Das Rockprojekt - Technik

7/24/2019 Das Rockprojekt - Technik

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Der Lautsprecher top (zum Hauptmen)

Der Lautsprecher ist auch im Zeitalter der digitalen Hchstleistungen immer noch dasschwchste Glied in der elektroakustischen bertragungskette. Er hat die schwereAufgabe, sehr schnelle elektrische Impulse in Luftbewegung umzuwandeln. EinLautsprecher hat dann einen guten Wirkungsgrad, wenn er das mglichst ohne Verlusteschafft. Einen solchen Lautsprecher muss man erst noch erfinden. Heutige Modellewandeln leider 9/10 der eingegebenen Leistung in Wrme um.

Lautsprecher gibt's wie Sand am Meer. Jeder Hersteller hlt eine breite Palette fr alleEinsatzzwecke bereit, vom Autolautsprecher bis zum Riesenhorn. Am Ende aber reduziertsich die Vielfalt auf eine Hand voll bestimmter Grundtypen, die immer wieder variiertwerden.

Die Grundform des Lautsprechers ist wohl der Konuslautsprecher(Konus = Kegel ohneSpitze), mit der in einen Alu- oder Druckgusskorb eingeklebten Membran und demdahinter hngenden Magneten. Konuslautsprecher gibt es in allen Durchmessern.Faustregel: Je grer der Durchmesser, desto mehr verschieben sich diebertragungsfrequenzen des Lautsprechers nach unten, also zu den Tieftnen.

Konuslautsprecher mit geringem Durchmesser sind daher auch fr Hhenbertragunggeeignet, mittlere Durchmesser weisen auf Mitten oder Breitband hin, groe Durchmesserprgen die Basslautsprecher. Das ist auch logisch, weil nach den physikalischenGrundgesetzen die tiefen Tne sehr lange Wellen aufweisen. Der Lautsprecher muss erstmal gewaltige Luftmassen in Bewegung setzen, bevor ein tiefer Ton zustande kommt.Das ist so wie beim Paddelboot: Mit einem Eislffel kann man kein Wasser verdrngen,mit einem schaufelartigen Ruder geht es vorwrts.

Das Ma fr Lautsprecherdurchmesser ist Zoll, abgekrzt wird das mit denGnsefchen (") dargestellt. Gngige Musikerlautsprecher haben folgende Mae:

30 cm Durchmesser = 12"



Es wird immer der Auendurchmesser angegeben, die Einbaumae unterscheiden sichdavon. In den Datenblttern werden diese aber immer genau angegeben, sodass mannicht lange messen muss.

Spezielle Konuslautsprecher haben in der Mitte noch einen zweiten Konus eingeklebt, derdie dort auftretenden Mitten und Hhen besonders verstrkt. Sie sind sehr geeignet frzusammengeschaltete Systeme mit vielen solcher Lautsprecher, aber auch frMonitorboxen. Vorteil: die Frequenzweiche entfllt, man hat trotzdem ein relativ breitesFrequenzband.

Andere Konuslautsprecher haben eine Alukalotte (das ist eine silberne Halbkugel in derMitte), auch zu dem Zweck der verstrkten Mittenabstrahlung. Diese Lautsprecherwerden gerne fr Gitarrenboxen verwendet.

Einen anderen Typus des Lautsprechers haben wir im Kalottenlautsprecher, der keinenKonus hat, sondern nur die Kalotte, die fest eingespannt ist. Kalottenlautsprecher strahlenobere Mitten und Hhen ab. Aus HiFi-Boxen kennt man sie schon lange, es gibt sie auchfr Musiker. Durch die sich vorwlbende Kalotte haben sie einen groen Abstrahlwinkel(180 Grad).

Schlielich sind da noch die Hrner, die aus zwei Teilen bestehen: dem eigentlichen Horn

und dem so genannten Treiber. Der Treiber arbeitet nach dem Druckkammerprinzip. Einednne Metallfolie "schwimmt" auf einem Luftdruckpolster und wird von dem Magnetenmehr oder weniger angezogen.Die Hrner mssen sehr genau gearbeitet sein, die erzeugte Druckwelle soll ja nahtlos andie Luft weitergegeben werden. Die Krmmungen der Trichterwnde berechnen sichdaher nach komplizierten exponenziellen Funktionen.

Unterthemen:

Mglichkeiten

Belastbarkeit

bertragungsbereich

Knnen

Verhalten

FunktionsweiseDezibel

Frequenzgang

Verschaltung

Boxentypen
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Hrner gibt es fr Hoch- und Mitteltoneinsatz in vielen Gren. An manchen knnensogar mehrere Treiber gleichzeitig angeflanscht werden. Hrner strahlen den Schall sehrgerichtet ab, sodass er sich erst auf bestimmte Entfernung entfalten kann. Das kann Vor-und Nachteile haben, je nach rumlichen Gegebenheiten. Hrner verflschen den Klangauch irgendwie, weil da immer eine Art Megaphoneffekt mitwirkt. In sehr groenBhnenanlagen haben sie sicher ihre Berechtigung und Wirkung. Viele Musikerverzichten aber in ihren PA-Anlagen auf Hrner.

