Subwooferumbau: von Peerless CSX257W nach Eminence Lab12

Der Subwooferumbau: Vom Peerless CSX257W zum Eminence Lab 12

Hier ging es um die Auswahl der passenden Treiber.

Und hier ging es um die Ausgestaltung der Bassreflexrohre bzw. -kanäle.

Vor Jahren habe ich zwei Subwoofer entworfen. Ein Freund von mir, der zu dieser Zeit gerade Schreinerlehrling war, hat mir die Gehäuse gebaut. Das Nettovolumen ist knapp über 90 Liter pro Subwoofergehäuse. Eingebaut wurde je ein Peerless CSX257W. Abgestimmt habe ich die Subwoofer auf etwa 23 Hz, woraus sich in der Simulation (und auch dem Ohrenschein nach ) eine untere Grenzfrequenz von etwa 28 Hz (-3dB) ergeben hat. Die TSP hatte ich aus der K&T 2/96, wo der CSX257W getestet wurde:

Re: 5,3 Ohm
Le: 1,2 mH
Fs: 16 Hz
Qms: 2.2
Qes: 0,31
Qts: 0,27
Sd: 330 cm²
Vas: 340 Liter
Cms: 2,2 mm/N
Mms: 43 g
B*L: 8,7 N/A
SPL: 88,5 dB
Xmax: +/- 9 mm

So sieht er aus (Die Bilder sind alle für eine vergrösserte Darstellung anklickbar):



Das ist der (rekonstruierte) Bauplan. Übrigens ist das Gehäuse entgegen der Zeichnung wohl auf Stoss und nicht auf Gehrung verleimt. Für den Umbau spielt das aber keine Rolle:


Und so sahen die Subwoofer vor dem Umbau aus (ich gebe zu, ich hätte sie für’s Foto mal abstauben können . . . ):



Die Kisten konnten tatsächlich sehr tief spielen. Im Dachgeschoss, wo sie stehen, konnten sie je nach wiedergegebener Frequenz schonmal den Dachstuhl zum Knacken bringen, wie wenn sich dieser dabei etwas "gesetzt" hat. Auch dieses Gefühl an der Beinbehaarung, dass sich wie Hosenbeinflattern anfühlt, trat schonmal auf . . .

Leider waren die Peerlesse je nach Programm schonmal mechanisch überlastet. Sowas trat vor allem bei sehr tiefbassstarken Filmtracks auf, wie z.B. bei den HdR-Filmen.

Eine solche mechanische Überlastung hat sich in einem hässlichen klackernden Geräusch gezeigt. Das Geräusch war so markerschütternd, dass es einen in einem wahnsinnigen Tempo zum Lautstärkeregler spurten liess. Bis jetzt haben die Peerlesse solche Torturen aber noch ohne bleibende Schäden überlebt, so dass ich sie demnächst vielleicht in einem Mehrwegprojekt verwasteln kann (Erste Planungen gibt es bereits).

Naja, schon seit längerem habe ich mich auf dem Lautsprecherchassismarkt auf die Suche nach einem geeigneten Ersatz gemacht. Die Anforderungen waren:

• Die Parameter der neuen Treiber sollten es ermöglichen, in den schon vorhandenen 90-Liter-Gehäusen eine optimale Bassreflexabstimmung zu erreichen,
  denn die Gehäuse wollte ich behalten..
  
• Die untere Grenzfrequenz der fertigen Konstruktion sollte auf alle Fälle unter 30 Hz liegen. Die Peerlesse schafften in den Gehäusen lt. Simulation ja etwa 28 Hz (-3dB).
  
• Das Verschiebevolumen (Vd) sollte deutlich über dem der Peerlesse liegen.
  
• Das Chassis sollte möglichst schonmal in den einschlägigen Selbstbaupostillen (Klang&Ton, HobbyHifi) getestet und vermessen worden sein. Die Herstellerangaben taugen ja oft nicht.

