Der blaue Klaus

Der blaue Klaus
Der blaue Klaus

Der blaue Klaus war mein erster Elektrostat basierend auf gebogenen Lochblech-Statoren und diente dazu, das Tauglichkeit des Konzeptes zu eruieren.

 

Die Biegung der Statoren erhöht die mechanische Stabilität beträchtlich. Es ist auch eine leichte Aufweitung der Abstrahlcharakteristik im Hochtonbereich erreichbar. Nichtsdestotrotz ist der sweet spot recht eng begrenzt.

Der Bau ist aufwändiger und die Kosten deutlich höher als bei einem Drahtstator-Panel. Ausserdem benötigt man einen qualitativ deutlich besseren, tendenziell teureren Übertrager weil die elektrische Segmentierung entfällt und somit der Übertrager auf die komplette Panel-Kapazität ausgelegt werden muss. Damit sind auch externe amplituden-korrigierende Massnahmen in der Weiche nötig. Gebogene Statoren ermöglichen nur einen geringen Hub der Membran und scheiden damit als Vollbereichs-Panele aus.

Also sprechen durchaus gewichtige Gründe gegen den gebogenen Blechstator.

Für ihn sprechen die höhere Effizienz und die je nach Panelgröße deutlich geringeren Übertragerfaktoren von 1:50 bis 1:70. Das ESL-Mantra lautet Effizienz-Effizienz und nochmals Effizienz. Es ist ein typischer Anfängerfehler (und selbst im Profibereich allzu häufig zu finden) diesen Faktor zu missachten und zu versuchen ohnehin inhärent ineffiziente Vollbereichswandler als Erstlingswerk zu kreieren. Mit jedem Hz unter 150Hz wachsen die Probleme weiter an. Tiefe Frequenzen erfordern größere Stator-Stator-Abstände, weichere Membranaufhängungen, höhere Signalspannungen, dickere überschlagsfestere Isolationen, höhere Übertragerfaktoren, mehr Leistung, etc. etc. Die Nachteile sind so gravierend, daß die Forderungen nach frequenzmäßiger Beschränkung und maximaler Effizienz zu Hauptanforderungen werden. Höhere Übertragerfaktoren Ü gehen bei ansonstem gleichem Aufbau immer mit verschlechterten Eigenschaften des Übertragers einher. Niedrige Üs sind also eine gewichtige Forderung im Kampf um die letzten Klangprozente.

Klanglich äussert sich das in einer  lebendigeren ´dynamischeren´, echteren Spielweise. Inhärent ineffiziente ESL wie z.B. Audiostatics, Finals -die nach sehr hohen Ausfallquoten mit dem gleichen Arbeitsprinzip weitermachen und unter dem Label Pio umfirmiert haben-  und als prominentestes Beispiel die Quads klingen vergleichsweise lahm und langweilig.

Gebogene Lochbleche als Statoren müssen aufwändig isoliert werden, während die Isolierschichten bei Drähten ab Werk kommen. Gerade die rauhe Ausstanzseite der Bleche stellt eine äusserst hohe Hürde in Bezug auf das Aufbringen einer ausreichend überschlagssicheren Isolierschicht dar. Hier, von aussen unsichtbar, steckt das KnowHow das sich letzlich im Preis, in bestimmten Messwerten und im Klang niederschlägt.

Als DIYer ist man ja durchaus leidensfähig und so stecken alleine in den Blechen ungezählte Arbeitsstunden der Vorbereitung der Lackierung und der Lackierung selbst. Das Ergebnis ist eine belastbare sichere Isolierschicht, die eine überdurchschnittliche Effizienz des Panels erlaubt. Während typische (kommerzielle) Drahtstator-Panele mit Polarisationsspannungen von 5kV-10kV und ähnlich hohen Signalspannungen erzielen diese Panele bis zu 10dB mehr Pegel an Spannungpegeln unter 2kV. Neben dem reinen Sicherheitsaspekt bedeuten niedrigere Spannungspegel auch deutlich verzögerte Alterungsprozesse der eingesetzten Materialien.