Eine neue Sorte Hrner wurde Mitte der 70er Jahre entwickelt. Es sind diepiezokeramischen Hrner, kurz Piezos, die sehr klein sind, aber bedenkenlos und in

Massen in Reihe oder parallel geschaltet werden knnen - wohlgemerkt ohneFrequenzweiche! Sie haben auch kaum Grenzen in der Belastbarkeit. Bei ihnen verformtsich die keramische Membran bei Anlegung einer Wechselspannung (Musiksignal) underzeugt akustische Schwingungen, die ab 2000 Hz weit nach oben bis 25 KHz reichen.

Die Piezos werden aber mittlerweile kaum mehr eingesetzt. Wohl, weil man erkannt hat,dass sie den Sound nicht verbessern, sondern ihn eher schrill machen. BeiRckkopplungen knnen sie sich im Ultraschallbereich selbst zerstren.

Der beste Klang, den ich jemals aus einer PA gehrt habe, kam aus unzhligenKleinstlautsprechern bei einem Konzert von Klaus DoldingerAnfang der 80er-Jahre. Erhatte nmlich links und rechts auf seiner Bhne unglaubliche Mengen jener legendren

Bose-801-Boxen gestackt, die jeweils 8 recht kleine Lautsprecher (5,5" Fullrange)enthalten. Bose hat diese Boxen weiter entwickelt als Bose 802.

Mglichkeiten top

Wenn man eine Box selbst bauen will, gehts zuallererst ans Lautsprecherkaufen. Aberauch der geplante Kauf einer fertigen Box sollte Anlass sein, sich mit ihrem Innenlebenvertraut zu machen, damit man verschiedene Lautsprecher oder Boxen auch miteinandervergleichen kann. Ich gehe mal grundstzlich davon aus, dass man so furchtbar viel nichtfalsch machen kann, wenn man sich an bewhrte Markenhersteller hlt - etwa Celestion,Fane, Electrovoiceoder JBL- weil deren Speaker weltweit auch von Boxenherstellern

verwendet werden. Allerdings haben sie auch ihren Preis. Trotzdem sind beim Kauf einigePunkte zu prfen, wenn man sich vorher darber klar ist, fr welchen Einsatzzweck derLautsprecher/die Box gedacht ist. Ein Gitarrenlautsprecher hat andere Aufgaben als einerfr Bass, auch fr den PA-Gebrauch gibts besondere Typen.

Belastbarkeit top

Hier kann man in der Regel gut vergleichen. Grundstzlich aber bitte nur die tatschlicheBelastbarkeit. Der Wert dafr wird mit der Bezeichnung RMSangegeben (sieheTechnik/Verstrker), eine Beschreibung fr ein Messverfahren, durch das ber dengesamten Frequenzbereich angegeben werden kann, welche Leistung man einemLautsprecher ber einen lngeren Zeitraum zufhren kann, ohne dass er das Handtuchwirft. Die kurzzeitige Spitzenbelastbarkeit eines solchen Lautsprechers ist natrlicherheblich hher.

Je hher der RMS-Wert, desto belastbarer ist der Lautsprecher. Die Angabe erfolgt inWatt, z.B. 100 W RMS. Die Nennbelastbarkeit eines Lautsprechers/einer Box muss immerhher sein als die RMS-Ausgangsleistung des Verstrkers, bezogen auf denAbschlusswiderstand (Impedanz) des Lautsprechers/der Box. Und: Nicht eine(n) 4-Ohm-Lautsprecher/Box kaufen, wenn der Verstrker einen 8-Ohm-Ausgang hat. DieBelastbarkeit von Mittel- und Hochtonlautsprechern in einem Mehrwegsystem muss nichtso gro sein wie die des Basslautsprechers, da der Leistungsanteil zu den oberenFrequenzen hin abnimmt. Voraussetzung ist natrlich, dass man alle Lautsprecher des

Systems ber eine entsprechende Frequenzweiche schaltet.

bertragungsbereich top


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Was leistet ein Lautsprecher klanglich? Dabei muss man den Frequenzgangbeobachten.Die Herstellerangaben knnen nur den Rahmen bieten, weil der Frequenzgang auch vonder Art des Lautsprechergehuses abhngt. Allerdings ist jedem wohl klar: einGitarrenlautsprecher soll hauptschlich Mitten bertragen, also muss er diesen Bereichliefern. Ein Basslautsprecher fr den PA-Tiefbassbereich muss weit runter gehen. DieAngaben erfolgen in Hertz (Hz). Beispiel: Gitarre 75-7000Hz, Bass 35-3000Hz.

