B100 Exponentialhorn
Liebe Freunde der Lautsprechertechnik!
Hier und an anderer Stelle wurde bereits viel über den 10 cm Breitbandlautsprecher B100 von Visaton geschrieben und diskutiert. Seine Vorzüge wurden hoch gelobt und viel gepriesen. Ich gehe davon aus, dass hier im Forum ein gewisses Interesse am Einsatz des B100 in einem Exponentialhorn besteht.
Ich möchte euch deshalb über meine Erfahrungen mit dem B100 in einem back-loaded Exponentialhorn berichten, das ich von April bis September 2024 entwickelt, gebaut und getestet habe. Da ich nun schon einige Hornlautsprecher besessen habe, wollte ich nun ein kleines Horn bauen, mit Fokus auf größtmögliche Musikalität und wohnraumtauglicher Größe mit attraktiver Oberfläche (Naturholz, Parkett). Das Besondere an meiner Konstruktion ist der Einsatz eines Breitbänders mit relativ kleiner Membranfläche (Sd) von 54 cm², einem ungewöhnlich hohen Flächenverhältnis Mund-/Halsöffnung (AM/AH) von 21,4 und einem relativ langen Hornkanal mit L = 1,90 m.
Ausgangspunkt meiner Überlegungen war der B100, der durchwegs gute Kritiken aufweist und allgemein als sehr musikalisch mit niederen Verzerrungen (im wichtigen Mitteltonbereich) gilt. Typischerweise steigt der Frequenzverlauf zum Hochtonbereich stetig an und fällt unterhalb von 150-200 Hz deutlich ab, die Freiluft-Resonanzfrequenz wird mit 75 Hz angegeben; das Chassis ist damit grundsätzlich sehr gut für den Einsatz in ein Horngehäuse geeignet. Selbstverständlich wären für mein Vorhaben auch andere Treiber in Frage gekommen, die ich aus verschiedensten Überlegungen jedoch nicht weiter in Betracht zog (zB Tangband W4-655F, Fostex FE108ES, Scan Speak 10F/8414G10, Sica…).
Das Gehäuse sollte als Standlautsprecher mit Horn-Abstrahlung nach unten und so materialeffizient wie möglich konzipiert werden. Wegen der Richtcharakteristik der Breitbänder soll die Schallwand mit ca. 1:10 leicht geneigt werden, damit sowohl in der Sitzposition (H 110 cm), als auch in stehender Position noch ein guter Höreindruck gegeben ist. Das Gehäuse soll auf 4 massiven Holzfüßen stehen, um erforderlichenfalls noch eine Feinjustage der Schallachse bzw. Neigung einfach vornehmen zu können. Oberhalb der Druckkammer soll ein von außen zugänglicher Hohlraum mit Eingriffsloch zur Aufnahme der Polklemmen und - gegebenenfalls - auch der Frequenzweiche angeordnet werden.
Um die Dämmung der Gehäuse zu verbessern, wurden die Außenwände in Sandwich-Bauweise aufgebaut werden. Das Roh-Gehäuse wurde aus 12 mm MDF Platten aufgebaut, welche später auf der Außenseite mit Parkett-Dielen beklebt wurden (Restbestände Eichenparkett). Durch die Sandwich-Bauweise, die geringe Gehäusebreite (innen 20 cm), der punktuellen Aufdoppelung der internen Schallführung mit Pappelsperrholz, Einbau kleiner Diagonalen in Ecken, die Absorberkammer und durch die seitlichen Leitwände des oberen Schallkanals konnte eine sehr schwingungsarme Konstruktion erzielt werden. Auf interne Steifen/Streben wurde deshalb verzichtet.
Meist läßt sich bei einer Hornkonstruktion ein gewisses Totvolumen nicht vermeiden. Mit einem solchen Volumen könnte jedoch ein Helmholtz-Absorbers realisiert werden, der zB den typisch welligen Verlauf einer Hornkonstruktion punktuell glätten könnte. Ich habe eine solche Absorberkammer im unteren Bereich der Rückwand vorgesehen und auch umgesetzt. In umfangreichen Versuchen mit verschiedenen Kammervolumina, Resonanzrohrlängen und -durchmessern hat sich gezeigt, dass damit der horntypische Peak bei etwa 200 Hz leicht gedämpft werden konnte. Das Resonanzrohr des Helmholtz-Absorbers wurde aus einer WC-Rolle hergestellt, die auf der Außenseite mit Baumwollstoff und Holzleim verstärkt wurde (Di ca. 33 mm).
