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Instrumente, Tipps
Lautsprecher Aufbau – alles, was Sie dazu wissen müssen
30
Aug
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Lautsprecher begegnen uns überall im Leben zu Hause, im Auto oder im Kino oder bei der Beschallung des öffentlichen Raums. Doch wie genau sind diese Lautsprecher eigentlich aufgebaut, wie funktionieren sie und wie kann ich selbst einen bauen?
Hier erfahren Sie alles, was Sie zu dem Thema wissen müssen.
Inhaltsverzeichnis Anzeigen
Was ist ein Lautsprecher einfach erklärt?
Ein Lautsprecher dient der einfachen Aufgabe, Energie umzuwandeln und zwar von elektrischer zu kinetischer. Diese kinetische Energie bezeichnen wir auch als Schallenergie, die wir dann zum Beispiel als Musik hören können. Das Gerät basiert damit auf dem umgekehrten Prinzip eines Mikrofons, das kinetische in elektrische Energie umwandelt.
Gute Lautsprecher zeichnen sich dadurch aus, dass die Umwandlung der elektrischen Signale mit hoher Präzision erfolgt. Es geht also von dem ursprünglichen elektrischen Signal wenig verloren. Lautsprecher können dabei in den unterschiedlichsten Formen und Größen auftreten. Am grundsätzlichen Funktionsprinzip ändert sich aber nichts.
Wie funktioniert ein Lautsprecher?
Ein Lautsprecher versetzt mithilfe einer Membran die Luft in Schwingungen. Treffen die erzeugten Schallwellen auf unser Ohr, können wir zum Beispiel Töne wahrnehmen. Das funktioniert, weil die Schallwellen unser Trommelfell in Schwingungen versetzen. Faktoren wie der Aufbau des Lautsprechers und die verwendeten Komponenten entscheiden darüber, welche Qualität die Konvertierung erreichen kann und als wie hochwertig wir den Sound wahrnehmen.
Lautsprecher arbeiten mit einer Schwingspule, durch die elektrischer Strom fließt. Da diese Schwingspulen an flexiblen Membranen befestigt sind, können sie sich vor- und zurückbewegen. Es erfolgt also eine Konvertierung des Stroms in eine mechanische Bewegung, die wiederum die akustischen Schallwellen erzeugt.
Wie erzeugt ein Lautsprecher Klang?
Lautsprecher erzeugen den Klang, indem sie die Luft in Schwingungen versetzen und auf diese Weise Schallwellen erzeugen, die dann die Ohren erreichen. Das Klangerlebnis ist dabei stark abhängig von der Aufstellung der Lautsprecher im Raum. Denn diese strahlen tiefe Töne anders ab als hohe Töne.
Hohe Töne sind mit ihren hohen Frequenzen stark gerichtet, während die tiefen Töne mit ihren niedrigen Frequenzen große Wellenlängen aufweisen. Letztere bewegen sich leichter durch verschiedene Materialien und sogar durch Wände und Holzböden. Ihr Nachbar kann daher gerade die tiefen Frequenzen gut hören. Deshalb sind Bass-Lautsprecher in Mietshäusern häufiger ein Grund für Beschwerden.
Wie ist ein Lautsprecher grundsätzlich aufgebaut?
Zum grundsätzlichen Aufbau der Lautsprecherbox gehört das Gehäuse bzw. der Lautsprecherkorb. In diesem Lautsprecherkorb befindet sich die Membran und sein Boden ist mit einem Magnetsystem verbunden. Woraus dieser Korb besteht, hängt von der Qualitätsklasse des Lautsprechers ab. Bei hochwertigen Modellen kommt Aluminiumspritzguss zum Einsatz. Die Form des Lautsprechers erhält damit eine höhere Beständigkeit.
Der Magnet besitzt einen Luftspalt, in dem der Lautsprecher das Magnetfeld erzeugt. Für die Konvertierung der elektrischen Tonsignale in Bewegungsenergie ist dabei eine Schwingspule zuständig, die in eben diesem Luftspalt sitzt. Aufgewickelt ist diese Spule auf einem Wärme sehr gut ableitenden Spulenträger, der mit der Membran verbunden ist, die selbst wiederum über eine Sicke mit dem Korb verbunden ist.