Knnen topWenn ber Lautsprecher geredet wird, dann ist fr die meisten Menschen wichtig, wielaut er ist. Mehr oder weniger Lautstrke wird wahrgenommen als eine nderung desSchalldrucks, also des Luftdrucks, der durch die Lautsprechermembrane erzeugt wird.Gemessen wird der Schalldruck in Pascal (Pa; Kraft pro Flcheneinheit). Dabei muss mananmerken, dass der von Menschen hrbare Schalldruckunterschied eher bescheiden ist.Whrend der Luftdruck bei 100 000 Pascal liegt, kann der Mensch nur zwischen 20 Pa(Hrgrenze) und 100 Pa (Schmerzgrenze) unterscheiden. Das Ohr registriertSchalldruckreize eher als logarithmische Werte. Die akustischen Pegel werden in Dezibel(dB, siehe unten) gemessen. Die Hrschwelle liegt bei O dB, die Schmerzgrenze (etwa einDsentriebwerk) bei 130 dB. Auf sehr niedrige Frequenzen und sehr hohe Frequenzenreagiert das menschliche Ohr recht unempfindlich.

Nun ist es Aufgabe des Lausprechers, Schallereignisse dem menschlichen Ohr mglichstnaturgetreu nahe zu bringen. Das kann er aber am wenigsten, weil er eben dasschwchste Glied in der elektro-akustischen bertragungskette ist. Was also kann einLautsprecher wirklich? Das ist nun die Frage nach dem Wirkungsgrad. Der Wirkungsgradeines Lautsprechers zeigt an, wie er die ihm zugefhrte Energie umsetzt und wird alsSchalldruck(dB) angegeben. Der Name sagt schon alles: Was drckt er denn so an Luftvor sich her? Herstellerangaben sind hier nicht unbedingt einheitlich, weil jeder bei denMessverfahren sein eigenes Sppchen kocht, um zu gnstigen Werten zu kommen. Manmisst normalerweise in einem schalltoten Raum mit einem Messmikrofon rosa Rauschenmit einem Watt Leistung im Abstand von 1 m. Aber auch hier kann man davon ausgehen,dass Markenfabrikate vergleichbar sind. Ein hoher dB-Wert zeigt also hohen Schalldruckbzw. hohen Wirkungsgrad an.

Wenn man einmal zwei Lautsprecher vergleicht, von denen einer 3 dB wenigerSchalldruck (bei 1W/l m gemessen) aufweist, dann bedeutet das praktisch, dass derschwchere Lautsprecher die doppelte Verstrkerleistung bentigt, um genauso laut zusein wie der mit der hheren Schalldruckangabe. Will ich beim schwcherenLautsprecher 3 dB mehr Schalldruck haben, so muss ich die Verstrkerleistungverdoppeln. Ein Lautsprecher mit hohem Schalldruck zeigt seinen Wirkungsgrad dadurch,dass er bei gleicher Verstrkerleistung deutlich lauter ist als ein Lautsprecher mitniedrigerem Schalldruck.

Verhalten topIn seinem Verhalten soll der Lautsprecher brav sein und seine Sache gut machen. Das,was er an Signalen bekommt, soll er schnell und genau weitergeben. Gemeint ist dasImpulsverhalten. Je genauer der Lautsprecher die Impulse bertrgt, desto besser klingter. Hier kann man keine Werte angeben, allenfalls mit Messgerten knnte man demImpulsverhaften des zu kaufenden Lautsprechers auf die Spur kommen. Wer aber gehtschon mit dem Oszillographen einkaufen?

Da hilft nur die gute alte Regel: Anhren, anhren, anhren, und zwar immer im Vergleich.Hinweisen mchte ich in diesem Zusammenhang darauf, dass sich HiFi-Lautsprechernatrlich nicht fr Bandzwecke eignen, da sie - konstruktionsbedingt durch weicheAufhngung und lange Schwingspule - einen schlechten Wirkungsgrad und ein anderes

Impulsverhalten haben, dafr aber einen ausgeglichenen Frequenzgang.Musikerlautsprecher sind dagegen hart aufgehngt, haben eine speziell gewickelte kurzeSchwingspule und knnen groe Impulse und damit Membran-Auslenkungen aushalten.


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Funktionsweise topWer im Physikunterricht gut aufgepasst hat, sollte dort etwas ber Magnetfelder in Stromfhrenden Spulen gehrt haben. Darauf beruht die Wirkungsweise eines Lautsprechers.

Die Lautsprechermembranist ein besonders sorgfltig gearbeitetes, konusfrmigesGebilde, das sich wie steife Pappe anfhlt. Diese Membran ist am Lautsprecherkorb miteiner mehr oder weniger harten aber elastischen Masse verklebt. Man spricht von einerharten oder weichen Aufhngung. Musikerlautsprecher sind fast immer sehr hartaufgehngt.

