Hoe herken je een EMC probleem
Wat kun je aan een EMC probleem doen
Brom problemen bij een vinyl-platenspeler
Hoe werkt een ground loop insulator
Ground loop insulator zelf maken
In dit hoofdstuk ga ik in op storingen, beter gezegd "ongewenste signalen". Zulke signalen kunnen afkomstig zijn van andere delen van je eigen audio apparatuur, maar ook van niet-audio apparatuur of van bronnen buiten je huis.
Ik
spreek nog al eens van "ongewenste signalen" en niet zozeer van
"storing", want zulke signalen kunnen elders zeer gewenst
zijn.
Een voorbeeld: Als er 1 milliwatt 50 Hz brom uit je luidsprekers
komt is dat erg hinderlijk (60 dBa is "luid en duidelijk"), maar
je wasmachine heeft zo'n 2 Kilowatt van dat spul nodig om goed te werken. (dat
is 63 dB meer)
De praktijk leert dat er met huiskamer hifi audio apparatuur maar zelden EMC problemen zijn. En als het gebeurt gaat het meestal om legale of illegale zenders in de buurt. Soms is er een probleem met computers, en soms met een ongelukkig geparkeerde GSM telefoon.
Kijk ook in het hoofdstuk "Hoe klinkt Elektronica"
Dit hoofdstuk schetst niet meer dan enkele hoofdlijnen van het EMC gebeuren, en toegespitst op de huiskamer-audio-praktijk . Als je meer over deze materie wilt weten kan ik het boek van Goedbloed aanbevelen (zie de link pagina) , maar er zijn ook andere Nederlandstalige bronnen (en een veelvoud in het Engels)
Er is nu
(2008) ook een serie pagina's waarin een aantal mogelijke
EMC problemen nader beschouwd wordt.
Top
EMC betekent Elektro Magnetische Compatibiliteit. Oftewel de mate waarin elektrische of elektronische apparaten elkaar niet storen.
EMC (of beter: het gebrek eraan) behelst altijd 3 dingen: Een stoorbron, een gestoord apparaat en een koppelweg daartussen. Als 1 van die drie ontbreekt is er geen EMC probleem.
Allerlei elektrische
apparaten kunnen een stoorbron vormen, maar in het bijzonder geldt dat voor
apparaten die intern hoogfrequente wisselstromen gebruiken. Een goed voorbeeld
is een computer, die tegenwoordig al met gigahertz frequenties werkt.
Gloeilampen
en audioversterkers zullen niet gauw als stoorbron optreden, om de simpele reden
dat ze niets met hoge frequenties doen.
Radio en TV zenders zijn
uiteraard altijd stoorbronnen, maar alleen als het signaal ergens terecht komt
waar we het niet willen hebben.
Er zijn ook natuurlijke stoorbronnen (dus niet man-made of van elektrische apparaten), zoals bliksem, en de tikken die je soms voelt als je in een droge omgeving van je stoel opstaat of een trui uittrekt.
Alle elektrische en elektronische apparaten kunnen gestoord raken, maar sommige apparaten zijn naar hun aard gevoeliger dan andere. Een elektromotor of het stijkijzer zal niet van slag raken door een dichtbije radiozender, tenzij er een elektronisch besturings circuit in zit.
Een audio versterker is in principe "stoorbaar" maar dient -en kan- in flinke mate ongevoelig te zijn. Een radio of TV-ontvanger is juist zo gevoelig mogelijk gemaakt om zeer bepaalde signalen op te vangen, maar moet ongevoelig zijn voor andere signalen.
Dan is er de koppelweg.
Er zijn vier manieren waarop een elektrisch signaal in een ander apparaat kan komen : Geleiding, Magnetische inductie, Capacitieve inductie of Straling.
Voor geleiding zijn er elektrisch geleidende leidingen nodig. Kabels
natuurlijk, maar ook een metalen koelwaterleiding kan als zodanig fungeren. Een
aardleiding is in dit verband net zo'n leiding als alle andere. Het feit
dat 'ie geel-groene isolatie heeft en met moeder-aarde verbonden is zegt op zich
niets. Besef
dat elektrische stromen altijd in een kring lopen. Er moet een gesloten circuit
van geleiders zijn om een stroom mogelijk te maken.
In sommige gevallen kan ook
een capaciteit deel uit maken van de koppelweg. Bijv. de capaciteit tussen de
lichtnet leidingen in je huis en een niet afgeschermd deel van een gevoelige
signaalleiding, zoals van een microfoon of een vinyl-platenspeler. We spreken
dan over capacitieve inductie.
Bij overdracht door magnetische
inductie
gaat het om magneetvelden. Typische magnetische stoorbronnen zijn
transformatoren zoals die in allerlei elektronische appartuur zitten, maar je
vindt trafo's ook in stekker voedingen (die vuistgrote knobbels voor in het
stopkontact) voor allerlei elektronische spullen, en in verband met halogeen
verlichting.
