Brummschleife                    Steckerbelegungen                    Richtig löten


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Wenn man die Stereoanlage mit dem Computer über ein Audiokabel verbindet so tritt häufig eine lästige Brummstörung in den Lautsprechern auf. Dies wird durch eine sogenannte Erdschleife verursacht die ganz verschiedene Verursacher haben kann. Meist geht das "Unglück" los, wenn man den PC mit der Stereoanlage verbinden möchte oder einen neuen Subwoofer gekauft hat den man nun mit der Stereoanlage verbinden möchte. Mein Artikel möchte typische Ursachen und auch Behebungsvorschläge des Brummschleifenproblems vorstellen.

Verschiedene Typen von Erdschleifen und Brummeinkopplungen

Die Zusammenhänge wie es zu einer sogenannten Erdschleife kommt sind recht komplex und hängen auch davon ab wie die elektrische Hausinstallation aufgebaut ist und welche Geräte zusammengesteckt sind. Hierbei sind vor allem alle Geräte mit Erdung über das Stromnetz "kritisch". Ebenfalls "kritisch" sind alle Geräte mit Antennenanschluß - da der koaxiable Aussenleiter der Antennenzuleitung auch immer geerdet ist, wird eine Erdverbindung praktisch immer durch Geräte mit Antennenanschluß verursacht. In der Regel stellen Satellitentuner, Tuner/Receiver oder evtl. Videorekorder und Ferseher eine Verbindung zur Antennenerde her.

Was ist nun diese ominöse Erdschleife?

Eine Erdschleife bildet sich immer dann aus wenn sich eine große Leiterschleife ergibt. Diese kann zum Beispiel folgendem Weg folgen:

Computer mit Soundkarte, Audiokabel, Audioverstärker, Tuner/TV/Satellitenempfänger, Antennenkabel, Haus-Hauptpotentialausgleich, Netzstrom-Schutzleiter, Computer

Im "klassischen" Fall bildet diese (meist ausgesprochen lange) Leiterschleife einen "Transformator mit einer Windung" welcher das magnetische Streufeld der Umgebung auffängt. Üblicherweise handelt es sich hierbei um das magnetische Streufeld des Stromnetzes. In der Nähe von starken Mittel-/Lang-/Kurzwellensendern werden aber u.U. auch Radioprogramme "eingefangen" was zu äußerst lästigen Störeffekten führt.

Diese in der Schleife induzierte Spannung bildet nun auf dem Audioverbindungskabel (wo ja der Aussenleiter ein Teil der Leiterschleife aus obigem Beispiel ist) eine Differenz zum eigentlichen Audionutzsignal was dann zu einem hörbaren Brummen führt.

Da ein Transformator eine Leiterschleife bzw. Kopplung zu einer Leiterschleife benötigt, genügt eine Unterbrechung der Leiterschleife um dem Brummspuk ein Ende zu bereiten. Auf der rechten Seite ist eine einfache und sinnvolle Unterbrechung in der Antennenzuleitung beschrieben, nämlich ein Mantelstromfilter.

Variante 2: Altbauten und Altinstallationen

Falls du in einem Altbau wohnst, kann es passieren, dass in deiner Hausinstallation kein separater Schutzleiter vorhanden ist (Fachleute reden hier vom TN-C System). Hier kann als weitere Brummquelle ein verbrauchsabhängiger Potentialunterschied zwischen verschiedenen geerdeten Geräten auftreten. Dieser ergibt sich aus dem unvermeidbaren Spannungsabfall auf dem gemeinsamen Neutral- und Schutzleiter (PEN Leiter). Je nach Leitungsführung in der Wand, den verwendeten Steckdosen und dem Stromverbrauch anderer Verbraucher im Stromnetz wird die Brummstörung lauter oder leiser. Typischerweise wird diese Art der Brummstörung beim Einschalten von (leistungsstarken) Lampen, Wasserkochern etc. deutlich lauter.

Hier ist die erste und meiste praktikabelste Möglichkeit zu versuchen alle an der HIFI Anlage beteiligten Geräte an eine gemeinsame Steckdosenleiste anzuschließen.

Für Neubauten bzw. Neuinstallationen ist ein gemeinsamer Neutral- und Schutzleiter nicht mehr zulässig. Hier müssen getrennte Leiter für Schutzleiter (PE-Leiter) und Neutralleiter (N-Leiter) verwendet werden. Dieses Problem tritt also nur in Altinstallationen auf.

Welche Geräte stellen überhaupt eine Erdung über das Stromnetz her?