Dennoch kann man die Membran bewegen, wenn man sie einmal vorsichtig in den Korbdrckt. Aber sie bleibt immer an ihrem Ort, weil sie durch eine Zentrierung fest gehaltenwird. Am unteren Ende der Membran taucht ein Rohr, die Schwingspule, in einenringfrmigen Spalt, den Schwingspulenspalt, ein. Wenn man genau hinsieht, kann manerkennen, dass ein sehr feiner Kupferdraht um die Schwingspule gewickelt ist. Die Endendes Drahtes mnden in den Signalanschlssen des Lautsprechers.

Der Schwingspulenspalt verschwindet in einem dicken Metallklotz, das ist ein starkerDauermagnet. Schraubenzieher dran halten, dann merkt man es! Der Magnet hat eindauerndes (konstantes) Magnetfeld.

Was passiert nun, damit Schall entsteht? Nehmen wir an, du spielst Gitarre. Der Ausgangdeines Gitarrenverstrkers liefert einen Wechselstrom, dessen Strke sich ndert, weil dumal leise, mal laut spielst. Der Wechselstrom kommt am Lautsprecher an und wird auf dieSchwingspule gefhrt, wo er ein elektromagnetisches Feld aufbaut. Die Strke des Feldesndert sich stndig, weil sich auch die Stromstrke ndert. Durch den Wechselstromndert sich im Feld der Schwingspule auch dauernd die Richtung (Polung). So kommt es,dass die bewegliche Schwingspule von dem Festmagneten angezogen und abgestoenwird. Du kennst diesen Effekt der sich abstoenden oder anziehenden Magneten, je nachPolung. Die Bewegung der Schwingspule erfolgt im Rhythmus deines Gitarrenspiels undwird auf die Lautsprechermembran bertragen. Lautes Spiel = starker Strom = groerBewegungshub, leises Spiel = schwacher Strom = kleiner Bewegungshub der Membran.Die Membran nun bringt die umgebende Luft - mehr oder weniger - in Wallung, wodurchdein Ohr deinen Gitarrensound - laut oder leise - einfangen kann. Elektrische Energie wirdin magnetische Energie umgewandelt, die wiederum in Bewegungsenergie, woraus sicham Ende der Schall durch Bewegung der Luftteilchen ergibt.

Dezibel topWiederholt wurde schon der Begriff dB (Dezibel) genannt. Ihn fr Laien einigermaenverstndlich zu erklren, ist schon schwierig, weil selbst Fachleute manchmal nichtdurchblicken. Fr die Bandarbeit ist es eigentlich auch unerheblich, sich damitauszukennen. Trotzdem mchte ich eine kurze Begriffsbestimmung der Vollstndigkeithalber versuchen.

Der Ausdruck Dezibelstammt von der Maeinheit Bel, die wiederum nach demenglischen Physiker G. Bell(Telefon!) benannt wurde. Ein Dezibel, kurz dB, ist also einZehntel Bel. Das ist ein Ma, das im elektroakustischen Bereich benutzt wird, um dieVerstrkung und Dmpfung von elektrischen Spannungen, Strmen und Leistungenanzugeben. Dieses Ma stellt sich dar in dekadisch logarithmischen Werten, die demlogarithmischen Lautstrkeempfinden des menschlichen Ohres etwa entsprechen.

Um elektrische Spannungen geht es zum Beispiel bei Pegelangaben. Solche Pegel siehtman bei jedem Kassettendeck optisch angezeigt, wenn die Zeiger oder Leuchtdioden imRhythmus der Musik wackeln. Die Anzeigeinstrumente zeigen einem ja eigentlich nur dieHhe einer gemessenen Spannung an. Die Grenordnung der Pegelangabe erfolgt in dB.Das hat gute Grnde.

Wenn man sich vorstellt, dass solche Pegel Spannungen umfassen, die vomMillivoltbereich bis zu einem Volt gehen knnen, dann wird klar, dass ein solcher Bereichgrafisch nur in einer meterlangen Darstellung erfolgen kann. Deshalb ist der dB-Wert alslogarithmischer Wert gut geeignet, weil er den groen Bereich optisch verkrzt, wobei dieBerechnung bersichtlich bleibt. Und so knnen wir eben auf Zeigerinstrumenten oder
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Leuchtbndern dB-Werte ablesen. Die entsprechenden Formeln zur Berechnung erspareich uns hier.Praktisch bedeutet dies: Wird die Spannung verdoppelt, bedeutet das immer eineErhhung um 6 dB. 20 dB entsprechen zehnfacher Zunahme.Umgekehrt bedeuten -20 dB, dass der Pegel auf ein Zehntel des Ausgangswertes gesenktwurde. Die Angaben gelten also auch immer fr die Dmpfung der Signale.

Allerdings gibt es bei dieser Geschichte eine Falle. Die Elektroniker machen es sich gernetwas komplizierter, indem sie diese Regel zwar anwenden, fr unterschiedlicheAnwendungen aber verschiedene Bezugspegel, also Nullpunkte der Skala, verwenden.

