Wie bekomme ich die Masseschleife in den Griff?

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TheJukeboxMan
Neuling
#1 erstellt: 30. Okt 2015, 22:40
Guten Abend,
ich habe mich bereits vor ein paar Monaten wegen eines Problems hier angemeldet, welches sich aber gelöst hat. Nun habe ich aber ein anderes Problem und ich hoffe, ich kann mir hier von den Profis ein paar nützliche Tipps und Lösungsvorschläge holen.
Kurz zu mir: Ich bin noch Schüler und besuche im Moment ein Gymasium in Baden-Württemberg. In meiner Freizeit beschäftige ich mich mit Elektronik und Computern und auch mit Lautsprechern/Lautsprecherbau. Und dazu habe ich eine Frage.

Ich habe mir vor einiger Zeit einen mobilen Lautsprecher gebaut, der auf 12V-Basis arbeitet. Der Lautsprecher hat zwei Breitbänder und für einen guten Bass eine Subwoofer-Membran. Das alles wird über http://www.amazon.de...=12v+verst%C3%A4rkerdiesen Verstärker befeuert.
Nach einiger Zeit habe ich mir noch ein USB-Ladegerät in die Box eingebaut (auf Basis eines 7805-Spannungswandlers), damit ich während dem Betrieb mein Handy aufladen kann. Dabei ist mir bereits etwas aufgefallen: Wenn ich das Handy aufgeladen habe und gleichzeitig über die Box Musik abgespielt habe, gab es einen Brummton. Damit habe ich mich damals nicht so sehr beschäftigt und ich habe es vermieden, gleichzeitig Musik zu hören und das Handy aufzuladen.

Vor ca. 2 Monaten kam ich auf die Idee, die Box mit Bluetooth auszustatten. Ich bestellte mir diesen Bluetooth-Stick und da traten die ersten Probleme auf:
1.) Wenn ich den Stick an den USB-Port der Box angeschlossen hat und Musik abspielte, produzierte der Stick einen sehr hohen Fiep-Ton, der das Musikhören unmöglich machte.
2.) Wenn ich den Stick an ein seperates USB-Netzteil angeschlossen habe, gab es keine Probleme - ich hatte keine Störgeräusche und die Übertragung klappte reibungslos.

Nach ein wenig Googlen fand ich heraus, dass anscheinend eine Masseschleife an dem Pfeifton Schuld ist.
Nun habe ich bereits einiges versucht, um die Masseschleife zu beheben - alle Kabel an einem Ort geerdet, Dioden eingebaut, um eine Schleife zu verhindern, Erden am Gehäuse des Verstärkers, Audio-Masse zusätzlich am Netzkabel erden usw.
Leider hat das alles nichts gebracht; teilweise wurde der Ton sogar noch lauter und nerviger.

Das einzige, was mir bisher geholfen hat, waren zwei NF-Übertrager, die ich in das Audio-Signal einschleuste. Das Pfeifen war weg - aber leider auch der Bass. Die Übertrager haben einen Frequenzbereich von 50 Hz - 10 kHz, das Bass-Signal kam also nicht mehr wirklich durch. Ich musste den Subwoofer komplett aufdrehen, um einen sehr leisen Bass zu bekommen. Bevor ich die Übertrager eingebaut hatte, hatte ich schon bei ca. 1/8 einen so starken Bass, dass man die Vibrationen der Membran schon mit bloßem Auge erkennen konnte und die Box schon deutlich vibrierte. Hätte ich da den Bass voll aufgedreht, wäre die Membran vermutlich kaputt gewesen.
Nun suchte ich weiter im Internet, allerdings fand ich keine Übertrager, die noch Signale unter 50 Hz durchlassen. Somit entschied ich mich zu einem Trennfilter (dieses Modell).
Nachdem der Filter ankam, baute ich ihn voller Vorfreude ein. Das Ergebnis war leider nicht so, wie ich es mir vorgestellt habe: das Pfeifen war zwar auch weg, aber der Bass war nur minimal stärker als bei der Lösung mit den NF-Übertragern.

