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Ein kleiner aktiver Nahfeld Monitor (1981)

Dieser Monitor ist für die keinen Nachbearbeitungsstudios der Rundfunkanstalten gedacht. Dort braucht man nicht den ultimativen Sound wie bei den großen Orchesterproduktionen. Dort soll nämlich der Ton annähernd den häuslichen Gegebenheiten der Zuschauer entsprechen.

Dennoch muß der Lautsprecher den Rundfunknormen entsprechen (selbst wenn es vom Benutzer gar nicht gefordert wäre).

Der eingebaute Verstärker leistet nur ca. 18 Watt. Damit können keine großen Lautstärken gefahren werden. Aber für 16 qm reicht es.
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Anmerkung zum nachfolgenden Text :

Obwohl diese kleinen HECO Monitoren nicht weit verbreitet sind, folgt hier die ausführliche Beschreibung für die Verwenung im Rundfunk. Nach dem Öffnen fällt auf, daß da gar nicht viel drinnen ist und dennoch, man kann erstaunlich viel Text dazu schreiben.

ABHÖRLAUTSPRECHER FÜR KURZE HÖRENTFERNUNGEN ACTIV 2000 K

Auf der Basis des Standardtyps Activ 2000, einer akustisch hochwertigen Regalbox der 5L-Klasse für den Wohnraum, entstand mit geringfügigen Modifikationen die aktive Lautsprechereinheit Activ 2000 K für professionelle Abhörzwecke.

Die besonders kompakte Bauweise und das elektroakustisch neutrale Verhalten sind die wichtigsten Merkmale. Aufgrund seiner technischen Konzeption ist er vorzugsweise für den Einsatz in Ü-Wagen und für kurze Abhörentfernungen als Mithörlautsprecher geeignet.

In Gruppenanordnungen betrieben, ist die Activ 2000 K auch für verschiedenartigste Beschallungsaufgaben einsetzbar.

Für elektroakustische Aufgaben in der Schmalfilm- und Videotechnik ist die Activ 2000 K wegen der leichten Transportfähigkeit ebenfalls zu empfehlen.

Die Zielsetzung

Der Abhörlautsprecher Activ 2000 K wurde mit der Zielsetzung möglichst hoher Klangneutralität konzipiert. Auch hörphysiologische Erkenntnisse für das Abhören in kurzen Hörentfernungen (< 1,50 m) wurden bei der Entwicklung mit berücksichtigt. Deshalb sind keine Elemente zur Frequenzgangbeeinflussung für den Benutzer vorhanden.

Die für Abhörlautsprecher empfohlenen Meßverfahren sind im wesentlichen durch das IRT ausgearbeitet worden. Das Technische Datenblatt der Activ 2000 K berücksichtigt in vollem Umfang die Anforderungen, die an einen Lautsprecher dieser Klasse gestellt werden. Jede Box, die das Werk verläßt, wurde einer sorgfältigen Qualitätsprüfung unterzogen.

TECHNISCHE KONZEPTION (1981)

Um die angestrebte Klangneutralität zu erreichen, muß innerhalb des Übertragungsbereiches für Gleichmäßigkeit der Schalleistung und der Richtcharakteristik gesorgt werden. Außerdem muß der praktischen Anwendung in akustisch aufbereiteten kleinen Abhörräumen besonders Rechnung getragen werden. In solchen Räumen rufen breit abstrahlende Boxen hörphysiologisch andere Effekte als z. B. im Wohnraum hervor.

Um diese Forderung zu erfüllen, hat der Hersteller seine Erfahrungen auf dem Gebiet luftdicht geschlossener Kompaktboxen mit räumlich breit abstrahlenden Kalotten-Mittelhochtonchassis genutzt. Vor allem das Bündelungsmaß und die Größe der Schallwand stellt ein entscheidendes Kriterium dar für die Natürlichkeit einer akustischen Wiedergabe. Deshalb ist die Activ 2000 K mit einer Mittelhochtonkalotte ohne jegliche am Wandler befindliche Schallführung bestückt.

Durch das kleine luftdicht geschlossene Gehäuse sind klangbeeinflussende Gehäuseresonanzen auf ein Minimum reduziert worden. Die dadurch erzielte Luftpolstersteife wirkt für das eingesetzte Tieftonchassis als klassische „akustische Aufhängung" und verbessert das Ein-und Ausschwingverhalten.

Frequenzweiche und Equalizer

Der mit verlustarmen Komponenten aufgebauten passiven 2-Weg-Frequenzweiche ist mit kurzer Leitungsführung ein breitbandiger Verstärker in komplementärsymmetrischer Ausführung angekoppelt.

