Aus dem TELEFUNKEN-Sprecher von 1972 - Heft 60
Der TELEFUNKEN- Sprecher war eines der Gegenstücke zu den genialen "Grundig Technischen Informationen". Es gab solche Technik-Hefte auch von Philips, Graetz, Normende und andern größeren deutschen Herstellern. Die GTI finden Sie im Magnetbandmuseum, weil ich dort in 2005 angefangen hatte.
.
Über die Entwicklung der neuen Hifi-Lautsprecherbox TL 800
Als sich in den letzten Jahren die Nachfrage nach erstklassigen Hifi-Anlagen ständig vergrößerte, wuchsen gleichermaßen die technischen Anforderungen an die einzelnen Geräte dieser Anlagen. So werden daher für deren Entwicklung, Prüfung und Fertigung Meßgeräte benötigt, die bei hoher Präzision universeller und schneller einzusetzen sind als die bisher verwendeten.
Dieser Trend zur höchstmöglichen Qualität und Ökonomie in Entwicklung und Fertigung veranlaßte TELEFUNKEN schon beizeiten, den Meßgerätepark für akustische Untersuchungen laufend auf den modernsten Stand zu bringen. Hier soll wegen der zu beschreibenden Hifi-Lautsprecherbox TL 800 insbesondere von den Meßmethoden und -geräten der Akustikgruppe unserer Rundfunkentwicklung gesprochen werden.
Neue Meßmethoden bei Telefunken
- Bild 3. Ein weiterer Meßplatz für Arbeiten mit gleitenden und gewobbelten Sinustönen
- hier in Betrieb
Es hat sich gezeigt, daß zum Beurteilen von hochwertigen Hifi-Lautsprecherboxen Messungen im freien Schallfeld nicht ausreichen und durch solche im diffusen Schallfeld ergänzt werden müssen. Dadurch vergrößert sich naturgemäß der Zeitaufwand für diese Arbeiten.
Deshalb wurde vor zwei Jahren im Akustikstudio ein Meßplatz eingerichtet, der durch digitale Anzeige und Datenausgabe ein schnelles Auswerten der Messungen gestattet (siehe Farbbild auf der letzten Um-schlagseite).
Dieser Meßplatz enthält in erster Linie einen Echtzeit-Analysator mit den dazugehörigen peripheren Geräten, wie Multifilter, Speicheroszillograf, XY-Schreiber und digitalem Rauschgenerator.
Ein Echtzeit-Analysator ist recht universell zu verwenden; man kann ihn u. a. zur Klanganalyse beliebiger Schallvorgänge (Musik, Geräusche ...), zur Frequenzgangmessung und zur Filtersynthese oder -analyse heranziehen.
Er gibt dem Entwickler eine Fülle von Daten in die Hand, so daß er seine Arbeiten genauer, schneller und besser durchführen kann als bisher.
.
- Bild 1. Meßanordnung für akustische Untersuchungen mit dem Echtzeit-Analysator
- Bild 2. Signalspektrum des Rauschgenerators (Beziehung von Frequenzen, Terzen und Oktaven)
Die Aufgaben des Echtzeit-Analysators
Welche Aufgabe der Echtzeit-Analysator bei der Entwicklung von Lautsprecherboxen lösen kann, zeigt die schematisierte Meßanordnung zur Darstellung der übertragungscharakte-ristik der Hifi-Box TL 800 (Bild *1).
Der Rauschgenerator gibt nach Bild 2 ein Signalgemisch im Tonfrequenzbereich von 25 Hz bis 20 kHz mit gleicher Leistung (P) in allen Terzintervallen über einen Verstärker an die zu untersuchende Box ab.
Bei diesem Signalgemisch handelt es sich um sogenanntes »Rosa Rauschen«. Das ist ein statistisches Schallsignal, ein Rauschen, das in jeder relativ konstanten Frequenzbandbreite (Oktave oder Terz) die gleiche Intensität enthält.
.
Ein hochwertiges Meßmikrofon
Ein hochwertiges Meßmikrofon nimmt das von der Box abgestrahlte »Rosa Rauschen« auf und gibt es als elektrisches Signal über einen Verstärker an den Echtzeit-Analysator weiter. Diesen kann man sich entsprechend der Anzahl der vorhandenen Terzfilter als ein 30-kanaliges Effektivvoltmeter vorstellen, das nach einer bestimmten einstellbaren Meß-(lntegrations-)zeit von 1/2 bis 32 Sekunden die Meßgrößen jedes Terzintervalls speichert und nach Abruf anzeigt.
