Klang in einer speziellen Situation (in einer großen Modellbahn-Lok)

[zugpferdchen]

Hallo,

ich bin neu hier und habe nur Halbwissen in Bezug auf Lautsprecher, Klang usw., würde aber gerne noch etwas dazu lernen.
Am ehesten kann ich mich noch auf mein Gehör verlassen.
(z.B. bei meiner Stereo-Anlage mit 2x Revox Plenum B, betrieben an einem Harman Kardon HVS 151S).
***Bitte jetzt nicht die Augen verdrehen!***

Aber in meiner Frage soll es nicht um meine Stereo-Anlage gehen,
sondern um eine recht ungewöhnliche Situation (wenn man es mit den anderen Themen hier vergleicht).


Die Situation

Ich betreibe eine Gartenbahn – eine Modellbahn im Garten – in Spur G (45 mm Spurweite).
Die Loks sind dort ca. 10-11 cm breit, 15-17 cm hoch und ca. 30 bis 60 cm lang. In den folgenden Beispielen soll es um diese Lok gehen [LINK zum Foto].

Da die Loks einen Decoder mit Sound eingebaut haben, kam in den Modellbahn-Foren immer wieder Fragen auf, wie man guten Klang in der Lok erreichen kann.
Platz ist in der Lok für Lautsprecher von 5 cm Ø bis max. 9 oder 10 cm Ø.

Der/die Lautsprecher sitzen bei größeren Dampfloks meistens im Kessel, kurz vor dem Führerhaus (hinter dem Gewicht) und strahlen nach unten ab durch eine gelöcherte Platte.
Der komplette Kessel dient als Resonanzraum, hat aber sicher keine klangoptimale Form.



Hörbeispiele

Positivbeispiel A:
Ein Teilnehmer unseres Bahn-Forums kennt sich wohl besser aus (gibt uns aber leider keine Tipps) und der Klang seiner Lok »gibt ihm Recht«.
Dies ist seine Lok [LINK zum Video].
Er hat darin einen Visaton FRS 5 XTS und einen Visaton SC4.7 ND an einer 2-Wege-Frequenzweiche mit ca. 6dB Kanaltrennung an den Verstärker des Decoders angeschlossen.
(digitale »class D« Audio-Doppelendstufe, bis zu 13 Watt Leistung).


Negativbeispiel B:
Dies ist die gleiche Lok mit dem gleichen Decoder (!) mit identischen Sounds,
aber »nur« mit einem Visaton FRS 5 [LINK zum Video].



Man kann m.E. klar hören, dass der Sound bei Bsp. A deutlich besser klingt als bei Bsp. B: v.a. klarere, tiefere Bässe.

Original-Aufnahme: so soll es klingen!




Die Frage(n)

Wie kann man bei den Visaton-Lautsprechern anhand der gegebenen Messwerte
(Impedanz, Frequenzgang, Resonanzfrequenz usw.) erkennen:

• ob ein Lautsprecher (-system) auch bei geringer Leistung einen guten Schalldruck bringen kann?

• welcher Lautsprecher mit genügend Bass ausgestattet ist (damit es nicht wie bei Bsp. B klingt)?

• Tipps, wie wir gute, geeignete Lautsprecher finden bzw. erkennen können, für genügend Bass und Leistung bzw. als Hochtöner,
um in einer Gartenbahnlok Verwendung zu finden.
Worauf muss man besonders achten?

• Warum ist die Kombination FRS 5 XTS + SC4.7 ND (an Frequenzweiche) besser/kräftiger als ein
• FR 10/4 Ohm oder
• FRS 10 WP/4 Ohm (sei angeblich zu schwach) oder
• FR 8 TA/4 Ohm oder
• FR 8/8 Ohm (Frequenzgang sei angebl. schlechter geeeignet als bei FRS 5X oder FRS 7) oder
• FRS 10 WP/8 Ohm
in Kombination mit einer Frequenzweiche + SC4.7 ND?

