Forum: Fahrzeugelektronik Brummschleife bei Subwoofer im Auto wegen Inverter


von Sebastian L. (arakis)


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Vermutlich habe ich das klassiche 0815-Brummschleifen-Problem, 
allerdings bin ich verunsichert was ich nun tatsächlich umsetzen sollte, 
zumal das ganze möglichst auch "energiesparsam" sein sein. Erklärung 
folgt.

Ausgangssituation:
VW T4 Camper, die ganze Wand voll mit 8 Synthesizern der Art "Korg 
Volca", Midi-Controller und Effekt-Geräte, natürlich auch noch ein 
Mischpult (Behringer Flow 8). Alle Geräte bzw. deren Netzteile werden an 
220v angeschlossen, welche aus einem 12V-->220V Inverter kommt, Leistung 
1500W (max). Natürlich wird so gut wie keine Leistung benötigt, der 
Inverter ist nur für andere Fälle mit Reserven ausgestattet. Strom kommt 
aus 2 Wohnraumbatterien, geladen wird das ganze per Solar, aber das 
Problem besteht natürlich auch nachts ;-)

Audio per Kopfhörer ist absolut rausch-/brummfrei. Nun möchte ich gern 
einen aktiven Subwoofer anschließen (Kenwood KSC SW11, 150W RMS 200W 
Peak, max 8.5A @ 12v) - dieser brummt wie verrückt, und zwar genau mit 
50Hz - nachgemessen. Es skaliert mit der Lautstärke am Subwoofer, 
Lautstärke vom Mixer skaliert das brummen nicht. Es brummt auch wenn die 
Inputkabel nicht eingesteckt sind. "Power Continuous" Signal für 
"Subwoofer ein" fake ich direkt über Batterie-Plus.

Es brummt "deutlicher weniger" wenn ich z.B. das Handy am Sub anschließe 
- hörbar ist es aber immer noch dezent.
Es brummt gar nicht mehr, wenn ich den Inverter ausschalte.
Es brummmt "subjektiv weniger", wenn ich das "Power Continuous" Kabel 
direkt an den Batterie-Pluspol anschließe, anstelle ich Reihe mit der 
Subwoofer-Stromversorgung. Der Unterschied ist nicht stark, aber ich 
bilde mir einen ein.

Lösungen könnte vermutlich sein:
- Irgend so einen Noise-Filter an den Input stecken - der Handy-Test hat 
aber gezeigt, dass dies das Problem nicht vollständig eliminiert.
- Würde eine "Entstörspule" am 12v Plus-Kabel helfen? Ich weiß nicht wie 
man diese nennt - und wenn ja, mit welchen Kenndaten? Man kann diese so 
auf das Kabel klemmen.
- Trenntrafo (non-digital) 12v:12v Koppler.
- Habe ich was vergessen? Ginge z.B. auch ein digitaler DC-DC-Wandler, 
wenn ja, wirkt sich das auf den Klang aus?

Natürlich habe ich bereits versucht:
- Masse woanders dran. Ist aber primär direkt am Minuspol der Batterie.
- Plus woanders dran.

Ich möchte jetzt ungern "einfach drauf los shoppen". Auch habe ich 
bereits darüber nachgedacht, einen 220V-->12V Netzteil zu holen @10A 
Output, allerdings bin ich mir nicht sicher, wieviel Wirkungsgrad mir 
dabei verloren gehen. Es wäre schade wenn so viel Leistung flöten geht 
bzw. die sich Batterie wegen unnötiger Transformiererei schneller 
entleert.

Blöd gefragt: Ich gehe mal davon aus, dass ich das Problem auch mit 
jedem anderen aktiven Subwoofer haben werde?

Als nächste Anschaffung werde ich mir nun noch einen Verstärker holen 
für meine beiden Studio Monitore (Boxen). Ich vermute, dort werde ich 
das gleiche Problem haben --> Und Abhängig von der Lösung könnte dort 
anstelle eines Brummens dort ein Pfeifen auf mich zukommen.