Eine speziell ausgelegte Equalizer-Schaltung erweitert die untere Grenzfrequenz um ca. 1 Oktave. Ein in dieser Schaltung direkt gekoppelter Hochpaß wirkt als Subsonic-Filter und bedämpft wirkungsvoll schädliche extreme Membranauslegungen, die unterhalb des Übertragungsbereiches der Activ 2000 K liegen. Zum Schutz des Kalotten-Mittelhochtonchassis fängt ein Kaltleiterwiderstand unzulässig hohe Leistungen ab.

VORUNTERSUCHUNGEN

Bevor die Activ 2000 K entwickelt wurde, waren Untersuchungen von Boxen verschiedenster Größe und Ausstattung notwendig. Dabei stellte sich heraus, daß 2-Weg-Boxen in kleinen Gehäuseabmessungen günstige Voraussetzungen bieten für das Abhören in relativ kurzer Entfernung in kleinen Räumen.

Durch die kleine Schallwand und die eng zueinander angeordneten Lautsprecherchassis erfolgt die Schallausbreitung nahezu punktförmig, d. h. ausgeprägte Schalldruckeinbrüche durch die Veränderung des Abhörwinkels konnten weitestgehend vermieden werden.

Die Ausgangsleistung

Die Ausgangsleistung des integrierten Leistungsverstärkers wurde aufgrund von Laboruntersuchungen so dimensioniert, daß der maximal notwendige Schalldruck mit ausreichender Betriebssicherheit der Lautsprecherchassis erreicht wird.

Abhörtests mit Musik- und Sprachsignalen zeigten, daß kleinformatige Boxen bis auf Abstriche in der Tiefbaßwiedergabe hervorragend geeignet sind, eine verfärbungsarme und natürliche Wiedergabe zu erzielen. Außerdem konnte durch Hörtests belegt werden, daß mit der Activ 2000 K kaum klangliche Veränderungen hervorgerufen werden konnten mit einem Ein-oderZweikanalverstärker.

Dagegen hat sich die Wiedergabe hörbar verschlechtert, wenn eine passive Variante mit einem langen Verbindungskabel zum Leistungsverstärker betrieben wurde. Der hierdurch entstandene Leistungswiderstand war die Ursache und kann beim integrierten breitbandigen Verstärker der Activ 2000 K vernachlässigt werden.

DAS NETZTEIL

Das Netzteil besitzt einen Netztransformator, der mit einer doppelten Mu-Metallabschirmung versehen ist, da sonst baubedingte Brummeinstreuungen auf den Tieftonlautsprecher erfolgen würden.

Der Transformator liefert 2 x 14 V ~, die nach einer Brückengleichrichtung D 302 und nachfolgender Siebung mittels C 304 und C 305 ca. 2 x 19 Volt Gleichspannung an die Endstufe liefert.

Für die Versorgung der Operationsverstärker V 201/1 und V 201/2 wird über eine Stabilisationskette eine stabilisierte Spannung von ±12 Volt erzeugt. Gleichzeitig bewirken die Z-Dioden durch ihren differentiellen niedrigen Impedanzwert eine zusätzliche Siebung der Gleichspannung.

DER EINGANGSVERSTÄRKER MIT TIEFTONEQUALIZER

Auf dieser Platine ist der Vorverstärker incl. aktiver Korrekturschaltung für den Baßbereich untergebracht.

Die Modulation gelangt über den Tuchelstecker zum primären symmetrischen Eingang des Eingangsübertragers, der sich in einer Mu-Metall-Kapselung befindet. Von der sekundären Wicklung führt das Eingangssignal zum IC-Verstärker V 201/1, der so ausgelegt ist, daß er in einer aktiven Baßkorrekturschaltung nur Frequenzen unterhalb 200 Hz beeinflußt. Unterhalb 50 Hz wird eine Absenkung vorgenommen, um Rumpelgeräusche und andere tieffrequente Störungen zu vermeiden.

Der Ausgang von V 201/1 führt über eine Filterschaltung zu V 201/2. Diese Filterschaltung bewirkt eine Höhenabsenkung oberhalb 16 kHz. Der Verstärker V 201 /2 verstärkt das Signal geringfügig und paßt es der Eingangsempfindlichkeit der Endstufe an.

DIE ENDSTUFE

Die Endstufe ist nach Art einer Operations-Verstärkerschaltung aufgebaut. Sie hat einen hochohmigen Eingang, einen niederohmigen Ausgang und eine sehr hohe Leerlaufverstärkung. Durch den symmetrischen Aufbau und die geringe Offsetspannung ist ein Koppelkondensator im Ausgang nicht erforderlich. Dadurch wird eine optimale Bedämpfung des Tieftonlautsprechers bis zu den tiefsten Frequenzen erreicht.