Ook lichtnet kabels die veel stroom voeren (elektrische
verwarming) kunnen een bron van magnetische storing vormen.
Het ongewenste
signaal wordt doorgaans overgedragen als er een gevoelige signaalleiding
(microfoon, Vinyl platenspeler) dicht langs zo'n bron of leiding loopt.
Bij de overdracht door straling zijn er altijd antennes in het spel. En helaas is het niet zo dat antennes alleen antenne zijn als er "Antenne" op staat. Iedere elektrische geleider kan als antenne werken, dus ook de kabels die aan of tussen je audio apparatuur zitten.
Vooral bij de overdracht door straling speelt de afstand tussen stoorbron en gestoorde een belangrijke rol.
Wellicht het meest belangrijke aspect van een EMC probleem is de frequentie, of de golflengte van het ongewenste signaal. Vooral voor de koppelweg is dat van belang.
Alle verschijnselen van elektromagnetisme moeten bekeken worden in relatie tot de golflengte.
Als de golflengte van het storende signaal groot is ten opzichte van de afmetingen van de apparatuur, incl. de kabels, dan hebben we overwegend met geleiding te maken of met capacitieve of inductieve koppeling.
Is de golflengte (zeer) veel kleiner dan spelen straling en antenne werking de hoofdrol. Die scheiding ligt in de praktijk ergens tussen de 30 MHz en de 80 MHz.
Minstens net zo belangrijk is de vraag of de frequenties van het ongewenste signaal zich "in of buiten de band" bevinden. De "band" is hier het frequentie gebied waarin het gestoorde apparaat naar z'n aard werkzaam is. Voor een audio versterker is dat 20 Hz to 20.000 Hz, maar voor bijv. een FM-ontvanger is dat 80 tot 110 Mhz, en intern nog iets in de buurt van 10.7 MHz.
Voor ongewenste signalen "in de band" zijn de overdrachts mechanismes betrekkelijk eenvoudig: Als zo'n storend signaal via enige manier kan "binnenkomen" is het onmiddelijk foute boel.
Voor signalen "buiten de (audio) band" zijn er weliswaar meer overdrachts mechanismes, maar er moet ook een mechanisme zijn dat het ongewenste signaal vertaalt naar iets hoorbaars. In analoge audio apparatuur (versterkers e.d.) is het enige mechanisme dat zoiets kan bewerkstelligen: niet-lineair gedrag.
Hoe herken je een EMC probleem
In het hoofdstuk "Hoe klinkt elektronica" staat een overzichtje van de meest voor de hand liggende verschijnselen.
Het gaat altijd om bijgeluiden. De klank of de ruimtelijkheid van je geluids weergave wordt niet beinvloed door evt. storing van buitenaf.
Wat kun je aan een EMC probleem doen
Het oplossen van een EMC probleem in een bestaande installatie is specialisten werk. Het vergt gedetailleerde kennis van het inwendige van de gestooorde apparatuur, de aard van de stoorbron en de koppelweg (wegen). Pas als het probleem goed in kaart gebracht is kunnen er oplossingen bedacht worden.
Als de stoorbron een illegale zender is kun je die door het Agentschap Telecom (zie mijn linkpagina) uit de lucht laten halen.
Als het een legale zendamateur is zal 'ie doorgaans bereid zijn om mee te werken, en zeker als het een echte amateur is -zo een die nog zelf de meeste van z'n spullen bouwt- heb je een redelijke kans dat 'ie ook de technische kennis heeft om je apparatuur ongevoelig te maken voor zijn zendsignaal.
Als dat niet lukt kun
je het bovenvermelde Agentschap Telecom om raad vragen, en soms willen die
mensen je apparatuur ook wel eens gratis ontstoren. Een andere toevlucht is de VERON,
de vereniging van zend-amateurs. Ook hier zijn soms mensen bereid te vinden om
een stoorprobleem te verhelpen.
Het zelfde verhaal geldt voor storing door omroep zenders, en
zenders van militaire, luchtvaart, of andere "officiele"
instanties.
Als jouw audio apparatuur voldoet aan de daarvoor gestelde immuniteits eisen en een zendgemachtigde veroorzaakt in jouw huis een veldsterkte die hoger is dan het immuniteits-testnivo dan moeten m.i. de extra ontstoor maatregelen betaald worden door de betreffende zendgemachtigde, ook als die binnen de grenzen van z'n vergunning blijft.
Die grens ligt op 3
Volt/meter elektrische veldsterkte. Dat wil zeggen dat die zendgemachtigde niet
meer dan 3 V/m mag veroorzaken in jouw huis, en dat jouw apparatuur geen
problemen mag geven bij 3 V/m
De garantie op je
apparatuur vervalt mogelijk als er "in de kasten" wijzigingen worden
aangebracht, en dat is in zo'n geval vrijwel
altijd nodig.
Laat je niet verleiden
tot de aanschaf van allerlei filters of speciale kabels in een Hifi winkel. Het
personeel daar heeft vrijwel nooit echt verstand van EMC problematiek.