Als Übertrager kommen zwei einfache Ringkern-Netztrafos der 80VA-Klasse zum Einsatz mit je einer 230V und einer 6V Wicklung. Die 6V-Sekundärwicklungen als Primärseiten parallel zusammengeschaltet, die 230V-Primärwicklungen als Sekundärseiten seriell mit Mittelabgriff geschaltet. Die geringe Induktivität der Trafos erlaubt keine Wiedergabe tiefer Frequenzen, ist aber mehr als ausreichend für Trennfrequenzen >100Hz auf die man ja sinnvollerweise ohnehin beschränken sollte.

Die Trafos sind prim-sek mit mindestens 4KVrms Überschlagsfestigkeit spezifiziert, deutlich höher und langlebiger als jeder Spezial-Übertrager.

Die Kopplung der Wicklungen ist sehr gut, was man an den großen elektrischen Phasenwinkeln messen kann. Die Bandbreite mit angeschlossenem Panel ist typischerweise durch die geringe Streuinduktivität deutlich größer als mit klassischen EI-Übertragern und reicht für Panele mit bis zu ca. 1nF Kapazität aus.

Die Wicklungskapazitäten sind höher, gehen aber nur 1:1 mit Ü in die Lastberechnung ein (die Panelkapazität geht quadratisch mit Ü ein) und spielen hier eine untergeordnete Rolle. Als Ü ergibt sich 2x(230V/6V)xWirkungsgrad des Trafos (hier um 90% --> ~1:70)

Die Polarisationsspannung wird mit einer einfachen Kaskade erzeugt.

Die Membran eines ESL sollte für maximale Effizienz so straff wie möglich gespannt werden. Das ergibt zwangsläufig hohe Resonanzfrequenzen >100Hz. Das Einsatzgebiet beginnt damit >200Hz. Gewählt wurde als Trennfrequenz 250Hz.

Das Bassteil musste sich daran orientieren. Ziel war es mindestens eine Oktave um die Trennstelle herum eine möglichst gleiche Abstrahlcharakteristik und falls möglich einen spiegelbildlichen Amplitudenverlauf zu erzielen. Der Theorie nach sollte dann ein unhörbarer Übergang zwischen Bass und ESL möglich sein.

Das Panel strahlt eine dipolare Zylinderwelle ab. Damit muss der Bassteil fast zwangsläufig ein hoher Dipol-Bassturm werden. Ein Dipol ist ein offenes System, welches die elektrischen Parameter der Basschassis nur geringfügig verändert. Je nach Bauform sinkt die Resonanzfrequenz sogar. Der Qt-Faktor bleibt nahezu auf seinem Freiluftwert. Interessanterweise verändern sich die Parameter stärker je kleiner die Bauform ist. Gewählt habe ich eine leicht trapezoid nach hinten verjüngende kleine Bauform (A-Form) mit 200mm Breite, 250mm Höhe/Basschassis und 200mm Tiefe, das die Resonanzfrequenz um bis zu 5Hz senkt. Bei einer angestrebten unteren Grenzfrequenz von ca. 35Hz durfte der Wunschtreiber um 40Hz aufweisen, wünschenswerter Weise mit einem Qt um 0,5 bis 0,7. Zudem war der Aussendurchmesser auf maximal 20cm-Klasse begrenzt. Im Westra KW180-2694 fand ich einen Kandidaten, der mit 188mm Durchmesser, einer Fs von 42Hz und schön hohem Qt sehr geeignet schien und mit ca. 20€ auch bei Verwendung von 8 Chassis pro Bassturm ein verschmerzbares Loch in die Kasse riss. Eine sauber beschichtete Papiermembran mit Gummisicke, montiert in einem Blechkorb mit ansehnlicher hübscher Front und ein Doppelmagnet mit abschirmender Blechkappe gehören zu den Ausstattungsmerkmalen dieses Treibers. Die Schwankungsbreite der Parameter war akzeptabel innerhalb +-10%. Mit +-4mm Hub linearem stellt der Westra im 8er-Pack ausreichend Verschiebevolumen für hohe Basspegel zur Verfügung. Im Dipolgehäuse reduzierte sich die Resonanzfrequenz tatsächlich auf 35Hz. Der Amplitudengang hatte den Dipol-typischen Verlauf mit einem konstanten Anstieg oberhalb 35Hz bis zur 1. Kammerresonanz bei knapp 300Hz mit folgendem steilen Abfall und fast spiegelbildlich zum ebenfalls steilen Abfall des Panels unterhalb seiner Resonanzfrequenz. Der Anstieg oberhalb 35Hz verläuft durch den hohen und fast idealen Qt von knapp 0,6 der Treiber gutmütig und bedarf nur geringer Entzerrung.