Welche Lautsprecher Bestandteile brauche ich, um einen Lautsprecher zu bauen?
Wenn Sie einen Lautsprecher selbst bauen möchten, benötigen Sie dafür eine Reihe von Bauteilen. DIY-Projekte in diesem Bereich sind aber nicht ungewöhnlich. Tatsächlich hat es Tradition, dass musikbegeisterte und handwerkliche begabte Personen sich eine Box selbst bauen. Dann besteht die Möglichkeit, alles perfekt an den eigenen Bedarf anzupassen. Folgende Teile benötigen Sie dafür:
- Hochtöner
- Mitteltöner
- Basslautsprecher
- Frequenzweiche
- Dämmwatte
- Anschlussbuchsen
- Holz für alle Boxenwände (links, rechts, oben, unten)
- Holzleim
- Frontplatte mit passenden Ausschnitten für die einzelnen Lautsprecher
- Rückwand mit passendem Ausschnitt für die Anschlussbuchse
- Rohr für Bassreflexöffnung
- Farben, Folien und anderes Material für das Finish
Nicht alle hier aufgeführten Teile sind für Ihren eigenen Lautsprecher zwingend erforderlich. Schwebt Ihnen zum Beispiel eine Bassreflexbox vor, können Sie auf einen Basslautsprecher verzichten. Daher ist es erforderlich, jedes Projekt individuell zu planen und die Bauteile entsprechend auszuwählen.
Wie erhalten Lautsprecher ihren Strom?
Lautsprecher beziehen ihre Stromversorgung nicht direkt selbst aus der Steckdose. Stattdessen sind sie mit einem Verstärker verbunden, der seinerseits mit einer Stromquelle verbunden ist. Da die meisten Lautsprecherboxen passiv ausgeführt sind, muss zwingend eine solche Verbindung mit einem Verstärker bestehen. Das ist bei aktiven Lautsprechern anders, die sich selbst versorgen können, denn hier ist der Verstärker bereits integriert.
In diesem Zusammenhang dient die sogenannte Lautsprecherimpedanz als wichtiges Maß dafür, wie viel Lautstärke der Lautsprecher aus der zur Verfügung gestellten Leistung erzeugen kann. Die Messung erfolgt hier standardisiert aus einem Meter Entfernung mit einem Watt Leistung. Ergibt diese zum Beispiel 80 dB Klang, gibt der Hersteller für den Lautsprecher die Empfindlichkeit mit 80 dB an.
Wozu dient die Membran beim Lautsprecher?
Membrane gehören zu den wichtigsten Bestandteilen von Lautsprechern. Ihre Konstruktion und Montage im Lautsprecher erfolgt auf eine bestimmte Weise, sodass sie die Bewegung der Spule mitvollziehen kann.
Letztlich handelt es sich bei der Membran im Lautsprecher um dessen entscheidendes, Schallwellen erzeugendes Element. Ihre Aufgabe erfüllt sie umso besser, je genauer sie bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Schallwellen dem Signal folgt.
Wie funktioniert ein Lautsprecher mit Elektromagnet?
Elektromagnetische Lautsprecher waren früher gebräuchlich und sind heute kaum noch zu finden. Die Abstrahlung des Schalls erfolgt hier zum Beispiel direkt von einer Eisen-Membran, die sich in Bewegung befindet.
Andere Konstruktionsprinzipien sind ebenfalls möglich. Zu den Nachteilen gehören ein hoher Klirrfaktor, ein blecherner Klang und eine schwache Tief- und Hochtonwiedergabe.
Warum hat ein Lautsprecher einen Magneten?
Die Lautsprecher Membran ist letztlich das entscheidende Teil der Konstruktion, sie stellt den eigentlichen Lautsprecher dar. Damit sich diese im Takt des elektrischen Signals bewegen kann, muss sie sich zur Bewegung bringen lassen.
Das geschieht über die gegenseitige Beeinflussung der Magnetfelder, die von der Schwingspule und einem Magneten ausgehen. Ein solcher Magnet muss also vorhanden sein, um die gewünschte Wirkung erreichen zu können.
Was ist ein Lautsprecherchassis?