Losse (net)
filters en speciale kabels helpen meestal niet. Als je er mee wilt experimenteren,
OK, maar eis van te voren een schriftelijke "werkt-niet-geld-terug" garantie.
Ik geef hieronder nog wel een paar tips, want we staan niet helemaal met lege handen, maar lees eerst verder en vergewis je ervan dat er echt een probleem is, want zonder probleem geen oplossingen.
De wetten in de EU schrijven voor dat elektrische apparatuur (en nog veel meer) een CE markering moet hebben. De eisen voor elektronische apparatuur gaan o.m. over EMC.
Deze normen zijn niet "public domain" , d.w.z. je moet er stevig voor betalen, honderden euro's of zo per deeltje. (schandaal: je moet je er als fabrikant aan houden, maar het kost een kapitaal om erachter te komen waar je je precies aan moet houden)
Het is overigens erg technisch gedetailleerde literatuur, en voor de precieze interpretaties heb je niet zelden een technisch jurist nodig.
Het uitvoeren van de
metingen vereist gespecialiseerde en kostbare apparatuur. Een test sessie bij
een gecertificeerd bedrijf kost al gauw een paar duizend €.
Ik heb uit hoofde van mijn werk
toegang tot de normen voor medische apparatuur (EN60601), en ik heb redenen om
aan te nemen dat de normen voor AV aparatuur eerder strenger zijn. Er wordt nl.
onderscheid gemaakt tussen apparatuur die in een woon-omgeving gebruikt wordt en
apparatuur in bijv. een ziekenhuis dat bijna altijd een eigen transformator
heeft naar het midden- of hoogspanningsnet. Bovendien komen veel emissie
limieten voort uit overwegingen van het "niet storen van de (publieke) radio omroep" en
dat telt in een woon-omgeving veel zwaarder dan in een ziekenhuis of een
industriele omgeving.
Hier wat getallen over test limieten uit die medische norm (niet erg exact, maar om je een gevoel voor de orde van grootte te geven)
Emissie:
Een apparaat mag niet meer dan ongeveer 1 mV stoorsignaal in het lichtnet stoppen over het frequentie gebied 150 KHz tot 30 MHz.
De veldsterkte van uitgestraalde storing in het frequentie gebied 30 tot 1000 MHz moet minder zijn dan ca. 0.07 mV/m op 10 meter afstand
Immuniteit:
Een apparaat moet normaal blijven functioneren als het aangestraald wordt met een zender signaal van 3 V/m in het frequentie gebied van 27 MHz tot 2500 MHz. Het zender signaal is amplitude gemoduleerd met 1 KHz en 80% modulatie diepte.
Voor het frequentie gebied 150 KHz tot 80 Mhz geldt dat het ook goed moet gaan als het zender signaal met 3 Volt op de kabels geinjecteerd wordt (lichtnet zowel als signaal kabels)
Het
apparaat moet bestand zijn tegen korte energie-rijke impulsen van 2000 Volt op
lichtnet aansluitingen en 1000 Volt op signaal verbindingen. (het
equivalent
van een bliksem inslag in de buurt)
Het moet
bestand zijn tegen elektrostatische ontladingen van enkele duizenden volts. (het
soort tikken zoals wanneer je op een droge dag van je stoel opstaat)
Bij deze immuniteits tests geldt dat de goede werking tijdelijk wel verstoord mag worden, maar dat dat zich vanzelf moet herstellen, dat er geen gevaarlijke toestanden mogen ontstaan en dat er geen corruptie van gegevens mag optreden die zou kunnen leiden tot een verkeerde diagnose of een verkeerde behandeling.
Als je in het bovenstaande kijkt naar het verschil tussen de toegestane emissie en de immuniteits test nivo's dan zie je daar een marge van enkele ordes van grootte. Gelukkig maar, want dit garandeert dat de coexistentie van allerlei apparatuur meestal goed gaat.
Het belangrijkste onderscheid in de aard van ongewenste signalen bij audio apparatuur is de vraag of de frequenties van die signalen in of buiten het audiofrequente gebied, het gebied van hoorbare frequenties liggen.
Storing "in de band" wordt veroorzaakt door bronnen die stoorsignalen produceren met frequenties in het hoorbare gebied van 20 Hz to 20,000 Hz. Dat kan het lichtnet zijn. 50 Hz is een goed hoorbare bromtoon. Maar ook alle harmonischen, boventonen van de lichtnet frequentie kunnen voorkomen, veroorzaakt door o.m. TL-buizen en bijna alle elektronische apparatuur die gevoed wordt uit het lichtnet.
Andere mogelijke
bronnen in het huishouden zijn de collector motoren van het scheerapparaat of de
keukenmachine en sommig speelgoed, en niet te vergeten: licht dimmers.
Wacht
nog even voor je nu het hele huis gaat afstruinen. Zoals eerder gezegd, er is ook een koppelweg nodig.