Das kann auf verschiedene Art geschehen:
- in analoger Form über einen XY-Schreiber bzw. über einen Speicher-oszillografen,
- in digitaler Form zur Leuchtziffern-Anzeige oder zur Weiterverarbeitung an einen Computer.
In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt, daß sich mit dem Multifilter die Durchgangsdämpfung jedes Terzkanals um maximal ± 25 dB einstellen läßt, so daß der Frequenzgang der Meßeinrichtung gegebenenfalls korrigiert werden kann.
.
Der Meßplatz
Für andere akustische Untersuchungen, z. B. des Klirrverhaltens einer Box, oder zur Darstellung auch der kleinsten Unebenheiten in Frequenzgangkurven benötigt man ein sinusförmiges Meßsignal. Dieses liefert ein Sinusgenerator, der von einem Frequenzkurven-Pegel-Schreiber synchron durchgestimmt werden kann.
Einen Meßplatz, der die vorgenannten Einrichtungen enthält und darüber hinaus ein Terzfilter, das gleichfalls durchstimmbar ist, zeigt Bild 3. Hier ist linksseitig auch noch ein Wobbel-Meßplatz mit Sichtgerät zu erkennen.
Die HiFi-Lautsprecherbox TL 800
- Bild 4. TL 800 Außenansicht
- Schallwandbestück von vorne
Im folgenden sei nun näher auf die HiFi-Lautsprecherbox TL 800 eingegangen (Bild 4 links). Sie ist die größte und leistungsfähigste einer von TELE-FUNKEN neu herausgebrachten Boxenreihe und wurde für jene anspruchsvollen Kunden entwickelt, die eine Musikwiedergabe in Studioqualität fordern.
Konstruktiver Aufbau
Das Gehäuse der Lautsprecherbox besteht aus Spanplatten von 22mm Stärke; es ist an den Ecken abgerundet und innen wie außen furniert. Bei der Furnierung der Außenseite wurde die Maserung des Holzes längs umlaufend aufgebracht, die Box erhält dadurch ihr hochwertiges Aussehen.
Die Frontseite der Lautsprecherbox trägt die Schallwand, in der asymmetrisch vier Lautsprecher angeordnet sind (Bild 4 Mitte). Die Schallwand wird vorn durch einen Bespannstoffträger abgedeckt, der durch Klettenbandbefestigung einerseits sehr sicher festsitzt und nicht klirren kann, andererseits aber leicht abnehmbar ist.
So kann ein Kunde den vorgesehenen Bespannstoff gegen einen anderen austauschen, um ihn dem Design vorhandener Möbel anzugleichen. Dabei muß jedoch darauf geachtet werden, daß der Stoff eine genügend gute Schalldurchlässigkeit hat!
Der Original-Bespannstoff besteht aus einem hell-silbergrauen Kunststoffgewebe, das neben dem elegant-technischen Aussehen auch vorzügliche akustische Eigenschaften hat. Die Absorption hoher Frequenzen durch den Stoff ist minimal, so daß keine Verfälschung des Klangbildes hervorgerufen wird.
Die Rückwand der Box besteht aus einer gleichfalls an den Ecken verrundeten furnierten Spanplatte, die silbergrau gespritzt und so dem Farbton des Bespannstoffes angeglichen ist. Am unteren Teil der Rückwand befindet sich eine haspelförmige Vorrichtung, die die Lautsprecherzuleitung von ca. 7m Länge trägt. Da der Besitzer solch einer Box jetzt nach Belieben die benötigte Kabellänge abwickeln kann, entfällt das lästige Umherliegen überschüssiger Leitungen im Wohnraum.
.
Elektroakustische Bestückung
- Bild 4. TL 800 Innenansicht
Im Inneren der Box befinden sich neben vier Lautsprechern die Frequenzweiche und das Dämpfungsmaterial (Bild 4 rechts).
Bei dem Tieftonlautsprecher (TT) handelt es sich um ein hochbelastbares Langhubsystem mit 245mm Korbdurchmesser und 37mm Polkerndurchmesser, dessen Magnet im Luftspalt eine Induktion von 1 Tesla = 10000 Gauß hat.
Die Öffnungen des Lautsprecherkorbes sind mit Nesselsegmenten verschlossen. Diese sollen verhindern, daß Teilchen des Dämpfungsmaterials störende Schwirreffekte an der Membran hervorrufen.
