DS-Axial electronic
3-Wege-Aktivbox mit koaxialen Mittelhochtöner im schlanken Regalformat
© 2018 by not0815
Scherheitshinweis**
Prototypen-Verkauf


Nach vielen passiven Lautsprecherboxen entwickle ich seit geraumer Zeit eine große vollaktive Standbox. Die gesamte Leistungselektronik einschließlich Netzteil mit Einschaltautomatik und aktiver Frequenzweiche - wahlweise digital oder analog - ist dabei auf kleinsten Raum komplett im Boxengehäuse eingebaut. Dieses klassisches Konzept vermeidet die sonst ublichen Stapel an Endstufen oder die oft klanglich nicht wirklich optimalen 7-Kanal-Surroundverstärker und das endloses Kabelgewirr. Netzhabel und ein Signalkabel sind alles was zum Betrieb nach Außen führt. Einem engagierten Mitglied der Hifi-Selbstbau-Gruppe Berlin gefiel dieses Konzept so gut, dass er bat, mit dieser Technik eine kleine aktive Schwesterbox zu entwickeln. Ziel dieser Entwicklung war bei kleinsten Gehäusemaßen eine sehr hochwertige Box mit extremen Tiefgang wie bei großen Standboxen und gleichzeitig hochwertiger Mittelhochtonwiedergabe zu kreieren. Heraus kam am Ende die DS-Axial electronic.

Die Chassisbestückung für diese Box ist sorgfältig nach Qualität und Einsatzzweck ausgewählt. Aufgrund der Größe der Box als auch der angestrebten Tiefe und Qualität der Tieftonwiedergabe waren Chassis mit einem maximalen Korbdurchmesser von 17 Zentimeter bei gleichzeitig sehr großem Hubvermögen erforderlich. Die Auswahl für die DS-Axial electronic fiel auf den preiswerten aber dennoch hochwertigen Tieftöner SWM-68 von Mivoc. Dieses Chassis ist aufgrund der Antriebsdaten und Thiele-Small-Parameter (TSP) sehr gut für einen Einsatz in kompakten Gehäusen geeignet. Gleichzeitig gewährleistet der Hub von +/- 6,3 Millimeter bei Einsatz zweier Chassis das für die Tieftonwiedergabe erforderlich Volumen der Luftbewegung. Das Mivoc Chassis ist zudem mit einer sehr stabilen Papiermembrane aufgebaut und die für ein Chassis dieser Größe recht üppige Schwingspule mit 38 Millimeter Durchmesser stellt die für den hiesigen Einsatzzweck erforderlich hohe elektrische Belastbarkeit sicher. Der Frequenzgang ist im eingesetzten Frequenzbereiche nahezu frei von Resonanzen und hinreichend linear. Dieses Chassis ist zwar nur mit einem einfachen Blechkorb ausgestattet, der jedoch eine sehr gute Stabilität aufweist. Mit einem Druckgusskorb wäre der Klang m.E. nicht besser, aber das Chassis deutlich teurer. Für den Mittelhochtonbereich der DS-Axial electronic kommt der neue Omnes Audio Koaxial-Lautsprecher OA CX3.1 zum Einsatz. Gute Koaxialchassis zeichnen sich bei korrekter Konstruktion u.a. dadurch aus, das die sog. akustischen Zentren der Einzellautsprecher sich auf einer Ebene und bei sehr guten Vertretern dieser Klasse sogar auf einen Punkt befinden. Dies hat den Vorteil, dass alle Schallwellen des Frequenzbereichs von einem Punkt ihren Ausgang nehmen können. Ungeachtet dessen war wegen der kleinen Schallwandgröße der Einsatz von getrennten Mittel- und Hochtonchassis kaum möglich. Omnes Audio CX3.1



Bestückung


Der Gehäuseaufbau ist als schmale Regalbox gestaltet (20,7 x 30,0 * x 49,6 cm BxTxH) mit zwei Kammern mit je nur ca. 3,7 Liter netto für jeden Tieftöner, einer ca. 1,5 Liter-Kammer für den Mitteltöner und einer weiteren zur Aufnahme der Elektronik. Die Kanten der Schallwand sind mit einem Radius von ca. 20 Millimeter zu verrunden, dies lässt sich auch ohne Fräse sehr einfach durch eine Viertelstableiste (19x19mm) herstellen. Die zweite Box ist spiegelbildlich aufzubauen. Alle weiteren Details siehe Bauplan.


