320)
|
3
|
? - AMP 700 Sub PRO*
|
700
|
?
|
1000 W an 4 Ohm, powercon, XLR-Thru,
Kombi-Eing.-Buchse
|
219 - 340
|
4
|
? - DS700 DIGI SUB*
|
700
|
2,1
|
900 W an 4 Ohm, Kombi-Eing.-Buchse,
Limiter, aber ohne geschl. Gehäuse
|
189 - 300
|
5
|
Sioux - DIGI700SUB*
|
600
|
1,6
|
800 W an 4 Ohm, RCA-Eingänge,
Hochpass-Ausg., Kombi-Eing.-Buchse |
200 - 380
|
6
|
? - Modul PA AMP 600* |
600
|
7,1
|
900 W an 4 Ohm, XLR-Hochpassausgang,
Ringkerntrafo
|
189
|
7
|
Omnitronic AZX-112A
|
k.A. (300 an
4 Ohm) |
1,43
|
Hochpass-Ausgänge, Limiter |
180
|
8
|
Omnitronic AZX-115A
|
k.A. (400 an
4 Ohm) |
1,44
|
Hochpass-Ausgänge, Limiter
|
200
|
9
|
Omnitronic AZX-118A
|
k.A. (400 an
4 Ohm)
|
1,44
|
Hochpass-Ausgänge, Limiter |
210
|
10
|
Monacor SAM-500D
|
k.A. (500 an
4 Ohm) |
2,6
|
keine symmetrischen XLR-Eingänge
|
350
|
11
|
PL-Audio A-3800 "Gorilla"
|
k.A. (2400 an 4 Ohm)
|
3,9
|
nicht mehr
lieferbar, mit
Hochpass-Lautsprecherausgängen 2x700 W
|
(900)
|
-
|
hypex FusionAmp FA501
|
350
|
0,93
|
500 W an 4 Ohm, alles im
Brückenbetrieb, mit DSP, Digitaleingänge |
450
|
12
|
hypex FusionAmp FA502
|
1000 (bridged mode)
|
2,15
|
900 W an 4 Ohm, 700 W an 16 Ohm alles
im Brückenbetrieb, mit DSP, Digitaleingänge
|
640
|
13
|
Dayton Audio SPA1000
|
497
|
9,75
|
950 W an 4 Ohm, class-G/-AB, keine
symm. XLR-Eingänge, EQ, low-pass
|
630
|
14
|
Earthquake IQ-1500R
|
k.A. (1000 an 2 Ohm) |
3,3
|
nicht mehr
lieferbar
|
(620)
|
15
|
Sanway D1-1KD
|
1000
|
1,7
|
1200 W an 4 Ohm, mit DSP, powercon, nur als China-Import
|
180 $
|
16
|
Sanway D1-800D
|
800
|
1,7
|
850 W an 4
Ohm, mit DSP, powercon, nur als China-Import |
160 $ |
* bei www.boomtownshop.de/
Leider fand ich kaum passende, aber bezahlbare (Ziel <400
EUR) Module von Markenanbietern. Bei den obigen
no-name-Teilen kann man den Leistungsangaben oft nicht
trauen, sie schaffen die Leistung evtl. nur kurzzeitig..
Die beiden 700-Watt-no-name-Teile (#3 und #4) haben laut
Produktbildern auch die gleiche Platinen für Amp und
Schaltnetzteil drin, ist also nur umgelabelt.
Da ich durch die beiden gebrauchten Chassis Geld eingespart
hatte, wurde das teure hypex-System für je 600 EUR gekauft,
das zumindest robust und bewährt ist und verlässliche
Leistung bietet.
Vorteile:
- DSP mit drei direkt wählbaren Presets
- frei einstellbarer Soft-Limiter
- sehr leise
- leicht
Dieses System ist nicht nur deutlich teurer, es hat auch
andere Nachteile:
- Gehäuse nicht dicht
- Kein Pegelregler (Setup-Änderung über USB und
Windows-Software nötig)
4. Bassreflex-Abstimmung und Gehäusegröße
Wie schon erwähnt, sollte die Bassreflex-Abstimmung vom
RCF-Bass übernommen werden. Der benutzte FANE-Treiber ist
selbst etwa 2,7 Liter größer als der RCF. Das nach innen
ragende Aktivmodul selbst ist leider nicht dicht, es
benötigt ein abgetrenntes Volumen, so kommen nochmals etwa
4,5 Liter dazu. Die Abstimmung sollte so nah wie möglich an
der alten sein. Daher wurde jede Box etwas tiefer gemacht,
die Frontmaße blieben gleich. Der Rücken wurde für bessere
Stabilität mit dem gleichen 15 mm anstatt 12 mm starkem
Multiplex ausgeführt. Damit beträgt die neue Gesamttiefe nun
590 anstatt 550 mm, also 4 cm mehr. Rein rechnerisch (41 x
49 x 3,7 cm) ergibt das 7,433 Liter mehr Innenvolumen.
Frontdarstellung mit Maßen:
|
Seitendarstellung mit den neuen
Maßen:
|
Die nicht bemaßten Leisten rechts sind Streben zur
Versteifung.
5. Gehäusebau
Die Boxenwände wurden wieder aus dem leichten Multiplex
gemacht. Der Materialpreis beim Holz ist etwa doppelt so
hoch wie 2015.
