Monacor LS 5/19 als Aktivbox

Ich habe ein Faible für 2 Wegboxen, besonders als Aktivbox, auf Grund ihrer zumeist präzisen Abbildung. Aktivboxen passen auch perfekt zum Revox A720, der schaltbare Ausgänge hat. Der passende Endverstärker A722 ist so teuer, das man für das Geld bequem 2 Elektroniken bauen kann. Außerdem sind die Weichen auch nicht gerade preiswert. Ich habe für die Lautsprecher pro Box etwa 95€ bezahlt, komplette Bausätze liegen zwischen 175€ und 195€. Der Kleinkram wie Schrauben, Dämmaterial, etc dürfte kaum mehr als 25€ ausmachen.

Zum Einbau der Elektronik habe ich das Gehäuse um etwa 4,5 cm verlängert. Der entstehende Hohlraum wird mit einer Aluplatte verschlossen, die die Elektronik trägt. Erfahrungen mit fertigen Aktivmodulen habe ich nicht, sollten aber auch funktionieren. Folgende Funktionen muß das Modul erfüllen:

1. Frequenzweiche
2. Endverstärker
3. Einschaltautomatik und Überwachung

1. Frequenzweiche: Der klassische Artikel zum Thema Aktivweiche ist natürlich der Linkwitz-Artikel. Ich habe mir dann mal die Mühe gemacht, den Artikel über Fernleihe zu besorgen. Der Artikel ist auch für einen Nichtmathematiker zum größten Teil zu verstehen. Die Quintessenz ist, daß die Weiche so beschaffen sein muß, daß es an der Übernahmefrequenz nicht zu einem Phasensprung und damit einem Wegschwenken der Strahlungskeule kommen darf. Die Lautsprecher müssen entweder so montiert sein, das das akustische Abstrahlzentrum auf einer Ebene liegt, oder es muß eine (elektronische) Verzögerung für den Hochtonkanal vorgesehen werden. Der mechanische Versatz ist kompliziert zu bauen, außerdem hat man zusätzliche Kanten, die die Schallabstrahlung negativ beeinflußen — von der Optik ganz zu schweigen. Die Schaltung der Weiche selber ist inzwischen überall im Netz zu finden 24 dB/Octave 2/3-Way Linkwitz-Riley Electronic Crossover. Als Operationsverstärker sollten NE5532 ausreichen.

[bibtex file=slactive1976.bib]

Allerdings hatte ich eine Schaltung in der Elektor wiederentdeckt, die mich schon immer interessiert hatte. Von Elektor Aktiv-Subtraktiv Filter genannt. Der Clou der Schaltung ist der völlig fehlende Phasenversatz zwischen beiden Ausgängen, und zwar nicht nur an der Übernahmefrequenz, sondern über nahezu den gesamten Audiobereich. Die Oszillogramme unterstreichen dies auch sehr schön:

 

 

 

 

 

Dabei ist die Schaltung nicht aufwendiger als die Linkwitz Weiche.

Dimensionierung der Weichenbauteile:  Unter diesem Link findet man einen leicht zu bedienenden Rechner für 12 und 24 db Filter. Läuft sogar unter WIn10/64Bit wenn man es im XP Kompatibiltätsmodus startet. Mit der gewählten Trennfrequenz von 2,0 kHz geht man herein und variiert die Werte etwas, bis man zu passenden Werten für die Bauteile kommt. Bei den Kondensatoren schaltet man am besten 2 parallel. Ich hatte noch eine größere Menge Styroflexkondensatoren in der Bastelkiste – es bewährt sich immer wieder sich solche Restposten hinzulegen. Diese kann man mit einem Kapazitätsmeßgerät ausmessen und paaren. So kommt man preiswert zu einer genauen Weiche. Alternativ eine größere Menge Standardkondensatoren nehmen und ebenfalls messen. 1 %ige Widerstände sind ja preislich kein Problem.

