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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Geräuschisolierung des Autos: Identifizierung und Unterdrückung von Geräuschquellen
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Audio Manchmal, wenn die Arbeiten an der Installation eines Car-Audio-Systems abgeschlossen sind und sein „Klangporträt“ bereits zu hören ist, finden sich plötzlich Farben und Töne darin, die offensichtliche Disharmonien und unerwünschte Schattierungen in seine Wahrnehmung einbringen: Das sind die berüchtigten „ System"-Geräusche, die einem geschulten Gehörkenner der "Audio-Kunst" besonders auffallen. Geräusche töten den reinen Klang und verderben wie Schichten und "Schallplatten" die perfekte Leinwand eines großen Meisters. Um dem Klang natürliche Farben und Lebendigkeit zu verleihen, müssen Sie zunächst die Art und Quellen der Geräusche bestimmen, um sie unter Kontrolle zu bringen. Es ist sinnvoll, sowohl „vorher“ als auch „nachher“ zu denken Installateure kennen die Situation, wenn Systemgeräusche plötzlich auftreten, wie eine unerwartete Katastrophe: Nach zwanzig „normalen“ Systemen fängt plötzlich das einundzwanzigste an, Geräusche zu machen, verwirrt seine Ersteller, wie ein mürrisches Kind, das verlangt, neben drei zu sitzen , fünf oder mehr Stunden, bis der Schmerz gefunden und entfernt wird. Wenn wir das Audiosystem als Mittel zur Übertragung zuverlässiger Informationen betrachten, können wir Systemgeräusche mit eingeführten, falschen Informationen vergleichen, die die vollständige Wahrnehmung des Nutzsignals durch den Hörer stören: Dies können wiederholte Klicks, Zischen, Quietschen und anderes sein Störungen, die in die akustische Verbindung des Audiosystems eindringen. Tatsächlich bringen alle Komponenten des Systems eine bestimmte Menge an Rauschinformationen in den Tonwiedergabepfad ein, und ihr Gesamtpegel wird üblicherweise als Rauschschwelle des Systems bezeichnet. Wenn in den Anfangsgliedern der Schaltung Rauschen auftritt, je weiter Sie das Nutzsignal von der Rauschschwelle in den Auslese- und Vorverstärkergeräten "bewegen" können, desto effizienter arbeiten die Verstärker und die Akustik klingt sauberer. Die Tücke des Rauschens liegt jedoch darin, dass es durch die Ankopplung von Endverstärkern in das System eindringen kann und auch noch danach, beispielsweise durch den Akustik-Bandpassfilter. Erfahrene Installateure, die mit der Arbeit an einem komplexen Audiosystem beginnen, denken bereits bei der Auswahl des Schaltungsdesigns und der Planung an die Beseitigung von Rauschen: Das beste Heilmittel gegen Rauschen besteht darin, sich durch die richtige Wahl der Schaltungs- und Installationstechnologie um ihre Vermeidung zu kümmern. Installateure achten zunächst auf die Verbindungsleitungen: Wenn es sich nicht um Glasfasern handelt, ist die Anfälligkeit jedes elektrischen Leiters für automobile Störquellen schwer vorherzusagen (siehe "Master 12 Volt" N 1/98, S. 30-38). , obwohl Sie bekannte vorbeugende Maßnahmen ergreifen können. Herkömmliche Präventivtechnik läuft darauf hinaus, Strom- und Signalleitungen weit voneinander entfernt zu verlegen, beispielsweise entlang verschiedener Kanten des Fahrzeuginnenbodens, aber erfahrene Installateure schaffen es, durch die richtige Auswahl des Systems Geräusche selbst bei der gemeinsamen Verlegung beider Arten von Leitungen zu vermeiden Komponenten. Laut einem von ihnen stammen bis zu 90 Prozent des Lärms von den installierten Geräten selbst. Der Imperativ der Wirtschaftlichkeit stellt eine weitere Anforderung an den Meister: Technik und Mittel flexibel zu wählen. Wenn beispielsweise ein Leistungsverstärker im System installiert ist, der nur den Subwoofer antreibt, kann es für den Installateur gerechtfertigt sein, die Strom- und Signalkabel nebeneinander auf derselben Seite der Kabine zu verlegen. Wenn es darum geht, einen Verstärker zu schalten, der Breitband-Akustik und eine Hochfrequenzstrecke lädt, dann ist das präventive Verlegen von Strom- und Signalkabelleitungen auf unterschiedlichen Seiten sicherlich zuverlässiger. Mit