Die Punktschallquelle als Kugellautsprecher

Hallo,

nachdem mein jüngstes Kardioid-Projekt im Wohnzimmer (von meiner Frau), ein Bleiberecht erhalten hat, ging die Reise bei mir im Kopf weiter. Die Erkenntnisse des Jugend forscht Projekt von dem DIY Kardioid Lautsprecher hatten mir viel Spaß bereitet. Das neue Ziel war, etwas Passendes für mein Studio mit einem 4,5-Meter-Stereodreieck zu schaffen, da meine bisherigen passiven Cabasse Baltic Trikoax-Kugeln bei höheren Pegel schnell in die Kompression gingen. Wo der Kardioid-Lautsprecher dynamisch erst richtig anfängt, wurde die Baltic überfahren. Da im Zuge dessen bereits ein 18" BMS Push-Push-Subwoofer entstanden war, der die Baltic ursprünglich unterstützen sollte, suchte ich nach einem treibermäßigen und gehäusetechnischen Gegenpart, der hier besser rein passen kann. Auf dieser Suche stieß ich auf den hochinteressanten Koax Treiber; Radian 5312NEO BE. Ich hatte dankenswerterweise die Gelegenheit, diesen Treiber bei Sascha (Hifidistel) in seiner „Post Retro“ Probe zu hören, was mich zutiefst beeindruckt und darin bestätigt hat, dass die Richtung meiner Ideen stimmt. Dennoch gab es bei der Entscheidungsfindung Bedenken, die über den reinen Klangcharakter hinausgingen. Ein kritisches Nadelöhr beim Radian – gerade bei meinem Forscherdrang – ist das Thema Verfügbarkeit und die langfristige Versorgung mit Ersatzteilen, insbesondere wenn es um die Beryllium-Membranen geht. Da ich Planungssicherheit und Betriebssicherheit favorisierte, habe ich letztlich schweren Herzens vom Radian ein kleines Stück Abstand genommen. Als Alternative fand ich den B&C 12CXN88. Beide Treiber sind sich von ihrer Auslegung sehr ähnlich und stellen nahezu identische Ansprüche an das Gehäusevolumen. Um mir dennoch alle Optionen offenzuhalten, wurde in der CAD-Konstruktion ein Adapterring integriert, der es erlaubt, sowohl den Radian als auch den B&C Koax flexibel aufzunehmen.

Für den B&C mit seinem sehr niedrigen Qts ergab die Simulation verschiedene Szenarien: Ein 50-Liter-Volumen liefert die sauberste Sprungantwort, ein extrem kompaktes 15-Liter-Gehäuse die maximale elektrische und mechanische Leistungsfähigkeit, und ein 33-Liter-Volumen den idealen Kompromiss mit einer perfekten Symmetrie beim Ein- und Ausschwingverhalten. Da die negativen Einflüsse auf die Sprungantwort zwischen 25 und 50 Litern marginal sind, fiel die Entscheidung auf knapp 30 Liter netto (ohne Dämmung). Bei einer Wandstärke von 30 mm ergab sich daraus ein Außendurchmesser der Kugel von 47 cm. Mit diesem Durchmesser war es gerade noch so möglich, eine Kugelform darzustellen, wenn in der Front ein 12" Treiber eingelassen wird. Weniger wirkte eher wie eine Salatschüssel und nicht mehr wie eine Kugel, da Rechts/Links vom Treiber zu wenig von der Optik der Kugelform geblieben wäre. Bei der Salatschüssel wäre ausserdem der Treiberübergang zum Gehäuse kantiger und Kanten wollte ich ja vermeiden. Da das Studio eine hohe Decke besitzt, hatte ich die Hoffnung, die großen Kugeln optisch unter zu bringen.