  


     



Bei der hier gegebenen Bestückung mit zwei Tieftönern und einen Mittelhochtonkoaxialchassis sowie der realisierten Übernahmefrequenz würde sich auf den ersten Blick eine sog. D'Apollito-Anordnung aufdrängen. Aus Gründen einer günstigen Abstrahlrichtung sollte der Hochtöner i.d.R. in etwa auf Ohrhöhe (ca. 85 bis 95 cm über dem Boden) platziert werden. Bei einer D'Apollito-Anordnung würde das jedoch hier dazuführen, dass die kleine Box auf einen recht hohen Sockel oder relativ weit oben in einem Regal stehen müsste. Dies hätte dann wieder zur Folge, dass die Oberkante der Box auch recht weite oben wäre (ca. 110 - 120 Zentimeter über Boden). Eine solche Position - insbesondere bei Aufstellung auf Ständern - würde wohl der Aufstellungsästhetik so mancher Mitbewohner und den optischen Vorteilen der kompakten Bauweise widersprechen. Mit der hier gewählten Chassisanordnung behält die Box ihre Zierlichkeit und die akustischen Nachteile dieser Chassisanordnung sind bei der hier gewählten Übernahmefrequenz auch völlig vernachlässig bar.

Die Dämmung und Dämpfung der Box ist sehr einfach und sparsam. Die Innenwände der Mitteltönerkammer sollte mit ca. 10 mm starken Filz beklebt und locker mit Polyestervolumenwatte (Teddy- bzw. Kissenwatte) gefüllt werden. Die Kammern der Tieftöner bleiben ohne Dämpfungsmaterial, da aufgrund der sehr kleinen Abmaße weder stehende Wellen im Einsatzbereich entstehen können noch höherfrequenter Schall absorbiert werden muss. (Wenn dennoch Dämpfungsmaterial in die Tieftonerkammern eingebracht wird, muss die elektronische Linkwitz-Transformation - siehe unten - angepasst werden!)


Prototyp


rechte Box


Rückseite

Blick auf
DSP und Leitungselektronik


kompl. Elektronik
Das Herzstück der DS-Axial electronic ist ihr aufwendiger elektronischer Aufbau.



Jedes Chassis wird über einen eigenen Endverstärker angetrieben. Aus Kosten- und Platzgründen wurden auf Endstufen mit dem Leistungs-IC TDA-7293 zurückgegriffen. Endstufenmodule mit dieser integrierten Halbleiterschaltung können pro IC bis zu 100 Watt NF-Leistung abgeben, lassen sich sehr kompakt aufbauen und sind in diversen Ausführungen auch als Halbfertigmodule am Markt erhältlich. Klanglich befinden sich die Verstärker auf hohem Niveau, selbst namhafte Hersteller von Aktivlautsprechern bedienen sich in ihren Spitzenmodellen auch dieser ICs.

Ich verwende zwei modifizierte Stereo-Module der Firma Yuan Jing Audio. Diese Module sind mit Netzteil, Lautsprecher-Schutzschaltung und Einschaltverzögerung versehen. Der Kühlkörper für die TDA 7293 sollte hinreichend dimensioniert sein. Hier wurde für beide Module ein gemeinsamer Profilkühlkörper mit den Maßen 100x160x40mm und einer Kühlleistung von 0,7K/W verwendet. Bei Dauerbetrieb oder hohen Leitungsanforderungen und bei höheren Trafosekundärspannungen, sollte je TDA-Board ein eigener Kühlkörper dieser Größe verwendet werden oder der Kühlkörper sollte eine Kühlleistung von 0,4 bis 0,25K/W aufweisen.