Warum/Woran kann ich das erkennen?


Ich weiß, meine Frage(n) ist/sind recht komplex; ich habe auch schon verschiedene Seiten gegoogelt zu den Begriffen (Impedanz, Frequenzgang,...),
aber leider haben sich dadurch unsere/meine Fragen nicht beantwortet, deshalb versuche ich es hier und hoffe, dass ich hilfreiche Antworten bekommen kann.

Vielen Dank schon mal denen, die eine Antwort geben/versuchen...

[Mr.E]

Is’ nich’ wahr, wo die Digitaltechnik überall Verwendung findet. Cool.

Wie heißt dieser Decoder? Welche Endstufe ist da dran?

Zum zweiten Foto (das mit der geöffneten Lock und der gelöcherten Platte): Wo sitzen da bei eurem Zeitgenossen die zwei Lautsprecher (FRS 5 XTS und SC 4.7 ND)?

Abstrahlung nach unten klingt für mich erstmal vernünftig, hab aber nicht viel drüber nachgedacht. Man müßte wissen, ob der Decoder beim Klang der Sounds irgendwie berücksichtigt, in welche Richtung abgestrahlt wird und wie die Lautsprecher eingebaut sind.

Die von ihm verwendete Lautsprecherkombination wundert mich im Moment ein wenig, andererseits sind die Lautsprecher mit 8cm oder 10cm Durchmesser, die du verlinkt hast schon deutlich größer als der FRS 5 XTS und bräuchten dementsprechend mehr Volumen.

Zu deiner ersten Frage (guter bei geringer Leistung): Das siehst du an den Bildern, die du verlinkt hast. Beim FRS 5 X liegt die Kurve zwischen 80dB und 90dB, beim FRS 10 WP bei 90 dB, also höher. Allerdings haben die Lautsprecher unterschiedliche Impedanzen (Widerstände). Je höher die ist, umso mehr Spannung muß man anlegen, damit gleich viel Leistung durch den Lautsprecher geht. Da muß man sich den Decoder/Verstärker anschauen.

Zweite Frage (genügend Baß): Je weiter links (niedrigere Frequenzen) die Kurve nach unten abknickt, umso mehr Baß. Aber Vorsicht: Baß braucht Membranfläche und Gehäusevolumen.

Zur dritten Frage: Weiß ich im Moment nicht. Muß das alles wetterfest sein?

Zur vierten Frage, warum die Kombi besser ist: Dafür müßte man wissen, wie seine Weiche aussieht. Aber sicher ist wohl, daß er den FRS 5 XTS irgendwie als Tieftöner verwendet, weil der etwas mehr Baß kann als der SC 4.7 ND.

Zum Negativbeispiel: Der FRS 5 hat weniger Baß als der FRS 5 XTS (weswegen der wohl XTS heißt, nehme ich an). Das sieht man zum einen am Verlauf der Kurve, zum anderen daran, daß die Resonanzfrequenz niedriger ist. Dafür braucht der XTS aber auch mehr Gehäusevolumen (siehe äquivalentes Luftnachgiebigkeitsvolumen, das ist beim XTS deutlich größer).

Ich würde mal als Alternative folgendes vorschlagen: Der SC 4.7 ND soll in seiner Kombi wohl nicht die tiefen Frequenzen wiedergeben, also könnte man da auch etwas kleineres nehmen. Dann bleibt dem Tieftöner mehr Volumen übrig. Der BF32 klingt erstaunlich gut, den habe ich hier zum testen. Vielleicht sollte man den so einbauen, daß er nach oben abstrahlt. Dazu dann entweder einen FRS 5 XTS und eine passende Weiche (keine Ahnung, was da passend wäre) oder einen anderen Tieftöner.