Nun habe ich mir überlegt, dass ich eigentlich nur einen Filter brauche, der die hohen Frequenzen herausfiltert. Ich hatte ja nur einen Pfeifton - und keinen Brummton. Wenn ich mein Handy aufladen möchte, während ich Musik abspiele, kann ich mich ja auch mit Bluetooth verbinden.
Nun habe ich nach einem Massentrennfilter gesucht, der nur den Pfeifton aber nicht den Bass blockiert. Leider wurde ich nicht fündig.

Frage: Gibt es eine Möglichkeit, das Pfeifen weg zu bekommen, ohne einen schwachen Bass in Kauf zu nehmen? Mit welchen Suchbegriffen finde ich etwas, was mein Problem lösen kann?

Danke und noch einen schönen Abend.
Gruß


[Beitrag von TheJukeboxMan am 30. Okt 2015, 22:42 bearbeitet]
audiophilanthrop
Inventar
#2 erstellt: 31. Okt 2015, 22:47
1. Ein fertiger Stereo-Trennübertrager für 5,99? Was soll das werden? Ich hätte schon Schwierigkeiten, etwas unter ca. 15€ zu empfehlen (z.B. Monacor FGA-40, GL-205 scheint auch zu taugen). Gute Übertrager (und Trafos) haben schon immer gutes Geld gekostet, und das wird auch immer so bleiben. Mit der Lupe muß man sie normalerweise auch nicht suchen. "Amtliche" Exemplare z.B. von Jensen oder Lundahl, die auch professionellen Pegeln verzerrungsarm standhalten, kosten schon mal Richtung 100€ - das Stück, nur der nackte Übertrager für einen Kanal. Und wenn du schon immer mal wissen wolltest, warum Verstärker in Röhrentechnik deutlich teurer und gewichtiger sind als ihre Halbleiterkollegen....

2. Was man gerade von preiswerten Übertragern tunlichst fernhalten sollte, sind Gleichspannungen. Ich hatte einen Behringer HD400 mal an einen Mic/Line-Kombieingang - ca. 3 V Bias-Spannung über 2,2 kOhm, also selbst Kurzschlußstrom kaum über 1 mA. Die Performance war sowas von im Eimer, von Baß im Prinzip nichts mehr übrig und abartig hohe Verzerrungswerte. (An einem reinen Line-In dagegen sah das gaaanz anders aus, da war bei ca. 1 Veff Pegel wirklich nicht viel dagegen zu sagen.) Ich schätze mal, da sind Ringkern-Übertrager verbaut, und RKTs sind ja dafür bekannt, mit wenig Wicklungen viel Induktivität zu liefern und damit wenig ohmsche Verluste zu haben - der geringe ohmsche Widerstand führt aber bei Beaufschlagung mit Gleichspannung schnell zu signifikanten Strömen und Kernsättigung. Lieber ein Koppelelko mehr als einer zuwenig.

Wobei ich davon ausgehe, daß deine bisher verwendeten Übertrager einfach schlecht waren, vermutlich einfachste Dinger aus dem Telefonbereich (analog). Nicht-niederohmige Ausgänge machen das ganze noch kritischer. Hier z.B. mal Messungen eines kleinen Modem/Fax-Übertragers (und hier noch mehr zur Auswirkung auf den Frequenzgang).

3. Zeichne mal die Verkabelung deines Aufbaus auf, und markiere dann alles, was als "Masse" verbunden ist - inkl. Masserückleitungen in der Stromversorgung und Schirmung in Audiokabeln.

Dann solltest du sehen, wo du Masseschleifen hast. Mit eingezeichneten Übertragern sollten diese dann aufgelöst werden.

Du mußt so oder so die Masseführung auf stern- bzw. baumförmig umbiegen. Neben der Verwendung eines Übertragers zur Auftrennung von Masseschleifen gibt es auch noch die Möglichkeit, die Schirmung einer Audio-Verbindung nur einseitig anzuschließen bzw. auf der anderen Seite nur über einen kleinen Keramikkondensator zu 10-100 nF (die Hochfrequenz hat da so ihre eigenen Gesetze).


