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Mona Kea

Mit 4207 Metern über dem Meeresspiegel ist der Vulkan Mauna Kea der größte Berg der Inselgruppe Hawaii. Er ist sogar als der größte Berg der Erde anzusehen, wenn die Messung seiner Höhe auf den Meeresgrund bezogen wird.

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Der hier besprochene Lautsprecher ist ebenfalls der Kategorie „groß“ zuzuordnen. Eine Auswahl aus dem Chassis-Portfolio des Bremer Handelshauses Monacor bildet die Grundlage für dieses Projekt. Als eingefleischtem Haiwaii Fan drängte sich mir die Herleitung des Namens „Mona Kea“ aus der Firmenbezeichnung Monacor und dem Vulkan Mauna Kea als Symbiose geradezu auf.

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Für authentische Eruptionen sorgt in der Mona Kea ein recht traditionelles Chassis. Die Wahl fiel auf den SPH-300CTC, ein 12″ Chassis, welches mit einem soliden Gußkorb, einer mit Carbonfasern verstärkten Membran und einer Doppelschwingspule mit 2 x 8 Ohm ausgestattet ist. Nicht nur optisch wirkt das von einer kleinen taiwanesischen Manufaktur gefertigte Chassis ein wenig oldschool. Auch der TSP-Satz erinnert an einen solchen, wie ihn Tieftöner in der „guten alten Zeit“ häufig mitbrachten.

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sph-300ctc

SPH-300CTC

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TSP

Fs: 18 Hz

Cms: 0,75 mm/N

Mms: 100 Gr.

Qms: 6,5

Qes: 0,20

Qts: 0,19

Vas: 225 L

Re: 3 Ohm

Sd: 499 cm²

Bl: 12,1 Tm

Le: 1,1 mH

Xmax: 10,8 mm

Spl: 92 dB

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Die niedrige Gesamtgüte Qts 0,19 mag auf den ersten Blick suspekt wirken, führt aber mit einem hohen Vas und einem sehr niedrigen Fs zu einer tiefreichenden und sehr trockenen Basswiedergabe in moderatem Volumen. Im vorliegenden Fall reichen 60 – 70 Liter für eine Grenzfrequenz im unteren 30 Hz Bereich, wie auch die nachfolgende Simulation eindrucksdvoll belegt.

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sph-300ctc-in-65-litern-br

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Oberhalb von rund 500 Hz übergibt der gewichtige Tieftonspezialist an seinen Mitstreiter SP-6/108PRO. Dieser sauber verarbeitete Sechszöller besticht ebenfalls mit einer durch Karbonfasern verstärkten Membran. Er verfügt über lediglich eine Schwingspule in 8 Ohm Ausführung, passt aber in puncto Wirkungsgrad perfekt zum SPH-300CTC.

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sp-6-108pro

SP-6/108PRO

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Als Dritter im Bunde kommt ab etwa 1500 Hz ein weiterer „PRO“-Kollege aus dem Bremer Regal ins Spiel. Der SP-4/60PRO, der in der DIY-Welt unverständlicher Weise ein Schattendasein führt, darf in der Mona Kea seine Qualitäten zeigen. Der kleine 4-Zöller glänzt mit einem glatten Frequenzgang, recht hohem Schalldruck und nicht zuletzt mit einer sauberen Verarbeitung. Einzig der nicht ganz runde Korb erschwert die Gestaltung der nötigen Fräsung in der Frontplatte.

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sp-4-60pro

SP-4/60PRO

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Der AIRMT-130 vervollständigt, ganz im Sinne der Bremer Stadtmusikanten, die Bestückung nach oben. Dieser aktuell neue AMT ist für den Frequenzbereich ab etwa 3800 Hz zuständig. Nun mögen vielleicht Stimmen laut werden, die eine tiefere Trennung bevorzugen würden. Unzählige Versuche haben jedoch ergeben, dass sich in dieser Abstimmung das beste Resultat einstellt. In der verwendeten Schallwand fällt der Frequenzgang nach unten schon recht früh ab, was bei tieferer Trennung zu einem deutlich erhöhten Schaltungsaufwand geführt hätte. Die optische Ähnlichkeit zu Produkten aus dem Rheinland gaukelt zudem eine gewisse Größe des Wandlers vor. De fakto misst seine Frontplatte aber nur 130 x 90 Millimeter. Damit ist der AMT gar nicht so groß, wie man ggfs. vermuten könnte.