Da der Fane-Treiber etwas schwerer ist, das Gehäuse etwas
größer ist und ca. 2,2 kg für das Aktivmodul dazukommen,
wurden etwas massivere Boxengriffe (Adam Hall
Schallengriff 3400) vorgesehen. Diese sind mit je 580
g nicht zu schwer und verdrängen im Inneren auch nur minimal
weniger Volumen.
Der Ausschnitt für das Amp-Modul in der Rückenplatte beträgt
126 x 356 mm. Die Tiefe (Innenmaß) sollte 90 mm betragen.
6. Hypex-Konfiguration
Damit das Aktivmodul richtig arbeitet, muss es erst samt DSP
konfiguriert werden. Im Filter-Designer wurde eine
Flat-Kurve auf Preset 1 gelegt.
Hier wird der symmetrische Analogeingang fest
eingestellt.
Den Pegel muss ich noch anpassen.
|
|
Pegel: 6,2 V = 18,1 dBu
Hier wird der Brückenbetrieb konfiguriert, dazu
kommt der Soft-Limiter. Zusätzlich wird der Amp so
eingestellt, dass er immer eingeschaltet ist.
|
Filter Designer Preset 1 Flat-Kurve:
Filter-Designer Preset 3: PA-Bass-Abstimmung mit Hochpass
4.O. (L-R) bei 27 Hz und Tiefpass 4.O. (L-R) bei 132 Hz.
7. Pegel
Um bei tiefen Bassfrequenzen nicht den linearen Hubbereich
(+- 12 mm) zu verlassen, kam in der digitalen Weiche ein
low-cut 4. Ordnung zum Einsatz. Um keine Phasenunterschiede
zu den anderen Bässen zu bekommen wurde hier der gleiche Filter
in der externen Digitalweiche benutzt.
Betreibt man die Subs allein, kann man abhängig von der
gewünschten Maximalleistung einen Butterworth-Hochpass (-3
dB) bzw. Linkwitz-Hochpass (-6 dB) die Grenzfrequenz
folgendermaßen festlegen:
Leistung |
600 W
|
700 W
|
800 W
|
1000 W
|
fgu (Bw -3dB)
|
30,1 Hz
|
31,4 Hz
|
32,4 Hz
|
33,8 Hz
|
fgu (L-R -6dB)
|
23,4 Hz
|
25,1 Hz
|
26,5 Hz
|
28,6 Hz
|
8. Messungen
folgen...
Um zu testen, wie gut die Bässe untereinander
zusammenpassen, ist eine Messung der drei Frequenzen
geplant, bei denen eine Resonanz erkennbar an der Phase (0°)
im Impedanz-Frequenzgang auftaucht.
Box
|
f1 (Hz)
|
ft (Hz)
|
f2 (Hz)
|
1. passiv
|
|
|
|
2. passiv |
|
|
|
3. passiv |
|
|
|
4. passiv |
|
|
|
1. aktiv
|
|
|
|
2. aktiv
|
|
|
|
Messung der Verzögerung zwischen Ein- und Ausgang des
hypex-Verstärkers: ?
(Im Datenblatt stehen max. 19,2 ms, es ist aer nicht klar
unter welchen Bedingungen.)
Um sicherzustellen, dass alle Bässe parallel mit maximalem
Schalldruck laufen, darf zwischen Aktiv- und Passivsystem
kein signifikanter Phasen- bzw. Zeitversatz vorhanden sein.
9. Leistungsanzeige
Um die Ausgangsleistung des Amps anzuzeigen, sollte zuerst
eine passive Anzeige mit vier 3-mm-LEDs vorgesehen werden.
Ich wollte zuerst 0 dB (Maximum 950...1000 W, rot), -3 dB
(halbe Leistung 500 W, gelb), -6 dB (viertel Leistung, grün)
und -10 dB (Zehn Prozent der Leistung, weiß oder blau)
nehmen. Da die LED am Amp blinkt, wenn der Limiter arbeitet,
macht die rote LED bei 1000 Watt keinen Sinn. Die LED's sind
zum Einmessen hilfreich, um sicherzustellen, dass die vier
passiven Bässe mit der gleichen Leistung von 750 W (Endstufe
2x1500 W an 4 Ohm) laufen wie diese beiden aktiven.
später folgt mehr...
10. Kosten
Für ein Paar Aktiv-Subwoofer kam ich auf folgende Kosten:
2 FANE-Treiber gebraucht: 220 EUR
2 hypex FA502: 1204 EUR
1 Multiplex-Holzplatte 2,5 x 1,2 m, 15 mm inkl. Zuschnitt:
95 EUR
1 Spanplatte (Baumarkt-Rest) 16 mm für die 2 Frontplatten 8
EUR
1 Multiplex-Holzplatte 12 mm: - (noch vorhandene Reste)
4 Griffe: 26 EUR
2 Grills: 17 EUR
2 Einbauschalen: 4 EUR
2 Speakon-Buchsen: 5 EUR
Strukturlack: 35 EUR
blaue Farbe für die Front - (noch vorhanden)
8 Grillbefestigungen: -
56 Schlossschrauben (für die Lautsprecher und Griffe): 14
EUR
Sicherungsmuttern und Scheiben: 13 EUR
diverse Holzschrauben 4x35mm: -
36 Schrauben 4,2 x 25 mm für die Befestigung der 2
Einbauverstärker, 2 Einbauschalen und 8 Grillbefestigungen:
9 EUR
Holzkaltleim: -
Summe: 1650 EUR also gut 800 EUR pro Stück wovon 600 Euro
allein auf den Plate-Amp entfallen. Mit einem Billig-Amp für
189 EUR würde jeder Bass nur gut 400 EUR kosten.
|