Vd ist ja das Produkt aus Membranfläche (Sd) und linearem Hub (xmax). Es liegt beim Peerless pro Chassis bei 330 cm² * 0,9 cm = 297 cm³ = 0,297 Liter.

Möglich Kandidaten können ein grösseres Vd durch mehr Sd und/oder grösseres xmax erreichen. Ein Kandidat war mal der Raveland AXX1515. Das ist ein 15Zöller, dessen xmax genau wie beim Peerless bei +/- 9 mm liegt, dessen Sd aber 800 cm² bedrägt, was mehr als das doppelte wäre, als beim Peerless.

Vd beträgt bei ihm dann also 800 cm² * 0,9 cm = 720 cm³ = 0,72 Liter. Das ist sehr ordentlich. Auch seine Parameter hätten für die Gehäuse gepasst. Leider reicht er bei optimaler Bassreflexabstimmung nur bis 35 Hz hinunter.

Man kann ja aber durch eine absichtliche zu tiefe Abstimmung (längeres Rohr als berechnet), die man mit einer aktiven Tiefbassanhebung (Bass-EQ) kombiniert, auch 25 Hz erreichen. Nur habe ich einen solchen Bass-EQ nicht. An Subwoofer-Aktiveinschüben ist sowas oft eingebaut. Ich wollte allerdings meine Stereo-Endstufe weiterverwenden, die sowas nicht hat.

Der nächste Kandidat war dann der Eminence Lab12. Seine in der HobbyHifi gemessenen Thiele/Small-Parameter sind:

Re: 4,3 Ohm
Le: 1,5 mH
Fs: 22 Hz
Qms: 8,4
Qes: 0,34
Qts: 0,32
Sd: 503 cm²
Vas: 134 Liter
Cms: 0,38 mm/N
Mms: 132 g
B*L: 15,53 N/A
SPL: 85 dB
Xmax: +/- 13 mm

So sieht er aus:



Vd beträgt bei ihm 654 cm³ = 0,654 Liter, was immer noch mehr als das doppelte von Vd der Peerlesse ist.

Die Thiele/Small-Parameter erlauben es den Lab12, in je 90 Litern in einer sauberen Bassreflex-Abstimmung bis 25 Hz (-3dB) hinunter zu spielen. Er ist zwar leider doppelt so teuer, wie der oben genannte AXX1515, allerdings erspare ich mir auch die Notwendigkeit einer Tiefbassanhebung, die ja u.U. auch nochmal was gekostet hätte, am wenigsten, wenn ich mir die Anhebung selber zusammengefrickelt hätte, und am teuersten, wenn ich mir gleich zwei entsprechende Subwoofermodule besorgt hätte.

Das Problem bei der Sache: Relativ kleine Gehäuse (für solche f3s sind 90 Liter nicht viel), die auf so tiefe Frequenzen abgestimmt werden, benötigen sehr lange Bassreflexrohre, die umso länger werden, je grösser im Durchmesser man sie haben möchte. Dem Problem bin ich bei den Peerlessen aus dem Weg gegangen, indem ich eigentlich viel zu kleine Rohre genommen habe (Durchmesser 7 cm, Länge ca. 18 cm). Leider fördert das Strömungsgeräusche, so saugende und schmatzende Töne, die auftreten, wenn die Geschwindigkeit der Luft im Rohr zu schnell wird (besonders gut zu hören, wenn die Subs solo spielen).

Mit ein Grund, warum ich den Durchmesser (und damit auch die Länge) so klein gewählt habe, war, dass ich Längsresonanzen befürchtete und damals nicht wusste, wie man sie ausrechnet. Da ich die Subwoofer aber für gewöhnlich ab 80 Hz getrennt habe, wäre da noch einiges an Reserve drin gewesen. Aber wie gesagt: Damals war ich dumm .

Zumindest dümmer, als jetzt . . .

Für den neuen Treiber hatte ich mir vorgenommen, bei der Querschnittsfläche knapp ein Drittel der Membranfläche zu erreichen. Das wären dann so etwa 160 cm².