Bij deze lage frequenties zitten we altijd in het nabije veld. De golflengte van de (stoor) signalen is vele, vele malen groter dan de afmetingen van de geluids installatie. Dat betekent dat de overdracht alleen kan plaats vinden door geleiding, door capacitieve koppeling, of door magnetische koppeling, of door een combinatie daarvan. Straling en antenne werking zijn nagenoeg uitgesloten.
Geleiding.
Geleiding
vereist een gesloten kring van elektrische geleiders. Dat kunnen kabels zijn,
maar ook de waterleiding of een CV-leiding kan deel uit maken van het circuit.
Idem voor aardleidingen; het feit dat ze met de aarde verbonden zijn maakt op
zich niets uit.
Wellicht de meest voorkomende geleidings situatie is de aardlus.
Capacitieve koppeling
Dit
kan gebeuren als er een "gat" zit in de afscherming van gevoelige
leidingen, of als de kasten van de apparatuur zelf onvoldoende afscherming
bieden, zoals bij plastic versterker kasten (komt niet vaak voor, want dat is
vragen om problemen).
Een notoir bekend "gat" in de
afscherming zit bij het afspeel element van vinyl platenspelers. Zo'n ding is
altijd van kunststof en het is aangesloten op een tamelijk gevoelige
voorversterker. Als het chassis (de draaitafel) een stoorspanning voert t.o.v.
de massa van de versterker is er gegarandeerd een probleem. Dat kan gemakkelijk,
want het chassis is meestal -ook weer capacitief- gekoppeld met het lichtnet
voor de aandrijf motor.
Je moet het chassis dan ook altijd (liefst via
een aparte draad) met de massa van de (voor)versterker verbinden, zodat het chassis
mede als afscherming werkt en niet als stoorbron.
Een andere
veelvoorkomende situatie van capacitieve koppeling is die met licht dimmers.
Deze dimmers produceren vrij veel harmonischen van de 50 Hertz lichtnet
frequentie.
Bij wat langere gevoelige (microfoon) kabels kan dat capacitief
inkoppelen, ook als de afscherming van de microfoonkabel in orde is. Er gaat een
stoorstoom door de mantel van de microfoonkabel lopen en bij a-symmetrische
verbindingen geeft dat gegarandeerd een probleem: ratel en zoem geluiden. De
remedie: gebruik voor lange microfoonkabels altijd symmetrische verbindingen.
Magnetische of
inductieve koppeling
Deze koppelweg komt voor als gevoelige leidingen (vinyl
platenspeler of microfoon) dicht langs lichtnet leidingen lopen of erger, dicht
langs transformatoren of een TV, of een computer monitor.
In bijna alle audio apparaten zit een voedings
transformator. Niet zelden hebben zulke transformatoren een tamelijk sterk
uitwendig magneetveld. (Ringkern trafo's hebben een zeer gering uitwendig
magneetveld) Computer monitoren en TV's kunnen ook een laagfrequent
magnetisch stoorveld produceren tussen 50 en 120 Hz, en met vrij veel
harmonischen.
Zulke problemen kunnen meestal gemakkelijk opgelost worden door
de kabels te verleggen.
Een andere potentiele bron van magnetische overdracht
vormt laagspannings halogeen verlichting met spandraden of iets
vergelijkbaars. Dus waar de lampjes tussen vrij gespannen draden of metalen
staven opgehangen zijn. In die situaties loopt er een stroom van een aantal
amperes in een lus met een vrij grote oppervlakte. Als die draden dicht bij je
apparatuur lopen kan dat best een brom geluid veroorzaken.
Storing "buiten de band", dus met frequenties boven het hoorbare gebied van 20 Hz to 20,000 Hz is in beginsel onhoorbaar, ongeacht de manier waarop het je apparatuur binnen komt. Zulke signalen kunnen alleen merkbaar worden als er een mechanisme is waardoor ze naar het audiofrequente gebied vertaald worden.
Er zijn drie zulke mechanismes, en ze berusten allemaal op niet-lineair gedrag van de elektronische circuits.
Interferentie
Als
het storende signaal frequenties bevat die binnen 20 KHz liggen van een
frequentie die in het audio apparaat voorkomt kunnen die verschilfrequenties een
hoorbaar storend signaal opleveren.
Deze situatie doet zich eigenlijk alleen voor in
radio ontvangers. In andere analoge audio apparatuur (versterkers en zo) zijn er
intern geen frequenties die met een stoorsignaal zouden kunnen interfereren.
(tenzij de versterker hoogfrequente instabiliteit vertoont. Dan is dit een
indicator voor problemen)
Bij digitale audio apparatuur zijn er frequenties
van een flink aantal MHz in het geding, maar de kans dat interferenties tussen die
signalen en een stoorsignaal van buitenaf tot problemen leiden is erg klein. Een
storend signaal zal dan tenminste de storingsmarge
moeten overtreffen, want anders is er geen enkel effect.
Werkpunts verschuiving
of detectie
Een sterk hoogfrequent signaal kan in een schakeling die bedoeld
is voor veel lagere frequenties een werkpunts verschuiving veroorzaken. Vooral
als het storende signaal in amplitude gemoduleerd is (bijv. afkomstig van een
A.M. zender) kun je die modulatie nog wel eens als zodanig horen.