Die TDA-7293 Stereo Amplifier-Boards sind u.a. über die Marktportale Alibaba.com und auch über ebay zu beziehen. In Deutschland sind diese Bausteine u.a. bei AudioCreativ erhältlich.

Für den Einsatz in der DS-Axial electronic müssen die TDA-Module jedoch noch etwas modifiziert werden. Zunächst müssen die Gleichrichterbrücken am Eingang der Stromversorgung ausgebaut und eine Verbindung zu den Klemmen der Versorgungsspannung hergestellt werden. Ferner müssen die beiden 0.22 Ohm Widerstände in den Lautsprecherausgangsleitungen (sofern vorhanden) durch Drahtbrücken ersetzt werden. Ferner müssen die Dioden der Spannungszuführung für die Lautsprecherschutzschaltung an der Anode aus den Platinen ausgelötet und mit einen Kabel direkt mit dem Netztrafo verbunden werden. Die Diode ist auf der Platine unterhalb des vorderen großen Siebelkos, links neben den Lautsprecherklemmanschlüssen zu finden.

Für die gemeinsame Stromversorgungen der beiden Endstufenbords muss ein gesondertes Netzteil aufgebaut werden. Unter den gleichen Quellen wie für TDA-Module sind auch fertig aufgebaute Netzteile erhältlich. Als Netztrafo ist ein vergossener Ringkerntrafo mit 2x25V mit 160VA bis 225VA zu verwenden.

  


Ein besonderes Augenmerk ist zur Vermeidung von Brummneigungen auf die sorgfältige Masseverbindung zu legen. Alle Masseverbindungen sollten mit ausreichenden Querschnitt (mind. 2,5mm²) sternförmig von der zentralen Masse des Netzteils zu den Endstufenmodulen geführt werden. Die Masseleitungen sollten jeweils vom Netzteil direkt zum Fußpunkt der großen Siebelkos und von dort am Boden der Platine über den Masseanschluss der Lautsprecher weiter zur Masse des Signaleingangs geführt werden. Die Massekabel sollten unbedingt verlötet und nicht an den Klemmen verschraubt werden.


Aufbau mit zwei TDA-7293 2-Kanal-Endstufenbords und Netzteil, rechts mit MiniDSP


Alle Lautsprecherchassis werden mit deren "Pluspol" an ihren Verstärkerausgang angeschlossen. Zur Vermeidung von Brummschleifen müssen die Masseleitungen der Chassis unbedingt an Masse der jeweiligen Lautsprecherklemmen des Verstärkermoduls an geschlossen werden und dürfen nicht direkt zur zentralen Masse auf dem Netzteil geführt werden.

Alle weiteren Details zum Aufbau der Endstufen und des Netzteils sind bitte dem Schaltplan zu entnehmen.

Optinal kann die DS-Axial electronic mit einer Einschaltautomatik - wahlweise mit Einschaltstrombegrenzung - ausgestattet werden.


Schaltplan und Platine der Einschaltautomatik als PDF und im Cadsoft Eagles-Format.


Bei der Ausgestaltung der Frequenzweiche standen sowohl eine aktive Analogweiche (Eigenbau) als auch eine Digitale Sound-Prozessor-Weiche (DSP) zur Wahl. Für DS-Axial electronic habe ich mich aus Gründen der hohen Flexibilität für eine DSP-Weiche und gegen die - m.E. noch immer etwas besser klingende - Analogweiche entschieden. Zum Einsatz kommt ein miniDSP 2x4 Boxed (Datenblatt) mit 2-Way Crossover ADV 2.1 Plug-In.