Oder, weil ich den auch zum testen hier hab und ziemlich gut finde (für Musikwiedergabe): FR 58. Der müßte ähnlich gut Baß können wie der FRS 5 XTS, kostet weniger und verträgt mehr Leistung, macht bei gleicher Leistung weniger Pegel, holt aber mehr Leistung aus dem Verstärker, weil er nur die halbe Impedanz hat (reicht aber wahrscheinlich nicht, um den geringeren Pegel auszugleichen). Entweder man baut nur einen FR 58 ein, oder noch einen BF32 dazu, der hat dann aber vermutlich zuwenig Pegel (es sei denn, vielleicht, die beiden laufen bei hohen Frequenzen parallel).

Wenn ein B80 in so eine Lok paßt, der kann viel mehr Baß, braucht aber eben auch deutlich mehr Volumen und kostet ziemlich viel (für so ein Projekt). Andererseits, wenn der FRS 10 WP in Frage käme, warum nicht. Wahrscheinlich reicht für den B80 das Volumen nicht (bei weitem). Dann vielleicht lieber zwei FR 58 und den einen nur bis 300Hz (?).

Man müßte als erstes mal wissen, was das für Elektronik ist, wieviel Luft im Gehäuse der Lok steckt und wo man da überall Lautsprecher hinbauen kann. Wenn man einen Lautsprecher in die Lok baut, kann man dann das Gewicht ausbauen/weglassen? Das würde viel Volumen freimachen, glaube ich, dann würde vielleicht auch ein B80 gehen, und dann geht die Luzi ab (wenn der da überhaupt reinpaßt, was ich mir nicht vorstellen kann). Was wiegt dieses Gewicht?

[zugpferdchen]

Vielen Dank schon mal für deine ausführliche Antwort, Mr.E.

Wie heißt dieser Decoder?
ESU Loksound XL 4.0 [LINK zu den Daten des Decoders]


Welche Endstufe ist da dran?
Diese Infos gibt es lediglich dazu:
8 Soundkanäle, Prioritätsgesteuert, 12 Bit Dynamicrange, 32 MBit Flashmemory, Hochleistungs-Doppel-Audioendstufe »class D«, 2x 6,5W Leistung.

Wo sitzen da bei eurem Zeitgenossen die zwei Lautsprecher (FRS 5 XTS und SC 4.7 ND)?
Links vom Gewicht (vermutlich) der SC 4.7 ND und Rechts vom Gewicht (auf dem Kreis mit den Schlitzen) der FRS 5 XTS.

Zur dritten Frage: Weiß ich im Moment nicht. Muß das alles wetterfest sein?
Nicht zwingend, ist ja IN der Lok.

Zur vierten Frage, warum die Kombi besser ist: Dafür müßte man wissen, wie seine Weiche aussieht. Aber sicher ist wohl, daß er den FRS 5 XTS irgendwie als Tieftöner verwendet, weil der etwas mehr Baß kann als der SC 4.7 ND.
Das denke ich auch, ich weiß aber nicht, wie die Weiche aussieht bzw. welche es ist.

Der SC 4.7 ND soll in seiner Kombi wohl nicht die tiefen Frequenzen wiedergeben, also könnte man da auch etwas kleineres nehmen. Dann bleibt dem Tieftöner mehr Volumen übrig. Der BF32 klingt erstaunlich gut, den habe ich hier zum testen.
Witzig, genau diesen hat er als zu schwach bezeichnet (unser Fachmann im Forum), warum auch immer.

Wenn ein B80 in so eine Lok paßt, der kann viel mehr Baß, braucht aber eben auch deutlich mehr Volumen und kostet ziemlich viel (für so ein Projekt).
B80 würde zwar reinpassen, aber ist schon eine andere Preisklasse und wenn der viel Volumen braucht...


Man müßte als erstes mal wissen, was das für Elektronik ist, wieviel Luft im Gehäuse der Lok steckt und wo man da überall Lautsprecher hinbauen kann.
Wieviel Luft?
Da die Lok für einen 5-cm-Lautsprecher vorbereitet ist (Kreis im Bild der offenen Lok), gehe ich von einem zylinderförmigen Kessel mit dem Durchmesser von ca. 7,5 cm aus x der Länge von 25 bis 30 cm.
Sinnvollerweise sollte man den Lautsprecher mit Schallöffnungen nach außen führen, was am sinnvollsten nach unten geschieht (dort sieht man es auch nicht).