Als de
modulatie van die zender FM is zul je er minder gauw iets van horen (daarom zijn
die 27 MHz bakken FM gemoduleerd), maar als het toch gebeurt zal het
waarschijnlijk erg vervormd zijn.
Een mobile telefoon in de buurt van je
audio apparatuur kan via deze weg storing veroorzaken. Je hoort een soort
zoemend geluid als er een telefoon verbinding is, en zo af en toe een paar
tikken als 'ie standby staat.
Als je zoiets waarneemt betekent dat niet dat
je slecht afgeschermde audio apparatuur hebt, de veldsterkte van een
mobieltje is op korte afstand zodanig hoog dat er met allerlei apparatuur
problemen te verwachten zijn.
Radio storing
Bij
de ontvangst van radio of TV kan het gebeuren dat een stoorbron in de buurt
signalen produceert op of nabij draggolf frequenties die je wilt ontvangen. Dan is er natuurlijk
een groot probleem. Soms kan het helpen als je de ontvang antenne anders richt,
maar vaak kan dat niet om praktische redenen.
Een andere situatie kan zich
voordoen als er een sterke zender in de buurt staat, evt. op een totaal andere
frequentie dan die je wilt ontvangen. Het kan dan gebeuren dat dat
"storende" zender signaal de eerste trap van je ontvanger overstuurt
waardoor er allerlei intermodulatie producten ontstaan met wat je wel
en niet wilt
ontvangen. Het resultaat kan allerlei bijgeluiden opleveren: lispelend,
pruttelend, fluittoontjes etc., tot een volstrekt ongenietbaar gewenst signaal.Als
het om TV-signalen gaat kun je hier de meest mallotige storingen verwachten.
Hoewel een doorsnee GSM een gemiddeld zendvermogen van maximaal 0.25 watt gebruikt is dat wel 2 Watt in de pieken. (die dingen zenden maar gedurende 1/8 van de tijd)
Een 2 watt zender produceert op 1 meter afstand een veldstekte van ongeveer 10 Volt/m. (of 140 dBuV/m) Dat is best een flinke veldsterkte waarvan problemen verwacht mogen worden. Zo'n veldsterkte overschrijdt bijv. de test nivo's voor de immuniteit van ziekenhuis apparatuur. Het is dan ook bepaald geen onzin dat men in ziekenhuis afdelingen met veel elektronische apparatuur (o.m. Intensive Care en hartbewaking) de aanwezigheid van mobile telefoons verbiedt.
Voor ziekenhuis apparatuur geldt een test eis van 3 Volt per meter, dus met een GSM vlakbij ga je daar gemakkelijk overheen.
Het goede bericht is dat hifi audio apparatuur werkt met frequenties die zeer veel lager zijn dan die van de GSM, en gemakkelijk ongevoelig gemaakt kan worden voor die hoge frequenties (ca. 900 en 1800 MHz)
Het kan best zo zijn dat als je je GSM tussen de kabelbrij achter je versterker legt je wat onaangename stoorgeluiden hoort. Geen wonder met zo'n veldsterkte, die op decimeter afstanden nog flink wat hoger kan zijn.
Als je maar met genoeg veldsterkte aankomt krijg je elk apparaat wel op tilt.
De remedie is: Leg die GSM ergens anders neer.
Niet
zelden gebeurt het dat je last krijgt van een bromgeluid als er apparaten geaard
worden. Dit betekent dan meestal dat er nog 1 of meer andere apparaten zijn die ook
geaard zijn, maar via een andere weg. Dit is het z.g. aardlus probleem.
Aardlussen op zich zijn niet taboe, maar soms heb je er last van en moet je iets
gaan doen.
Hieronder zie je een typisch voorbeeld van een aardlus situatie.
We hebben een FM-tuner
die via z'n kabel aansluiting geaard is, en een versterker die ook geaard is,
maar dan via het stopcontact.
De aardleiding van het stopcontact gaat naar de
meterkast, en daar zijn er nog meer aardleidingen van andere apparaten in je
huis op aangesloten.
De weerstand van die aardleiding (en zeer zeker z'n zelfinductie) is niet nul. Ook kan het feitelijke aardpunt van de antennekabel kan flink ver van je huis liggen.
Aardaansluitingen hebben altijd een zekere impedantie t.ov. de fictieve "echte aarde"
Het netto resultaat kan zijn dat er een deel van die stoorstroom door de mantel van je signaalkabeltje gaat lopen, en een stoorspanning op de ingang van de versterker produceert, want ook de impedantie van die mantel is niet nul. (Zie transfer impedantie)
Wat kun je er aan doen
Probeer door het losnemen en weer aansluiten van lichtnetkabels,
signaalkabels en (vooral) antenne-kabels uit te vinden welke verbindingen een
rol spelen. Ook een verbinding met een al of niet geaarde computer kan mee
spelen.