Hauptdaten
Nach Fertigstellung des ersten Rohgehäuses habe ich entlang des Hornkanals verschiedene Einbauten (Polyesterwatte als Dämpfungsmaterial, Entschärfung scharfer Kanten und Ecken) und Maßnahmen (Absorberkammer) vorgenommen und meßtechnisch dokumentiert. Insgesamt habe ich 17 verschiedene Varianten untersucht und bewertet. Sämtliche elektro-akustischen Messungen wurden mit der Software REW V5.31.2, dem Audiotreiber ASIO4ALL und mit nachstehenden Geräten durchgeführt:
Meßmikrofon Sonarworks SoundID Reference (XREF20R5)
Mikrofonverstärker IMG MPA-102 (Monacor)
Audio Interface Behringer UCA 202 (leicht modifiziert)
Audioverstärker Pioneer A-119
Switchbox Eigenbau nach Vorgabe ARTA
Schallpegelkalibrator Voltcraft SLC-100
Nachdem die beste Variante gefunden war, habe ich das zweite Rohgehäuse gebaut und dann beide Gehäuse mit Eichenparkett-Dielen beklebt, geschliffen und geölt und auf 6,5 cm hohe Füße gestellt. Das Gewicht eines Gehäuses beträgt ca. 25 kg!
Bei vielen in der Literatur vorgestellten Lautsprecher-Projekten wird vorgeschlagen, dem B100 einen Sperrkreis vorzuschalten, welcher die markante Pegelüberhöhung zwischen 6 und 7 kHz dämpfen soll. Da auch meine Messungen eine deutliche Überhöhung bei 6,5 kHz ausgewiesen haben, habe auch ich vorerst einen Sperrkreis vorgeschaltet. Überraschenderweise hat sich ein Sperrkreis (0,27mH/1,5μF/4R7) mit deutlich höherer Resonanzfrequenz (7,9 kHz) als am besten geeignet herausgestellt. Dieser Sperrkreis dämpft sowohl den Peak bei 6,5 kHz, als auch den stetig ansteigenden Hochtonbereich mit einer besonders ausgeprägtern Überhöhung bei 16,3 kHz.
Durch vieles Hören hat sich jedoch gezeigt, dass der gewählte Sperrkreis meine Erwartungen nicht erfüllt und der Lautsprecher insgesamt etwas zu spitz klingt, also mit einer unangenehmen Überbetonung des Hochtonbereichs. Daraufhin habe ich den Sperrkreis einfach durch eine Serieninduktivität von 0,104 bzw. 0,158 mH ersetzt, welche sich auf meßtechnischem Wege als die beste Lösung herausgestellt hat. Die Notwendigkeit zweier unterschiedlicher Induktivitäten rührt daher, dass das akustische Verhalten der beiden verbauten B100 Treiber nicht ident ist, sondern im Hochtonbereich einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen. Die „ungeraden“ Werte der beiden Induktivitäten (0,104 und 0,158 mH) resultieren aus der Tatsache, dass ich die Spulen jeweils aus 0,9 mm Kupferlackdraht selbst gewickelt habe. Für einen allfälligen Nachbau empfehle ich die Verwendung handelsüblicher Luftspulen mit 0,1 mH und 1,0 mm Drahtdurchmesser. Die Luftspule ist in der Druckkammer des Lautsprechers mit Klettband an der Seitenwand befestigt.
Wie für die meisten Hornlautsprecher typisch, präsentiert sich der Frequenzverlauf alles andere als linear. Der nutzbare Übertragungsbereich (-3 dB) verläuft von ca. 55 Hz bis über 20 kHz, die Empfindlichkeit beträgt mit der von mir gewählten Serieninduktivität ca. 90,5 dB (2,83V/1m).