Zum Chassis eines Lautsprechers gehören alle Teile, die nicht zum Gehäuse gehören. Membran, Sicke, Schwingspule und Magnet sowie der Korb des Lautsprechers sind hier insbesondere zu nennen.
Was ist eine Sicke beim Lautsprecher?
Die Sicke gehört zu den wichtigen Bestandteilen der Lautsprecher, weil sie die Verbindung zwischen der Membran und dem Korb herstellt. Weiterhin hilft sie mittels einer konstanten Federwirkung dabei, die Membran in Position zu halten.
Praktisch alle Lautsprecher auf dem Markt verfügen über eine solche Sicke. Allerdings bestehen auch Ausnahmen hiervon wie etwa beim Hersteller B&W, der ein sickenloses FST-Chassis im Angebot hat.
Was sind die wichtigsten Teile eines Lautsprechers?
Einige Teile sind bei der Konstruktion von Lautsprechern unverzichtbar. Bei Lautsprechern sind diese verwendeten Teile dabei in bewegliche und unbewegliche zu unterscheiden.
Bewegliche Teile:
- Membran
- Schwingspule
- Sicke
- Zentrierspinne
Unbewegliche Teile:
- Magnet
- Lautsprecherkorb
Was für Lautsprecher gibt es?
In der Praxis sind eine ganze Reihe von unterschiedlichen Lautsprecherarten zu unterscheiden. Diese sind jeweils für einen anderen Einsatzzweck konzipiert, lassen sich teilweise aber auch untereinander austauschen. Wenn ein klares Klangbild gefragt ist und die Lautsprecher nicht zu viel Platz am Aufstellort einnehmen sollen, sind zum Beispiel die Kompaktlautsprecher gefragt. Diese lassen sich sogar an der Wand befestigt oder in einem Regal unterbringen. Standlautsprecher hingegen sind deutlich größer und nehmen gerade in der Höhe mehr Platz ein. Dafür können sie aber ein viel größeres Spektrum an Frequenzen abdecken und sind daher vielseitiger einsetzbar.
Zu nennen sind auch die Centerlautsprecher, die ihre Bedeutung für das Heimkino haben. Diese decken den mittleren Frequenzbereich ab. In der Regel bringen Sie diese vor dem Fernseher unter und richten sie auf den Sessel aus. Wenn Sie gerade an der Basswiedergabe interessiert sind, kommen Subwoofer in Betracht.
Warum sind 3-Wege-Lautsprecher sinnvoll?
Um das zu verstehen, sollten Sie sich zuerst den Aufbau eines 2-Wege-Lautsprechers vergegenwärtigen. Diese Lautsprecher kommen ohne Mitteltöner aus. Stattdessen übernimmt der Tieftöner den mittleren Frequenzbereich. Eine solche Konstruktion ist einfacher umzusetzen und günstiger. Entsprechend kommen hier zwei Chassis für den Hoch- und Tieftöner zum Einsatz.
Bei einem 3-Wege-Lautsprecher verwenden die Hersteller ein zusätzliches drittes Chassis für den Mitteltöner. Das ermöglicht es, den Schall besser zu verteilen und zum Beispiel eine höhere Lautstärke bzw. einen höheren maximalen Schalldruck zu erreichen.
Wie funktionieren Lautsprecher ohne Strom?
Eine Schallverstärkung ist nicht zwingend auf eine Stromversorgung angewiesen. Es ist auch möglich, alleine mit einem Resonanzkörper aus Holz zu arbeiten, der den Klang verstärken kann. Das funktioniert natürlich nur innerhalb gewisser Grenzen. Schallwandler oder andere Technik fallen bei diesen Konstruktionen weg, was den Preis für die Herstellung und den Aufwand deutlich reduziert.
Was sind Passiv-Lautsprecher?
Es ist möglich, Lautsprecher ohne eigene Stromversorgung zu betreiben. In diesem Fall sprechen wir von sogenannten Passivlautsprechern. Diese sind auf die Verbindung mit einem Verstärker angewiesen, der seinerseits zum Beispiel mit dem Netzstrom verbunden ist. Ohne Strom geht es also auch bei diesen Lautsprechern nicht.