Der Mitteltieftonlautsprecher (MTT) ist ebenfalls ein Langhubsystem. Sein Korbdurchmesser beträgt 128mm, sein Polkerndurchmesser 25mm. Die Luftspaltinduktion beträgt 1,2 Tesla (= 12000 Gauß). Auch seine Korböffnungen sind mit Nesselsegmenten verklebt, um die Membran gegen Staub zu schützen. Darüber hinaus wird er von einer starken Kunststoffkappe von 2,5 Liter Innenvolumen und ca. 8mm Wandstärke abgedeckt, die ihrerseits mit Dämpfungsmaterial gefüllt ist. Der luftdichte Abschluß sorgt dafür, daß die vom Tieftonlautsprecher hervorgerufenen Luftdruckstöße die Membran des Mitteltieftöners nicht beeinflussen können.
Für den mittleren Frequenzbereich, d. h. für Frequenzen zwischen 800 Hz und 5 ... 6 kHz, wird ein Kalotten-Mittel-Hochtonsystem (MHT) modernster Konstruktion eingesetzt. Dieser Lautsprecher trägt über seiner Schwingspule von 44mm Durchmesser einen »Dom« aus Textilgewebe, der mit dauerfeuchter Flüssigkeit getränkt ist. Die Tränkung der kalottenförmigen Membran verhindert Partialschwingungen und gewährleistet dadurch eine verzerrungsfreie Musikwiedergabe. Darüber hinaus trägt dieser Lautsprecher wesentlich zur breiträumigen Schallverteilung bei.
Der kleinste der hier eingesetzten Lautsprecher ist ein Kalotten-Hochtonsystem (HT) mit einem Membran-Durchmesser von 30mm. Der Polkern-Durchmesser beträgt 16mm. Dieser Lautsprecher strahlt Schallschwingungen bis zur Grenzfrequenz von 20 kHz ab.
.
Die Frequenzweiche
- Bild 5. Stromlaufplan der Box TL 800
Jeder der vier Lautsprecher arbeitet in einem bestimmten Frequenzbereich. Die Frequenzweiche bewirkt die Aufteilung des Frequenzgemisches der Musikwiedergabe in die entsprechenden Teilbereiche und führt den einzelnen Lautsprechern die für sie bestimmten Anteile des Frequenzspektrums zu.
Die Weiche der Box TL 800 ist — um die vier Lautsprecher optimal aufeinander abzustimmen — recht aufwendig. Sie enthält sechs Drosselspulen (darunter drei Luftdrosseln), neun Kondensatoren und fünf Widerstände.
Diese Bauelemente sind Bestandteile einer gedruckten Schaltung, die ihrerseits in einem Rahmenchassis befestigt ist, um höchste mechanische Festigkeit zu sichern und ein Klirren oder Schwirren der Bauelemente zu vermeiden. Aus dem gleichen Grund werden die Drosselspulen im Vakuum lackgetränkt.
.
Die Dämpfungsmaterialien
Um eine exakte Wiedergabe der tiefen Frequenzen, eine gute Impulstreue und ein sauberes Einschwingverhalten in der Box zu gewährleisten, wird ihr Innenraum mit Dämpfungsmaterialien bestimmter Konsistenz gefüllt.
Im Falle der TL 800 handelt es sich um Steinwollmaterial, das in verschieden großen Plattenzuschnitten von 40mm Plattenstärke nach einem definierten Schema in der Box angeordnet ist. Steinwolle hat gegenüber Textilmaterial den Vorzug chemischer Neutralität und der Nichtentflammbarkeit. In der vorliegenden Form handelt es sich um ein fast ideales Dämpfungsmittel.
.
Die Konzeption der Bandfilter
- Bild 6. Spannungsverlauf an den Lautsprechersystemen in Abhängigkeit von der Frequenz
Der ungewöhnlich große Aufwand an elektrischen Bauelementen ist dem Schaltbild (Bild 5) der Lautsprecherbox zu entnehmen. Um die Frequenzbereiche, in denen jeder der vier Lautsprecher arbeitet, sauber gegeneinander abzugrenzen, haben die vier in der Weiche vorhandenen Bandfilter Flankensteilheiten von 12 dB/Oktave und zum Teil sogar von 18 dB/Oktave.