Von 50 Hz (Sub Bass) bis 600 Hz (Übergang Tiefmittelton auf Mitteltonbereich) schwankt der Schallpegel um ca. 6 dB (Raumeinfluß). Darüber hinaus ist der Pegelverlauf bis 2 kHz relativ linear und sinkt dann bei 2,5 kHz kurz um max. 4 dB (Kantenbeugung!) ab, was beim Hören jedoch nicht besonders auffällt, da dieser Abfall zudem richtungsabhängig ist. Oberhalb von 3 kHz weist der Frequenzverlauf einen leicht ansteigenden und periodisch um bis zu 5 dB schwankenden Verlauf auf (Beugung an Gehäusekanten und treibertypische Überhöhungen). Der Impedanzverlauf bleibt immer über 6 Ohm. Bei einem Treiber weist der Impedanzverlauf bei 18,8 kHz ein Artefakt auf, das wahrscheinlich einer mechanischen Resonanzerscheinung (Membranresonanz) zugeschrieben werden kann, beim Hören aber nicht auffällt.
Der Klang
Da Klangbeschreibungen immer subjektiv und schwierig sind, versuche ich hier im Wesentlichen Klangunterschiede zu meinem Fostex-Horn (FE168ES in E840/140 L280) als Referenz herauszuarbeiten.
Die Visaton B100 klingt insgesamt sehr transparent und betont tendenziell den Mittel-Hochtontonbereich. Die Lautsprecher erzeugen ein präzises und klar umrissenes Klangbild, einzelne Instrumente werden scharf und klar herausgeschält. Die Wiedergabe des Hochtonbereichs kann am besten mit „kristallklar“ beschrieben werden. Der Bass ist stets präsent, klar konturiert, sehr trocken und tiefreichend. Für ein 8,5 cm Chassis ist die Bass-Performance überraschend wuchtig und unglaublich präzise! Das Klangbild kann insgesamt als analytisch, sehr natürlich, sauber und klar differenziert beschrieben werden. Trotz der kleinen Membranfläche werden Bässe trocken, sauber und immer mit ausreichenden Schalldruck wiedergegeben. Die Richtwirkung ist weniger stark ausgeprägt wie erwartet, sodaß die Wahl der Hörposition nicht ganz so kritisch ist wie bei anderen (größeren) Breitbändern. Sowohl im Stehen, als auch im Sitzen kann immer eine gute Hörposition eingenommen werden. Auch bei längerem Hören entstehen kein unangenehmer Eindruck und keine lästige Betonung bestimmter Tonlagen. Obwohl die akustischen Messungen einen Peak bei etwa 7 kHz ausweisen, fällt dies nicht negativ auf. Im Gegenteil, diese leichte Überhöhung sorgt für Frische und gute Ortbarkeit. Die Sandwichbauweise dämpft und reduziert unerwünschte Gehäuseschwingung sehr effizient - die Boxen stehen wie ein Fels in der Brandung ohne wahrnehmbare Schwingungen der Außenwände!
Im Vergleich zum Fostex Horn klingt die B100 jedoch etwas bemühter und schwachbrüstiger, in den wichtigen Tonlagen jedoch präziser und klarer! Die Fostex dagegen spielt stets locker-lässig und unangestrengt. Der Grund-Ton ist wärmer und voluminöser, die Gesamtwiedergabe erfolgt insgesamt dynamischer als bei der kleineren B100. Der Bass ist bei der Fostex tiefreichender, jedoch nicht immer so trocken, detailliert und knackig wie bei der B100. Im Vergleich zur Fostex klingt die B100 immer klarer und analytischer, jedoch weniger dynamisch.
Trotz anfänglicher Bedenken hat sich das Projekt Visaton B100 als sehr gelungen herausgestellt - die Gesamtperformance lag deutlich über den Erwartungen! Von allen bisher gebauten Lautsprechern ist die B100 für mich jene mit dem klarsten Klangbild. Das Prädikat „kristallklar“ charakterisiert den Lautsprecherklang sehr zutreffend.