Ein Bezugspegel bezieht sich auf eine Spannung von 1 Volt:

1 V = 0 dB

Der gerade genannte Bezugspegel 1V = 0dB wird zur Abgrenzung mit einem Zusatzversehen:

0 dBV

Ein weiterer - heute gebruchlicher - Bezugspegel fr den Nullpunkt, der sich besonders inder Tonstudiotechnik durchgesetzt hat, bezieht sich auf eine Spannung von 0,775 Volt,

die sich aus einer elektrischen Leistung von 1 mW (Milliwatt) gemessen an einemWiderstand von 600 Ohm errechnet:

0,775 V = 0 dB

Auf diesen Nullpunkt sind nun alle anderen Spannungen bezogen, unabhngig vomWiderstand. Auch fr ihn gilt bei Verdoppelung der Spannung eine Zunahme um jeweils6dB. Zur Unterscheidung wird der Buchstabe U (frher m) angehngt:

0,775 V = 0 dBU1,55 V = +6 dBU

+6dB ist der so genannte Studionormpegelfr elektrische Signale. Danach werden z.B.

Bandmaschinen eingemessen, weil professionelle Mischpulte diesen Pegel beiVollaussteuerung abgeben. Man muss also aufpassen, dass man die Nullpunkte nichtverwechselt, weil sich daraus andere dB-Werte ergeben. Noch mal:

a) 1 V = 0 dBVb) 0,775 V = 0 dBU

In der noch jungen digitalen Welt gibt es ebenfalls eine eigene Pegelnorm:

dBfs

"fs" bedeutet "full scale" und umfasst den 16-Bit-Zahlenwert von -32768 bis +32768.

Auch im Zusammenhang mit Lautsprechern und Boxenbau werden dB-Angaben wichtig.Die Werte fr akustische Schalldrcke oder Leistungen ergeben sich aus demNennschalldruckpegel eines Lautsprechers. Der Nullpunkt (der dritte!) ist hier dieHrschwelle. 0dB ist der Schalldruck, bei dem man gerade den Lautsprecher zu hrenbeginnt. Den Nennschalldruckpegel misst man, in dem dem Lautsprecher eine elektrischeLeistung von 1W bei 1m Abstand vom Messmikrofon unter dem Rauschen einesdurchschnittlichen Frequenzbandes zufhrt. Misst man nun bei einer derartigenAnordnung, dass der Lautsprecher einen Nennschalldruck von 91dB hat und stellt fest,dass er mit 120 W belastet werden kann, so kann man den maximalen Schalldruck, dender Lautsprecher liefern kann, ablesen:

1W = 91 dB 16W = 103 dB

2W = 94 dB 32W = 106 dB4W = 97 dB 64W = 109 dB8W = 100 dB 128W = 112 dB

Der Lautsprecher wird also ungefhr einen grtmglichen Schalldruck von 111dBliefern. Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass sich jeweils bei Verdoppelung der


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elektrischen Leistung der Schalldruckpegel um 3dB erhht. Es ist sicher auch leichtverstndlich, dass der Wirkungsgrad eines Lautsprechers umso besser wird, je wenigerLeistung bei hchstmglichem Schalldruck man ihm zufhren muss. Ein Lautsprecher,der in der Versuchsanordnung bei Zufhrung von 1W einen Nennschalldruckpegel von97dB aufweist, wre viermal lauter als der Lautsprecher in der Tabelle oben. Wollte manbeim Tabellenlautsprecher das gleiche Ergebnis erzielen, msste man ihm die vierfacheLeistung zufhren.Wenn du nichts davon verstanden hast, geht es dir wie mir: Ich musste mir das auch erstmhsam anlesen. Man kann aber auch ohne dieses Spezialwissen guten Gewissensabrocken.

Frequenzgang topIn Datenblttern von Gerten und Lautsprechern liest man oft den Begriff Frequenzgang.Damit soll angegeben werden, wie die bertragungsqualitt eines Tonsignals durch dasGert ist. Gerade beim Boxenselbstbau ist diese Angabe fr Musiker wichtig, denn sieweist auf die Eignung eines Lautsprechers fr spezielle Aufgaben hin. WelcheFrequenzen (Schwingungen) kann er bertragen? Ist er fr Bass, Gitarre oder Gesanggeeignet? Dabei interessiert uns der Bereich zwischen 20 und 20 000 Hz. TiefereFrequenzen sind kaum realisierbar, hhere fr Menschen unhrbar (wenn er denn

berhaupt 20 000 Hz hrt, was unwahrscheinlich ist).Der ideale Frequenzgang eines Lautsprechers wre die Obertragung aller Frequenzen,was technisch - wie schon aufgezeigt - unmglich ist. So kann uns nur die Frageinteressieren, ob der Lautsprecher mindestens in einem oder in mehreren Bereichen dieFrequenzen ohne nennenswerte Abweichungen bertrgt. Man nennt dies eine linearebertragung. Das kann man messen, indem man die Differenz des Ausgangspegels vomEingangspegel bei ausgewhlten Frequenzen im Frequenzband feststellt. Die ermitteltenWerte trgt man in eine Tabelle ein, verbindet alle Punkte miteinander und erhlt eineKurve, den Frequenzgang. Das Beispiel zeigt deutlich, dass der Lautsprecher bis etwa 3Kilohertz leichte Anhebungen im Frequenzband hat und dann schnell abfllt. DerFrequenzverlauf deutet darauf hin, dass es sich vermutlich um einen Gitarrenlautsprecherhandelt.