Erste Simulationen zeigen, dass der Treiber bei einer Trennung von 140 Hz und den angestrebten Pegel unter einem Zehntel seines maximalen Hubes bleibt, was die Intermodulationsverzerrungen des Koaxialsystems minimiert und das im Mitteltöner integrierte Horn für den Kompressionshochtöner beruhigt. Die Trennung funktioniert, da der unterstützende Tischform Push-Push-Subwoofer mittig im Stereodreieck steht und sich bei frühen Versuchen bis 200 Hz als nicht ortbar erwiesen hat. Dies ist mitunter der Phasenlinearisierung geschuldet und konnte durch eine Impedanzkorrektur im Vergleichshören eindeutig bestimmt werden. Wenn die Minimalphase sauber in die Frequenzen der Satelliten einrastet, wird die Ortung des Subwoofer bis 200Hz für mich unmöglich. Aus meinen Erfahrungen mit der Cabasse Baltic und der Recherche zu Kugellautsprechern blieb die Erkenntnis hängen, dass Rundungen der Bühnenabbildung und der „Luftigkeit“ dienlich sein können. Bei meinem Kardioid-Projekt mit flacher Front wurde aus dem Grund ein 40-mm-Radius an den Außenkanten angebracht, um die beim Kardioid LS ab 1365 Hz einsetzende Kantendiffraktion zu minimieren.


Mit einer Wellenlänge von 1,48 m beginnt die 47-cm-Kugel ab etwa 232 Hz akustisch zu wirken und verhindert jede Kantenbrechung. Der rechnerische Baffle-Step liegt bei ca. 365 Hz. Soweit ich das verstehe bedeutet dies, dass das System unterhalb von etwa 730 Hz an Richtwirkung verliert und zunehmend als 360-Grad-Kugelwelle agiert. Oberhalb von 730 Hz hingegen, wo die Wellenlänge dem Kugeldurchmesser entspricht, setzt die Eigenbündelung ein. Da in genau diesem Bereich auch die 12-Zoll-Membran des B&C natürlich zu bündeln beginnt und als Waveguide/Horn für den Hochtöner fungiert, arbeiten Gehäuseform und Chassis "Hand in Hand". Der Übergang in die Bündelung verläuft linear und stufenlos, was die Constant Directivity des Koaxs ab dem Mittelton stützen könnte.

Der im CAD geplante Adapterring wurde so konstruiert, dass jede scharfe Abrisskante direkt am Chassisaustritt vermieden wird. Das Gehäuse selbst entsteht aus recyceltem Material von einer alten Treppe aus den 70er Jahren. Das Mahagoni Holz gilt als eher ruhig bzw ist verzugsarm und besitzt gute akustische Eigenschaften. Durch den Segmentaufbau mit gefrästen Ringen ergibt sich im Inneren der Kugel eine gestufte Oberfläche. Akustisch erschien mir das als Vorteil, da diese Stufen wie ein integrierter Diffusor wirken. Durch die Struktur wird der rückwärtige Schall im inneren der Kugel etwas aufgebrochen. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein ungedämpfter Mittelton wieder durch die Membran nach außen tritt, wird ähnlich wie der Versuch mit der schrägen Platte im Push Push Subwoofer, in der Kugel durch die Stufen minimiert. Die Kugeln wurden nach dem verschleifen mit hochverdünntem PU-Harz tiefenimprägniert, was der Stabilisierung dient und das Massivholz luftdicht verschließt. Die Schichtbildung auf der Oberfläche wird auf der Aussenkugel zwischengeschliffen und dient als Porenfüller für das finale Finish mit einem UV-stabilen, matten Klarlack. Im Inneren bleibt es wie es ist, zur optimalen Abdichtung.

Gibt es hier im Forum Erfahrungen mit großen Kugelgehäusen, oder wie bewertet ihr den theoretischen Kompromiss der nach unten hin öffnenden Richtwirkung? Die einzigen mir bekannten größeren Kugellautsprecher sind von Cabasse und haben Ihre Bässe an Board (La Sphere, La Ocean, Pelligrina). Eine so große Mitteltonmembran in einem Kugellautsprecher habe ich bisher noch nicht gesehen. Von daher war es für mich gleichermaßen ein Wagnis das Projekt anzufassen, da ich keine Vorbilder hierzu finden konnte. So war ich jetzt uneins zu dem Projektstart, dachte mir aber, dass ich es nie 100% heraus finde, wenn ich es nicht mache.

Beste Grüße
Christian

Hallo,

Mit erstaunen musste ich erkennen, dass bei meiner Baltic Herstellerseitig ein eher einfaches PA Stecksystem zwischen Weiche und Treiber verbaut wurde. Wie bewertet Ihr die Kontaktqualität von Neutrik NLT4FX Stecker? Der Vorteil wäre für mich, dass diese nunmal 4 Kontakte gleichzeitig führen und man eine Verpolung ausschliessen kann, weshalb ich überlege es in dem Mahagoni-Kugellautsprecher auch einzusetzen.