Keep swingin´
Frank
Liebe Freunde der Lautsprechertechnik!
Hier und an anderer Stelle wurde bereits viel über den 10 cm Breitbandlautsprecher B100 von Visaton geschrieben und diskutiert. Seine Vorzüge wurden hoch gelobt und viel gepriesen. Ich gehe davon aus, dass hier im Forum ein gewisses Interesse am Einsatz des B100 in einem Exponentialhorn besteht.
Ich möchte euch deshalb über meine Erfahrungen mit dem B100 in einem back-loaded Exponentialhorn berichten, das ich von April bis September 2024 entwickelt, gebaut und getestet habe. Da ich nun schon einige Hornlautsprecher besessen habe, wollte ich nun ein kleines Horn bauen, mit Fokus auf größtmögliche Musikalität und wohnraumtauglicher Größe mit attraktiver Oberfläche (Naturholz, Parkett). Das Besondere an meiner Konstruktion ist der Einsatz eines Breitbänders mit relativ kleiner Membranfläche (Sd) von 54 cm², einem ungewöhnlich hohen Flächenverhältnis Mund-/Halsöffnung (AM/AH) von 21,4 und einem relativ langen Hornkanal mit L = 1,90 m.
Ausgangspunkt meiner Überlegungen war der B100, der durchwegs gute Kritiken aufweist und allgemein als sehr musikalisch mit niederen Verzerrungen (im wichtigen Mitteltonbereich) gilt. Typischerweise steigt der Frequenzverlauf zum Hochtonbereich stetig an und fällt unterhalb von 150-200 Hz deutlich ab, die Freiluft-Resonanzfrequenz wird mit 75 Hz angegeben; das Chassis ist damit grundsätzlich sehr gut für den Einsatz in ein Horngehäuse geeignet. Selbstverständlich wären für mein Vorhaben auch andere Treiber in Frage gekommen, die ich aus verschiedensten Überlegungen jedoch nicht weiter in Betracht zog (zB Tangband W4-655F, Fostex FE108ES, Scan Speak 10F/8414G10, Sica…).
Das Gehäuse sollte als Standlautsprecher mit Horn-Abstrahlung nach unten und so materialeffizient wie möglich konzipiert werden. Wegen der Richtcharakteristik der Breitbänder soll die Schallwand mit ca. 1:10 leicht geneigt werden, damit sowohl in der Sitzposition (H 110 cm), als auch in stehender Position noch ein guter Höreindruck gegeben ist. Das Gehäuse soll auf 4 massiven Holzfüßen stehen, um erforderlichenfalls noch eine Feinjustage der Schallachse bzw. Neigung einfach vornehmen zu können. Oberhalb der Druckkammer soll ein von außen zugänglicher Hohlraum mit Eingriffsloch zur Aufnahme der Polklemmen und - gegebenenfalls - auch der Frequenzweiche angeordnet werden.
Um die Dämmung der Gehäuse zu verbessern, wurden die Außenwände in Sandwich-Bauweise aufgebaut werden. Das Roh-Gehäuse wurde aus 12 mm MDF Platten aufgebaut, welche später auf der Außenseite mit Parkett-Dielen beklebt wurden (Restbestände Eichenparkett). Durch die Sandwich-Bauweise, die geringe Gehäusebreite (innen 20 cm), der punktuellen Aufdoppelung der internen Schallführung mit Pappelsperrholz, Einbau kleiner Diagonalen in Ecken, die Absorberkammer und durch die seitlichen Leitwände des oberen Schallkanals konnte eine sehr schwingungsarme Konstruktion erzielt werden. Auf interne Steifen/Streben wurde deshalb verzichtet.