Dem entsprechend konnte die aktive Frequenzweiche relativ einfach ausgeführt werden und unterstützt eigentlich nur das Treiber eigene Verhalten. Die Treiber müssen nicht mit übermäßiger Verstärkerleistung auf Spur geprügelt werden und danken das durch sauberes Verhalten.

Die zwangsläufige größere Höhe des Bassturms aufgestellt neben dem Panelteil erlaubt es, unterhalb des Panels ein Gehäuse für die Elektronik einzusetzen und so beide Baugruppen auf gleiche Höhe zu bringen. So kann der Lautsprecher nicht nur im Sitzen sondern auch im Stehen gehört werden.

Das Problem der Verringerung der Auswirkungen des akustischen Kurzschlusses und der Verbindung des Panels mit dem Elektronikgehäuse konnte durch ein besonderes Aluminiumprofil gelöst werden. Das Profil hat einen Bananenförmigen Querschnitt und eine U-förmige schmale Aufnahme an einer Seite, die der Aufnahme des Panels dient. Das hohle Profil kann zur Dämpfung mit Sand oder ähnlichem gefüllt werden. Passende Kunststoffstopfen lieferte der Hersteller gleich mit. Ein Paar gebogene Querspangen aus Alu-Rechteckmaterial  reichen aus, um dem ganzen Gebilde mit nur 4-6 Schrauben Halt zu geben.

 

Das akustische Ergebnis ist mehr als zufriedenstellend. Die Theorie konnte auf beeindruckende Weise verifiziert werden. Schwere Pappe und leichte Folie können sehr wohl miteinander harmonieren.

Die ´Schnelligkeit´ und Sauberkeit der Basswiedergabe waren bemerkenswert und pari mit dem ESL-Panel. Vom klanglichen Charakter ähnelt der Dipol dem ESL in seiner freien, natürlich wirkenden Art.

Aufgrund sehr starker Raummoden vor allem in vertikaler Richtung war es mit klassischen Basssystemen in meinem Hörraum bis dato fast unmöglich tiefe Streicher und Zupfer oder eine Bassdrum zu hören. Die dipolare Zylinderwelle regt nur noch gering eine Raummode in horizontaler Achsrichtung an.

Sauber aufgelöst, trocken und konturiert, mit einem knackigen Punch im Kickbass ausgestattet fehlt zuweilen einzig der gewohnte Druck im Tiefbass.

Das wäre aber durch einen dedizierten Subwoofer, der sich auf den Bereich unterhalb 40-50Hz konzentriert -und damit unterhalb der Raummoden spielend- lösbar. Die erzielbare Dynamik liegt ein gutes Stück über dem, was man sich schmerzfrei länger antun mag. Die Verzerrungsfreiheit und  lineare Dynamikentwicklung des Systems erzeugen einen Eindruck von kaum zu erschöpfendenden Reserven und erlauben ein stressfreies Langzeithören auch mit hohen Pegeln. Es macht eben einen markanten Unterschied in der Authentizität, ob ein kleines 5cm² Kalöttchen, vielleicht noch tief angekoppelt, verzweifelt versucht einen harten Rimshot herauszuschreien, oder ob 3000cm² Membranfläche das gleiche Signal mal eben aus dem lockeren Handgelenk schütteln.