Lautsprecher Basics #2: Schallwandler

Um einen tieferen Einblick in die verschiedenen Bauarten von Studio Monitoren zu bekommen, wollen wir uns in diesem Artikel mit den verschiedenen Wandlerprinzipien beschäftigen.

Wie bei Mikrofonen gibt es auch bei Lautsprechern verschiedene Wege ein Signal umzuwandeln. Es gibt elektrodynamische, elektrostatische und piezoelektrische Wandler.

Der elektrodynamische Wandler

Bei diesem Wandlerprinzip gibt es drei verschiedene Bauarten.

Am weitesten verbreitet ist die Tauchspule. Sie ist kostengünstig herzustellen und kann trotzdem sehr gute klangliche Eigenschaften aufweisen. Bei diesem Prinzip wird eine Membran mit einer Schwingspule verbunden, die sich im Luftspalt zwischen den Polplatten und dem Polkern eines Ringmagneten befindet. Sobald ein elektrisches Signal auf die Spule gegeben wird, fängt sie und damit auch die Membran an zu schwingen. Physikalisch wird dies mit der Lorentzkraft begründet. Um die Schwingspule immer mittig vom Luftspalt zwischen den Polen zu halten, gibt es die Zentrierspinne. Die Sicke bringt die Membran in die Ausgangsposition.
Die Membran kann entweder als Konus- oder als Kalotten-Membran ausgeführt sein. Bei der Konus-Membran ist die eine Seite mit der Schwingspule, die andere Seite über die Sicke mit einem Korb verbunden. Die Kalotten-Membran braucht keinen Korb, sondern nur eine Sicke, worüber sie mit der Schwingspule verbunden ist. Diese Variante wird oft bei Hochtönern eingesetzt.

Bändchen-Lautsprecher funktionieren vom Prinzip her ähnlich wie Tauchspulen-Speaker. Der wesentliche Unterschied ist, dass es keine Schwingspule gibt, sondern nur ein Bändchen, welches sich während einer anliegenden Spannung im Magnetfeld bewegt. Der Vorteil dieses Prinzips ist, dass das Bändchen gleichzeitig die Membran ist. Durch einen ganzflächigen Membranantrieb ergibt sich so ein sehr gutes Impulsverhalten und einen guten Frequenz- und Phasengang. Der Wirkungsgrad kann mit Tauchspulen oftmals mithalten. Aus diesen Gründen werden Bändchen gerne in Studio Monitoren als Hochtöner eingesetzt.

 

Ebenfalls einen ganzflächigen Membranantrieb gibt es beim Magnetostat. Hier sitzt eine Membran zwischen durchlöcherten, Schall durchlässigen Stabmagneten. Auf der Membran sind Leiterbahnen aufgebracht, welche die Membran unter Spannung in Schwingung versetzen. Qualitativ gehört er zu den hochwertigsten Lautsprechern, hat aber einen sehr geringen Wirkungsgrad.

 

Der elektrostatische Wandler

Dies ist das Gegenstück zum Kondensatormikrofon. Zwischen zwei gelochten oder geschlitzten Platten, welche als Kondensator fungieren, sitzt eine Metallfolie. Diese dient als Membran. Vorteile dieses Wandlers sind durch den ganzflächigen Membranantrieb ein gutes Impulsverhalten, guter Frequenz- und Phasengang und wenig Verzerrungen. Doch sind sie nur als Dipol (Speaker ohne Gehäuse) realisierbar, weshalb sie eine schlechte Basswiedergabe haben. Dieses Wandlerprinzip wird meist bei Kopfhörern genutzt.

 

Der piezoelektrische Wandler

Dieses Prinzip wird bei Studio Monitoren nicht genutzt. Um von allen gängigen Wandlern aber einmal gehört zu haben, erkläre ich kurz das Prinzip.
An Piezokristalle wird eine Spannung angelegt. Dadurch fangen die Kristalle an sich zu deformieren. Je nach Spannung, ist die Bewegung in den Kristallen unterschiedlich stark. Analog dazu werden Luftteilchen in Schwingung versetzt, wodurch wir dann etwas hören. Der Nachteil dieser Wandlung ist, dass solche Speaker sehr hart und scharf klingen. Sie sind jedoch sehr robust mit einem hohen Wirkungsgrad, weshalb sie in der Veranstaltungstechnik oder Alarmanlagen als Hoch- und Mitteltöner Verwendung finden.

Im nächsten Teil schauen wir uns dann eine Membran mal näher an.

Author: Christian Nelles

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