Wenn man einen Lautsprecher in die Lok baut, kann man dann das Gewicht ausbauen/weglassen?
Ja, s.u.

Das würde viel Volumen freimachen, glaube ich, dann würde vielleicht auch ein B80 gehen, und dann geht die Luzi ab (wenn der da überhaupt reinpaßt, was ich mir nicht vorstellen kann). Was wiegt dieses Gewicht?
Das Gewicht wiegt um die 2,5 kg. Aber wenn ich das weglassen würde, dann müsste woanders Gewicht hin bzw. ich würde den freiwerdenden Platz für 2 Rauchgeneratoren nutzen.

[Grünspan]

Dann könnte man aus den bauvorschlägen
Vi Desktop : http://www.lautsprechershop.de/index...vi_desktop.htm
oder VOX 80 : http://www.visaton.de/de/produkte/hi...e-boxen/vox-80
mit wenig frust was brauchbares auf Mass für die Lok herstellen.
Ach, oder eine halbe Soundbar:
http://www.visaton.de/de/produkte/hi...steme/soundbar
Das Bassreflexrohr könnte man als Messingrohr-Kamin-Tarnung vielleicht sogar AUF der Lok platzieren...

[Mr.E]

Den BF45 habe ich auch hier, den finde ich klanglich nicht so toll.

Ich weiß nicht, was er mit zu schwach meint, aber der BF32 hat wirklich nicht viel Pegel. Ich würde es mal mit zwei FR 58 probieren. Da kann man einiges rumexperimentieren, und wenn einer übrig bleibt, findet man sicher Verwendung dafür. Den bekommt man allerdings nicht so leicht eingebaut, wegen der Korbform. Wenn das gar nicht geht, dann entweder zwei FRS 5 XTS, oder eben die Kombi deines Kollegen. Scheint ja gut zu sein, da fehlt nur die Weiche.

Beim Soundmodul steht: 8 (!) unabhängige Soundkanäle, Hochleistungs-Dual-Brückenendstufe mit ca. 11 Watt Ausgangsleistung

[MJ77]

Gut das sich hier was getan hat. Ich hätte gestern schon gerne was gesagt, mir fiel aber nichts richtiges ein.

Die Sache ansich ist ja mega, die Lok im Postiv Beispiel. Krass.gut.

Zum Ton, da wird man probieren müssen, da zuviele unbekannte da sind, aber es gibt ja schon Tips..
Super
viel Erfolg und Spass.

[zugpferdchen]

Danke für euer Mitdenken und Lösung suchen.

Zum Glück konnte ich unserem »Akustik-Fachmann« wenigstens per PN ein paar Informationen entlocken (die beiden Lautsprechertypen und dass er eine Frequenzweiche benutzt).
Normalerweise unterstützen wir uns gegenseitig in den Bahn-Foren, aber er möchte halt auch Geld damit machen, indem er die Lösung und sein Fachwissen nicht teilt, sondern verkauft.
Dabei gibt es noch genügend Modellbahner, die sich nicht selbst an den Lokumbau trauen, denen er noch seine Hilfe verkaufen könnte...

Danke euch, wobei das nicht heißen muss, dass nicht noch Lösungsvorschläge bzw. Erklärungen kommen können, woran ich einen geeigneten Lautsprecher (laut genug und mit genügend Bass) erkennen kann...

[JAL]

Märklin!!!!

Wäre es vllt. nicht realitätsnäher, wenn man nicht nach dem besten Ort für einen möglichst starken Treiber suchen würde, der möglichst basstark-bombastisch klingt, sondern an den Stellem, an denen auch an der echten Dampflok die Geräusche produziert werden ( Schornstein, Triebzylinder, Kessel, Feuer, Fahrwerk )
mit miniaturisierten Treibern zu versuchen zu reproduzieren?