was jagen sie Geräusche Um Geräusche zu eliminieren, ist es wünschenswert, ihre Natur zu verstehen und ihre Quellen zu finden. Heute gibt es technische Mittel, wie zum Beispiel elektromagnetische Strahlungsdetektoren (die sogenannten Audio-Sniffer), die ein wenig an ein medizinisches Stethoskop erinnern: Mit ihnen lassen sich verschiedene Stellen des Autos mit einer Sonde abtasten, deren Signal kommt wird umgewandelt und in die Kopfhörer des Installateurs eingespeist, wobei über das Vorhandensein starker Felder gesprochen wird. Eine billigere hausgemachte Version eines solchen Geräts - ein tragbarer Audioplayer mit einem externen Lautsprecher oder Mikrofon - imitiert eine solche Sonde in gewissem Maße, obwohl ihre geringe Empfindlichkeit durch die hohe Qualifikation des Meisters kompensiert werden muss. Fähige Handwerker verwenden Werkzeuge wie Frequenzzähler, Amperemeter oder Niederfrequenz-Oszilloskope, um Geräusche zu lokalisieren. Zu diesen Mitteln wird jedoch am häufigsten gegriffen, wenn der Lärm bereits in die Akustik „eingedrungen“ ist. Die Notwendigkeit vorbeugender Maßnahmen zwingt den Master dazu, vorausschauend darüber nachzudenken, wie er das System vor der Gefahr von induziertem und anderem Rauschen schützen kann. Regel Nr. 1 besteht in der zuverlässigen Abschirmung von Verbindungen: Sie sollten nicht nur wissen, wie Sie die richtigen Leistungs- und Signalleiter mit guter Störfestigkeit auswählen, sondern auch, wie Sie die Abschirmung sicherstellen, wenn Sie Leitungen an Verbindungsstellen verlegen und an Zwischenverbindungen anschließen Zustand kann sich während des Betriebes durch Vibration, thermische, atmosphärische und andere Einflüsse verschlechtern. Die Abschirmung trägt zum Schutz vor induktiven Interferenzen bei, die sich in der Luft ausbreiten, aber die Verkabelung kann auch elektromagnetische Interferenzen aufnehmen, die als Ergebnis der Interferenz von Signalen auftreten, die über Leiter übertragen werden. Sie können sich auch in Form von kaum wahrnehmbaren Klicks, Jucken oder Quietschen äußern, und die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens in Autos der letzten Produktionsjahre, die mit allerlei Standardelektronik vollgestopft sind, ist nicht geringer als in älteren. Bei neuen Modellen erstrecken sich häufig die unterschiedlichsten Leiter vom Kofferraum unter der Motorhaube in Form eines dicken Bündels, das viele Signale mit unterschiedlichen Eigenschaften trägt. Dies erschwert das Verlegen von Signalkabeln für das Audiosystem. Der Techniker muss mögliche Überschneidungen mit einer solchen Standardverkabelung beseitigen, um die Wahrscheinlichkeit von Störungen zu verringern. Wie bereits erwähnt, versuchen sie dazu, die Verkabelung auf verschiedenen Seiten des Innenbodens zu verlegen, aber manchmal, bei besonders „komplexen“ Autos, ist es notwendig, beide Arten von Leitern entlang der Mitte zu verlegen. Wenn die Auswahl begrenzt ist, empfehlen Experten, einen Abstand zwischen beiden Leitungen von mindestens 25 bis 30 cm einzuhalten. Wenn der Signalleiter nicht anders kann, als das Stromkabel zu kreuzen, sollte dies in einem Winkel von 90 erfolgen, um dies zu minimieren um den Schirm herum induzierte Induktion (bei paralleler Verlegung erhöht sich die Anfälligkeit des Signalleiters für diese Art von Rauschen auf das Maximum). Was gibt das Design von Signalleitern Zur Erhöhung der Störfestigkeit von geschirmten Leitungen, insbesondere bei paarweiser Verlegung, empfiehlt sich die Verwendung einer Doppelader, bei der beide Leitungen fest, z. B. mit Isolierband, befestigt sind, um sie besser vor elektromagnetischen Einstreuungen zu schützen Felder. Vor nicht allzu langer Zeit begannen Designer von Signalleitern, Twisted Pair (die Signal- und Erdungsdrähte sind in ihnen verdrillt und von einer zusätzlichen externen Abschirmung umgeben) als Mittel zur Abschirmung in den Verbindungskabeln selbst zu verwenden. Diese Lösung ist symmetrischen ("balanced") Paarleitern in Bezug auf die Effizienz der induktiven Entstörung unterlegen, aber wesentlich einfacher und kostengünstiger.