Meist läßt sich bei einer Hornkonstruktion ein gewisses Totvolumen nicht vermeiden. Mit einem solchen Volumen könnte jedoch ein Helmholtz-Absorbers realisiert werden, der zB den typisch welligen Verlauf einer Hornkonstruktion punktuell glätten könnte. Ich habe eine solche Absorberkammer im unteren Bereich der Rückwand vorgesehen und auch umgesetzt. In umfangreichen Versuchen mit verschiedenen Kammervolumina, Resonanzrohrlängen und -durchmessern hat sich gezeigt, dass damit der horntypische Peak bei etwa 200 Hz leicht gedämpft werden konnte. Das Resonanzrohr des Helmholtz-Absorbers wurde aus einer WC-Rolle hergestellt, die auf der Außenseite mit Baumwollstoff und Holzleim verstärkt wurde (Di ca. 33 mm).
Hauptdaten
| Treiber Visaton B100 | Horn E600/28 L190 | ||
| SPL | 88 dB/W(1m) | HxBxT | 110 x 35 x 25 cm |
| Fs | 75 Hz | AM | 600 cm² |
| Sd | 54,1 cm² | AH | 28 cm² |
| Qes | 0,54 | AM/AH | 21,4 |
| Qms | 10,3 | AH/Sd | 0,52 |
| Qts | 0,52 | ε | 1,61 |
| EBP | 139 | L | 1,90 m |
Meßmikrofon Sonarworks SoundID Reference (XREF20R5)
Mikrofonverstärker IMG MPA-102 (Monacor)
Audio Interface Behringer UCA 202 (leicht modifiziert)
Audioverstärker Pioneer A-119
Switchbox Eigenbau nach Vorgabe ARTA
Schallpegelkalibrator Voltcraft SLC-100
Nachdem die beste Variante gefunden war, habe ich das zweite Rohgehäuse gebaut und dann beide Gehäuse mit Eichenparkett-Dielen beklebt, geschliffen und geölt und auf 6,5 cm hohe Füße gestellt. Das Gewicht eines Gehäuses beträgt ca. 25 kg!
Bei vielen in der Literatur vorgestellten Lautsprecher-Projekten wird vorgeschlagen, dem B100 einen Sperrkreis vorzuschalten, welcher die markante Pegelüberhöhung zwischen 6 und 7 kHz dämpfen soll. Da auch meine Messungen eine deutliche Überhöhung bei 6,5 kHz ausgewiesen haben, habe auch ich vorerst einen Sperrkreis vorgeschaltet. Überraschenderweise hat sich ein Sperrkreis (0,27mH/1,5μF/4R7) mit deutlich höherer Resonanzfrequenz (7,9 kHz) als am besten geeignet herausgestellt. Dieser Sperrkreis dämpft sowohl den Peak bei 6,5 kHz, als auch den stetig ansteigenden Hochtonbereich mit einer besonders ausgeprägtern Überhöhung bei 16,3 kHz.
Durch vieles Hören hat sich jedoch gezeigt, dass der gewählte Sperrkreis meine Erwartungen nicht erfüllt und der Lautsprecher insgesamt etwas zu spitz klingt, also mit einer unangenehmen Überbetonung des Hochtonbereichs. Daraufhin habe ich den Sperrkreis einfach durch eine Serieninduktivität von 0,104 bzw. 0,158 mH ersetzt, welche sich auf meßtechnischem Wege als die beste Lösung herausgestellt hat. Die Notwendigkeit zweier unterschiedlicher Induktivitäten rührt daher, dass das akustische Verhalten der beiden verbauten B100 Treiber nicht ident ist, sondern im Hochtonbereich einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen. Die „ungeraden“ Werte der beiden Induktivitäten (0,104 und 0,158 mH) resultieren aus der Tatsache, dass ich die Spulen jeweils aus 0,9 mm Kupferlackdraht selbst gewickelt habe. Für einen allfälligen Nachbau empfehle ich die Verwendung handelsüblicher Luftspulen mit 0,1 mH und 1,0 mm Drahtdurchmesser. Die Luftspule ist in der Druckkammer des Lautsprechers mit Klettband an der Seitenwand befestigt.
Wie für die meisten Hornlautsprecher typisch, präsentiert sich der Frequenzverlauf alles andere als linear. Der nutzbare Übertragungsbereich (-3 dB) verläuft von ca. 55 Hz bis über 20 kHz, die Empfindlichkeit beträgt mit der von mir gewählten Serieninduktivität ca. 90,5 dB (2,83V/1m).