Man kann verschiedene Anschlußarten ans Stromnetz bei Geräten unterscheiden. Es gibt Schutzisolierte und über den Schutzleiter geerdete Geräte. Hierbei handelt es sich um verschiedene Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Berührungsspannungen die das Bayerische Landesamt für Arbeitsschutz sehr gut erklärt.

Über den Schutzleiter geerdete Geräte
Links ist der Netzstecker eines Gerätes abgebildet welches mit hoher Sicherheit nicht Schutzisoliert ist und eine Erdverbindung zum Stromnetz besitzt. Im HIFI Bereich haben gelegentlich Subwoofer diese Stecker, manchmal auch HIFI-Verstärker. PCs haben aufgrund der verwendeten Schaltznetzteile eigentlich immer Schukostecker und damit eine Erdverbindung zum Stromnetz. Beim Neukauf von HIFI Komponenten sollte man Geräte mit solchen Steckern meiden und schutzisolierten Geräten den Vorzug geben.
Schutzisolierte Geräte
Links ist der Netzstecker eines Gerätes abgebildet welches Schutzisoliert ist. Das Gerät hat im Innern besondere (Isolier-)Maßnahmen zum Schutz gegen gefährliche Berührungsspannungen und daher ist kein Erdungskontakt am Stecker vorgesehen. Üblicherweise ist das Netzkabel fest am Gerät angebracht. Eine Erdschleife über das Stromnetz kann sich zwischen miteinander z.B. über das Audiokabel verbundenen, schutzisolierten HIFI Geräten nicht ausbilden
Die Erdschleife unterbrechen
Um die Ausbildung eines Stromes in der Erdschleife sicher zu unterbinden reicht es die Schleife an einer Stelle aufzutrennen. Nun gibt es hierzu geeignete und ungeeignete Stellen:
  • NIEMALS den Schutzleiter unterbrechen.
  • Das Audiokabel liesse sich galvanisch unterteilen - Das hat aber bestimmte Nachteile.
  • Die Antennenzuleitung - Das soll hier beschrieben werden.
  • NIEMALS Erdleitungen am Hauptpotentialausgleich im Keller unterbrechen.

Den Schutzleiter des Gerätes darf man nicht unterbrechen. Der Grund ist einleuchtend: Der Schutzleiter des PCs ist eine Schutzmaßnahme gegen gefährliche Berührungsspanunngen des Gehäuses und mit dem Computer über Kabel verbundenen Geräte. Unterbricht man den Schutzleiter so kann dieser seine Funktion nicht mehr wahrnehmen und auf dem Computergehäuse können sich gefährliche Potentiale bilden.

Das Audiokabel eignet sich nicht wirklich für eine Unterbrechung. Man muß einen kleinen Trenntransformator einschleifen, der die Tonqualität beinträchtigt. Anders gesagt: Ein Audiotrenntransformator brauchbarer Qualität ist relativ teuer.

Wie oben beschrieben ist der beste Platz zur Unterbrechung einer Erdschleife die Antennenzuleitung. Da hier vor allem sehr hochfrequente Nutzsignale transportiert werden, kann man leicht eine Schaltung zwischenschieben die die galvanische Kopplung aufhebt und die recht niederfrequente Brummstörung unterbindet. Im Gegensatz zu handelsüblichen Mantelstromfiltern baue ich lediglich zwei kleine 100 nF Keramikkondensatoren in einen Koaxial-Winkelstecker ein wie rechts im Bild gezeigt. Damit hat man eine kapazitive Trennung erreicht die die übliche Brummstörung durch Erdschleife unterbindet.
Wie man sieht kann man einen Koaxwinkelstecker mit wenigen Kniffen zum Mantelstromfilter umbauen. Der Koaxaussen- (Masse-)leiter wird mit Isolierband vor einem Kontakt mit dem metallischen Winkelstecker geschützt. Der Masseleiter ist über einen der beiden 100 nF Kondensatoren mit dem Metallgehäuse des Winkelsteckers verbunden. Der Innenleiter wird über den anderen Kondensator direkt an die entsprechende schraubbare Aufnahme für den Innenleiter verbunden.
Die Abbildung Links zeigt den prinzipiellen Schaltplan des Mantelstromfilters.