Dadurch kann man die Ubernahmebereiche, in denen je zwei Lautsprecher Schwingungen einer bestimmten Frequenz gleichzeitig und gemeinsam abstrahlen, sehr eng halten. Wiedergabefehler — wie z. B. stark zischende S-Laute — werden so von vornherein eliminiert; eine Maßnahme, die die Sprachverständlichkeit einer Box äußerst positiv beeinflußt.
Den Spannungsverlauf an den Lautsprechersystemen in Abhängigkeit von der Frequenz zeigt Bild 6. Man erkennt, daß die Ubernahmefrequenzen — das sind die Frequenzen, bei denen die Spannung an zwei benachbarten Lautsprechersystemen gerade gleich sind — etwa 320, 750 und 5200 Hz betragen.
Durch die Wahl dieser Ubergangs-frequenzen ist sichergestellt, daß die beiden Konuslautsprecher nur in den Frequenzbereichen arbeiten, bei denen sie noch ein Kugelschallfeld abstrahlen. Dieser Punkt wird später noch einmal angesprochen werden.
.
- Bild 7
- Bild 8
- Bild 9
- Bild 10
- Bild 11
- Bild 12
- Bild 13
- Bild 14
- Bild 15
Mit dem Computer (in 1972 !!!) entwickelt ....
Der Entwicklung der Weiche lag ein spezielles Computerprogramm zugrunde, um die Fertigungsstreuungen der Box möglichst kleinzuhalten. Dabei wurden rechnerisch die Einflüsse der elektrischen Toleranzen der einzelnen Bauelemente - wie Lautsprecher, Drosselspulen, Kondensatoren und Widerstände - auf die Filterkurven festgestellt.
So ergaben sich wertvolle Hinweise dafür, bei welchen Bauelementen man größere Toleranzen zulassen darf und bei welchen man eine höhere Genauigkeit fordern muß, um von Box zu Box den gleichen Schalldruckverlauf sicherzustellen.
Die Messungen im freien Schallfeld
Mißt man den Schalldruckverlauf der Lautsprecherbox TL 800 in Abhängigkeit von der Frequenz im freien Schallfeld nach DIN 45500, Bl. 7, so erhält man die Kurven nach Bild 16.
Zu dieser Messung wurde die Box auf der Meßwiese derart eingegraben, daß die Schallwand mit der Erdoberfläche abschließt. Die Bezugsachse bei dieser Messung ist die Senkrechte, die im Schnittpunkt der Schallwanddiagonalen errichtet wurde. Der Abstand des Meßmikrofons von der Schallwand betrug 1 m. In das dargestellte Kurvenbild wurden zusätzlich die zulässigen Toleranzgrenzen nach DIN 45500, Bl. 7, eingetragen.
.
Rechte Seite :
Bild 7 ... 15. Darstellung der räumlichen Schallverteilung bei verschiedenen Frequenzen
.
Zum Vergrössern auf die Bilder klicken.
.
Die Messungen der räumlichen Schallverteilung
Da, wie anfangs erwähnt, die Messung im direkten Schallfeld nur unvollkommen Auskunft über die akustischen Qualitäten einer Box geben kann, sind Messungen der räumlichen Schallverteilung weitaus mehr zur Beurteilung geeignet.
Zur Messung selbst wird die Box im reflektionsfreien (»schalltoten«) Meßraum auf einen Drehtisch gestellt, der synchron mit einem geeigneten Aufzeichnungsgerät betrieben werden kann. Gegenüber ist im Abstand von 3m das Meßmikrofon einjustiert.
Beaufschlagt man jetzt die Box mit diskreten Sinustönen und läßt sie dabei rotieren, so erhält man eine Aufzeichnung des Schalldruckpegels in Abhängigkeit vom Drehwinkel.
Die Kurven in den Bildern 7 bis 15 geben die räumliche Schalldruckverteilung der Box wieder, und zwar für die »Äquatorialebene«, d. h. für jene Ebene, die senkrecht zur Längsachse der Box steht und in der der Schnittpunkt der Schallwanddiagonalen liegt.
Die Meßfrequenzen waren 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 800 Hz, 1250 Hz, 1600 Hz, 3150 Hz, 6300 Hz und 12500 Hz; es wurden also vorwiegend Oktavabstände ausgewählt.
Gewisse leichte Unsymmetrien in den Kurvenbildern z. B. bei 1250 Hz, 3150 Hz und 6300 Hz sind auf die asymmetrische Anordnung der Lautsprecher in der Schallwand zurückzuführen.