Was die symmetrischen Paarleiter selbst betrifft, so ist ihre Verwendung in erster Linie dann gerechtfertigt, wenn die Systemeinheiten (z. B. Haupteinheit, Prozessor und Leistungsverstärker) bereits für ihre Verwendung vorbereitet sind. Als Variante eines solchen Leiters werden teilweise hochwertige symmetrische Mikrofonkabel verwendet, die bei vergleichbaren Eigenschaften einen attraktiveren Preis haben können. Dabei ist zu beachten, dass die Signalübertragung über symmetrische Leitungen nicht alle Störgeräusche beseitigen kann, die in einem Autoradio auftreten. Tritt vor einem symmetrischen Paar ein Rauschen auf (z. B. in der Headunit), bleibt dieser Rauschanteil auch nach Übertragung des komplexen Signals über symmetrische Leitungen bestehen (siehe "12 Volt Master" N 3/97, Seite 26-28). Bildung von parasitären Schaltungen Selbst wenn der Installateur die hochwertigsten Materialien und bewährte Kabel- und Drahtverlegetechniken verwendet hat, besteht immer noch die Möglichkeit von Rauschen im System, da eine andere Gefahr besteht - die Bildung einer parasitären Schleife. Dieses Phänomen tritt hauptsächlich in Audiosystemen mit zwei (oder mehr) Massepunkten pro Chassis auf, bei denen die Impedanzen ungleich sind: In diesem Fall fließt der elektrische Strom mit geringerem elektrischen Widerstand zum Massepunkt, unabhängig von der Länge dieses Abschnitts die Rennbahn.
Ein Audiosystem mit im Kofferraum verbauten Leistungsverstärkern hat in der Regel zwei Massepunkte: Einer davon liegt in der Nähe der Headunit, der andere in der Nähe des Verstärkers. Wie Experten erklären, sind alle modernen autoelektronischen Produkte, die über das Bordnetz des Autos mit Strom versorgt werden, mit dem einen oder anderen eingebauten Filter ausgestattet, dessen Zweck es ist, Geräusche zu "sammeln", die von Tonabnehmern stammen und über Stromkabel übertragen oder im Gerät erzeugt werden selbst, und "zurücksetzen" sie entlang der Masseleitung zum Körper. Was passiert also, wenn die Masse der Headunit besser ist als die Masse des Verstärkers? Rauschen von der Haupteinheit kann entlang der Abschirmung der Signalverbindung zum internen Signalleiter getragen werden und als allgemeines Systemrauschen in der Signalverstärkungsverbindung erscheinen. Obwohl Störschleifen den Installateuren schon lange bekannt sind, können sie immer noch auftreten, wenn dieser wichtige Teil der Audiosystem-Installationstechnik vernachlässigt wird. Hersteller von Automobil-Leistungsverstärkern haben verschiedene Wege eingeschlagen, um störendes Rauschen zu bekämpfen, wobei sie sich hauptsächlich auf die Reduzierung von Rauschen am Vorverstärkereingang konzentrierten. Beispielsweise sind Blaupunkt-Verstärker für ihr HUSA-Rauschunterdrückungssystem bekannt, Philips-Verstärker verwenden eine CMR-Schaltung (Gleichtaktunterdrückung) und LA Sound-Produkte verwenden eine aktive Rauschunterdrückungsschaltung. Einige Installateure empfehlen die Verwendung eines einzelnen Chassis-Erdungspunkts, z. B. in der Nähe eines Leistungsverstärkers im Kofferraum, und dann die Verlegung eines zusätzlichen Erdungskabels zum Hauptgerät. An der „Balance“ der Erdungssicherheit des Systems ändert sich dabei auch über die Jahre nichts. Die Hauptregel besteht darin, ein dickes Metallteil des Gehäuses zu wählen, ein Loch zu bohren und eine Schraube und eine Mutter mit einer Sicherungsscheibe zu verwenden, um den Leiter auf die gereinigte Metalloberfläche zu drücken. Noch besser ist es, ein serienmäßiges Loch oder eine Befestigungsschraube zu verwenden, einige Installateure verwenden zu diesem Zweck eine der hinteren Sicherheitsgurt-Befestigungsschrauben. Einige Ergänzungen zu dieser Grundregel: Verwenden Sie Leiter mit ausreichend großem Querschnitt, um