Zur typischen Konstruktion der Passiv-Lautsprecher gehören die meistens passiven Frequenzweichen. Diese haben die Aufgabe, das Audiosignal aufzuteilen und an den Treiber zu schicken, der für das jeweilige Frequenzband zuständig ist. Solche passiven Lautsprecher finden Sie überall im privaten und professionellen Bereich.
Aktive Lautsprecher sind zwar in der Handhabung praktischer, sie kommen aber in der Regel nicht an die hohe Wiedergabequalität der passiven Modelle heran. Außerdem sind die passiven Varianten eventuell in der Anschaffung günstiger, weil hier viel Elektronik und natürlich die Verstärkereinheit wegfallen.
Was ist ein Tieftonlautsprecher?
Wie es der Name bereits verrät, sind diese Lautsprecher auf die Wiedergabe der tiefsten Frequenzen spezialisiert. Andere Bezeichnungen für diese Lautsprecher sind Tieffrequenz-Lautsprecher oder Woofer. Trotz seines Namens kann der Tieftonlautsprecher auch im mittleren Frequenzbereich arbeiten und die Aufgabe der Mitteltöner bei Bedarf übernehmen.
Sollte der Tieftonlautsprecher für die Wiedergabe der besonders tiefen Frequenzen nicht ausreichend sein, kann ein Subwoofer aushelfen. Der ist auf die Frequenzen ab 200 Hz und tiefer spezialisiert, was einen recht engen Bereich darstellt. Solche Basslautsprecher sind gerade im Heimkinobereich gefragt, weil sie das Kino-Gefühl besser transportieren können.
Was für Anschlüsse gibt es für Lautsprecher?
Die Art und Anzahl der am Lautsprecher verfügbaren Anschlüsse hängt davon ab, um welchen Lautsprechertyp es sich handelt. Gehen wir von einem passiven Lautsprecher aus, verfügt jede Box jeweils über zwei elektrische Anschlüsse.
Die dienen der Verbindung mit einem externen Verstärker. Typisch ist die Verwendung eines roten und eines schwarzen Kabels, um die beiden Kanäle im System problemlos voneinander unterscheiden zu können.
Wie ist eine Box aufgebaut?
Der Aufbau einer Lautsprecherbox kann sehr unterschiedlich aussehen, abhängig davon, um welche Art von Lautsprecher es sich handelt. In der Box befindet sich zum Beispiel neben einer Frequenzweiche und der Verkabelung auch ein Dämmstoff. Hinzu kommt ein Verstärker, falls es sich um eine Aktiv-Box handelt. Bei kabellosen Modellen mit Verbindung per Bluetooth kann hierfür noch eine entsprechende Elektronik hinzukommen.
Was sind Tauchspulenlautsprecher?
Hinter dem etwas sperrigen Namen verbirgt sich tatsächlich die heute gebräuchlichste Konstruktionsart bei Lautsprechern. Und zwar schwingt die Spule hier inmitten eines ringförmigen Feldes eines sie umgebenden Magneten.
Eine andere Bezeichnung lautet daher auch dynamischer oder elektrodynamischer Lautsprecher. In diesem Magneten befindet sich ein Luftspalt, in den die Spule eintauchen kann. Daher stammt der Name dieser Konstruktionsart. Durch die Spule fließt der vom Verstärker stammende Wechselstrom und lässt sie sich vor- und zurückbewegen, wie es das gerade wiederzugebende Signal erfordert.
Was sind Hornlautsprecher?
Hornlautsprecher sind keine neue Erfindung. Denn Hörner fanden bereits in der Zeit vor den Lautsprechern Verwendung und dienten zum Beispiel beim Grammophon als Trichter. Damit ließen sich verblüffend hohe Lautstärken erzielen. Heute findet Horn bei Premium-Produkten Verwendung, wenn es darum geht, eine besonders edle Klangqualität zu erzielen. Sie können das ganze Spektrum an Frequenzen abdecken von Tief- bis Hochton.
Was bedeutet Bassreflex?
Bassreflex ist das Gegenteil eines Lautsprechers mit geschlossener Bauweise. Geschlossen bedeutet, dass im Gehäuse keine Öffnung vorhanden ist. Der rückwärtig abgegebene Schall geht damit für die Wiedergabe des Musiksignals praktisch verloren. Dafür lassen sich diese Modelle leichter abstimmen und in verschiedene Räume integrieren.