Die Schaltung besteht im wesentlichen aus dem Differenzverstärker (T 302/303), der Ruhestromstabilisierung (T 301) und der Komplementärdarlingtonschaltung (304/305/307/308).

Das Signal gelangt über den Differenzverstärker an den Transistor T 306 und wird hier weiterverstärkt und dann den Endtransistoren zugeführt. Durch die Bootstrapschaltung R 311/313 und C 303 wird eine Konstantstromquelle gebildet.

Diese wirkt so, daß an dem gemeinsamen Punkt dieser Bauteile über den Elko C 303 das Ausgangssignal wechselspannungsmäßig angekoppelt ist. Dadurch ist der Spannungsabfall über R 313 konstant und es ergibt sich ein konstanter Strom.

Außer den Endtransistoren (T304/305) ist auch der Transistor T301 zur Ruhestromstabilisierung über die Klemmfeder in thermischem Kontakt zur Kühlwanne. Die hohe Leerlaufverstärkung wird durch R 315/317 auf ca. 3fach gegengekoppelt.

DIE PASSIVE FREQUENZWEICHE

Das NF-Signal gelangt vom Endverstärkerausgang zum Netzwerk, wird dort mit je einem Tief-und Hochpaß 12 dB/Okt. in zwei Kanäle aufgeteilt und auf den Tiefton- und Kalottenhochton-lautsprecher geleitet.

Als Überlastschutz für den 19mm Kalottenhochtonlautsprecher dient ein in Serie geschalteter Kaltleiter (Anmerkung - es ist eien Glühbirne). Bei unzulässig hohen Strömen erhöht sich dessen Widerstand und wirkt als Spannungsteiler. Der Kaltleiter ist so dimensioniert, daß bei normalem Betrieb der Activ 2000 K lediglich ein vorgeschalteter Serienwiderstand von ca. 0,5 Ohm wirksam wird.

TIEFMITTELTONLAUTSPRECHER (TC 130)

Der Verstärker betreibt über einen passiven Tiefpaß den Tiefmitteltonlautsprecher mit 130mm , dessen Impedanz auf die erforderliche Ausgangsleistung abgestimmt ist (3,2 Ohm). Es handelt sich um ein weich aufgehängtes Langhubsystem, das ein geschlossenes Luftpolster benötigt.

Als Membran fand ein besonders verfärbungsarmer Werkstoff Verwendung. Die Wickelhöhe der Schwingspule auf Aluträger-Material beträgt ca. 14 mm. Sie ist nach akustischen Gesichtspunkten optimal dimensioniert worden, weil auf Impedanzgrenzwerte nach DIN 45500 oder ähnliche Vorschriften keine Rücksicht genommen werden muß.

Die Abstimmung

Durch das geringe Nettovolumen von ca. 3,51 wird die Resonanzfrequenz wesentlich durch die Luftpolstersteife bestimmt. Da der rein passive Tieftonteil der Activ 2000 K schon bereits ab ca. 100 Hz abwärts im Schalldruck mit minus 12 dB pro Oktave abfällt, wurde zur Erweiterung des Tiefton-übertragungsmaßes der Leistungsverstärker mit einer sorgfältig dimensionierten Equalizerschaltung versehen.

Der TC 130 ist aufgrund seiner Dimensionierung durchaus in der Lage, Frequenzen im 40 - 50 Hz-Bereich abzustrahlen, wenn er die hierfür notwendige Leistung erhält. Dagegen sind tiefere Frequenzen aus physikalischen Gründen für diese Lautsprechergröße wenig geeignet und würden nur unzulässig hohe Membranauslenkungen bewirken.

Durch den Tieftonequalizer wird dem Lautsprecher die musikalisch wichtige Grundtoninformation zugeführt und unzulässige Frequenzanteile unterhalb 40 Hz werden wirksam bedämpft.

Die konsequente Optimierung der Endstufe und des Tiefmitteltonchassis erübrigt eine Bewegungsgegenkopplung.

Noch etwas "Eigenlob"

Ein wichtiges Kriterium für die Verschlechterung der Tieftonwiedergabe sind Hohlraumresonanzen im verwendeten Gehäuse. Sie vermischen sich mit den akustischen Kenndaten des Tieftonlautsprechers und beeinflussen entscheidend die Wiedergabequalität; auch die Größe der Schallwand und die Anordnung der Lautsprecher auf der Schallwand beeinflussen den Klangcharakter.

Bei der Activ 2000 K ist es uns gelungen, unter Berücksichtigung aller o. g. Kriterien eine günstige Kombination zu finden, die verantwortlich ist für die hohe Tieftonqualität trotz kleinster Gehäuseabmessungen.