Und mal ganz nebenbei: Das Mischpult liefert ja einen symmetrischen 
Output - aber damit kann ein Subwoofer nix anfangen bzw. ich nutze einen 
2xXLR-->3,5mm Klinke-Y-Kabel, damit geht mir der Vorteil verloren. Da 
aber der Sub, als auch so ziemlich alle Verstärker lediglich Cinch als 
Eingang anbieten, kann ich keinen symmetrischen Vorteil nutzen, richtig? 
Aber wie gesagt, es fixt das Problem ohnehin nicht komplett.

: Bearbeitet durch User
von JPG-Format (Gast)


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Das Liegt daran, dass es ein 220 Volt Inverter ist. Heutige Geräte 
laufen nur mit 230 Volt Inverteren zuverlässig!

von Sebastian L. (arakis)


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220V geistert mein Leben lang in meinem Kopf, weil ich es irgendwann mal 
in der Schule so gelernt habe. Es ist natürlich ein 230V Inverter 
(Modell Ective SI15). Außerdem unterliegt unser Stromnetz eh (kleinen) 
Schwankungen, so ziemlich alle Geräte sind zwischen 220-230V ausgelegt.

Abgesehen davon, was hat 220 vs 230 mit dem Subwoofer zu tun? Er ist ja 
direkt an der 12V Batterie angeschlossen. Er "stört" sich nur an den 
50Hz Inverter Schwingungen, welche irgendwie (ungewollt) in das 
Boardnetz eingespeist werden.

: Bearbeitet durch User
von oszi40 (Gast)


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Sieh doch mal die 12V mit dem Oszi genauer an. Wahrscheinlich brechen 
sie durch den höheren Inverterstom etwas ein und modulieren so Deine 
12V-Bordspannung mit den 50Hz?
Man könnte ja auch zum Test Deine Subwoofer aus einem dicken 
Labornetzteil speisen, um herauszufinden ob/wo etwas eingestreut wird?

von Mani W. (e-doc)


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JPG-Format schrieb:
> Das Liegt daran, dass es ein 220 Volt Inverter ist. Heutige Geräte
> laufen nur mit 230 Volt Inverteren zuverlässig!

Dümmer gehts nimmer?

von Sebastian L. (arakis)


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Hm, die Frage ist ob es mich weiterbringt. Aber klar, das könnte ich 
machen. In zwischenzeit habe ich mir aber nun einen 12V DC-DC Wandler 
bestellt (30A, da noch ein weiterer Verstärker daran soll). Natürlich 
wäre es theoreteisch sinniger den Wandler eher zwischen Batterie und 
Inverter zu packen, allerdings bei 1500W Dauer/3000W Peak benötige ich 
mind. 125A - das wäre völliger Overkill.

von Sebastian L. (arakis)


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Viele Versuche später...

Der DC 12V/12V Isolator behebt das Problem nicht.

Nächste Beobachtung:
Abhängig davon wie ich testweise das lose Ende des 
Subwoofer-Cinch-Eingangs halte (Kabel), ist das Brummen lauter oder gar 
ganz verschwunden. Eingesteckt brummt es immer.

Auch, und das hat mich ja total fasziniert:
Schließe ich das Kabel an ein batteriebetriebenes Gerät ist (z.B. 
batteriebetriebener Synthesizer, OHNE weitere Verkabelung, (außer 
Batterie + Chinch-Subwoofer), ist das Brummen weg. JEDOCH: Wenn ich 
währenddessen, mit der Hand schwebend über den Audio-Ausgang (loses 
Kabel) meines Mischpultes bewege, kann ich die Lautstärke des Brummens 
beeinflussen. Dabei dürfte es doch überhaupt keine Verbindung geben. 
Wohlgemerkt, Mischpult per Netzteil (12V --> 5V USB) an einem 12V --> 
220V Inverter angeschlossen, Und der Subwoofer ein einem 12V --> 12V 
Isolated Converter.

Ich konnte herausfinden, dass es wie schon vermutet eine klassische 
Ground Loop ist. Dies erkenne ich z.B. daran, dass sobald ich ein MIDI 
Kabel an besagten Synthesizer anschließe, fängt es dennoch an zu brummen 
- vorausgesetzt das MIDI-einspeisende Gerät wird nicht per Batterie 
betrieben.

------------------------------------
## Was ich mich allerdings frage: ##
------------------------------------

Warum bewirkt mein 12V zu 12V Isolated Converter nichts? (Victron 12/12 
"Isolated Converter", nicht die "Smart Charger" Variante).