 

Alternativ zu den Koax-Winkelsteckern und den 100nF Kondensatoren habe ich ein normales Antennenkabel mit Steckern genommen. Dieses habe ich dann an einer Steckerseite auseinander geschnitten. Die Enden habe ich abisoliert und dann 2 Kondensatoren mit ähnlichen Werten von einer alten Platinen abgelötet. Diese habe ich dann in die Enden des abgeschnittenen Antennenkabel eingelötet und mit Schrumpfschlauch wieder dicht gemacht.
Quelle der oben angegebenen Infos: Carsten Groß - http://www.siski.de/~carsten/


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Monokabel eignen sich als Gitarrenkabel und Verbindungsleitungen zwischen elektronischen Instrumenten sowie als Lautsprecherleitung zwischen Verstärkern und Boxen. Stereokabel eignen sich für Stereoinstrumente, gleichzeitigen Hin- und Rückführungen von Tonsignalen (bei Effektgeräten z. B.), sowie als Übertragungsleitung von symmetrischen Leitern aus unsymmetrischen. Sie sind für echte Symmetrie nicht geeignet, da die Masse (im Gegensatz zu XLR-Steckern) immer auf das Gehäuse geführt wird, also eine Masseverbindung im Signalweg möglich ist, was zu Brimmschleifen führen kann.

Steckerbelegung nach Norm
Das ist die Belegung von DIN-Steckern und -Buchsen („Diodenstecker"), wie man sie an Kabel und für HiFi-Tonleitungen sieht.
Für Musiker wichtig ist Belegung der MIDI-Schnittstelle.

Die XLR-Belegung nach amerikanischer Norm hat sich inzwischen mehr durchgesetzt. Wichtig ist, dass das gesamte Verkabelungssystem einheitlich bestückt ist. Adapter für alle Fälle sollte jede Band bereithalten. Auch andere Verbindungen als die hier gezeigten sind womöglich wichtig: Cinch auf Klinke, Klinke auf Diode, Diode auf XLR. Es gibt nichts Schlimmeres, als kurz vor dem Auftritt festzustellen, dass das geliehene Keyboard eine andere Norm hat oder dass das Kassettendeck mangels Adapters nicht fürs Mitschneiden angeschlossen werden kann.

Quelle der oben angegebenen Infos: ©2000 Rolf Esser - http://www.rockprojekt.de


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Beim Löten muss zunächst das Werkzeug stimmen. Da wir Musiker keine Dachrinnen verlöten wollen, sondern elektronische Bauteile, brauchen wir allenfalls einen Lötkolben mit einer Leistung von etwa 25-30 Watt. Noch besser ist natürlich eine regelbare Lötstation. Es ist darauf zu achten, dass der Kolben eine feine Dauerspitze hat.

Weiterhin benötigen wir Lötzinn. Eigentlich besteht es aus Zinn und Blei in einem Verhältnis von 40:60 oder 50:50. Gutes Lot hat eine Kolophoniumfüllung, die als Flussmittel dient. Weiteres Flussmittel ist also eigentlich nicht nötig, wenn überhaupt, muss es säurefrei sein!

Nun geht's ans Löten. Ein Kabel soll an einen Klinkenstecker, ein Bauteil auf eine Platine gelötet werden. Dazu muss man den Lötkolben anheizen. Versuchen, wann das Lot fließt! Dann wird der Kolben gleichzeitig mit dem Lot und dem Draht (oder Bauteil) an die Lötstelle gehalten. Das Lot muss dünnflüssig fließen und Lötstelle und Draht gleichmäßig umschließen. Beim Löten von elektronischen Bauteilen darf man den Lötkolben nicht zu lange an die Lötstelle halten, da sonst die empfindlichen Teile zerstört werden oder sich die Leiterbahnen von der Platine lösen. Beim Erkalten des Lotes darf man nicht mehr wackeln!

Zwischendurch immer mal die Lötspitze säubern! Bildet sich dort ein schwärzlicher Belag (Zunder), diesen mit einer kleinen Feile oder feinem Schmirgel entfernen und die Spitze neu verzinnen.

Schlechtes Löten führt zu "kalten" Lötstellen. Das kann zu fehlerhafter Signalübermittlung führen bis hin zum völligen Ausfall. Schon an einer kleinen Lötstelle kann die Funktion einer großen Anlage scheitern. Kalte Lötstellen kann man kaum erkennen. Man kann sie durchmessend ermitteln. Wenn allerdings das Lot beim Löten ziemlich breiig verläuft und nach dem Erkalten matt aussieht, ist schon etwas faul.

Noch ein überaus wichtiger Tipp: Es ist sehr anzuraten, sich eine Vorrichtung zu schaffen, in die man kleine Bauteile beim Löten einspannen kann, sonst büßen es die Finger heftig. Den heißen Lötkolben auch nie neben sich auf den Tisch legen, sondern in eine Halterung stecken. Man greift sehr schnell daneben!

Quelle der oben angegebenen Infos: ©2000 Rolf Esser - http://www.rockprojekt.de