Design eines Mikro-Lautsprecher-Gehäuses – so geht's

11. Juli 2017 verfasst von Bruce Rose

Design eines Mikro-Lautsprecher-Gehäuses – so geht's

Gehäuse für Mini- und Mikro-Lautsprecher erfüllen einen ähnlichen Zweck wie Gehäuse für größere Lautsprecher: Den Lautsprecher zu schützen und die Lautstärke zu erhöhen. Gehäuse, die mit Hilfe einiger einfacher Richtlinien entworfen werden, erfüllen die Bedürfnisse der meisten Anwendungen.

Lautsprecher 101

Ein Lautsprecher besteht aus einer Membran, die in einem starren Rahmen aufgehängt ist, so dass sich die Membran frei nach vorne und nach hinten bewegen kann. Eine Drahtspule ist an der Membran befestigt und zwischen den Polen eines Permanentmagneten aufgehängt. Das Anlegen eines elektrischen Signals an diese Spule bewirkt, dass sie sich im Magnetfeld bewegt. Die Membran bewegt sich durch die Bewegung der Spule und dadurch entstehen Luftdruckwellen, die als Schall erkannt werden. Diese Luftdruckwellen strahlen auf ähnlich gute Weise von der Vorderseite und der Rückseite des Lautsprechers ab. Leider sind die vorderen und hinteren Druckwellen außer Phase und können sich somit teilweise oder vollständig aufheben und den Schallpegel reduzieren.

Zeichnung eines Lautsprechers, die die verschiedenen beschrifteten Teile darstellt
Beispieldiagramm eines Lausprechers

Lautsprechergehäuse

Der vordere Hohlraum des Gehäuses dient dem physischen Schutz des Lautsprechers, sollte aber auch so gestaltet sein, dass er die Dämpfung des gewünschten Klangs minimiert.

Einige gängige Methoden für die Konzipierung des vorderen Hohlraums eines Lautsprechergehäuses bestehen in der Verwendung eines Schirms oder des Schneidens von runden oder geschlitzten Löchern in einer festen Platte. Ein Lochmuster, das auch nur 20% der Frontplatte entfernt, kann einen vernünftigen Kompromiss zwischen dem Schutz des Lautsprechers und der Minimierung der Schalldämpfung bieten, während eine Reihe von Löchern, die ungefähr der Größe des Lautsprechers entsprechen, für eine effiziente Schallausbreitung sorgen. Die Vorderseite des Gehäuses sollte weit genug vom Lautsprecher entfernt sein, so dass die bewegliche Membran nicht mit dem Gehäuse in Berührung kommen kann. Im Allgemeinen reicht ein Abstand von 1 bis 2 mm für die meisten Mini- und Mikro-Lautsprecher aus.

Die Rückseite des Lautsprechergehäuses wird typischerweise zur Verhinderung der Abstrahlung der hinteren Schalldruckwelle konzipiert. Obwohl es möglich ist, die Rückseite des Gehäuses so zu konzipieren, dass die hintere Druckwelle zur Verbesserung des frontalen Klangs des Lautsprechers genutzt wird, geht die Komplexität eines solchen Designs über den Umfang dieses Blogs hinaus.

Zeichnung, die die Vorderseite und Rückseite des Lautsprechergehäuses zeigt
Beispielzeichnung einer Vorderseite und Rückseite eines Lautsprechergehäuses

Ein effektives Design für die Rückseite ist ein luftdichter Hohlraum. Das Innere des Hohlraums sollte mit schallabsorbierendem Material gefüllt sein, oder die Wände des Hohlraums sollten starr genug sein, um den Klang nicht abzustrahlen.

Das Volumen des hinteren Hohlraums ist ein Kompromiss zwischen Lautsprechereffizienz und -größe, wobei in Anwendungen mit Mini- oder Mikro-Lautsprechern kleinere Größen im Allgemeinen wünschenswerter sind. Leider sorgt ein kleines hinteres Hohlraumvolumen aufgrund der Bewegung der Lautsprechermembran im hinteren Gehäuse für große Luftdruckschwankungen. Diese Änderungen im Luftdruck hemmen die Bewegung der Lautsprechermembran und begrenzen so die Lautstärke, die in der Vorderseite des Lautsprechers erzeugt wird. Ein Ausgleich zwischen kompakter Größe und minimalen Druckänderungen ist bei der Gestaltung des hinteren Gehäusevolumens von Vorteil. Die Konstruktion einer hinteren Hohlraumtiefe, die etwa dem Lautsprecherdurchmesser entspricht, ist ein guter Ausgangspunkt für Mini- und Mikrolautsprecheranwendungen. Gleichzeitig ermöglicht die Vergrößerung der geplanten Fläche des hinteren Hohlraums eine Verringerung der Tiefe des Hohlraums. Das Volumen des Hohlraums wird jedoch beibehalten.

Eine eng anliegende Verbindung zwischen Vorder- und Rückseite des Lautsprechergehäuses trägt dazu bei, die Schallausbreitung vom hinteren Hohlraum zur Vorderseite des Lautsprechers zu reduzieren. An der Schnittstelle zwischen dem vorderen und dem hinteren Hohlraum sollte der Lautsprecher sicher montiert werden, da der Lautsprecher als Teil der hinteren Gehäusestruktur fungiert. Die sichere Montage des Lautsprechers sorgt auch dafür, dass durch den Lautsprecher und das Gehäuse keine Klappergeräusche entstehen. Hochdichter Schaum wird oft verwendet, um Lautsprecherrahmen an Gehäusen zu montieren und so eine sichere und eng anliegende Konfiguration zu erzeugen.

Die Gestaltung von Lautsprechergehäusen ist ein Ausgleich zwischen widersprüchlichen Parametern, doch akzeptable Kompromisse können mit einem minimalen Aufwand erreicht werden. Durch die Einhaltung dieser einfachen Richtlinien kann eine hervorragende Klangqualität von Mini- und Mikro-Lautsprechern ohne die Notwendigkeit eines Audio-Experten erzielt werden.

Lautsprechergehäuse – Zusammenfassung

Hohlraum vorne

  • Bereich des Lochmusters
    Mindestens 20 % des Lautsprecherbereichs
  • Abstand vom Lautsprecherrahmen
    1-2 mm

Hohlraum hinten

  • Konstruktion
    Starrer Rahmen
  • Füllmaterial
    Schallabsorbierend
  • Tiefe
    Gleicht in etwa dem Durchmesser des Lautsprechers

Lautsprechermontage

  • Sichere Montage
    Verhindert Klappergeräusche
  • Hochdichter Schaum
    Erleichtert die Montage

Hilfreiche Ressourcen

Erfahren Sie mehr über Lautsprechergrundlagen in unserem Lautsprecher-Produkt-Spotlight


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Bruce Rose

Bruce Rose

Hauptanwendungsingenieur

Während seiner langjährigen Arbeit in der Elektronikindustrie und den Bereichen Design, Vertrieb und Marketing hat sich Bruce Rose auf analoge Schaltungen und Stromversorgung konzentriert. Seine Arbeitserfahrung umfasst die Organisation und die Leitung internationaler Workshops, die Veröffentlichung und Präsentation bei mehr als 40 Fachkonferenzen und Zeitschriften sowie sieben Patente. Neben seiner Begeisterung für die Arbeit verbringt Bruce auch gerne Zeit mit seiner Familie beim Wandern, Radfahren und Kanufahren und widmet sich der Luftfahrt und Modellluftfahrt.

 
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