Von 50 Hz (Sub Bass) bis 600 Hz (Übergang Tiefmittelton auf Mitteltonbereich) schwankt der Schallpegel um ca. 6 dB (Raumeinfluß). Darüber hinaus ist der Pegelverlauf bis 2 kHz relativ linear und sinkt dann bei 2,5 kHz kurz um max. 4 dB (Kantenbeugung!) ab, was beim Hören jedoch nicht besonders auffällt, da dieser Abfall zudem richtungsabhängig ist. Oberhalb von 3 kHz weist der Frequenzverlauf einen leicht ansteigenden und periodisch um bis zu 5 dB schwankenden Verlauf auf (Beugung an Gehäusekanten und treibertypische Überhöhungen). Der Impedanzverlauf bleibt immer über 6 Ohm. Bei einem Treiber weist der Impedanzverlauf bei 18,8 kHz ein Artefakt auf, das wahrscheinlich einer mechanischen Resonanzerscheinung (Membranresonanz) zugeschrieben werden kann, beim Hören aber nicht auffällt.
Der Klang
Da Klangbeschreibungen immer subjektiv und schwierig sind, versuche ich hier im Wesentlichen Klangunterschiede zu meinem Fostex-Horn (FE168ES in E840/140 L280) als Referenz herauszuarbeiten.
Die Visaton B100 klingt insgesamt sehr transparent und betont tendenziell den Mittel-Hochtontonbereich. Die Lautsprecher erzeugen ein präzises und klar umrissenes Klangbild, einzelne Instrumente werden scharf und klar herausgeschält. Die Wiedergabe des Hochtonbereichs kann am besten mit „kristallklar“ beschrieben werden. Der Bass ist stets präsent, klar konturiert, sehr trocken und tiefreichend. Für ein 8,5 cm Chassis ist die Bass-Performance überraschend wuchtig und unglaublich präzise! Das Klangbild kann insgesamt als analytisch, sehr natürlich, sauber und klar differenziert beschrieben werden. Trotz der kleinen Membranfläche werden Bässe trocken, sauber und immer mit ausreichenden Schalldruck wiedergegeben. Die Richtwirkung ist weniger stark ausgeprägt wie erwartet, sodaß die Wahl der Hörposition nicht ganz so kritisch ist wie bei anderen (größeren) Breitbändern. Sowohl im Stehen, als auch im Sitzen kann immer eine gute Hörposition eingenommen werden. Auch bei längerem Hören entstehen kein unangenehmer Eindruck und keine lästige Betonung bestimmter Tonlagen. Obwohl die akustischen Messungen einen Peak bei etwa 7 kHz ausweisen, fällt dies nicht negativ auf. Im Gegenteil, diese leichte Überhöhung sorgt für Frische und gute Ortbarkeit. Die Sandwichbauweise dämpft und reduziert unerwünschte Gehäuseschwingung sehr effizient - die Boxen stehen wie ein Fels in der Brandung ohne wahrnehmbare Schwingungen der Außenwände!
Im Vergleich zum Fostex Horn klingt die B100 jedoch etwas bemühter und schwachbrüstiger, in den wichtigen Tonlagen jedoch präziser und klarer! Die Fostex dagegen spielt stets locker-lässig und unangestrengt. Der Grund-Ton ist wärmer und voluminöser, die Gesamtwiedergabe erfolgt insgesamt dynamischer als bei der kleineren B100. Der Bass ist bei der Fostex tiefreichender, jedoch nicht immer so trocken, detailliert und knackig wie bei der B100. Im Vergleich zur Fostex klingt die B100 immer klarer und analytischer, jedoch weniger dynamisch.
Trotz anfänglicher Bedenken hat sich das Projekt Visaton B100 als sehr gelungen herausgestellt - die Gesamtperformance lag deutlich über den Erwartungen! Von allen bisher gebauten Lautsprechern ist die B100 für mich jene mit dem klarsten Klangbild. Das Prädikat „kristallklar“ charakterisiert den Lautsprecherklang sehr zutreffend.
Keep swingin´
Frank
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