Klangoptimierung

Auch in Spur 1 kämpfen wir trotz der beachtlichen Größe der Fahrzeuge noch mit der Physik, wenn es um den Klang der Fahrzeuggeräusche geht. Oft klingt es grell, weil die kleinen Lautsprecher Überhöhungen im Frequenzgang bei ca. 3-6 kHz haben, andererseits fehlt es an den tiefen Tönen, weil es in der Regel an Volumen mangelt.

Dafür gibt es verschiedene Tricks in der Akustikkiste:

1. Size matters - je größer der zur Verfügung stehende Raum, umso besser.

2. Das Gehäuse muss hinreichend luftdicht sein. Da reichen schon kleine Spalte, um den Klang dünn werden zu lassen. Legen Sie den kleinen Lautsprecher ungekapselt mal im Betrieb auf ein passendes Trinkglas und hören Sie den Unterschied. EIn Bassreflexgehäuse ist etwas anderes als eine undichte geschlossene Box!

3. Sorgfältige Auswahl des Lautsprechers. Gute Breitbandlautsprecher bekommt man z.B. bei Visaton oder TangBand. Aber Achtung! Die Unterschiede zwischen den Typen sind signifikant. Achten Sie auf eine niedrige Resonanzfrequenz und einen ausgeglichenen Hochtonverlauf!

4. EInbauposition: Es ist NICHT egal, wo der Lautsprecher sitzt! Strahlt er nach unten auf das Gleis, so kommt es zu Auslöschungen ("Kammfilter") im Hochtonbereich. Strahlt der Lautsprecher in einen Hohlraum (wie bei der Märklin V 60), so werden die hohen Töne ebenfalls geschluckt, weil das Gehäuse wie ein Bandpass arbeitet.

5. Mechanische Tricks: Es gibt seit kurzem gekapselte Soundmodule mit Passivmembran, z.B. das T1-1931 von der Firma TangBand. Die Passivmembran funktioniert ähnlich wie eine Bassreflexöffnung, nur viel effektiver. Dadurch bekommt man aus einem kleinen Gehäuse eine enorme Tiefenwiedergabe und muss sich auch nicht mehr um ein Lautsprechergehäuse kümmern!

6. Elektronische Tricks: Ich setze auf zwei Korrekturschaltungen, und zwar zum einen eine Bedämpfung des Hochfrequenzbereichs mit einem einfachen RC Filter parallel zum Lautsprecher, und zum anderen auf eine aktive Bassanhebung.

Zunächst zum Einbau: Die nachfolgenden Frequenzgangbilder zeigen zweimal denselben Lautsprecher (FRS5-8, 5cm Durchmesser, 8 Ohm, 0.5 Liter Volumen geschlossen) - einmal strahlt er nach vorne ab (blau) und einmal nach unten (grün; typische Einbaulage im Tender: 5cm über dem Schotterbett). Die Kurven wurden mit Boxsim, einer Freeware von Visaton, gerechnet:

Das Bild offenbart, dass bei Abstrahlung nach vorne oder oben (blau) der Klang recht hell klingen wird, weil der Hochtonbereich ab ca. 2 kHz lauter ist als der MItteltieftonbereich bis 200 Hz herab. Unter 200 Hz ist mehr oder weniger Ruhe. Die Abstrahlung nach unten (grün) wirkt wie ein Hochtonfilter, der Lautsprecher klingt dumpfer. Die starken Einbrüche kommen durch Auslöschungen durch den vom Boden reflektierten Schall.

Höhenbedämpfung: Manche Sounddateien klingen eher hell und dünn, und die kleinen Lautsprecher sind keine Bassboxen. Um den Klang etwas angenehmer zu gestalten, bedämpft man etwas die Höhen. Zunächst schaltet man vor den mit der blauen Linie gezeigten Lautsprecher einen Widerstand in Reihe, der denselben Wert hat wie die Nennimpedanz des Lautsprechers, so wird dieser zunächst ein paar Dezibel leiser. Das kann der Verstärker des Soundmoduls in der Regel ausgleichen. Der Vorwiderstand bietet dann aber die Voraussetzung, um parallel zum Lautsprecher eine Serie aus Wiederstand (ca. 10-25% des Lautsprecherwertes) und einem Kondensator (ca. 47 bis 330 µF) zu setzen. Damit werden hochfrequente Tonanteile teilweise am Lautsprecher vorbeigeleitet. (Beispiel: 8 Ohm Vorwiderstand, Reihenschaltung aus 1.6 Ohm und 100 µF parallel zum Lautsprecher). Man sieht im Vergleich der blauen Linien der beiden Diagramme eine Hochtonabsenkung um ca. 16 dB, im Resonanzbereich bei 300 Hz nur 8 dB. Die Resonanz ist etwas ausgeprägter, der Klang wird voller.

Nun zur Bassanhebung: In jedem Fall sieht es in dem Lautsprecherbeispiel unter 200 Hz mau aus. Will man hier noch etwas bewirken, so muß man eine Bassreflexanordnung oder eine Passivmembran vorsehen oder aber elektronisch nachhelfen. Die nachfolgende Schaltung (in der BR 89 6009 realisiert) nimmt das Signal des Soundmodulausgangs, führt dies einem Filternetzwerk zu und verstärkt es anschließend wieder. Da die meisten Soundmodule mit Brückenausgängen arbeiten, wird auch hier eine doppelte Signalverarbeitung benötigt. Das Filternetzwerk führt eine konstante 12dB Verstärkung des Tieftonbereiches unter ca. 250 Hz durch, damit kommt der im Beispiel gezeigte Lautsprecher noch bis 100 Hz.

Die Stromversorgung kommt direkt vom Gleis. Für den TCA 0372 - einen sehr gutmütigen Leistungsoperationsverstärker - sollte man einen kleinen Kühlkörper vorsehen, indem man direkt an die Pins 9-16 ein kleines Messingblech anlötet.

Und so sieht es als Bestückungsplan auf einer Streifenrasterplatine aus (von der Bestückungsseite gesehen). Die Leiterbahnen in der Zeichnung verlaufen waagrecht. Schwarze Kreuze markieren Unterbrechungen. Die rote Linie symbolisiert ein Messingblech, das als Kühlkörper auf der Bestückungsseite hochkant stehend an die 8 Beinchen 9-16 des TCA372 sowie an die dahinter verlaufende Drahtbrücke gelötet wird.