Er is eigenlijk nooit sprake van een bepaalde boosdoener,
slechts bepaalde combinaties van verbindingen geven een probleem.
Het kan best voorkomen dat je bij het afspelen van
bijv. CD's last van brom hebt, dat dat verdwijnt als je de kabelaansluiting van je tuner
losneemt, maar dat je bij FM-radio ontvangst geen last hebt.
Als aarden via het
stopcontact niet nodig is voor de elektrische veiligheid kun je het
beste die aardverbinding(en) onderbreken.
Er zijn in elektronica winkels z.g. "ground loop insulators" te koop. Die dingen kunnen best wel goed werken, maar vraag altijd een "Werkt in mijn geval niet: Geld terug garantie", want het niet altijd DE oplossing. (ik zeg daarmee niks lelijks over die dingen, maar soms is niet de goede oplossing)
Je kunt zo'n ding ook zelf maken. Zie hieronder.
Als een kabel- of antenneverbinding de aanleiding is kun je er een scheidings trafo'tje tussen zetten, of de verbinding -zowel massa als signaal- via condensatortjes van ca. 1000 pF laten lopen, zoals hieronder. Het trafo'tje verdient echter de voorkeur. De condensator oplossing kan een nieuw probleem introduceren (kruismodulatie) als er een sterke zender (ook op geheel andere frequenties) in de buurt is.
Een netfilter in 1of andere lichtnetaansluiting helpt zeer beslist niet tegen brom t.g.v.. aardlusproblemen.
Een scheidings transformator kan een hoogst enkele keer helpen, maar dat is tamelijk duur, en er is dan steevast een goedkopere oplossing op een andere plaats mogelijk.
N.B. In de woonhuis situatie zal het zelden voorkomen dat er een substantiële 50 Hz spanning tussen de veiligheids aarde (randaarde) van verschillende stopcontacten staat, zelfs als die van verschillende eindgroepen zijn. Om zo'n spanning te laten ontstaan moet er nl. een aanzienlijke stroom door de aardleiding(en) lopen. Zeker in wat modernere woningen wordt dat verhinderd door het principe van centrale aarding via 1 enkele meterkast en het feit dat alle eindgroepen voorzien zijn van aardlekschakelaars. In oudere huizen zie je nog wel eens aard aansluitingen op de waterleiding, maar eigenlijk mag dat niet meer; waterleiding buizen worden steeds meer vervangen door kunststof buizen.
Brom-problemen bij een vinyl platenspeler
Ik heb de "Vinyl Platenspeler" aangegrepen om enkele EMC gerelateerde zaken in detail te bespreken. Waarom? In een hedendaagse muziek installatie is de platenspeler het component waarbij de kleinste signaal nivo's voorkomen, en daarmee ook het gemakkelijkst stoorproblemen optreden, met name lichtnet (50 Hz) brom.
Tweedens, de vinyl platenspeler is lange tijd bijna afwezig geweest en komt weer in de belangstelling, o.m. om de oude vinyl collectie op CD of DVD te zetten.
Hieronder zie je een veelvoorkomend schema van een platenspeler, gekoppeld aan een (voor)versterker. Ik heb nadrukkelijk een aantal koppelmogelijkheden aangegeven waarlangs een bromsignaal in de muziek zou kunnen komen. Daar hoort een vrij uitvoerig verhaal bij, en dat vind je hieronder.
Ik loop eerst de letters in het schema af:
A Een mogelijke aardverbinding tussen het chassis van de platenspeler en moeder aarde. Het doet er niet toe of die via de geel/groene draad in het netsnoer loopt of via een aparte draad. Kenmerkend is dat 'ie niet via andere componenten van de installatie loopt. Die verbinding kan er wel of niet zijn.
B De parasitaire capaciteit tussen de lichtnet aansluiting van de aandrijf motor en het chassis. Het maakt in principe niet uit of het een 230-volt motor is of een laagspannings DC motor met 1 of ander regelcircuit. Er is altijd een capacitieve koppeling met het lichtnet.
C
De capacitieve koppeling tussen het "open" deel van de bedrading
in de opneem arm en het chassis.
Opm: Voor de eenvoud zijn het vaste- en het beweegbare deel van het chassis
elektrisch als 1 geheel beschouwd. Die delen moeten wel deugdelijk
elektrisch met elkaar verbonden zijn, en ook met de arm, als die van metaal
is. Het lager geeft onvoldoende garantie voor een goede verbinding.
Als het element een afscherming heeft (de meeste hebben dat niet) dan moet
die ook met die arm/chassis verbonden zijn.
D Onder het chassis, dicht bij het armlager zien we meestal een overgang van de zeer dunne en flexibele kabeltjes door de arm naar de wat robustere kabel naar de voorversterker. Deze overgang is vaak niet goed afgeschermd, en heeft dus een capaciteit naar z'n omgeving.
E Meestal worden de mantels van de signaalkabels met elkaar doorverbonden, en vaak ook met het chassis van de speler.