Die Frequenzen, die man misst, sind genormt; sie haben den Abstand einer musikalischenTerz. Die Pegel werden, wie immer, in dB angegeben. Das hat den Vorteil, dass dasgezeichnete Kurvendiagramm durch die Logarithmierung des dB-Wertes berschaubarbleibt. In einem solchen Frequenzgang bedeutet also, dass bei 0 dB keine Abweichung zuverzeichnen ist, das Tonsignal wird linear bertragen.

Negative dB-Werte bedeuten eine Dmpfung der Frequenzbertragung, positive eineAnhebung. Man kann in einem Frequenzdiagramm sehr gut erkennen, welchenEinsatzpunkt ein Lautsprecher hat oder bei welchen Frequenzen er das Handtuch wirft.Bei anderen Gerten knnen sich deutlich eventuelle Nichtlinearitten zeigen, manerkennt, wo der Frequenzgang verbogen ist.Bei Lautsprechern ist die bertragungsbreite konstruktionsbedingt. Bei einem Mischpultz.B. sollte man einen fast linearen Frequenzgang erwarten, sonst ist es unbrauchbar. BeiMikrofonen wird oft der Tiefenbereich knstlich angehoben, damit es mehr Power abgibt.Findet man in einem Prospekt eine Angabe wie 40-20 000 Hz +/- 3 dB, dann ist esmglich, dass um +3dB die Bsse angehoben und um -3dB die Hhen bedmpft wurden.3 dB sind aber, wenn man mal nachrechnet, schon eine Menge Holz. Insofern relativiertsich die Angabe des tollen bertragungsbereiches doch sehr. Ein Hersteller, der nichts zuverbergen hat, fgt seinen Gerteunterlagen den Frequenzgang bei, wobei jeder natrlichdie fr ihn gnstigste Messmethode whlt.

Verschaltung top

Es gibt drei Mglichkeiten, Lautsprecher miteinander zu verschalten: Parallelschaltung,Reihenschaltungoder die Kombinationvon beiden. Werden die Lautsprecher ber eineFrequenzweiche gefhrt, so gelten die Gesetzmigkeiten der Weiche. In Gitarrenboxenoder Kofferverstrkern werden in der Regel nur gleichartige Lautsprecher ohneFrequenzweiche miteinander verbunden. Wichtig ist, das die Verdrahtung so erfolgt, dass
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an der Eingangsbuchse der Box ein Widerstand anliegt, der zu dem Ausgangswiderstanddes anzuschlieenden Verstrkers passt. Ist der Boxenwiderstand hher, schadet esnichts, bedeutet aber Leistungseinbuen. Ist der Boxenwiderstand geringer, kann das denVerstrker killen (moderne Verstrker sollten allerdings Schutzschaltungen haben). Daherniemals mal eben Boxen miteinander koppeln, ohne dass man deren Gesamtwiderstandkennt!

Parallelschaltung Reihenschaltung

Kombination

Schaltungsbeispiele unter Bercksichtigung des Lautsprecherwiderstandes (Ohm)

Schaltungstabelle

Boxentyp Lautsprecher Schaltung Gesamtwiderstand

4 x 12" je 4 Ohm 2 x 2 LS in Reihe, 2Paare parallel

4 Ohm

4 x 12" je 4 Ohm 2 x 2 LS in Reihe, 2Paare in Reihe

16 Ohm


8 Ohm (normaleKombination)

4 x 12" je 8 Ohm 2 x 2 LS in Reihe, 2Paare in Reihe

32 Ohm


16 Ohm

4 x 12" je 16 Ohm 2 x 2 LS parallel, 2Paare parallel

4 Ohm

2 x 12" je 4 Ohm in Reihe 8 Ohm2 x 12" je 4 Ohm parallel 2 Ohm2 x 12" je 8 Ohm in Reihe 16 Ohm2 x 12" je 8 Ohm parallel 4 Ohm2 x 12" je 16 Ohm in Reihe 32 Ohm2 x 12" je 16 Ohm parallel 8 Ohm

Die Angaben der Tabelle sind natrlich unabhngig von der Lautsprechergre. Auchandere Lautsprechertypen (10", 15") habe solche Widerstandswerte.

