Boxenselbstbau - Frequenzweiche
Die perfekte Frequenzweiche
Sauber aufgebaute Frequenzweichen sind für den guten Klang wesentlich. stereoplay zeigt, wie man es macht.
Die hier beschriebene Methode basiert auf Lochrasterplatinen. Preiswerteste Lösung sind Hartpapier-Typen, meist im Format 16 mal 10 Zentimeter. Besonders preiswert entdeckten wir diese Platinen bei Reichelt Elektronik (www.reichelt.de ). Aber auch andere Elektronikversender wie Conrad Electronic haben diese Lochrasterplatten im Programm.
Wesentlich stabilere, deshalb auch kostspieligere Rasterplatinen aus Epoxydharz-getränktem Gewebe liefern u. a. Intertechnik und Mundorf. Für schwergewichtige Bauteile sind sie die empfehlenswerte Alternative.
Wesentliches Merkmal der beschriebenen Methode ist die Verwendung von Platinen ohne Leiterbahnen. Die Kupferstreifen oder -punkte herkömmlicher Universal-Leiterplatten reichen für die oft auftretenden hohen Stromflüsse bei weitem nicht aus. Wir präferieren Strompfade über die Anschlussdrähte der Bauteile sowie aus passend abgelängten Stücken blanken Schaltdrahts.
Damit ist das neben den Platinen und Frequenzweichenbauteilen noch erforderliche Material bereits genannt: blanker Schaltdraht und Lötzinn. Besonders hochwertiges Lötzinn fanden wir bei Thel (Thomas Hartwig Elektronik, Staufenberg): Der Elektronikspezialist liefert bleifreies Lötzinn mit zehnprozentigem Silberanteil (SN90AG10). Bis dato üblich war SN60PB40, also eine Legierung aus 60 Prozent Zinn und 40 Prozent Blei.
Elektronik-Lötzinn wird als Draht mit Flussmittelkern hergestellt. Zusätzliches Flussmittel ist beim Verarbeiten solchen Lötdrahts nicht erforderlich. Ohnehin sind säurehaltige Flussmittel wie etwa das in der Klempnerei übliche Lötwasser auf Salzsäurebasis oder auch Lötfett tabu, sie zerstören jede elektronische Schaltung innerhalb weniger Jahre.
Für die kurzen Verbindungen zwischen den Bauteilen ist verzinnter oder versilberter Kupferdraht sinnvoll. Versilberten Brückendraht in 1,12 Millimeter Stärke fanden wir bei Intertechnik.
Die Befestigung der Bauteile auf der Platine erfolgt nach dem Schema "durchstecken - umbiegen - löten": Stecken Sie die Anschlussdrähte durch passende Bohrungen der Platine und biegen Sie sie unter leichtem Zug zur Seite, womit das Bauteil fixiert ist. Auf diese Weise halten nicht zu schwere Komponenten bereits sicher.
Problematischer wird es mit schweren Bauteilen. Spulen besitzen meist eine zentrale Bohrung, sodass sie mit ihrer Unterlage verschraubt werden können. Dafür kommen natürlich nur unmagnetische Schrauben aus Edelstahl, Messing oder Kunststoff in Frage. Spulen umgibt schließlich ein Magnetfeld, und jeder magnetische Gegenstand in diesem Feld beeinflusst den Signalfluss durch die Spule.
Liegt die Bohrung der Spule bzw. des Spulenkerns parallel zur Platine, dann ist eine Schraubverbindung nicht möglich. In diesem Fall hilft ein Kabelbinder. Hierzu sind zwei Bohrungen in der Platine erforderlich, um den Kabelbinder um das Bauteil herum und unter der Platine hindurch zu führen. Die schmalen Kunststoff-Laschen eignen sich auch hervorragend zur Befestigung großer und schwerer Kondensatoren mit relativ dünnen Anschlussdrähten wie etwa Ölpapier-Kondensatoren.
Und so gehen Sie vor: Die durchgesteckten Anschlussdrähte der Bauteile biegen Sie auf der Platinenrückseite in die Richtung, in der sie Kontakt zum nächsten Bauteil aufnehmen sollen. Häufig reichen die Anschlüsse auf diese Weise direkt aneinander heran. Sie müssen dann nur noch miteinander verlötet werden. Wenn die Distanz zu groß ist, überbrücken unisolierte Drahtabschnitte die Lücke.