Wenn mans genau wissen wollen würde: Pegel einer Dampflok in verschiedenen Betriebszuständen an relevanten Stellen versuchen grob zu messen und dann zu schauen, ob man eine Chance hat, diese Pegel durch Miniaturtreiber maßstabsgetreu (Pegeldivision) zu reproduzieren.
Wahrscheinlich zu aufwändig....
Falls es einfach bombastisch und pegelstark sein soll, dann gibts ja nur Kessel oder bei einem entsprechenden Modell der Tender.

Lieber Gruß

Jurgen

[Mr.E]

Geht schon deswegen nicht, weil man für gewisse Frequenzen auch gewisse Treiberabmessungen braucht.

Woran du passende Treiber erkennst habe ich schon grob beschrieben. Wenn du das genauer wissen willst, mußt du dich ein wenig mit der Materie auseinandersetzen.

Geht es im Augenblick nur darum, oder auch darum etwas zu bauen?

[JAL]

Die Loks sind ja anscheinend um einen halben Meter lang; daß könnte doch gross genug sein, um darüber nachzudenken, ob man den Schall im Modell nicht auch genau da produzieren kann, wo er auch in Echt entsteht;
wahrscheinlich wäre aber eine wirklich genaue, maßstabsgetreue Abbildung im akustischen Bereich tatsächlich wenig überzeugend bis sehr dünn (Frequenzdivision?); würde ich nicht ausschliessen; dann doch die Lok mit Subwoofer, MaxBoomBoom

[zugpferdchen]

Geht es im Augenblick nur darum, oder auch darum etwas zu bauen?

Natürlich werde ich genau diese Lok (von Piko, nicht Märklin/LGB) bekommen und will sie soundmäßig möglichst gut bestücken.

Aber es gibt noch andere Loks, die auf Sound warten:
Dampfloks, Diesel- und v.a. E-Loks (die haben meist noch mehr Platz im Gehäuse als die Dampfloks im Kessel).

[JAL]

Hallo

Das mit "Märklin!" war nur laut gedacht, das fiel mir beim Durchlesen einfach ein, weil ich nicht viel mehr weiss als dass die HO- und Mikro-Modelleisenbahnen machen
Aber je grösser der Korpus, desto mehr Chancen, einen ausreichend pegelstarken und baßliefernden Treiber zu verbauen, der Zuschauer und Lokführer zu befriedigen vermag .

Wie nennt sich dieser riesiger Maßstab, in dem du fährst?
O?
OO?
Böde Frage, ich sehs ein und schleich mich...

Gruß

[UweG]

zugpferdchen hat doch den "Original"-Loksound verlinkt. Den muss man analysieren und da sollte heraus zu bekommen sein, was der Lautsprecher können muss.

Ich habe das mal gemacht:
1. Phase Pfeife: Peak bei 800..900Hz Obertöne bis ca. 6 kHz
2. Phase Lok fährt an: Tiefes Stampfen 120..200Hz, zischen bis ca. 6..7 kHz relevant
Später zusätzlich Glocke 500Hz mit Obertönen sichtbar bis ca. 5 kHz
3. Phase starkes Beschleunigen: ähnlich wie beim Anfahren aber Tiefton weiter nach oben reichend, Peak bei 180Hz
4. Phase Konstantfahrt: auch ähnlich 1. und 3.
5. Phase Rollen: egal weil leise
6. Phase Bremsenquietschen: Grundton 600..750 Hz, relevante Obertöne bis 5 kHz
7. Phase alles mögliche
8. Phase Sprache: relevant bis ca. 7,5 kHz
9. Phase Rest: nichts Neues

Idealerweise müsste ein Lautsprecher also von ca. 110Hz bis 7500Hz linear wiedergeben.