einen geringen Widerstand im Erdungskreis bereitzustellen. Der Pegel des Systemrauschens nimmt auch zu, wenn sich eines der Elemente der Autobatterie "setzt" und der Widerstand darauf zunimmt. Auch der Durchmesser der verwendeten Stromkabel ist wichtig: Wenn das Audiosystem beispielsweise 100 A und der Stromleiter nur 10 A benötigt, verschlechtert der hohe Widerstand des Leiters bei voller Lautstärke die elektrischen Parameter des System und können den Geräuschpegel bis hin zu Bauteilschäden erhöhen. Kleine Champions im Kampf gegen Lärm Einige Produkte, die heute auf dem Markt sind, können das Systemgeräusch im Auto irgendwie beeinflussen. Erfahrene Experten sagen jedoch, dass diese "Medikamente" sehr vorsichtig verwendet werden sollten. Beispielsweise werden Rauschfilter, die im Stromkreis eines Stromleiters installiert sind (insbesondere einen Leistungsverstärker speisen), von vielen als "vorübergehende Verbände" angesehen, die das Problem nicht beseitigen, sondern nur ihre Quelle verbergen. Headunits verwenden normalerweise Netzteile, die keine ausreichende Rauschfilterung bieten, daher ist es manchmal nützlich, ihren Low-Amp-Versorgungskreis mit einem kleinen Filter zu ergänzen.
Gegen das erwähnte Problem des zunehmenden Widerstands an Massepunkten zum Gehäuse sind jetzt spezielle parasitäre Koppelisolatoren auf dem Markt erschienen, deren Verwendung jedoch nicht von allen Experten empfohlen wird. Der Grund dafür ist, dass ein solcher Isolator normalerweise ein kleiner Block mit einem Paar Transformatoren im Inneren und externen RCA-Anschlüssen (Eingänge und Ausgänge) ist. Wenn ein Musiksignal angelegt wird, trennen die Transformatoren die Basseingänge von den Bassausgängen, aber indem das Wechselstromsignal durch einen Transformator (normalerweise ein Magnetkerndraht) geführt wird, verliert das Wechselstromsignal die eigentliche elektrische Verbindung zwischen Eingang und Ausgang, obwohl es unterbrochen wird die physische Verbindung zwischen den beiden Erdungspunkten zum Chassis. Der Verlust des elektrischen Kontakts im Transformator führt zu großen Verlusten im Signalbreitband: Erstens wird durch kapazitive Kopplung der niederfrequente Anteil des Nutzsignals abgeschnitten, und zweitens werden durch die Induktivität dessen hohe Frequenzen " ausgefiltert".
Um von den Unzulänglichkeiten solcher Isolatoren wegzukommen, bieten Hersteller von Autoelektronik seit kurzem Autofahrern sogenannte Isolatoren an. lineare Treiber, die kompakte Signalspannungsverstärker am linearen Ausgang sind (z. B. ein Autoradio oder ein CD-Wechsler). Durch Erhöhen der Spannung des über den Interblock-Leiter übertragenen Signals können Sie die Rauschschwelle auf einen Pegel senken, bei dem das Rauschen selbst bei hohen Lautstärken absolut unhörbar ist. Darüber hinaus ermöglicht der lineare Treiber die Entkopplung von Signalkreisen zwischen Geräten, die auf dem Armaturenbrett (Autoradio usw.) und im Kofferraum (Endstufe usw.) montiert sind. Das Erhöhen der Eingangsspannung in der Signalschaltung ermöglicht es auch, den Verstärker mit niedrigeren Ausgangsleistungspegeln zu betreiben und den Verstärkungsregler am Verstärkereingang auf eine Position einzustellen, die eine geringe Empfindlichkeit gegenüber extern erzeugtem Rauschen bietet. Vor kurzem haben Hersteller von Autoelektronik damit begonnen, Headunits mit einer Spannung an ihrem linearen Ausgang von etwa 4-6 Volt herzustellen, wodurch Sie den gleichen Effekt ohne zusätzliche Geräte erzielen können. Systemgeräusche haben viele Gesichter Systemrauschen kann nicht nur durch schlechte Verkabelung oder schlechte Gehäuseerdung verursacht werden. Experten kennen weitere Gründe. So kann man beispielsweise in komplexen Car-Audio-Systemen auf Bandpassfilter – Frequenzweichen – nicht verzichten. In der passiven Frequenzweiche befinden sich Induktoren, die zusätzlich zu ihrer Hauptfunktion, Frequenzen eines bestimmten Bereichs abzuschneiden, als Antennen fungieren und elektromagnetisches Rauschen von einem Stromgenerator oder Hochstromkreisen aufnehmen können. Bei der Installation von Komponenten und anderen akustischen Elementen müssen häufig Frequenzweichen innerhalb des Armaturenbretts platziert werden, wo die Wahrscheinlichkeit von Feldern hoch ist. Ein modernes Auto mag noch eine weitere Überraschung bieten: Ein Nutzer fand in den Lautsprechern des neuen Audiosystems seines BMW ein wahrnehmbares akustisches Rauschen mit einer Frequenz von etwa 1 kHz, das nicht nur beim Musikhören, sondern sogar beim Einschalten des Systems auftrat aus und der Motor lief. Als Grund für die Pickups entpuppte sich eine leichtsinnige Entscheidung des Installateurs, passive Frequenzweichen im Rücksitzbereich zu platzieren, hinter denen sich bei vielen BMW-Modellen die Batterie befindet. Die daraus herauskommenden Stromkabel (und die Nähe des Hochstromkabels zur Versorgung der Heckscheibenheizung) tragen zur Bildung ausreichend starker elektromagnetischer Felder bei, die von den Spulen der akustischen Bandpassfilter, die als dienen, gut aufgenommen werden "Antennen" zum Empfangen von Strahlung dieser Art. Es gibt auch Fälle, in denen sich Systemgeräusche einige Zeit nach der Lieferung des Systems an den Kunden „manifestieren“. Um der Ursache auf den Grund zu gehen, „sichern“ sich die Handwerker zunächst und versuchen, die Betriebsgeschichte des Autos nachzuvollziehen, nachdem es die Einbauwerkstatt verlassen hat. Es stellte sich zum Beispiel heraus, dass der Besitzer die Verteilerkappe gewechselt und das Spezialfett auf seiner zentralen Welle entfernt hatte. Das Ergebnis ist eine Zunahme des elektrischen Rauschens, das über die Standardschaltung in das Audiosystem gelangt ist. Wenn der Betriebsverlauf zeigt, dass der Generator oder die Batterie kürzlich ausgetauscht wurden, sollten Sie zunächst sicherstellen, dass sie ordnungsgemäß am Gehäuse geerdet sind und der Querschnitt des Erdungskabels ausreichend ist. Bei einigen Fahrzeugen mit Rahmenkonstruktion kann eine Erdung an der Karosserie vorgenommen werden, die nicht immer durch eine durchgehende Schweißnaht zu einer einzigen Struktur mit dem Rahmen verbunden ist. Daher muss der Meister beim Debuggen eines leistungsstarken Audiosystems besonders auf die richtige Wahl achten des Erdungsstandortes. Korrodierte Batteriepole sind ein „kindisches“ Problem für den Installateur, jedoch kann die Nachlässigkeit des Autobesitzers, der die Batterie nicht rechtzeitig ersetzt oder nicht befolgt, zu einer so unangenehmen Situation werden, wenn nach ein oder zwei Monaten das System nicht mehr funktioniert fängt an zu lärmen und der Kunde versucht dem Installateur Unredlichkeit oder mangelnde Qualifikation vorzuwerfen. Fehlt es wirklich an der Qualifikation, kann dem Meister ein weiterer lärmträchtiger Fehler unterlaufen: die Endstufe ohne Isolierdichtung direkt auf die Metallfläche des Gehäuses zu montieren. Ungeachtet der bereits gesammelten Erfahrung im Umgang mit Geräuschen in Car-Audio-Systemen und vorgeplanten Vorbeugungsmaßnahmen wartet der Installateur also immer noch auf „Lärm-Überraschungen“, denn jede neue Anlage (und jedes neue Auto) trägt etwas Individuelles in sich. Außerdem haben viele traditionelle Regeln im Umgang mit diesem heimtückischen Feind des reinen Klangs ihre Ausnahmen, denn oft wird der Master durch ein Muster gerettet: Je stärker das Rauschen im Autoradio ist, desto einfacher ist es, seine Quelle zu erkennen. Veröffentlichung: cxem.net
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