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airmt-130AIRMT-130

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Um den 4 Chassis eine würdige Behausung zu bieten, habe ich Michael Karwowski von PEAK LSV aus Solingen ins Boot geholt. Michael hat das Design des Gehäuses und auch die Realisierung dessen in seiner CNC-Werkstatt für mich erledigt. Herausgekommen ist eine sehr ansehliche Box, die durch ihre ansprechend gestaltete Schallwand mit großen Fasen sehr elegant wirkt und eine gewisse Leichtigkeit versprüht.

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Gehäuseentwurf von PEAK LSV

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Trotz des perfekten Zuschnitts sollte man beim Zusammenbau der Gehäuse auf absolute Winkligkeit der einzelnen Bretter achten. Schon leichte Fehler können sich addieren und den Aufbau erschweren. Ich empfehle daher, eine zweite Person als helfende Hand hinzuzuziehen. Der Aufbau sollte dann problemlos von der Hand gehen und zu einer perfekten Lautsprecherbox führen.

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Bei der Bedämpfung der Gehäuse wollte ich gerne etwas Neues ausprobieren. Seit geraumer Zeit wird ein weitestgehend ökologisches Material aus Hanffasern angeboten, dem sehr gute Dämpfungseigenschaften nachgesagt werden. Dieses Produkt ist zudem so unverschämt preiswert, dass ich es für die Mona Kea auserkoren und eine Bestellung aufgegeben habe. Interessant ist, dass sich die  Matten mit etwas Geschick flächig aufteilen und somit auf halbe Stärke reduzieren lassen. So werden die Teilerdurchbrüche nicht in ihrer Wirkung gebremst.

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Bedämpfung mit Hanffasermatten

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Leider ist das Material recht hartnäckig, was die Bearbeitung angeht. Mit einem eigens dafür angeschafften Dämmstoffmesser gelingt der Zuschnitt nicht, ebenso wenig mit einem Teppichmesser. Ich habe es unter großen Anstrengungen mit einer Schere geschafft. Eine Elektroschere dürfte die Prozedur deutlich vereinfachen. Nach dem Auspacken der Matten stellte ich jedoch einen recht starken Eigengeruch des Materials fest, der ein wenig an „Omas Sofa“ erinnert. Ich hatte gehofft, dass die Intensität nach einiger Zeit nachlässt. Leider gibt das Zeugs den Geruch über den Port auch nach Wochen noch nach außen ab, so dass mein Messraum schon danach müffelt. In der Konsequenz werde ich das Material durch ein anderes ersetzen. Für geschlossene Gehäuse halte ich es aber prima geeignet. Vielleicht kann man das Zeugs ja auch rauchen… 😉

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Nach der Montage der Chassis konnte ARTA angeworfen werden um Messungen der unbeschalteten Chassis vorzunehmen. Die nachfolgenden Grafiken zeigen die bereits in Boxsim eingefügten Amplitudenverläufe der unbeschalteten Chassis im Gehäuse.

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SPH-300CTC

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SP-6/108PRO

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SP-4/60PRO

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AIRMT-130

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Simulationen wurden parallel mittels der Programme Boxsim und Xover vorgenommen. Boxsim halte ich perönlich für wesentlich benutzerfreundlicher als Xover. Da Xover im Gegensatz zu Boxsim jedoch in der Lage ist, Winkelfrequenzgänge innerhalb eines Arbeitsfensters zu simulieren, wurden diese Simulationen bis 45° mit diesem Programm vorgenommen. Um eine bessere Übersichtlichkeit während der Simulation zu erzielen, habe ich auf die Einbeziehung größerer Winkel verzichtet.