Die Abstimmfrequenz liegt mit dem Lab12 bei etwa 24 Hz, was in einem etwa 90 Liter grossen Gehäuse und einem Bassreflex-Rohr mit einer Querschnittsfläche von 160 cm² bedeutet, das das Rohr knapp 80 cm lang sein muss.

Tunnelresonanzen sind da noch kein Problem, weil sie erst bei knapp 200 Hz auftreten, die Subwoofer aber wie gesagt schon bei 80 Hz getrennt werden.

Ein Rohr mit einer Querschnittsfläche von 160 cm² hätte einen Innendurchmesser von etwas über 14 cm. Weil das Rohr auch einiges an Volumen wegnimmt (ich kam auf über 10 Liter), hatte ich die Idee, es aussen am Gehäuse entlanglaufen zu lassen. Da bei solch grossen Querschnitten die Form des Rohres ziemlich egal ist, konnte ich auch problemlos eine rechteckige Kanalform wählen.

Hier noch mal zur Erinnerung die Subwoofer vor dem Umbau:



Der Plan zum Umbau sieht so aus:



Die Masse der benötigten Teile kann man ja direkt aus der Zeichnung ablesen. So habe ich mir dann eine Zuschnittliste gemacht und bin damit zu Bünder, einem Baustoffhändler bei uns in der Gegend. Leider gibt es wohl beim Holzzuschnitt eine Untergrenze von 10 cm, unter der aus Sicherheitsgründen nicht mehr gesägt werden darf, so dass ich Kleinteile selbst zurecht sägen musste:



Die Kästen, die den Kanalverlauf auf der Rückseite der Subwoofer bilden sollen, sind auf folgenden Bildern schon zusammengebaut, ebenso wie die Sockelplatten, die aus je zwei 19 mm MDF-Platten aufdoppelnderweise zusammengeleimt sind. Die Kanten sind gerundet, es wurde grundiert und Vorstreichfarbe aufgetragen:





Für das Anfertigen der nötigen Chassisausschnitte (und auch zur Kantenabrundung) hatte ich meiner Arbeitsstelle eine Oberfräse von Festo geliehen bekommen. Leider war kein Fräszirkel dabei, so dass ich mir einen selber gebaut habe:



Auf die Schallwand habe ich eine dünne Hartfaserplatte draufgenagelt und in die Mitte ein Loch gebohrt, wo der Dübel des D.I.Y.-Fräszirkels reingesteckt wird. Die Fräsung am ersten Subwoofer hat auch super geklappt:



Den inneren Teil mit dem Rest Hartfaserplatte habe ich dann mit der Stichsäge ausgesägt und schonmal probeweise den Treiber reingelegt. Hat perfekt gepasst:



Leider mögen Fräsköpfe Hartfaserplatten wohl nicht allzu gerne. Jedenfalls hat sich die Fräse beim zweiten Subwoofer darin des öfteren festgesetzt. Dabei muss sich mein Fräszirkel verstellt haben (ist ja nicht gerade eine sonderlich stabile Konstruktion), so dass der zweite Ausschnitt unpräzise wurde. Naja, nach ein bisschen Handarbeit hat’s dann doch gepasst, es sieht nur nicht mehr so schön aus . . .

Der zweite Mist, der mir passiert ist: An der Rückseite mussten bei beiden Subwoofern rechteckige Schlitze gesägt werden, sozusagen der Anfang der Kanäle. Bei einem Subwoofer habe ich um genau eine Schlitzbreite zu hoch gesägt, so dass ich das mit einem Reststück MDF flicken musste:



Naja, auf der Rückseite sieht man das ja nicht so deutlich . . .