MiniDSP 2x4 Boxed
Oberfläche des 2-Way Crossover ADV 2.1 Plug-In


Für die DS-Axial electronic ergaben sich unter Berücksichtigung des Abstrahlverhalten, insbesondere des Bündelungsverhaltens der einzelnen Chassis sowie eines möglichst geringen Gesamtklirr bei gleichzeitig noch möglichst hohen Maximalpegel Übernahmefrequenzen bei ca. 400 Hz und ca. 3.200 Hz. Die Basswiedergabe wird mittels Linkwitz-Transform auf einen Hochpass 2. Ordnung mit 30 Hz Eckfrequenz bei einer Güte von Q=0,5 abgestimmt. Dies ist das Standard-Setting der DS-Axial electronic. Weitere Settings (z.B. Party Setting) stehen zur Verfügung, siehe unten.

Der miniDSP ist wie folgt anzuschließen:
  • Output 1: Hochtöner
  • Output 2: Tieftöner unten
  • Output 3: Mitteltöner
  • Output 4: Tieftöner oben
  • Input 1 + 2: Cinch-Eingangsbuchse im Gehäuse
  • USB-Anschluss: USB-Eingangsbuchse im Gehäuse
  • Stromversorgung: +5V Anschluss des DS-Axial Netzteils (Stabi-IC LM317T), siehe Schaltplan


Der Gesamtfrequenzgang der Box zeigt mit DS-Axial Standard-Setting einen recht linearen Verlauf und bieten damit eine gute Grundlage für eine sehr hochwertige Wiedergabe.


Frequenzgang (» 200Hz skaliert) der DS-Axial electronic mit Standard-Setting 30 Hz, Q 0,5

Die Frequenzgänge der DS-Axial electronic - hier am Beispiel mit ds-axial_pres-Setting (Details siehe unten) mit etwas mehr Präsenz- und Höhenbetoung für stark bedämpfte Räume - verlaufen auch unter verschiedenen Winkel hinreichend "parallel", so dass ein gleichmäßige Energieverteilung im Raum gewährleistet ist.


Frequenzgang (» 200Hz) der DS-Axial electronic mit ds-axial_pres-Stetting unter Winkel 60°, 45°, 30°, 15°, 0°, -15°, -30°, -45°, -60°



Polardiagramm (» 200Hz)

Der Nahfeldfrequenzgang der Tieftöner (Std.-Setting) verdeutlicht die sehr tiefreichende Bandbreite.


Abstimmungsvarianten
Bei den langen Hörproben zeigten sich mal wieder die sehr unterschiedlichen Anstimmungsgeschmäcker. So bevorzugten einige eine leicht zurückhaltende, andere eine präsentere Mitteltonwiedergabe.
Echter Wandregalbetrieb
Wenn die Boxen tatsächlich in einem ansonsten auch gut gefüllten Wandregal betrieben werden, kann es durchaus sinnvoll sein, die Kompensierung des sog. Baffle Step etwas zurückzunehmen.
Für all dies bietet der miniDSP fast unbegrenzte Möglichkeiten.

DS-Axial electronic Settings, Stand 15.11.2019
  1. ds-axail_std.xml - empfohlende Abstimmung, neutral, 30 Hz, Q = 0,5
  2. ds-axail_engl.xml - wie 1., jedoch mit leichtem Pegelabfall zu hohen Frequenzen (englische Abstimmung)
  3. ds-axail_pres.xml - wie 1., jedoch mit leichter Höhen- und Präsenzbetonung für stark bedämpfte Raume optimiert
  4. ds-axial_wand.xml - wie 1., jedoch für direkte Wand- und vollintegrierte Regalaufstellung optimiert
  5. ds-axial_maxbass.xml - wie 1., jedoch auf max. tiefen Bass (25 Hz, Q = 0,7) optimiert
  6. ds-axail_maxbass+pres.xml - wie 3. + 5., Höhen- und Präsenzbetonung und auf max. tiefen Bass (25 Hz, Q = 0,7) optimiert
  7. ds-axial_maxspl.xml - auf maximalen Pegel optimiert (Party Setting: 40Hz, Q = 0,9)
DS-Axial electronic Download der DSP-Settings