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Simulation Mona Kea 0° – 45° (Gültigkeit der Simulation oberhalb von ca. 200 Hz)

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Die kleine Senke bei rund 1,5 kHz ist konstruktionsbedingt und Effekten durch Kantendiffraktion geschuldet. Sie ließe sich nur durch wesentlich steilere Fasen an der Frontwand eindämmen. Füllte man diese Senke durch geänderte Beschaltung in der Frequenzweiche auf, erhielte man in diesem Bereich Überhöhungen unter größeren Abhörwinkeln. Ein unausgewogenes Abstrahlverhalten mit Verfärbungen wären die Folge. Im nächsten Schritt galt es, die obige Simulation durch reale Messungen zu verifizieren. Durch Veränderung eines einzigen Bauteils im Vergleich zur Simulation konnte die Bandbreite der Senke verringert werden. Bis auf die in der Praxis nicht nennenswerten Effekte durch Kantendiffraktion ist das Abstrahlverhalten als absolut einwandfrei zu bezeichnen. Weitere Optimierungsversuche ergaben, dass ein erneuter Wechsel des Wertes bei einem anderen Bauteil wiederholt zu einer Verbesserung führte. Zusätzlich zur oben beschriebenen Verkleinerung der Bandbreite konnte nun auch die Tiefe der Senke verringert werden. Unter größeren Winkeln verändert sich der Amplitudenverlauf nur marginal und eher im Pixelbereich der Grafik.

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Mona Kea Messungen 0° – 90° final

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Ich habe entschieden, dass der Lautsprecher mit dieser Beschaltung aufgebaut wird und als finale Version bezeichnet werden darf. Ggfs. wird die Abstimmfrequenz noch ein wenig höher gelegt. Für die Entwicklung wurde der Einfachheit halber ein HP100 Port in ungekürzter Version verwendet.

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Nahfeldmessung mit Portanteil nicht absolut und nicht zueinander skaliert

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Die beiden parallel geschalteten Schwingspulen des SPH-300CTC führen zu einem Re des Tieftöners von rund 3 Ohm. Erwartungsgemäß bestimmt dieser Wert die Einstufung des Lautsprechers als 4 Ohm Box. Der Impedanzverlauf unterschreitet im Bassbereich kurz die 4 Ohm Marke, was jedoch zu keinem Problem für einen handelsüblichen Verstärker führen sollte.

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Mona Kea Impedanzverlauf

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Die verwendeten Chassis sind durchweg von hoher Qualität. Entsprechend gutmütig verhält sich die Mona Kea auch was das Klirrverhalten angeht. Hier brennt nichts an.

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Mona Kea Klirr @ 90dB

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Natürlich begnügt sich eine 4 Wege Box wie die Mona Kea nicht mit einer Hand voll an Weichenbauteilen, sofern eine gewissenhafte Abstimmung das Ziel ist. Die Beschaltung ist durchaus als aufwendig zu bezeichnen. Dennoch läuft der Bauteileaufwand nicht aus dem Lot. Zum einen lässt die Spule im Tiefpass diverse Optionen zu, z. B. von der preiswerten IT I-Kern Spule über  eine IT Corobar Spule bis zur Jantzen Wax Foil Spule, um nur drei Alternativen zu nennen. Zum anderen wurden in den weiteren Zweigen Spulen mit größerem induktiven Widerstand bewusst eingeplant. Es empfiehlt sich hier unbedingt, auf vermeintlich „bessere“ Spulen zu verzichten. Im Signalweg liegende Kondensatoren sollten als Folien ausgeführt werden, für die parallelen Kondensatoren reichen Elkos. Widerstände im Tiefpass sind mit 20 Watt Belastbarkeit auszuführen. In den übrigen Zweigen sind 10 Watt Typen vollkommen ausreichend.

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Mona Kea Weichenplan

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Links Tieftonzweig, Mitte TMT/MHT-Zweig, Rechts Hochtonzweig

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Ein detaillierter Bauplan folgt in Kürze

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15 Kommentare

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  1. Thomas Bree

    Hey Alex,

    das könnte nach Quintet, Tricky und Crazy (noch nicht fertig) meine erste hochwertigere Box werden. Sieht sehr mächtig aus und vor allem potent aus 🙂

    Bin sehr gespannt.

    Viel Erfolg.