Grüße Christian

..fräst du dir mal eben ein paar Mahagonibälle - Respekt!
Meine Meinung zu dem Stecksystem kennst du ja. Ich nutze sie auch und du kannst die Kugeln tatsächlich so sogar an den Kabeln aufhängen. Zudem säubern sich die Kontakte bei jeden neuerlichen Stecken.
Wir könnten natürlich auch beim nächsten Forentreffen Kontaktsysteme Testhören und du wartest so lange mit dem Weitermachen…
Grüße
Sascha

Hallo Christian,

bin auch zu tiefst beeindruckt. Hammer was du da so aus Holz baust.

Gunnar

Hallo,

vielen Dank für den Zuspruch. Da macht es gerade doppelt soviel Spaß, zu zeigen wie es weiter geht. Die Kugeln sind soweit fertig, jetzt geht es mit dem Gestell vorwärts. Die SpeakOn Stecker/Buchsen habe ich in Silberkontakt mit Metallgehäuse bestellt. Die Goldkontakt waren noch eine Option. Wobei ich hier nicht sicher bin, ob die Silberkontakt nicht besser funktionieren, wenn man die hin und wieder aus und wieder einsteckt (Reinigungseffekt Oxydschicht). Ein weiterer Grund für die Silberkontakte war, dass es diese mit dem Metallgehäuse gab. Die Goldkontakte hatte ich nur in der Kunststoffversion gefunden. Letztendlich sind die Lochbilder identisch und ich kann ja immer noch auf Goldkontakt tauschen, wenn die Stecker Probleme verursachen.

Beste Grüße
Christian

Hallo zusammen,

ich wollte euch ein letztes kurzes Update zu meinem Kugelprojekt dalassen (bevor es in den Urlaub geht). Ich musste eben schon ein wenig schmunzeln...Zuvor hatte ich mir ein paar Videos der Cabasse Pelegrina angeschaut (das sind ja 48-cm-Kugeln) und fand die Dimensionen im Netz eigentlich ganz passend. Wenn man dann aber real vor der eigenen 47-cm-Kugel steht, ist das doch noch mal eine andere Hausnummer – vor allem, wenn man wie ich bisher nur die kleine Cabasse Baltic gewohnt ist.

Bei den Stelzen musste ich improvisieren: Eigentlich sollten sie aus kanadischer Birke entstehen, aber das Holz war leider nicht zu bekommen. Also sind sie jetzt aus einfacher Buche gefertigt, das Holz stammt aus den Stufen einer weiteren alten Treppe mit durchgehenden Lamellen. Da mir der Kontrast zum Kugelkorpus wichtig ist, werde ich die Buche vermutlich weiß beizen. Aktuell passt die Kombination zwar, aber durch das bekannte gelbliche Nachdunkeln der Buche wird sich das vermutlich noch ändern. Bei der auf dem Bild linken vorderen und einer weiteren Stelze ragt wegen der alten Abmessungen genau eine Kante der verleimten Lamellen in die Außenkontur hinein. Ich verbaue diese beiden Stelzen jetzt nach hinten gerichtet. Da fällt es im Alltag überhaupt nicht auf, und die hintere Stelze bekommt ohnehin noch eine eingefräste Nut auf der Rückseite, in der später die Kabel unsichtbar nach unten laufen.

Beste Grüße
Christian

Hallo,

anbei noch ein Bild von der Nut, wodurch die beiden Anschlusskabel verlaufen. Die beiden Kabel werden die Nut füllen und sollen in einem beige farbigen Geflechtschlauch verschwinden.

Grüße
Christian

Hallo Christian,

Danke, dass Du uns an der Realisierung Deines Projektes teilhaben lässt.
Das sieht supergut aus und wird sicherlich auch so klingen, das Auge hört ja definitiv mit!

Viele Grüße
Georg

Hallo Georg,

danke dir, bis auf den Alu Adpater ist alles fertig gefräst. Die aktuellen Restarbeiten wie das Finish, die interne Verkabelung, das Steckersystem, die Montage der Sockel und das Einbringen der Dämmung sind überschaubar. Der finale Zusammenbau steht (nach meinem Urlaub) bevor!