Wenn eine Platine nicht genügend Platz für die Frequenzweichenschaltung bietet, ist eine Aufteilung auf mehrere Platinen sinnvoll. Dann sollten im Interesse größtmöglicher Übersichtlichkeit Tief-, Mittel- und Hochtonzweig der Frequenzweiche jeweils eine eigene Platine erhalten. Dies erleichtert auch einen eventuellen Bi- oder Triwiring-Aufbau.
Für den Anschluss der von den Eingangsklemmen kommenden und zu den Lautsprecherchassis führenden Kabel sind Lötstützpunkte hilfreich. Für diesen Zweck gibt es Flachstecker, die eigentlich zur Aufnahme entsprechender Steckschuhe gedacht, aber auch als Lötstützpunkte einsetzbar sind. Ihre beiden Anschlusspins stehen im Abstand von 5,08 Millimetern, entsprechen also dem Lochraster auf der Platine. Sie können Lötstützpunkte aus blankem Schaltdraht auch selbst herstellen. Dank beliebig langer Anschlüsse reichen sie immer bis an den zu kontaktierenden Punkt auf der Platinenunterseite heran.
Die Anordnung der Bauteile auf der Leiterplatte erfolgt so, dass möglichst kurze Signalwege resultieren. Im Schaltplan benachbarte Bauteile sollten daher auch auf der Frequenzweiche nebeneinander liegen - mit einer wichtigen Ausnahme: Spulen müssen möglichst weit voneinander entfernt angeordnet werden, um die magnetische Kopplung und das daraus resultierende Übersprechen zu minimieren. Auch die unterschiedliche Ausrichtung der Spulen (senkrecht zueinander stehende Spulenachsen, was natürlich nur mit maximal drei Spulen realisierbar ist) dient diesem Zweck, macht aber eine möglichst große Distanz nicht überflüssig.
Ein großer Leiterquerschnitt ist grundsätzlich nicht zu verachten, muss aber nicht an allen Stellen eingesetzt werden. Sicherlich ist es sinnvoll, den Signalweg zum Tieftöner mit einem querschnittstarken Draht zu bestreiten, der dem Drahtquerschnitt der Tieftonspule entspricht. Ein parallel zum Tieftöner liegender Saugkreis, in dem eine aus nur 0,5 oder 0,6 Millimeter starkem Kupferdraht gewickelte Spule zum Einsatz kommt, muss dagegen keinesfalls mit einem besonders üppigen Leiterquerschnitt verdrahtet werden.
Der Bau einer Frequenzweiche beginnt mit der Planung der Bauteilanordnung, gefolgt von der Montage der schweren Kaliber, die mit Schrauben oder Kabelbindern auf der Platine befestigt werden. Danach folgen die leichteren Komponenten und schließlich die Lötstützpunkte. Erst wenn alle Elemente der Frequenzweiche auf der Platine ihren Platz gefunden haben, beginnt die Verdrahtung. So gibt es bei der Signalführung keine Überraschungen, und Kreuzungen sind fast immer vermeidbar.
Sollten sich doch einmal zwei Signalwege kreuzen, dann hilft der Einbau eines Stücks isolierten Drahts, oder einer der Signalpfade wird im Kreuzungsbereich auf die Bauteilseite der Platine verlegt.
Die Befestigung der fertigen Frequenzweiche im Gehäuse erfolgt mit vier Schrauben, die besser nicht in den äußersten Ecken der Platine platziert werden - Ausbruchgefahr. Dass entsprechend vorgebohrt wird, braucht wohl nicht betont zu werden. Eine durch einen Spulenkern hindurch geführte Spanplattenschraube kombiniert die Befestigung des entsprechenden Bauteils und der ganzen Platine.
Fazit:
Der elektrisch und mechanisch solide Aufbau einer Frequenzweiche gelingt mit erstaunlich geringem Material- und Werkzeugeinsatz. Wer mit Lötkolben und Seitenschneider umzugehen versteht, fertigt anhand dieser Anleitung Frequenzweichen, die industriell hergestellten Netzwerken in nichts nachstehen.