KALOTTENMITTELHOCHTON-LAUTSPRECHER (KHC 19)

Ausgehend von der Tatsache, daß für die Verfärbungsarmut einer Lautsprecherkombination vor allem die Mittellagen ein entscheidendes Kriterium darstellen, ist darauf geachtet worden, den Mitteltonanteil des TC 130 im Übernahmebereich günstig zu verbinden mit dem Mittelhochtonsystem.

Die Übernahmefrequenz konnte unterhalb 2 kHz gelegt werden, so daß pulsartige Klänge mit einem möglichst unverfälschten Obertonspektrum durch ein einziges Hochtonchassis wiedergegeben werden. Kalotten- Mittelhochtonlautsprecher erfüllen aufgrund ihrer sehr geringen bewegten Masse und ihrer kräftigen Membranen o. g. Forderung. Der in der Activ 2000 K eingesetzte Mittelhochtonlautsprecher besitzt ein Schwingteil von ca. 150 mg bewegter Masse.

Da bei der Abstrahlung mittlerer und hoher Frequenzen die mechanischen Hübe der Membranen klein sind, lassen sich Magnete mit extrem hoher Feldstärke herstellen, da sich die Schwingspule trotz einer Polplattenstärke von nur 2,5mm immer im homogenen Magnetfeld bewegt. Hervorzuheben ist die für einige Lautsprecher dieses Durchmessers ungewöhnlich weiche mechanische Aufhängung. Die extrem niedrige Eigenresonanz von ca. 1,2 kHz wird hauptsächlich durch das eingeschlossene Luftvolumen zwischen Kalottenmembran und Magnetinnenteil erreicht - die Kalotte wird also durch ein federndes Luftpolster bedämpft.

Ein Kaltleiterelement, das in Serie zum KHC 19 geschaltet ist, besitzt bei normalem Betrieb einen Innenwiderstand von ca. 0,5 Ohm. Treten unzulässig hohe Ströme auf (z. B. durch Begrenzung des Verstärkers oder verschiedene Obertonanteile mit unzulässig hohem Pegel), erhöht sich der Widerstand kontinuierlich bis auf maximal 4 Ohm. Die so erreichte Strom-Spannungsbegrenzung schützt die Schwingspule vor thermischer Überlastung. Dieser Regelvorgang des Kaltleiterelementes erfolgt automatisch und ist in der Praxis nicht hörbar. Zum besseren Verständnis für die Arbeitsweise dieser eingesetzten Soffitte sollten die theoretischen Grundlagen von (Draht-) Wendeln aus Wolframkarbid, wie sie in der einschlägigen Lampenindustrie verwendet werden, hinzugezogen werden.

Der Kaltleiter wird kaum aktiviert, wenn kurzzeitige impulsartige Klänge das Hochtonchassis erreichen. Diese Trägheit in der Ansprechzeit ist gewollt und vermeidet Verfälschungen des Obertonspektrums bei normalem Betrieb.

ERLÄUTERUNG ZU DEN TECHNISCHEN DATEN

Obgleich die gehörmäßige Beurteilung eines Lautsprechers am Aufstellungsort einen sehr hohen Stellenwert einnimmt, ist die Erfassung wichtiger technischer Merkmale durch verschiedenartige Meßverfahren eine unabdingbare Forderung. Deshalb sind in der Studiotechnik Richtwerte gesetzt worden, die der Abhörlautsprecher Activ 2000 K ausnahmslos einhält. Als Meßräume werden Freifeld oder schalltoter Raum, Hallraum oder der Einsatzraum des Lautsprechers herangezogen.

Abgleichanweisung
Endstufe Ruhestrom

Sicherung Si 302 (positive Betriebsspannung) entfernen und Meßinstrument (Meßbereich 100mA) anstelle der Sicherung anklemmen. Der Ruhestrom soll ohne Signal 5-15 mA betragen. Ggf. mit R 301 nachstellen.

Offsetspannung Meßinstrument (100 mV-Meß-bereich) zwischen Verstärkerausgang und Masse anschließen. Die Offsetspannung soll > 30 mV sein. Bei Abweichungen mit R 302 nachstellen. Sollte sich nach dem Auswechseln von T 302/303 die Offsetspannung nicht auf 30 mV einstellen lassen, so kann R 316 gegen einen Widerstand > 6,8 k < 15 k getauscht werden.

Ausgangsleistung Tongenerator auf 1000 Hz und 1,5 Veff einstellen, den Verstärkerausgang mit 4 Ohm abschließen. Die Ausgangsspannung soll > 8,5 Veff (entspricht etwa 18 W an 4 Ohm) bei 220 V Netzspannung betragen. Der Klirrfaktor soll < 0,1 % sein.
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