Man kann hier natürlich in die vollen gehen und irgendwelche sauteuren „High End“ – Kondensatoren kaufen, das ließ aber leider mein Finanzminister nicht zu, die Ausgaben für Kinder, Haus und Ernährung steigen üblicherweise schneller als das Defizit im Bundeshaushalt.

[bibtex file=elaktiv1987.bib]

2. Verstärkermodule:  TDA7294 erwiesen sich als gute Wahl. Es handelt sich um Hybridendstufen im Multiwatt 15 Gehäuse, das etwa 2 cm breit ist. Das Modul selber enthält neben einem bipolaren Teil im Ausgang auch MOS Transistoren. Enthalten ist eine Temperaturüberwachung sowie ein Kurzschlußdetektor für den Ausgang. Über 2 Eingänge läßt sich das Modul auf Mute und Standby schalten. Beim Anlegen der Versorgungsspannung gibt es keine Spannungsprünge am Ausgang, das spart hier ein Relais. Man hört wirklich nichts, die Ingenieure haben gute Arbeit geleistet. Das ganze Ding kostet nur wenige Euro.

Die Schaltung ist selbsterklärend, die Beschaltung der Eingänge Mute und Standby ist so gewählt, das beim Einschalten erst Standby auf H geht, und dann Mute. Beim Ausschalten ist es bedingt durch die Diode andersherum. Die Verstärkung wird mit den Widerständen 22 kΩ und 680 Ω auf etwa 30 dB festgelegt. Leider darf man keine kleinere Verstärkung als 24 db einstellen. Schade, denn eigentlich ist die ganze Box etwas zu empfindlich. Man kann also nur das Eingangspoti ganz zurückdrehen oder doch noch einen Spannungsteiler am Eingang des Endverstärkers vorsehen. Übrigens sollte der Eingangswiderstand gleich dem Gegenkopplungswiderstand sein zur besten Unterdrückung von Einschaltknacksern.  \(C_{1}\) kann man für den Hochtonkanal etwas kleiner wählen, davor kommt noch ein Trimmpoti, um den Pegel des Hochtöners an den Tieftöner anpassen zu können. Dieses sollte von außen erreichbar sein um es am Aufstellungsort einstellen zu können.

Auch zum Ausprobieren muß man einen Kühlkörper montieren, sonst schaltet das IC gleich wegen Überhitzung ab !

3. Einschaltautomatik:

Die Schaltung verstärkt und begrenzt zunächst das Eingangssignal, das dann einerseits an einen als Komparator geschalteten Operationsverstärker gegeben wird. Der Komparator triggert dann eine Monoflop mit einstellbarer Zeitdauer von einigen Minuten. Außerdem wird das Signal gleichgerichtet und mit einem Tiefpaß gefiltert.  Erst wenn der Kondensator ausreichend aufgeladen ist, werden die Signale des Komparators weitergeleitet. So können kurze Störimpulse nicht zum Einschalten der Box führen. Ein weiteres, retriggerbares Monoflop mit einer Laufzeit von 15 ms wird mit aus der Netzfrequenz gewonnenen Impulsen getriggert. Beim Ausbleiben der Netzspannung schaltet daher die Box sofort ab. Der Digitalteil ist mit CMOS ICs rechts aufwendig, zumal ich die Schaltung mit einem Zähler modifiziert habe, um längere und präzise Einschaltzeiten zu bekommen. Müßte mal jemand mit einem Mikrokontroller erschlagen, Freiwillige werden noch gesucht. Die gesamte Schaltung benötigt in ausgeschaltetem Zustand nur ca. 1 Watt! Zum Schalten des Hauptnetzteiles nehme ich ein Solid-State-Relais von Sharp (S202 S02).

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Der Rest ist jetzt nur noch Arbeit, bis beide Module fertig sind:

Unten links Eingangstrafo – um auch symmetrische Ausgänge bedienen zu können – und das Filter mit 3 x NE5532, daneben die Stromversorgung ±15V, oben links/Mitte die Schaltautomatik, rechts die beiden Endstufen.

Die Gehäuse habe ich anders als in der Klang&Ton Bauanleitung mattschwarz lackiert: