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Workshop: Praxistipps für die Klein-PA

Praxistipps für die Klein-PA

Praxistipps für die Klein-PA

Praxistipps für die Klein-PA

Die meisten Bands brauchen für den Gesang, für Keyboards und die Wiedergabe von Konserven eine Verstärkeranlage. Die soll transportabel sein und gleichzeitig einen „Fullrange“-Sound haben, bei dem auch die Bässe einigermaßen zu hören sind. Die einfachste Lösung ist ein Powermixer mit 2 Boxen. Auch die Zusammenschaltung eines Mischpultes mit 2 Aktivboxen ist ganz praktisch. Etwas flexibler ist man, wenn ein Mischpult und eine Endstufe in einem Rack zusammengefasst sind, dann hat man mehr Kombinationsmöglichkeiten und kann die Ausgangsleistung durch eine andere Endstufe mal erhöhen oder die Zahl der Kanäle durch ein anderes Mischpult erweitern. Bei den Boxen sucht man einen brauchbaren Kompromiss zwischen Größe und Basswiedergabe. Kleine Boxen mit einem Tieftöner mit bis zu 10 Zoll haben eher Schwierigkeiten, einen guten Basssound zu erbringen. Ein 15-Zoll-Basslautsprecher hat schon ordentlichen Bassdruck, dafür kommen die Mitten manchmal zu kurz, und die Boxen haben schon eine unhandliche Größe. Die in der Mitte liegende Box mit 12-Zoll-Basslautsprecher scheint für viele Anwender die beste Wahl, die Hersteller bieten daher in dieser Kategorie eine breite Auswahl von aktiven und passiven Modellen mit Preisen von 100 bis 500 Euro an.

Die LD 122 ohne Gitter

Größe versus Bass

Als Beispiellautsprecher habe ich mir die recht preisgünstige passive LD 122 angeschaut, die bei einem Preis von rund 130 Euro einen guten Ruf genießt. Auch bei Amazona wurde die Box schon getestet. Die Belastbarkeit ist mit 350 Watt RMS angeben. Da die Hersteller manchmal zur Übertreibung neigen, lohnt sich ein Blick in das Innere des Gehäuses. Während es früher oft eine abnehmbare Rückwand gab, wird heute die Box durch Herausnehmen des Basslautsprechers nach vorne geöffnet. Bei der LD 122 ist ein Eminence EG12L einbaut, der auch unter der Bezeichnung Gamma 12 bekannt ist. Er wird vom Hersteller mit 300 Watt RMS angegeben, die Angaben von LD-Systems sind also leicht übertrieben. Der Tieftöner macht aber durchaus eine soliden Eindruck: Der Magnet hat eine ordentliche Größe und verfügt über eine Polbohrung, die zur Ableitung der Hitze und zu einer verzerrungsarmen Basswiedergabe beiträgt. Findet man hier ein schwächliches Chassis mir Spar-Magnet, lohnt sich oft einen Umrüstung. 200 Watt sollte eine Box heute schon aushalten können. Messen kann man die Belastbarkeit selbst nur schwer, da die Belastungsgrenze letztlich nur durch die Zerstörung des Lautsprechers während der Prüfung festgestellt werden kann. Allerdings kann man meistens schon beträchtliche Verzerrungen und eine starke Kompression hören, wenn man sich der Belastbarkeitsgrenze nähert.

Ein stabiles Gitter ist wichtig

Passiv-PA-Boxen sind meistens nicht gegen Überlastung abgesichert, daher empfiehlt es sich, bei der Lautstärke und besonders was das berüchtigte Rückkopplungspfeifen angeht, Vorsicht walten zu lassen. Im Falle einer hochfrequenten Rückkopplung fließt schnell die gesamte Endstufenleistung in den Hochtöner, was dieser garantiert nicht aushält und daher in Sekunden durchbrennt. Ein typisches Rückkopplungspfeifen könnte z.B. bei einer Frequenz von 6 kHz auftreten. Auf unserer passiven 2-Weg-Box von LD-Systems steht z.B. einen Nennbelastbarkeit von 350 Watt, die Endstufe verfügt in unserem Beispiel über eine Nennleistung von 150 Watt pro Kanal (alles an 8 Ohm). Warum geht die 350-Watt-Box kaputt, obwohl die Endstufe nur 150 Watt hat?

Physik des Rückkopplungspfeifens

Hier lohnt es sich, einige physikalische Zusammenhänge zu betrachten. Punkt 1: Die Endstufenleistung wird in der Regel als RMS- oder Sinusleistung angegeben, beide Bezeichnungen bedeuten ungefähr das gleiche. Die RMS-Leistung ist die Dauerleistung einer Endstufe an einem bestimmten Lastwiderstand und einer bestimmten Höhe der Verzerrungen. Der Lastwiderstand wird meist dazu genannt, in der Regel sind es 4 und 8 Ohm, einige Endstufen können auch an 2 Ohm betrieben werden. Die Höhe der Verzerrungen bei der Nennleistung wird besonders bei Billiganbietern oft verschwiegen, typisch wäre ein Wert von 1% Klirrfaktor und darunter. Das heißt also, dass unsere Beispielendstufe X eine Dauerleistung von 150 Watt an 8 Ohm bei 1% Klirrfaktor abgeben kann. Bei dem bekannten Rückkopplungpfeifen kann die Endstufe aber unter Umständen voll übersteuert werden und in diesem Falle gibt sie möglicherweise 200 Watt bei 30% Klirrfaktor ab. Hier erkennt man, wie wertvoll ein eingebauter Endstufenlimiter ist, der Spitzenleistung (grob gesagt) auf die Nennleistung begrenzt.

Ein Blick ins Innere

In unserem Beispiel fließen jetzt also 200 Watt in die LD 122, das sollte sie doch eigentlich aushalten, da die angegebene Belastbarkeit noch nicht überschritten wird. Wir haben aber ein Signal von 6 kHz und 200 Watt Leistung! Nehmen wir an, es handelt sich um eine typische 2-Weg-Box, dann trennt die eingebaute Lautsprecherweiche das Gesamtsignal in zwei Bereiche, tiefe Töne unter z.B. 3 kHz gehen an den Tieftöner, hohe Töne über 3 kHz gehen an den Hochtöner. Bei einer Trennfrequenz von 3 kHz wird also unser 6 kHz-Ton durch die Weiche voll an den Hochtöner weitergereicht. Dieser hat in der Regel aber nur einen Bruchteil der Belastbarkeit, die der Tieftöner hat. In unserem Beispiel hält der Hochtöner BMS 4524 der LD-Box alleine nur 25 Watt aus. Was passiert also, wenn der 6 kHz-Ton mit 200 Watt in den Hochtöner fließt? Es gibt eine kurze Rauchwolke.

Klein-PA

Der Tieftöner

Ersatzschwingspulen

Wer diesen Zusammenhang einmal verstanden hat, wundert sich nicht mehr darüber, wenn er in Proberäumen von Bands und Lagerhallen von Beschallern massenhaft Boxen mit durchgebrannten Hochtönern findet. Billige Hochtöner lassen sich oft nicht auseinandernehmen und müssen daher komplett ersetzt werden. Für Marken-Hochtöner bekommt man in der Regel Ersatzschwingspulen, diese können aber leicht die Hälfte des Gesamtpreises kosten. Typische Preise liegen bei 60 bis über 100 Euro, kein billiger Spaß also. Für ältere Hochtöner-Modelle ist oft gar kein Ersatzteil mehr aufzutreiben. Kleine Missgeschicke in der Beschallung können also kostspielige Folgen nach sich ziehen.

Klein-PA

Die Lautsprecherweiche

Feuerversicherung

Mehrweg-Aktivboxen haben diese Probleme nicht, wenn in jedem Weg ein eigener Limiter eingebaut ist. Dann leuchtet im Übersteuerungsfalle höchstens eine rote Lampe, wenn der Limiter einsetzt, kaputtgehen kann da nichts, weil der Limiter die Leistung für jeden Lautsprecher auf eine ungefährliche Höhe begrenzt. Die Profibeschaller kennen auch für passive Boxen eine Methode, um die Hochtöner vor Überlastung zu schützen: die berühmte Bremsbirne. Früher wurden oft Autoglühlampen verwendet, heute nimmt man am besten 12-Volt-Halogenbirnchen in verschiedenen Leistungsstufen. Eine Glühbirne ist elektrisch gesehen ein Kaltleiter, d.h. im kalten Zustand hat die Birne einen sehr geringen Widerstand, bei steigender Spannung und damit steigender Leistung wird die Birne warm, fängt an zu glühen und der Widerstand steigt stark an. Schaltet man also eine Glühbirne in Reihe zum Lautsprecher, hat man einen elektrischen Simpel-Limiter, der in der Praxis erstaunlich gut funktioniert. Bei niedriger Leistung bleibt die Birne kalt und hat eine Widerstand von unter 1 Ohm – die Funktion des Lautsprechers wird also kaum beeinflusst. Bei steigender Leistung wird die Birne zu einem leistungsabhängigen Vorwiderstand für den  Lautsprecher. In unserem Beispiel leuchtet die Halogenbirne im Rückkopplungsfall auf, die Leistung teilt sich dann durch die Reihenschaltung zwischen Birne und Lautsprecher auf, der Gesamtwiderstand wird höher und die Leistung begrenzt. Im Extremfalle brennt die Birne sogar durch.

Ein einfacher Schaltplan

Ein einfacher Schaltplan

Welche Bremsbirne brauche ich?

Halogenlampem gibt es in folgenden Leistungsstufen: 5, 10, 20, 35, 50 und 100 Watt. Um festzustellen, welche Größe eine für meinen Hochtöner passende Begrenzung bewirkt, kann man die Birne einfach an einem 8-Ohm-Lastwiderstand testen. Am besten macht man sich eine kleine Tabelle, in der die Messergebnisse der Lampen aus jeder Leistungsstufe aufgezeichnet sind. Die Spannung misst man mit einem Multimeter über dem Lastwiderstand. Das Ergebnis für die 35-Watt-Halogenbirne könnte also so aussehen:

  • beginnendes Aufleuchten: 12 Volt entspricht 19 Watt
  • mittleres Leuchten: 16 Volt entspricht 34 Watt
  • sehr helles Leuchten: 24 Volt entspricht 75 Watt

Da der BMS-Hochtöner nur mit 25 Watt angegeben ist, scheint mir diese Birne schon zuviel durchzulassen, daher würde ich in diesem Falle eine 20-Watt-Birne in eine der Leitungen des Hochtöners schalten. Noch intelligenter ist es übrigens, die Bremsbirne vor den Hochpass in der Weiche einzulöten, hier ergeben sich etwas andere Verhältnisse, die ich vielleicht ein anderes mal genauer untersuche.

Klein-PA

Der BMS-Hochtöner

Klein-PA

Hochtöner mit Bremsbirne

Studiomonitore

Auch im Studio ist diese Brandschutzmaßnahme für die Nerven des Toningenieurs sehr beruhigend. Durch Schaltungsfehler, manchmal auch durch unsachgemäßes Eingreifen von Besuchern, können auch hier Rückkopplungen entstehen und die wertvollen Hochtöner zerstören. Außerdem hört mancher Musiker gerne seinen Sound in Konzertlautstärke, was die Hochtöner an den Rand ihrer Leistungsfähigkeit bringen könnte. Bei meinen Atlanta HiFi-Boxen, die ich nach Einmessung als Abhörlautsprecher verwende, habe ich alle drei Wege mit den passenden Bremsbirnen ausgestattet. Durch die Bassreflexöffnung kann man übrigens im Ernstfall das Aufleuchten der Birnen gut erkennen und sofort zum Lautstärkeregler greifen.

Klein-PA

Studiomonitor-Hochtöner mit angelöteter Bremsbirne

Wirkungsgrad

Ein wichtiger Qualitätsaspekt ist auch, wieviel Energie ein Lautsprecher aus dem Strom der Endstufe in Schallleistung umwandelt und wieviel dabei verloren geht. Ein einfacher Test besteht im Vergleich mit einer bereits bekannten Box. Die LD 122 habe ich mit einer ebenfalls passiven KMT CS215 verglichen, die einen guten Wirkungsgrad aufweist. Bei unveränderter Lautstärkeeinstellung habe ich einfach das Lautsprecherkabel von der einen Box abgezogen und an die anderen angeschlossen. So kann man die Boxen grob vergleichen. In unserem Beispiel waren beide Boxen ungefähr gleich laut, ein gutes Ergebnis für die Box von LD-Systems. Soundmäßig hab ich diese beiden Passiv-Boxen mit der etwa gleich großen Aktiv-Box VL-250 von KME verglichen, wobei die KME des ausgeglichensten Eindruck machte. Vermutlich hat der Hersteller bei der KME noch einige Korrekturen des Frequenzgangs im eingebauten Verstärker vorgenommen, ein typischer konstruktiver Vorteil von Aktivboxen.

Klein-PA

Links zwei passive Boxen, die rechte Box ist aktiv.

Fazit

Die Leistungsgrenzen eines Lautsprechers kann man durch Aufschrauben wesentlich besser einschätzen. Kleine Maßnahmen zum Schutz vor Überlastung kosten zwar etwas Arbeit, aber kaum Geld. Wer zur richtigen Bremsbirne greift, braucht in Zukunft nie wieder nach Herstellern von Ersatzschwingspulen zu fahnden.

Klangbeispiele
Forum
  1. Profilbild
    tomkittel

    Mich würde interessieren, wo es die LD122 für 130 Euro gibt, wie im Artikel beschrieben. In allen Läden, die ich kenne, kostet sie ziemlich genau das Doppelte!

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