    Thomas

  2. Thorsten

    Hi Alex,
    tolles Konzept und ganz nach meinem Geschmack – Groß und Mächtig!
    Die Mona Kea lässt auf ausreichend Schub hoffen.
    Ich fang schonmal an die Chassis zu sammeln…

    LG Thorsten

  3. admin

    Hallo Thorsten,

    ich bin selbst gespannt. Gestern gab es wieder einen kleinen Rückschlag, aber ich denke, dass ich es hinbekommen werde.

    Schöne Grüße aus Leverkusen

    Alex

  4. admin

    Hallo Thomas,

    naja, erstmal sehen, was daraus wird. Bis dahin wünsche ich Dir weiterhin viel Spaß mit dem anderen Trio…

    Viele Grüße

    Alex

  5. Roman (Hifi-Zirkel)

    Der richtige Monitor für eine Big Band! Lass dir Zeit – ich wünsche viel Erfolg und bin sehr gespannt auf das Ergebnis.

  6. Thomas Bree

    Danke für das Update

  7. Thorsten

    Hi Alex,
    sehe gerade die aktualisierte Skizze der Schallwand. Meine Meinung: Der Lautsprecher wird durch die Fasen optisch sehr aufgewertet. Das wird trotz der Größe ein schickes Ding werden, was mit einem passenden Finish auch wohnzimmertauglich sein wird. Sehr schön in meinen Augen !

    Einzig wird das Projekt somit für potentielle Nachbauer eine echte Herausforderung. Diese Schallwand baut man mal nicht eben schnell. Möglicherweise ist ja aber auch eine Bestellung der Schallwände bei deinem CNC Lieferanten möglich ? Hast du da schon Infos ?

    LG Thorsten

  8. admin

    Hallo Thorsten,
    ich habe die Gehäuse als CNC Zuschnitt komplett anfertigen lassen. Nun muss ich nur noch die Zeit finden sie aufzubauen und die Feinabstimmung des Lautsprechers vorzunehmen. Ich bin sicher, Herr Karwowski von PEAK LSV wird zumindest die Schallwände auf Nachfrage anbieten.

    Viele Grüße

    Alex

  9. Thorsten

    Das klingt sehr gut. Wenn man die die CNC gefertigten Schallwände dort beziehen kann, dann wird auch einem nicht so versierten Nachbauer das Projekt gelingen.

    Top !

    LG Thorsten

  10. RdS

    Hi Alex,
    die Bauhöhe liegt über 1m ?
    MFG
    Ralf

  11. admin

    Hallo Ralf,

    die liegt bei ziemlich exakt einem Meter…

    Viele Grüße

    Alex

  12. Manuel Pensé

    Hallo Alex,

    coole Box, schöne Idee einen 4-Weger zu bauen! Und Du greifst dabei zu Klassikern (SP-4/60 Pro). …….eine reinrassige Monacor schwebt mir auch mal vor…..

    Ich habe eine Verständnisfrage: In der Weiche hast Du ein RCL-Glied parallel zum TT. Glättest Du damit den oberen der beiden Impedanzhöcker der BR-Abstimmung und in welchen Fällen ist dies nötig?

    LG

    Manuel

  13. admin

    Hallo Manuel,

    genau so ist es. Eine solche Linearisierung des Impedanzhöckers verhindert, dass sich in diesem Bereich eine Überhöhung im Frequenzgang einstellt. Je tiefer die Trennung, desto stärker wird der Effekt in Wechselwirkung mit dem zweiten Impedanzhöcker.

    VG

    Alex

  14. Theo

    Hi Alex,

    finde ich klasse das Du das Projekt gemacht hast, endlich mal wieder ein Lautsprecher abseits des Mainstreams. Vier-Wege Lautsprecher waren schon immer eine große Herausforderung und nicht von Jedermann zu realisieren. Ich würde mir das Teil gerne mal anhören wenn es möglich ist.

    🙂 The´O

  15. admin

    Moin Theo,

    schön, dass Dich der Lautsprecher interessiert. Im Moment habe ich recht viel (Freizeit-)Stress und bin häufig unterwegs. Wir bekommen das aber irgendwann hin…

    Gruß Alex

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