F Vaak is er een mogelijkheid om het chassis van de platenspeler met een aparte draad te verbinden met de (voor)versterker.
G In de (voor) versterker zijn de retour leidingen (mantels) van Links en Rechts altijd met elkaar en met de 0 of return van de versterker verbonden.
H De parasitaire capaciteit tussen de lichtnet aansluiting van de (voor)versterker en de rest van die circuits kan een stoorstroom veroorzaken
J Een mogelijke aardverbinding tussen het chassis van de (voor)versterker en moeder aarde. Het maakt niet uit of zo'n verbinding via de geel/groene draad in het netsnoer loopt of via een aparte draad.
Wat kan er hier nou allemaal fout gaan:
Een
veel voorkomende configuratie is dat de verbindingen E (mantels + chassis
aan elkaar) er is, maar geen F en geen A.
Dit gaat meestal wel goed, tenzij er een wat grote stroom loopt door B. Die
stroom moet dan door de mantels van verbindingskabel, en dat kan brom
opleveren.
Als de verbindingen A, E en J aanwezig zijn is er een goede kans op een aardlus probleem, zoals hierboven beschreven (A-E-G-J-A). Verwijder in ieder geval de verbindingen E. en evt A en/of J. Maak de verbinding F.
Als de verbindingen A, E en F er niet zijn heb je gegarandeerd een brom-probleem, doordat het lichtnet overspreekt via de capaciteiten B en/of C en/of D. De beste remedie: zorg voor de verbinding F.
Als de verbinding A nodig is om veiligheids redenen (en dat is vrijwel nooit zo) moeten er beslist geen verbindingen bij E zitten. De verbinding F is dan ook af te raden.
Als bij E en/of bij C de mantels met elkaar verbonden zijn EN je hebt een moving coil (MC) element en de bijbehorende versterker dan is er een goede kans dat de kanaalscheiding versjtierd is. Veel MC elementen en de bijpassende versterkers hebben een zeer lage uitgangs impedantie (enkele Ohms). De retourstroom van het element kan dan via de mantelweerstand inkoppelen in het andere kanaal. Zie ook de paragrafen over transfer impedantie
De meest aan te raden configuratie is dan ook:
Geen verbindig A, Beslist wel verbinding F, maar J kan beter wegblijven. Bij E en bij C mogen de mantels (retourleidingen) van links en rechts niet met elkaar verbonden zijn, en zeker niet met het chassis van de platenspeler.
Er moeten expliciete (soepele) verbindingen zijn tussen het vaste en het afgeveerde deel van de platenspeler, en met de arm en de element-drager, als die van metaal zijn.
Als het element een afscherming heeft moet die verbonden zijn de arm en/of chassis. NIET met de mantel van een signaalleiding.
Ga niet experimenteren als je niet eerst vastgesteld hebt dat er een EMC probleem is: Zonder probleem geen oplossingen.
Als je last hebt brom
en/of zoemen door
een aardlus kan er met een "ground
loop insulator" verbetering bereikt worden. Die dingen zijn te koop in
elektronica winkels, maar kunt ze ook zelf
maken. Let op: In sommige gevallen zou je een aantal van die dingen moeten
toepassen. Meestal is er dan op een andere plaats in je installatie een andere
werkwijze mogelijk om van het probleem af te komen.
Gelispel
en gepruttel in de FM ontvangst (met eigen antenne) duidt op kruismodulatie door
een sterke zender op een (totaal) andere frequentie, of zulke goede ontvangst
condities dat je een verafgelegen zender op dezelfde frequentie oppakt. Het
verdraaien van de antenne kan helpen (tenzij het een rondom gevoelige antenne
is: zo'n hoela-hoep.) Controleer ook alle kabels en connectoren: zijn de binnen
aders en de mantels goed aangesloten? Heeft de kat of cavia de kabel niet half
doorgebeten?
Haal een eventuele antenne versterker er eens tussenuit.
Kruismodulatie komt nog al eens voor in combinatie met zulke breedband
versterkers.
Een enkele keer kan verbetering bereikt worden door het gebruik van antenne
kabels met een kleinere transfer
impedantie (bijv. de zend-antenne kabel van je amateurzendende buurman. Of
dat het geval is kan alleen door een deskundige met goede meetapparatuur
vastgesteld worden.
Een
CD-speler in een plastic kastje (ghetto blaster) en ander digitaal speelgoed is
vaak slecht afgeschermd en produceert gemakkelijk storing in de FM-band. Houd
die uit de buurt van je FM tuner en de antenne kabels daarvan.
Als
een zender in de buurt inspreekt in je (analoge) audio versterker kan het helpen
om alle kabels, ook die van de luidsprekers en het lichtnet te voorzien van
ferrietkralen. Er zijn deelbare kralen in de handel voor kabels waar je de
connector niet af wilt halen.
Een andere aanpak is om alle "hete"
signaal ingangen in de versterker, direct waaar ze kast in komen te voorzien van
een serie weerstandje van een paar KOhm.