Lautsprecher mit Bassreflex hingegen besitzen eine breitere Klangbühne, weil sie den rückwärtigen Schall nach außen führen. Dafür verfügen sie über ein Rohr, das ebenfalls mit der bewegten Luft schwingen kann und daher als Schallkörper fungiert. Diese Konstruktionen verursachen höhere Kosten und es ist möglich, dass im Rohr Resonanzen entstehen oder Strömungsgeräusche. Dafür erhalten Sie aber einen kräftigeren Bass und können einen höheren Schallpegel fahren.
Welche Rolle spielen Signale beim Lautsprecher?
In einem Lautsprecher finden wir zumeist mehrere Schallwandler, die zum Beispiel für den Mitteltonbereich zuständig sind oder die Hochtonwiedergabe. Entscheidend für die Funktionsweise von Lautsprechern ist es, dass die Signale von der Audioquelle zum richtigen Schallwandler gelangen. Die Aufteilung in verschiedene Frequenzbereiche erfolgt dabei anhand einer Frequenzweiche. Sie sorgt zum Beispiel dafür, dass die hohen Töne im Frequenzspektrum zum Hochtöner gelangen.
Diese Frequenzweichen arbeiten aber nur mit analogen Signalen. Die Umwandlung der Audiodateien zum Beispiel von einer MP3 in Stromimpulse erfolgt dabei durch einen Digital-Analog-Wandler (DAC). Dieser verwandelt den binären Code zum Beispiel von einer Festplatte in eine Wechselspannung, mit der Ihr Lautsprecher etwas anfangen kann.
Welche Lautsprecher sind die besten der Welt?
Welche Lautsprecher die besten der Welt sind, hängt natürlich stark vom subjektiven Eindruck ab. Hersteller wie Teufel spielen hier zum Beispiel vorne mit, viele HiFi-Anlagen sind für die Klangwiedergabe mit Lautsprechern dieser Marke ausgestattet.
Wo werden Lautsprecher eingesetzt?
Die Einsatzmöglichkeiten für Lautsprecher sind extrem vielfältig. Sie kommen im Kino, auf der Bühne, zu Hause in HiFi Anlagen oder in elektrischen Geräten wie dem Radio zum Einsatz. Sie sind in allen denkbaren Größen und Formen verfügbar.
Warum sind die Membrandurchmesser verschieden?
Je nach Höhe der Frequenz kommen in einem Lautsprecher unterschiedliche Schallwandlerarten für die Wiedergabe zum Einsatz. So sind Tieftöner für tiefe und Hochtöner für hohe Frequenzen zuständig. Das ist sinnvoll, weil tiefe Frequenzen langwellig sind und die mittleren und hohen Frequenzen entsprechend kürzer.
Um zum Beispiel lange Wellen zu erzeugen, muss die Lautsprechermembran ein großes Luftvolumen anschieben können. Dafür eignen sich Membranen mit einem großen Durchmesser besser. Außerdem sollte die Schwingspule dann schwerer sein. Die Mittel- und Hochtöner weisen entsprechend einen kleineren Durchmesser auf. Da Tieftöner weiter unten im Lautsprecher und Hochtöner weiter oben untergebracht sind, erhalten die Lautsprecher auf diese Weise ihr bekanntes charakteristisches Aussehen.
Wer hat den Lautsprecher erfunden?
Interessanter Weise ist die Entwicklung des Lautsprechers eng mit einer anderen Erfindung verbunden: dem Telefon. Schließlich lassen sich letztere nur umsetzen, wenn ich die Sprache eines Anrufers am anderen Ende der Leitung als hörbaren Schall umsetzen kann. Den ersten elektrodynamischen Lautsprecher hierfür hat sich Werner von Siemens bereits im Jahr 1878 patentieren lassen.
Verstärker mit entsprechender Leistungsfähigkeit existierten damals noch nicht. Deshalb ließen sich HiFi Lautsprecher, wie wir sie heute kennen, noch nicht umsetzen. Erkennbar waren die ersten Entwürfe an den riesigen Schallgebern. Dennoch ist zu sagen, dass sich an der grundsätzlichen Lautsprecher Funktionsweise bis heute nichts geändert hat.
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