: Bearbeitet durch User
von interWebz (Gast)


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Mach mal nen Schaltplan von deinem Zusatzaufbau im Fahrzeug.

Wenn ich das richtig rauslese hast du zum einen Spannungsversorgung die 
direkt aus der Batterie gespeist wird, und zum anderen welche die 
12->230 gewandelt wird.
Beide werden aber, aus dem Text nicht klar nachvollziehbar, mit dem 
gleichen Eingangssignal befeuert.

Achte beim Plan drauf das deine 
Spezialschnittstellen(12->5V_USB//XLR->Klinke) klar dargestellt sind, 
bzw. das man erkennt wofür sie genutzt werden.
Z.B. kann ich mir gut vorstellen das man beim Akkubetriebenen Smartphone 
weniger Störungen auf dem Input hat als wenn das Phone am USB_Lader 
hängt.

von Sebastian L. (arakis)


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Ich glaube "alles" einmal aufzuzeichnen wäre nicht zielführend, denn es 
gibt 8 Synthis, 3 Effektgeräte, 2 Mixer, 2 MIDI-Router und 3 
MIDI-Controller.

Ich habe mal zwei Diagramme gemacht. Eins, was die grundlegende 
Stromversorgung darstellt, und eins, was ein "minimal reproduzierbares" 
Beispiel entspricht - wohlgemerkt, Mixer ohne Audio-Eingänge, sofern 
ohne Batterie-Betrieb.

Im Batterie-Betrieb sind die Störungen "immer" weg, aber ein einziges 
Kable von einem Nicht-Batterieversorgten Gerät reichen aus, und es 
brummt (Beispiel: Anstelle des Mixers direkt an den synthi anschließen, 
auch per Batterie, aber z.b. ein Midi-kabel, dass von einer Midi-Box 
kommt, welcher per Netzteil anstelle von Batterie eingespeist wird).

Mit Batterie-Betrieb meine ich Powerbank oder AA-Batterien, also 
lösgelöst von der 12V Versorger-Batterie oder 220V Inverter.

Anbei auch mal nen Real World Bild, damit man sich etwas darunter 
vorstellen kann ;-)

Und hier mal in live (aber aufgenommen direkt per USB-Audio-Interface 
vom Mixer, also ohne Brummen):
https://www.youtube.com/shorts/-dCMTEoJ5uc

: Bearbeitet durch User
von Oliver S. (oliverso)


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Sebastian L. schrieb:
> Ich konnte herausfinden, dass es wie schon vermutet eine klassische
> Ground Loop ist.

Ground kann in einem Fahrzeug mit 12V-Gleichspannungsversorgung und 
einem 230V~ Inverter-Generator aber eine ziemlich undefinierte 
Geschichte sein. Wo kriegt der Inverter denn sein Ground her?

Oliver

von Sebastian L. (arakis)



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Oliver S. schrieb:
> Wo kriegt der Inverter denn sein Ground her?

Wenn ich mich nicht irre: Der Ground vom Inverter ist direkt an die 
Batterie angeschlossen oder zumindest am gemeinsamen 
Karosserriemassepunkt (Versorgerbatterie-Minus und Inverter-Minus). 
Massepunkt wurde von einer Bosch-Werkstatt (in meinen Augen auch sehr 
fachmännisch) an die Karosserie angebracht, ich habe aber kein Foto 
davon bzw. kann es nicht mehr machen, da alles zugebaut. D.h. es gibt 
keine separate Minus-Leitung zum Motor bzw. Starterbatterie - was ja 
auch unüblich wäre.

Alles was auf den letzte 3 Fotos zu sehen ist bzw. schematisch 
dargestellt im vorletzten Beitrag "Stromversorgung.png" wurde von der 
Bosch-Werkstatt gemacht.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Sebastian L. schrieb:
> allerdings bei 1500W Dauer/3000W Peak

wenn du Brummschleifen definitv knacken willst hilft nur die 
Netztrennung über einen Trenntransformator 230V/230V musste ich auch 
beim PC machen der über das Antennenkabel winTV an einem entfernten 
Übergabe KabelTV PE hing, über PE an Netz und über Audio am Verstärker 
und sonstigen Geräten.