Daraus folgt:
- Die Resonanzfrequenz des Tieftöners sollte eingebaut um 150Hz liegen. Noch tiefer wird wohl sowieso nicht zu machen sein.
- Einen Hochtöner braucht es nicht unbedingt, wenn der Tieftöner ausreichend rund strahlt. Das könnte mit einem 5er gerade noch gehen.

Wenn ich das für den Tieftöner zur Verfügung stehende Volumen in der Lok mal auf gut 100 ccm schätze, dann kommt der FRS5X bzw. FRS5XTS in Frage und der FR58. Ein B80 hat 1,8 Liter Äquivalentvolumen, da nutzen ihm auch die 110Hz Resonanzfrequenz nichts mehr.

Wichtig ist aber Einbau und Beschaltung. Das rückseitig angekoppelte Volumen (möglichst groß. Wieviel geht da?) muss unbedingt halbwegs dicht sein, sonst gibt es akustischen Kurzschluss und damit Tieftonschwund.
Als Beschaltung düfte ein Sperrkreis reichen, dann kann man sich den HT sparen.

Edit: Das Bild von der Einbausituation sieht ein wenig so aus, dass die Luft von der Membranrückseite direkt neben dem Lautsprecher nach oben kann. Das wäre akustischer Kurzschluss.

nochmal Edit: Die obigen Frequenzanalysen habe ich mit Audacity gemacht.

[zugpferdchen]

@UweG:
Vielen Dank!
Das hört sich m.E. sehr interessant an.
Auch, wie du das analysiert hast (Original-Datei), lässt sich von mir vielleicht auch mal so ähnlich durchführen.

»Äquivalentvolumen« ist auch ein guter Hinweis.


Der Lautsprecher sollte doch so eingebaut werden, dass er vorne/hier: unten rundherum an dem »Kreis« dicht ist (nach unten natürlich auch offen = Schallaustritt), damit der Schall nirgendwo an der Seite vorbei kann und hinten/hier: oben auch der ganze Raum (Kessel) dicht ist wie bei einer LS-Box. Richtig?

Woraus schließt du aus diesem Bild der offenen Lok, dass Sound daneben heraus kann?
Es gibt die Wasserkästen an den Seiten (auch hohl) und daran schließt rechts das Führerhaus und oben drauf kommt noch der obere Teil vom Kessel. Links ist der Kessel auch geschlossen mit der Rauchkammertür.
Hier noch einmal die geschlossene Lok.

Wenn im Kessel nichts drin wäre, hätte er ein Volumen von ~1,5 Litern (Pi x 4cm x 4cm x 30cm).



@JAL:
Die Regelspur heißt »Spur G«, wenn man auf 45-mm-Gleisen Schmalspur fährt heißt sie »Spur IIm« (»m« wie Meterspur, Maßstab 1:22,5).
Mit Märklin lagst du ja nicht ganz falsch, weil LGB (die die Gartenbahn quasi erfunden haben) zu Märklin und Märklin zu Simba Dickie gehört. Allerdings bringt LGB hauptsächlich oder fast ausschließlich Schmalspurbahnen.
Regelspur (die »normale« Spur: 1435 mm) in Spur G gibt es v.a. von Piko. Der Maßstab liegt bei ~1:26.

[UweG]

Richtig?

Ja.

Ich bin da durchaus nicht sicher, ob ich das richtig sehe, aber der von der Vorderseite durch das Gitter (grüner Pfeil) nach unten abgestrahlte Schall trifft doch auf die Fläche (blauer Pfeil) die gleichzeitig der Boden des Kesselraums, also Boden des rückwärtigen Volumens? Wenn das so ist hat man einen akustischen Kurzschluss.


Bezüglich der Dimensionen habe ich wohl auch irgendwie andere (falsche?) Vorstellungen. 4cm x 4cm x 30cm sind bei mir 0,48 Liter, also rund 0,1 Liter rechts des Gewichts. Ist das falsch?