Inzwischen sind die Teile für den Kanal auch schwarz lackiert. Hier ist schonmal ein Rückkasten angebracht (am Subwoofer, bei dem ich mich mit dem Schlitz nicht vertan hatte . . . ):



Sockelplatte und Kanalseitenteile sind auch schon fertig lackiert:



Die Seitenteile wurden angebracht. Hier sieht man in den Dübellöchern (ich habe alles verdübelt) Dübelhilfen stecken. Da würde man jetzt die Sockelplatte erstmal lose aufsetzten. Die feinen Spitzen markieren dann die Stellen, wo in der Platte gebort werden muss, damit die Dübel auch auf der Gegenstelle passen:



Das ganze zusammengesetzt und mit Schraubzwingen versehen trocknete der Leim für die Dübel und der Montagekleber für den Rest erstmal vor sich hin:



Die Chassis sollten mit Einschlagmuttern und Innensechskant-Maschinenschrauben befestigt werden. Da jeder Treiber über 10 kg wiegt, habe ich mich nicht getraut, Holzschrauben zu verwenden. Damit die Einschlagmuttern später nicht mal versehentlich rausrutschen können, habe ich je einen Tropfen Montagekleber draufgegeben:



Anschliessend habe ich sie ins Holz gedreht. Die Muttern haben sich so fest verankert, dass ich fast glaube, dass der Kleber unnötig war. Geschadet hat’s aber auch nicht:



Hier mal ein grösstenteils fertiges Gehäuse:



Das alte Bassreflexrohr wurde noch entfernt und die Öffnung dafür von innen verschlossen. Nach einer passenden Lösung, die Stelle optisch nett zu kaschieren, suche ich noch.

Danach mussten die Gehäuse in mein Dachgeschosszimmer im 2ten Stock hoch. Hatte ich es noch alleine geschafft, sie runterzuholen, brauchte ich jetzt dann doch etwas Hilfe von meiner besseren Hälfte. Die Gehäuse wiegen ohne Chassis pro Stück etwa 47 kg. Mit Chassis sind das dann deutlich über einen Zentner pro Subwoofer.

Oben habe ich dann noch Dichtmaterial reingeklebt, Kabel verlegt und Chassis eingebaut:



Das ganze Setup sieht jetzt so aus:



Hier die Gerätschaften, die das alles antreiben:



Auf dem linken Lautsprecher ein DVB-T-Receiver und ein billiger DVD-Player von AEG, beides digital mit dem Yamaha-Receiver verbunden.
Auf der Konstruktion, die da über dem Anlagenturm baumelt, steht ein alter Plattenspieler von Braun.
Darunter die NAD-Endstufe, die meine Subwoofer antreibt. Dann der Onkyo-THX-Receiver, den ich als 5-Kanal-Endstufe für die anderen Lautsprecher benutze.
Dann der Yamaha-Receiver, der hier nur als Decoder-Vorverstärker fungiert.
Dann ein altes Sony-Kassettendeck und ein Laserdiscplayer von Pionieer.

Einen Subwoofer im Klang zu beurteilen, ist nicht ganz einfach. Schliesslich gibt er nur Töne bis 80 Hz wieder. Aber soviel kann man sagen: Sie sind bei weitem pegelfester, als vorher. Ich bilde mir auch ein, dass sie präziser und umkomprimierter ihre Basskanonaden in den Raum abfeuern. Das kann mit dem jetzt ausreichend vorhandenen Kanalquerschnitt zusammen hängen. Jedenfalls kann man sich mit den Teilen jetzt so richtig schön durchprügeln lassen. Anspieltip ist
vielleicht die Dino-Stampede in "King Kong". An ihre Grenzen habe ich die Lab12 jedenfalls bis jetzt noch nicht gebracht.

Gruss,
Ezeqiel

Hab auch ein alten Hasen (keine ahnung wie alt, da damals schon gebraucht gekauft) und einen ganz neuen gepaart. Dachte beim auspacken erst, dass das die neuere C Version ist, weil der Ring außerhalb der Sicke anders aussah, aber hab dann festgestellt, dass er halt nur neuer aussieht.
Auf jeden Fall, sind sie jetzt beste Freunde, aber ich entzerre eh, also hätte ich auch wahrscheinlich den unterschied zur C Version nicht gehört.

Viel spaß mit deinen beiden neuen und gucken ob ich in 8 Jahren villeicht auch 2 mehr hab