[Beitrag von audiophilanthrop am 31. Okt 2015, 23:06 bearbeitet]
FireAmp
Stammgast
#3 erstellt: 07. Nov 2015, 01:38
Hallo TheJukeboxMan,

ich hatte bei meiner Mobilen Box genau das selbe Problem!
Eine galvanische Trennung musste her. Als Spannungsquelle habe ich einen 12V Bleiakku verwendet.
Die 12V gingen zur Endstufe und zum Spannungsregler (LM7805) welcher die benötigte Betriebsspannung für das USB- Modul bereitstellt. Die Lösung lag in einem kleinen DC/DC Wandler, der eine komplett neue Spannungsquelle "erzeugt" hat. Jetzt ist das Brummen und Pfeifen einigermaßen behoben und die Lösung hat sich auch als Betriebssicher erwiesen Selbst am Strand in Kroatien konnte ich mit ihr Leute in mehreren Metern entfernung verscheuchen (diese Blicke )

Also der DC/DC Wandler sollte dein Problem lösen. Natürlich musst du drauf achten, dass auch wirklich eine komplett neue Masse entsteht! Auch wenn dieser Wandler etwas kostspielig ist (4-6 Euro) lohnt es sich!

Viele Grüße
Florian
TheJukeboxMan
Neuling
#4 erstellt: 17. Nov 2015, 20:48
Sorry für meine sehr späte Antwort, ich hatte in der Zwischenzeit kaum Zeit.

Zunächst einmal vielen Dank für eure Antworten.
Kurz zur Information: Ich verwende mittlerweile nicht mehr den Bluetooth-Empfänger aus dem ersten Post, sondern ein extra Board, http://www.ebay.de/i...2:g:eq4AAOSwpDdU2jPCdieses hier, da ich den Bluetooth-Stick bei meinen Bastelarbeiten kaputt gemacht habe . Durch das neue Board ist der Pfeifton etwas leiser geworden, er ist aber immer noch vorhanden.

-> Ein fertiger Stereo-Trennübertrager für 5,99?
Als Schüler schaut man eben immer zuerst nach etwas günstigem .
Aber ein Übertrager für 100 €? Und dann nur für einen Kanal??? Was ist denn daran so teuer, dass der Preis gerechtfertigt ist? Das ist doch nur ein Stück Metall mit ein wenig Draht drumherum, oder?

-> Hier z.B. mal Messungen eines kleinen Modem/Fax-Übertragers (und hier noch mehr zur Auswirkung auf den Frequenzgang).
Danke für den Link, dadurch ist mir einiges klar geworden. Nun wundert es mich nicht mehr wirklich, dass der Klang so im Eimer ist .

-> Zeichne mal die Verkabelung deines Aufbaus auf
Hier mal ein Bild von der Verkabelung:

Masseschleife - Verkabelung der Elektronik

Der Verstärker und Bluetooth-Empfänger sind eine "Black Box" - ich kann nicht schauen, wie dort was angeschlossen und verkabelt ist. Ich vermute allerdings, dass im Verstärker und im Bluetooth-Empfänger die Audio-Masse mit der Strom-Masse verbunden ist.

-> die Möglichkeit, die Schirmung einer Audio-Verbindung nur einseitig anzuschließen bzw. auf der anderen Seite nur über einen kleinen Keramikkondensator zu 10-100 nF (die Hochfrequenz hat da so ihre eigenen Gesetze).
Ich habe gerade mal an beide Seiten einen 100nF Kondensator angeschlossen, das konnte das Problem nicht beheben. Ich werde gleich noch auf der anderen Seite die Masse entfernen und schauen, ob das hilft.
Von meinem Physik-Lehrer habe ich den gleichen Tipp wie von dir erhalten, nur statt 100nF einen 1uF Kondensator zu verwenden und diesen an beide Seiten anzuschließen.