Let er dan ook op dat de massa
(mantel) van alle signaal aansluitingen direct aan de achterwand met elkaar en
met de metalen kast doorverbonden zijn. Als ze elk hun individuele kabeltje naar
het inwendige van de versterker hebben vormen die kabellussen daar een prachtige
inkoppelmogelijkheid, en blijft er niets over van afschermende werking van de
kast.
We
zien de versterker en andere apparatuur nog wel eens midden tussen de
luidsprekers staan. Daar is niks mis mee, je hebt dan de kortste
luidsprekerkabels, maar realiseer je dat die kabels zo een prachtige
dipoolantenne vormen op zo'n 30 MHz. En denk dan nog eens aan het
(opgevoerde) 27 Mc bakkie van de buurman!
Vlak bij de versterker
ferriet kralen om de luidspreker kabels rijgen.
Een
netfilter heeft alleen effect als het op de grens tussen het inwendige en het
uitwendige van de metalen elektronica kast gemonteerd is. Het snoer naar buiten
mag het inwendige niet "zien".
Deze filters werken pas vanaf
1 Mhz voor de grotere modellen, en vanaf 6 of 10 Mhz voor de kleintjes.
Het soort stoorsignalen dat via het lichtnet propageert, zoals het aanslaan van
de koelkast , is grotendeels "in de band" en dus veel laagfrequenter en wordt
capacitief ingekoppeld op de -gevoelige- signaaalleidingen. Een netfilter helpt
dan niet.
Als er een
EMC probleem is met frequenties waar zo'n filter wel werkzaam is moet je óók
alle signaalleidingen, en die naar de luidsprekers onder handen nemen.
Kijk ook eens bij wat ik vertel over de Kooi van Faraday Er zijn daar een paar aardige experimentjes te doen.
Hoe werkt een "ground loop insulator"
Hieronder zie je een schema hoe het zit. Vergelijk het met het plaatje van de aardlus hierboven, en je ziet dat er een wikkeling toegevoegd is in de stereo kabel.
In de praktijk moeten het altijd zo'n 20 - 50 wikkelingen zijn (van de -stereo- kabel, kompleet met z'n afscherming) en die wikkelingen moeten om een gesloten ijzer kern liggen.
De werking is tweeledig:
De "stoorstroom" die door de mantel van de kabel wil vloeien ontmoet de zelfinductie van de smoorspoel die zo ontstaan is. Die zelfinductie vormt een hogere impedantie dan die van een rechte kabel, en daardoor zal de stoorstroom geringer zijn.
Er ontstaat een
"transformator" werking tussen de mantel en de binnen-ader. Omdat ze
exact het zelfde aantal wikkelingen hebben wordt er in de binnen-ader dezelfde
stoorspanning in geïnduceerd die over de einden van de mantel staat. Het netto
resultaat is dat de versterker die stoorspanning niet of sterk vermindert
"ziet"
Het storende signaal is veel sterker "common
mode" gemaakt.
Zie ook de paragrafen over transfer
impedantie
Ground loop insulator zelf maken
Ground loop insulators
zijn te koop in de elektronika winkel, maar je kunt zo'n ding ook
betrekkelijk eenvoudig zelf te maken. Bedenk wel dat er in een wat uitgebreidere
installatie wellicht meerdere nodig zijn: 1 insulator per analoge (stereo)
verbinding.
Meestal is het dan handiger om alle lichtnet aansluitingen -zeker
die
met randaarde- op 1 verdeelslof te doen. Kijk nog eens naar de essenties van het
aarlusprobleem.
Voor digitale verbindingen heeft zo'n insulator doorgaans geen zin, maar een niet galvanisch gescheiden digitale verbinding kan wel een onderdeel vormen van een aardlus die ergens anders problemen geeft. (De norm voor S/P-Dif en AES-EBU digitaal schrijft galvanische scheiding voor, maar het wordt vaak niet gedaan.)
Neem een (kapotte of verbrande) transformator van ca. 8 cm kern afmeting of groter. Sloop al het koperdraad eraf. Als de trafo niet geïmpregneerd is kun je de kern wellicht demonteren, anders wordt het hak-, breek- of zaag- werk om het koper er af te krijgen, en dan zal het spoellichaam ook wel sneuvelen. Geen probleem.
Ook een ringkern trafo is bruikbaar, of een paar losse C-kern delen. Neem 't zo groot dat er ruimte is om 20 tot 50 wikkelingen van een stereo signaalkabeltje te huisvesten.
Neem een stereo signaalkabeltje van een meter of 5 en wikkel het met zoveel mogelijk windingen om die kern. Bij een E-kern om de middenpoot van de E, bij een C-kern om 1 van de poten, bij een ringkern moet elke winding door het gat.
Essentieel is dat het stereo verbindingskabeltje met 20 tot 50 wikkelingen om een gesloten ijzerkern gaat.
Verder niks, gewoon aansluiten tussen de signaalbron en de versterker. Voor het mooi kun je er nog een doosje omheen maken.