Diese Anordnung bietet erhebliche Vorteile bei der räumlichen Schallverteilung der Box, wie sie z. B. bei der 15°-Messung nach DIN 45500, Bl. 7, gemessen werden kann.
Dabei ergibt sich im Falle der Box TL 800, daß bei allen vier Kurven, die unter 15° Neigung gegenüber der Bezugsachse von oben, unten, rechts und links gemessen werden, sogar ohne den zulässigen Pegelausgleich nur bei 5 kHz eine Abweichung von 3dB auftritt. Diese ist durchaus normgerecht.
Bei allen übrigen Terzen sind die Unterschiede kleiner als 2 dB. Bezieht man den zulässigen Pegelausgleich in die Betrachtung ein, so ergeben sich noch günstigere Werte.
In jedem Fall kann man aus den dargestellten Kurven entnehmen, welche ausgezeichnete räumliche Schallverteilung die Box hat, selbst in den Bereichen, in denen nur die Konuslautsprecher arbeiten.
.
Das Impedanzverhalten der TL 800
- Bild 16. Verlauf des Schalldruckpegels in Abhängigkeit von der Frequenz, gemessen im freien Schallfeld
- Bild 17. Impedanzverhalten der Box TL 800
Das Impedanzverhalten der Lautsprecherbox geht aus der Kurve in Bild 17 hervor. Für ihre Darstellung wurde der Box ein niederfrequentes, gewobbeltes Sinussignal über einen hochohmigen Widerstand zugeführt und der Spannungsabfall über der Box gemessen und aufgezeichnet.
Die drei punktierten Geraden geben den Verlauf an, wenn man statt des Impedanzwertes der Box einen Widerstand von 12 Ohm, 4 Ohm und 3,2 Ohm einsetzt. Nach der HiFi-Norm DIN 45500 darf eine Lautsprecher-Box bei keiner Frequenz ihre Nennimpedanz um mehr als 20% unterschreiten.
Im Falle der TL 800, deren Impedanz mit 4 Ohm angegeben wird, bedeutet das einen Grenzwert von 3,2 Ohm. Daß diese Grenze respektiert wird, kann man aus der Darstellung in Bild 17 gut erkennen.
Die einschlägigen technischen Daten der HiFi-Lautsprecherbox TL 800 sind in der nebenstehenden Tabelle aufgeführt.
K.-H. Thiele im Jahr 1972
Technische Daten der Hifi-Lautsprecherbox TL 800
.
Lautsprecherbestückung
1 Tiefton-Lautsprecher
Korb Durchmesser 245 mm
magn. Fluß 0,957 mWb (= 95700 Maxwell)
magn. Feldstärke 10000 Oerstedt
Kern-Durchmesser 37 mm
Luftspaltlänge 8 mm
1 Mitteltiefton-Lautsprecher
Korb Durchmesser 129 mm
magn. Fluß 0,59 mWb (= 59000 Maxwell)
magn. Feldstärke 12000 Oerstedt
Kern-Durchmesser 25 mm
Luftspaltlänge 6 mm
1 Kalotten-Mittelton-Lautsprecher
Membran Durchmesser 60 mm
magn. Fluß 0,48 mWb (= 48000 Maxwell)
magn. Feldstärke 10000 Oerstedt
Kern-Durchmesser 44 mm
1 Kalotten-Hochton-Lautsprecher
Membran Durchmesser 30 mm
(Bemerkung (aus 1972): Die bisherige Einheit für den magnetischen Fluß, das Maxwell [M], wird ersetzt durch die neue Einheit Weber [Wb]. Es gilt: 1 mWb = 100000 M).
Belastbarkeit 60 W (nach DIN 45573, Blatt 2)
Musikbelastbarkeit 100W Impedanz 4 Ohm
Frequenzbereich
25... 20 000 Hz (nach DIN 45500, Blatt 7)
Gehäuse
Holz, Nußbaum hell matt oder perlweiß
Gehäuseabmessungen
BxHxTin cm 42X58X31
Gewicht ca. 21,7 kg
Volumen brutto 75 Liter
Anschlußkabel
7 m mit Lautsprecher-Normstecker DIN 41 529
Übernahmefrequenzen der Weiche
320 / 750 / 5200 Hz
Besonderheiten
4-Wege-HiFi-Lautsprecherbox mit Mittel- und Hochton-Kalotte. Zum Lieferumfang der Lautsprecher gehört ein Fußgestell.
.
.