-> ich hatte bei meiner Mobilen Box genau das selbe Problem!
ENDLICH mal jemand mit dem selben Problem wie ich . Ich habe mich dumm und dämlich gegoogelt, ich habe nur Beiträge aus dem Auto-Bereich (Car HiFi) gefunden, aber niemand mit dem selben Problem wie ich.

Das mit dem Wandler kann ich nicht komplett nachvollziehen. Normalerweise gibt ein Wandler ja eine niedrigere/höhere Spannung als davor aus, was ja auch das Ziel eines Wandlers ist. Außerdem kann ich die Verkabelung/Verschaltung nicht nachvollziehen - könntest du das evtl. mal aufzeichnen? Wahrscheinlich stehe ich gerade nur auf dem Schlauch, aber es wäre super, wenn du das machen könntest .

Wenn so ein Teil mein Problem löst, dann wäre ich durchaus bereit, die paar € zu investieren.


Danke für eure Antworten und noch einen schönen Abend!
FireAmp
Stammgast
#5 erstellt: 17. Nov 2015, 21:28

Das mit dem Wandler kann ich nicht komplett nachvollziehen.


Aufbau

Hier eine kleine Skizze vom Aufbau in meiner mobilen Box. Ein ganz leichtes Pfeifen ist zwar immer noch verhanden, aber der DC/DC Wandler hat das Problem schon gelöst.
Du musst mal messen, was dein Bluetooth- Modul für eine Stromaufnahme besitzt. Bei mir liegt es ca. bei 300mA und habe somit den SIM2-0505S verwendet.


Normalerweise gibt ein Wandler ja eine niedrigere/höhere Spannung als davor aus, was ja auch das Ziel eines Wandlers ist.


Der Wandler erstellt einfach eine komplett neue Spannungsquelle, die vom Potential der alten unabhängig ist.

Ich hoffe, dass ich dir ein wenig helfen konnte

Gruß, Florian


[Beitrag von FireAmp am 17. Nov 2015, 21:29 bearbeitet]
TheJukeboxMan
Neuling
#6 erstellt: 17. Nov 2015, 22:09
Ich danke dir!!!
Ich werde das auf jeden Fall mal ausprobieren, wenn ich an so einen Wandler komme.
Mal kurz OT: Sowas wie Bedanken-Buttons o.ä. gibt es hier nicht, oder ?
Gruß
TheJukeboxMan
Neuling
#7 erstellt: 18. Nov 2015, 21:21
Da ich meinen Beitrag nicht mehr bearbeiten kann (?) muss ich das nun in einen neuen Beitrag schreiben:
Ich habe gerade mal den Stromverbrauch des Bluetooth-Moduls gemessen. Dieser liegt bei Verwendung des 12V-Eingangs bei knapp unter 100 mA.
Den von dir verwendeten Wandler gibt es auch in einer 12V -> 12V Version, diese packt allerdings nur rund 160 mA als Maximalbelastung. Da ich den Stromverbrauch bei voller Lautstärke (sowohl am Modul selber als auch am Handy), also praktisch unter Volllast, gemessen habe, sollten die 160 mA gut ausreichen und ich habe noch ein wenig Luft nach oben.
Ich werde dann vermutlich diesen Wandler kaufen, auch, wenn er mit rund 6€ nicht so günstig ist - aber wenn das mein Problem löst, dann sollte das kein Problem sein. Und bevor ich mir weitere Versuche mit Kondensatoren, irgendwelchen "Bastellösungen (GND am Verstärker-Gehäuse holen, eine GND-Leitung durchschneiden etc.) antue, kaufe ich lieber das - ich bastle schon ewig an dem Problem rum, irgendwann ist auch mal gut .

Gruß


[Beitrag von TheJukeboxMan am 18. Nov 2015, 21:27 bearbeitet]
TheJukeboxMan
Neuling
#8 erstellt: 20. Nov 2015, 17:21
Ich wollte noch kurz die Info abgeben, dass ich den SIN2-1212S mittlerweile bekommen habe und nach dem Einbau ist das Pfeifen komplett verschwunden, die Masseschleife ist also glücklicherweise Geschichte .

Nochmals danke an Alle für die Hilfe!
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