Der PC bekam den Trenntrafo, die Audio die Audiotrenner.

: Bearbeitet durch User
von Oliver S. (oliverso)


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Joachim B. schrieb:
> Netztrennung über einen Trenntransformator 230V/230V

Ist bei dem bezugslosen IT-Netz, das der Inverter liefert, irgendwie 
sinnfrei.

Oliver

von Joachim B. (jar)


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Oliver S. schrieb:
> Ist bei dem bezugslosen IT-Netz, das der Inverter liefert, irgendwie
> sinnfrei.

ja und der TO hat kein Brummproblem?

Irgendwo muss man ansetzen!

von Sebastian L. (arakis)


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Also...der audio Isolator (Behringer HD400) hat was gebracht...Subwoofer 
ist nun ruhig. Leider reicht es nicht für dem Verstärker (hoch/mittel 
töner) aus. Da ist das brummen noch immer da. Ist aber etwas besser,wenn 
ich ihm ebenfalls am 12 DC 12 DC isolated converter anschließe, das ist 
das brummen weniger aber immer noch deutlich wahrnehmbar. Auch hier 
gilt: per Handy audio Klinke ist alles Kristall klar.

Anbei ein Foto vom Inneren des Behringer HD400. Leider konnte ich kein 
Datenblatt zu dem spulen finden.

Mir gehen langsam die Optionen aus.
Bin am überlegen Subwoofer und Verstärker per 220v zu 12v Netzteil 
anzuschließen - aber irgendwie nervt es ständig Geräte zu kaufen  die 
dann wieder zurück zu schicken mir um per try und error auszuprobierem. 
Ich habe in dem letzen 4 Wochem so viel zurück gesendet wie zuvor 4 
Jahre...

: Bearbeitet durch User
von Bernd K. (bmk)


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Sebastian L. schrieb:
> Oliver S. schrieb:
>> Wo kriegt der Inverter denn sein Ground her?
>
> Wenn ich mich nicht irre: Der Ground vom Inverter ist direkt an die
> Batterie angeschlossen oder zumindest am gemeinsamen
> Karosserriemassepunkt (Versorgerbatterie-Minus und Inverter-Minus).

Das macht schon einen Unterschied, besonders in letzerem Fall.
Karosseriemassepunkt und Batterie-Minus haben durch die 
Verbindungsleitung nicht dasselbe Potential, weil da der Eingangsstrom 
des Inverters durchfließt und einen 50Hz Strom einprägt; trotz 
Eingangskondensatoren.

Es gibt die Regel der 'Sternpunktverdrahtung' bei Audio-Anwendungen.
Hierbei wird ein 'Sternpunkt' definiert, hier z.B. Minuspol der 
Batterie.
Alle beteiligten Komponenten erhalten von hier ihren Minuspol (GND)
Es gibt so keine vagabundierenden Ströme, die empfindliche Audiosignale 
stören können.

von Sebastian L. (arakis)


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Ich habe nun weiter versucht:
- Galvanische 220V Trennung
- Galvanische Audio-Signal-Trennung
- Andere (bessere?) Kabel

Hat alles nix gebracht. Auch nicht alles in Kombination mit dem 
12V-Trenner.

Und hier die Lösung:
Audio DA + AD Wandler, verbunden mit einem Glasfaserkabel. Klappt auf 
Anhieb 1a und ich konnte alle anderen Lösungen wieder ausbauen. Latenz 
ist keine zu spüren. Wobei ich mich frage, ob ein Glasfaserkabel nicht 
in der Theorie doch eine größere Latenz hat ein digitales Coax-Kabel, 
wegen der den Opto-Wandlern. Die reine Signallaufzeit in der Leitung ist 
natürlich völlig unerheblich, da gerade mal 30cm Strecke. Mein Gedanke 
war nur, das Coax-Kabel könnte wieder eine Massebrücke verursachen.

von Lothar K. (megastatic)


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Sebastian L. schrieb:
> Audio DA + AD Wandler, verbunden mit einem Glasfaserkabel.

Dann hätte eine galvanische Trennung des Audio-Signals auch gereicht!
(mit hochwertigen Übertragern, am besten magnetisch geschirmt; Neutrik 
hat sowas)

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