Der 8-Ohm-Widerstand ist der gebruchlichste Lautsprecherwert. Der blicheGesamtwiderstand von Boxen betrgt auch 8 Ohm. In der Regel haben MarkenboxenTypenschilder, auf denen die Werte vermerkt sind. Die Anschlussplatten der Boxenenthalten meist schon eine zweiten Buchse zur Koppelung einer weiteren Box. Diesezweite Buchse ist parallel geschaltet. Das bedeutet, dass beim Stacking von zwei 8-Ohm-Boxen ein Gesamtwiderstand von 4 Ohm entsteht. Der zugehrige Verstrker sollte
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diesen Widerstand auch verarbeiten knnen.

Boxentypen topBeim Aufbau einer Bandanlage muss man sich klar machen, dass nicht alles, was drhntund schallt, auch unbedingt geeignet ist. Hier also ein notwendiger Einblick in dieTypologie und Funktionsweise von Orchesterboxen. Wie ich schon angedeutet habe, sind

Lautsprecher eigentlich ziemlich schwchliche Wesen, was ihre bertragungsfhigkeitenangeht. Sie sind immer auf ein mehr oder weniger aufwndiges Gehuse angewiesen. Einsolches Gehuse hat schlicht die Aufgabe, den Lautsprecher mehr scheinen zu lassen alser eigentlich ist. Eine Box ist also eine Fortsetzung des Lautsprechers mit anderenMitteln. Die optimale Anpassung der Lautsprechereigenschaften an die umgebende Luftist das Ziel. Es gibt sehr unterschiedliche Wege dorthin.

Zu den elementaren Boxen einer Band gehrt sicher die Gitarrenbox. Sie ist blicherweisemit 4x12" Lautsprechern bestckt, 2x12" ist auch mglich. Das Gehuse ist vollkommengeschlossen und leicht bedmpft, man hrt also nur den Schallanteil, den dieLautsprecher nach vorn abgeben. Diese Art Box ist schon ziemlich gro (ca. 75x75x35cm), steht auf Rollen und hat stabile Transportgriffe. Sie ist stapelbar, wobei es frobenauf eine leicht abgeschrgte Version gibt. Eine solche Gitarrenbox kann man gut

selbst bauen.Lautsprecherboxen knnen zu Hrnern werden, wenn man sie so baut, dass demeingebauten Lautsprecher ein "Trichter" vor- oder (zusammengefaltet) hintergesetzt wird.Diese Hornkonstruktion erfolgt nach Exponenzialfunktionen. Die Berechnung ist eheretwas fr Mathe-Freaks. Exponenzialhrner erhhen die Lautstrke ungemein. Wollteman dies mit einer normalen Box erreichen, so msste sie entweder sehr gro werden,oder man msste sehr viele von einer Sorte nehmen. Das exponenzial gekrmmte Hornvor einem Lautsprecher erhht den Schalldruck der Mitten und Hhen, whrend dasgefaltete Horn dahinter den Schalldruck der Bsse vergrert. Es wird gewissermaeneine sehr viel grere Box vorgetuscht.

Bereits 1930 wurden die ersten Exponenzialboxen gebaut, weil mit der Erfindung desTonfilmes pltzlich viel Klang bentigt wurde, man aber noch nicht in der Lage war, starkeVerstrker zu konstruieren. Wenn man bedenkt, dass eine gute Exponenzialbox denSchalldruck eines Lautsprechers bis zu 9db erhhen kann, so bedeutete dies damals,dass eine achtfache Leistung erreicht wurde bei Verstrkern, die maximal 20 Wattbrachten. Eine der bekanntesten Exponenzialboxen aus jenen Tagen ist die legendreVoice Of The Theatrevon Altec Lansing. Ich habe selbst in meiner Bandzeit diesen Typnachgebaut und als PA verwendet. Zusammen mit einem entsprechenden Horn entfalteteine solche Box einen erstaunlichen Wirkungsgrad. Das exponenzielle Prinzip hat manaber inzwischen gewaltig weiterentwickelt. Die Anlagen sind insgesamt transportablergeworden, man spart bei hohem Wirkungsgrad Lautsprecher, hat einen geringenVerzerrungsgrad und eine gute Richtwirkung in den Bssen.Zu unterscheiden sind drei Typen von Exponenzialboxen (Bin = Box):

Front Loaded Bins: Vor dem Lautsprecher sitzt der exponenzial geformte Trichter.Ohne Horn fr verstrkte Mittenbertragung.

Folded Horn Bins: Der Lautsprecher strahlt nach innen, das Horn entfaltet sichstufenweise nach auen. Geeignet fr dicke Bsse.

Rear Loaded Bins: Der Lautsprecher strahlt nach vorne, die nach hintenabgestrahlten tiefen Frequenzen werden ber ein gefaltetes Horn nach vorngefhrt. Fr Bass- und Mittenbertragung.