Der Klang
Die DS-Axial electronic zeichnet sich durch eine neutrale und lebendige Musikwiedergabe aus. Dabei stellen diesen Boxen eine schöne Räumlichkeit mit einem detailgetreuen klanglichen Abbild des musikalischen Geschehens in den Raum. Die breitbandige Aufteilung der Weiche garantiert stets die detailreiche und gut durchhörbare Wiedergabe des besonders klangwichtigen Mitteltonbereichs. Die Hochtonwiedergabe steht dem nicht nach. Die schnelle und leichte Metallkalotte ist frei von jeder Schärfe und in der Detailauflösung faszinierend. Die Tieftonwiedergabe ist nicht nur in Bezug auf die Gehäusegröße mehr als beeindruckend. Bässe kommen "rabenschwarz" mit fühlbarem Druck aus den Boxen.

Mein Fazit
Die Neutralität, Ausgewogenheit und der extrem tiefe, vor allem druckvolle trockene Bass der DS-Axial electronic können begeistern.


Anschlussdaten:
  • Eingangsempfindlichkeit für Vollaussteuerung: 0,775 Veff NF (Cinch)
  • Eingangsimpedanz: 6 kOhm
  • MiniDSP Settingport: USB A
  • Netzanschlussspannung: 230V AC


DS-Axial electronic Baumappe

DS-Axial electronic Kosten pro Box: ab ca. 550,- EUR (Stand: Oktober 2018)
  • Chassis
    TT: 2x Mivoc SWM 68 ab ca. 58,- EUR 2 St.
    MHT: Omnes Audio CX3.1 ab ca. 45,- EUR

  • Elektronik
    Weiche: miniDSP Boxed mit 2-Way Crossover ADV 2.1 Plug-In ab ca. 129,- EUR
    TDA Verstärker (2x): TDA-7293 Stereo Amplifier 2 Bausätz ca. 45,- EUR oder 2 Fertigmodule ab ca. 80,- EUR
    Kühlkörper: V6506K Profilkühlkörper, 100x160x40mm, 0,7K/W ab ca. 15,- EUR
    Netzteil: Netzteil ab ca. 25,- EUR
    Trafo: Ringkerntrafo (2x 22-26V mit 160VA bis 225VA) ab ca. 35,- EUR
               Ringkerntrafo vergossen ab ca. 50,- EUR
    Kleinteile: Aluplatte, Schrauben, Bolzen, Stecker, Schalter etc. ab ca. 80,- EUR

  • Gehäuse
    Dämpfungsmaterial und Zubehör ab ca. 20,- EUR
    Holz ~1,7 m² 19mm MDF- oder Spanplatte (roh), Leim etc. ab ca. 30,- EUR


  • Dieses Prototypenboxen Paar der DS-Axial electronic kann für nur 990,- EUR erworben werden. Der Materialpreis dieser Ausführung beträgt allein über 1.300.- EUR., bei Interesse Kontakt siehe hier
Sicherheitshinweis:
Der Umgang mit 230V Netzspannung kann lebensgefährlich sein und sollte nur unter Einhaltung der einschlägigen Sicherheitsregeln und von Personen mit entsprechender Fachkenntnis erfolgen. Alle Ausführungen und Angaben zu den hier genannten Methoden und Techniken erfolgen ohne jede Gewähr und jede Nutzung der hiesigen Angaben und Pläne sowie der Nachbau der Geräte erfolgt stets auf eigenes Risiko des Lesers. Eine Haftung des Autors - gleich aus welchem Rechtsgrund - ist ausgeschlossen sofern ihm nicht Vorsatz zur Last fällt.


Technischer Stand: November 2019



Top