Rückblickend ist dieses Projekt für mich eine besondere Erfahrung. Bei meinem alten Kardioid-System war mein Wissen über die monatelange Bauzeit hinweg gereift, dass ich die Lautsprecher bei der Fertigstellung am liebsten schon wieder völlig anders ausgelegt hätte. Bei dieser Punktschallquelle ist das aber nicht so: Kurz vor der Fertigstellung habe ich immer noch den festen Eindruck, dass ich die Kugel exakt genau so wieder bauen würde. Für meinen Anwendungszweck – ein recht großes Stereodreieck in 5 Metern Entfernung – sehe ich die Punktschallquelle in 47cm Kugelform als fähig an. Das Konzept, einen Kompressionshochtöner in ein Mitteltönerhorn zu integrieren, das sich während des Betriebs kaum bewegt (der Hub bleibt unter 1/10 des Gesamthubes), ist für mein physikalisches Verständnis Zielerfüllend. Das System ist simuliert worden um 107 dB am Hörplatz in 5 Metern Distanz zu liefern. Ein Gehäuse-Gütefaktor (Qtc) von unter 0,5 soll dabei im Zusammenspiel mit der 12-Zoll-Mitteltönermembran für eine trockene Kontrolle im Mittelton- und mittleren Tieftonbereich sorgen. Ich vermute hier eine physische Macht, die den Hörer emotional mitnimmt. Der Fokus der Entwicklung lag bei der Kugel von Anfang an auf dem Mitteltonbereich, was man ja auch in der Größenauslegung und dem Kugel-Effekt des 47cm Gehäuses (Eingangs im Thread) entnehmen kann. Durch meine Kardioid-Lautsprecher durfte ich lernen, wie essenziell Pegelreserven und eine schnelle Sprungantwort in diesem Frequenzband sind. In der späteren Kette wird die Punktschallquellen-Kugel nach unten hin an einen Push-Push-Subwoofertisch mit dem BMS 18N850 ankoppeln – und hier könnte es einen nahtlosen Anschluss geben. Genau an dieser Schnittstelle hatte meine Cabasse Baltic, die ich bisher gewohnt war, leichte Schwächen. Ich habe die Baltic im Vorfeld vermessen (beide Lautsprecher einzeln in 1 Meter Entfernung). Die Messungen der zwei Cabasse Baltic Lautsprecher zeigen zwischen 1 kHz und 2 kHz eine Überhöhung, während der Frequenzgang darunter und darüber leicht abfällt. Genau das deckt sich mit meinem Höreindruck: Man vermisst im Alltag ein wenig den wichtigen Bereich zwischen 200 Hz und 500 Hz. Dieser Grundton wird gefühlt zu schwach und ohne die nötige Energie in den Raum gestellt, wodurch Stimmen und Instrumenten das Fundament fehlt. Zudem besitzt die Baltic einen merkwürdigen Hochton-Peak bei 18 kHz. Dieser sorgt zwar subjektiv für eine gesteigerte Wahrnehmung von Analytik und gaukelt extrem viele Details vor, wobei aber vieles gar nicht dargestellt wird. Man hört es deutlich, wenn man sich mal eine gute BE Membran im Vergleich anhört. Man könnte auch sagen, Hifidistel ist mit dran schuld, warum meine Baltic heute schon nicht mehr bei mir sind (Sascha, danke dir dafür). Auch mein Kardioid mit seiner 25mm Keramik Kalotte im WG ist hier schon eine andere Welt und lässt mit seiner aktiven (halbwegs linearen Auslegung) die alten Kugellautsprecher spürbar hinter sich. Die 12CXN88 haben dagegen einen 75mm Hochtöner an einem 33mm Durchmesser Horneintritt. Neben dem 12" Mitteltöner war der große HT Kompressionstreiber einer der Aspekte, die mich an dem B&C Koax Treiber gereizt haben. Mein Gefühl war, dass man sich bei dem Hochtöner wenig Sorgen um Leistung oder Auflösung machen muss. Daher bin ich selbst auf eigene Höreindrücke gespannt und werde weiter berichten.

Beste Grüße
Christian

Hallo Christian!

Danke, dass du dieses spannende DIY-Projekt hier teilst. Die handwerkliche Ausführung sieht erstklassig aus. Bin gespannt, was du klanglich berichtest.

Gruß / Andreas

Hallo Andreas,

wir hatten uns kurz auf dem Treffen kennen gelernt, richtig? Danke dir für deine Nachricht, zuletzt wurden die Adapter gefertigt. Diese sind so konstruiert, dass sie etwas Spielraum bieten. Das fängt zum einen eventuelles späteres Arbeiten des Holzes ab und hält mir zum anderen die Option für alternative Treiber offen, indem die Kugel 8mm Offset für den Adapterring beheimatet. Das 8er-Lochbild des Radian Neo Be ist im Durchmesser zwar rund 0,7 mm kleiner als der B&C, aber das sollte mechanisch noch passen– der radiale Versatz des NEO5312be beträgt gerade einmal 0,35 mm pro Schraube nach innen und ich habe 1mm Luft. Alternativ mache ich es wie bei meinem Sub und drehe die Gewinde der Schrauben im Bereich des Treiberkorbes ein wenig ab. Auf zusätzliche, alternative Lochkreise im selben Ring wurde daher verzichtet. Diese hätten ggf. das Lochbild asymmetrisch machen können und vor allem die Dichtfläche an mehreren Stellen verschmälert. Sollte später mal ein anderes Chassis, wie die bisher fokussierten einziehen, ist ein neuer Alu-Adapterring meine Lösung.

Zwischen Kugel und Alu-Adapterring kommt eine Moosgummidichtung. Zwischen Adpaterring und Treiberkorb ein TPU Dichtring aus dem 3D Drucker. Dieser wird gleichzeitig den "Spielraum" zwischen der Holzkugel und dem Treiber ausfüllen (Übergang glätten) sowie eine Aufnahme für eine Abdeckung erhalten. Die Abdeckung wird die Kugelform um ca 40mm nach vorne verlängern/fortführen. Man kann es auf dem Bild gut erkennen, auf dem die Kugel seitlich zu sehen ist und auf Ihren Stelzen ruht. Ich hatte optisch die Minimalstgröße ausgereizt, damit es noch eine Kugelform bei dem 12" Treiberloch wird. Mit der Abdeckung wird das ganze noch etwas "runder".

Beste Grüße
Christian

Hallo,

den Nachteil der Adapterring-Montage möchte ich nicht verschweigen. Die "Schallwand" welche der Treiber rückseitig akustisch sieht wird dicker. Soweit ich das recherchiert hatte, kann das zu einem topfigen Klang führen. Aus dem Grund wurde vorsorglich der zweite Ring von hinten ausgenommen und ist damit der einzige der keine wirkliche Stufe im inneren erzeugt, sondern eine Schräge. Die Stufen sind im CAD nicht vorhanden. Oben im Thread ist ein Bild vom Zusammenbau zu sehen. Dort kann man erkennen, dass der zweite Ring von hinten schräg ausgenommen wurde. Im CAD Bild sieht man es nochmal besser, wie es gedacht ist.

Grüße Christian

Tief - und Mittelhochtöner? Der Bass spielt als 12“ normalerweise gut bis 800 Hz mit, bevor er deutlich bündelt.
Den Mittelhochtöner setze ich steilflankig (passiv mit effektiv 72dB Flanke) ab etwa 630 Hz ein. Ich würde mich von oben herantasten. Vergiss bitte nicht, dass diese Chassis eine ziemlich lange Einspielzeit haben. Und nicht die Stecker vertauschen!
Liebe Grüße aus dem brutheissen Mannheim
Sascha

Hallo Sascha,

der Hersteller erklärt im Datenblatt des B&C12CXN88 die Trennung bei 1200Hz mit 12db. An diese Empfehlung wollte ich mich erst mal halten. Da das Stereodreieck mit 4,5 bis 5m ungewöhnlich gross ist, vermute ich einen grossen Sweetspot. Im Vergleich zum B&C Vorgänger Koax 12CX32 wurde dem 12CXN88 ein Schlitzaustritt am Hochtöner spendiert, der eine 20Grad breitere Abstrahlung erzeugen soll. Anbei eine Messung zum 12CXN88:



Der Doppel 18“ Push Push Sub hatte sich schon an ein paar Cabasse Baltic MC mit TC21 Trikoax bewiesen. Hier konnte ich den Subtisch mittig im Stereodreieck bis 200 hz nicht orten. Gründe hierfür hatte ich im Thread des Subwoofer aufgeführt. viewtopic.php?t=15763
Bei der Kopplung zum 12CXN88 soll der Subwoofertisch bei 140Hz mit 12db getrennt werden.

Beste Grüsse
Christian