Ein markantes Beispiel fr ein Rear Loaded Bin ist die berhmte "Rutsche", die mit einemoder zwei 15"-Lautsprechern bestckt werden kann. Rutschen haben gegenber denFront Loaded Bins einen geringeren Wirkungsgrad und reichen nicht sehr weit. Allerdingsgeben sie doch einen satten Bassklang her, so dass sie in kleinen Rumen als Discobox

einsetzbar sind. Auch als reine Bassbox sind sie durchaus geeignet, wobei beiGrobeschallung allerdings mit einem Mikrofon abgenommen werden muss, waswiederum zur Soundverwsserung in der PA beitrgt. Der Nachbau ist nicht ganz leicht,aber - wie ich aus eigener Erfahrung wei - machbar, wenn man nicht zwei linke Hndehat.
http://www.rockprojekt.de/Technik/Images/Voice%20of%20theatre.gifhttp://www.rockprojekt.de/Technik/Images/Folded%20Horn.gifhttp://www.rockprojekt.de/Technik/Images/Gitarrenbox.gifhttp://www.rockprojekt.de/Technik/Images/Rear%20Loaded%20Horn.gif


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Bei allen drei Typen gibt es jede Menge Varianten, man mchte sagen, so viele wieHersteller. Allen ist aber gemeinsam, dass die Hhe der Schalldruckverbesserung und dieuntere Grenzfrequenz durch die Lnge des Horns und die Gre der Austrittsffnungfestgelegt werden. Alle Exponenzialhrner sind im Bau sehr kompliziert, da man dieKrmmungen und Winkel sehr genau einhalten muss. Der Nachbau ist also nur mitBauplan und fr Leute mit entsprechendem Werkzeug und schreinermigenKenntnissen zu empfehlen.

Eine andere Boxenart hat einen groen Lautsprecher und eine ffnung mit Rohr, dieBass-Reflexbox. Die ffnung ist in besonderer Weise auf den Lautsprecher und die

Gehusemae abgestimmt. Die Lnge des Reflexrohres muss genau durch Rechnungoder durch Messung ermittelt werden. Dann hat die Box eine optimal verstrkteBassabstrahlung. Eine Bedmpfung erfolgt auf zwei Seiten. Diesen Boxentyp gibt es inallen Grenordnungen. Er eignet sich, mit Anleitung und etwas Geschick, zumSelbstbau.

Die Mehrwegboxist ein breitbndiges Beschallungssystem mit zwei oder dreiLautsprecherwegen und Reflexrohr. Die Lautsprecher mssen dabei ber eineFrequenzweiche gefhrt werden. Der Mitteltner ist abgedeckt, damit seine Membrannicht von den Basswellen beeinflusst wird. Diese Box ist als Gesangs- oder PA-Boxgeeignet, weil sie alle Frequenzen gut bertrgt, durch das Reflexrohr auch in den BssenEiniges zu bieten hat und durch das Hochtonhorn weit reicht. Solche Boxen gibt es heute

in sehr kompakter Form mit hoher Leistung. Viele Musiker ziehen sie daher anderentransportfeindlichen Systemen vor. Bei greren Beschallungsaufgaben kann mansolche Breitbandboxen stapeln (stacking), wobei insgesamt eine groe Membranflcheentsteht, was den Sound kraftvoll und transparent macht. In groen Hallen oder Open Airallerdings tragen diese Boxen trotz des Hornes nicht weit genug.Eine typische Mehrwegbox ist die unter Musikern bekannte so genannte 15/3. Damitbezeichnet man eine Boxenart, die auf der Basis eines 15"-Basslautsprechern einDreiwegsystem beinhaltet.

Die Monitorboxdarf nicht vergessen werden, sie hat in einer kompletten Bhnenanlageeinen hervorragenden Platz. Sie sorgt dafr, dass sich Snger und Musiker auf ihrerBhne berhaupt noch selbst und gegenseitig hren knnen, denn sie stehen ja imakustischen Schatten ihrer PA-Anlage. Profis haben fr ihr Monitorsystem sogar ein

eigenes Mischpult, von dem aus man jedem Musiker den fr ihn wichtigen Schallanteilauf die Monitorbox legen kann. Wer einmal auf einer groen Bhne vor Publikumgestanden hat, als pltzlich der Monitor ausfiel, wei wovon ich rede. Ein Monitorsystemkann auch beim ben dazu beitragen, die Gesamtlautstrke gering zu halten, wenn sichjedes Bandmitglied gut im Monitor hren kann. Erst das Nichthren fhrt ja dazu, dassdie Verstrker immer lauter gedreht werden.

Whrend es frher ein Problem war, Beschreibungen von Boxen zu bekommen, gibt esheute unzhlige Schriften einschlielich exakter Bauplne und Anleitungen. Wer sich anden Selbstbau wagt, sollte bedenken, dass nur Markenlautsprecher fr Instrumente oderPA auch den erhofften Klang bringen. Und die sind leider teuer. Einige Bauvorschlge gibtes auf der Seite Projekte.

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Das Rockprojekt - Technik