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Avionik | Alternator-Fiepsen nur in der LEMO-Buchse  
19. Juli 2021 19:44 Uhr: Von Laro Kreuznach 

Hallo!

Um den Verbrauch von Einweg-Batterien zu senken, wurden LEMO-Buchsen eingebaut. Das Problem: Ist das A20 an LEMO angesteckt, gibt es ein Dauerfiepsen ab, das bei höherer Drehzahl höher wird. Das Fiepsen geht weg, wenn man beide Alternators abschaltet (die Strobes sind es also nicht, die man in manchen Flugzeugen hört). Einer von den beiden hat einen extra anti-Fieps-Kondensator, der andere nicht. Den Unterschied hört man; aber auch bei dem Alternator mit Kondensator allein finde ich das Fiepsen sehr störend, auch im Flug, da der Motorlärm es nicht übertönt (oder das A20 den Motorlärm besser filtert als das Fiepsen).

Das Fiepsen ist komplett weg, wenn ich das A20 per Adapter an die Klinkenbuchsen stecke und per Batterie betreibe.

Alles reproduzierbar beobachtet, ohne irgendwelche anderen Headsets im Flugzeug angeschlossen zu haben.

Kennt jemand das Phänomen? Oder noch besser eine Lösung dafür?

Meine eigenen Erklärungversuche gehen in die Richtung, dass offenbar der Alternator-Output (müsste also systemweit sein) mit einer Frequenz schwingt, die im A20 dann das Fiepsen verursacht. Ich hätte erwartet, dass die Stromversorgung schon für die empfindliche Avionik einigermaßen vollständig geglättet ist (oder geht das garnicht?)

Auf den Audio-Leitungen kann das Problem ja nicht liegen, da die doch in der Klinkenbuchse unverändert parallel aufgeschaltet sind.

Irgendwie ist die Idee mit den Lemo-Steckern etwas ad absurdum geführt, wenn ich dann doch mit Batterien fliege, um das Fiepsen zu vermeiden.

Besten Dank vorab an die gesammelte Schwarmintelligenz...

L

19. Juli 2021 20:09 Uhr: Von Sebastian Ehrenreich an Laro Kreuznach Bewertung: +1.00 [1]

Hallo Laro,

Klingt für mich nach einer klassischen Masseschleife. Wenn du das Headset über den Lemostecker mit Strom versorgst, dann gibt es (vereinfacht) zwei Masseverbindungen am Headset: Eine zum Audioeingang an deiner Aufschaltanlage und eine vom Alternator zum Headset. Jegliche Spannungsunterschiede zwischen diesen beiden Masseverbindungen (uns seien es nur ein paar uV) werden vom Audioverstärker mit verstärkt und werden dann als Störung im Headset hörbar.
Bei Batteriebetrieb gibt es nur ein Masseverbindung und damit keinen Spannungsunterschied und folglich keine hörbare Störung.
Abhilfe: Beispielsweise ein Trenntrafo im Audiopfad, der trennt die Masseschleife auf.

19. Juli 2021 20:59 Uhr: Von T. Magin an Laro Kreuznach Bewertung: +1.00 [1]

Ich wuerde darauf tippen, dass die Versorgungsspannung des Alternators eine drehzahlbedingte Restwelligkeit aufweist. Deine empfindlichen Avionikgeraete haben alle eine eigene Spannungsaufbereitung, die aus dem externen Mist, der da ueber die 12V/24V-Schiene kommt, eine anstaendige Spannung fuer analoge und digitale Schaltungen macht. Daher stoeren die sich daran nicht.

Was kann man dagegen machen? An der Buchse entstoeren, evtl. mit Ferritringen in der Verkabelung experimentieren, ... EMV, ... schwarze Magie ;-)

20. Juli 2021 08:18 Uhr: Von Nicolas Nickisch an T. Magin

Haltet doch probehalber mal einen kleinen Elko direkt an der Lemo-Buchse zwischen + und -.

Bei mir wurde das Strobe-Tschirp etwas besser. Kann keiner erklären aber eben black magic.

Generell sit das Tschirp immer noch zu hören, aber nur im Leerlauf und auf aktiven Headsets, nicht bei den normalen.

Überraschenderweise hat es das QC25 mit AvMike auch und das hat definitiv keine Spannungsversorgung. probier doch mal mit so einem Headset.

20. Juli 2021 08:41 Uhr: Von Laro Kreuznach an Sebastian Ehrenreich
Danke! Kann mir gerade nicht vorstellen, wo der masseunterschied herkäme - aber wenn es einen gibt, wäre dann nicht auch eine Lösung, die beiden masseleitungen an der Buchse schlicht zu verbinden?
20. Juli 2021 10:56 Uhr: Von Jörg Deubner an Laro Kreuznach

Hallo!

Die diversen Schaltnetzteile in Avionik usw. kombiniert mit dem Alternator Ripple erzeugen verschiedene Störfrequenzen die im Audiofrequenzbereich liegen oder überlagern sich dahin. Ein Spannungsregler LM317 (oder ähnlich) der auf ca. 20V eingestellt wird hat eine Ripple Unterdrückung von ca. 60dB im Hörfrequenzbereich (S.8 im PDF) und könnte hier gut funktionieren:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf?ts=1626731283014&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

Die Suchmaschine findet z.B. hier ein passendes kleines fertiges Board:

https://www.pollin.de/p/spannungsregler-modul-daypower-m-sd-lm317-351560

Schöne Grüße, Jörg

20. Juli 2021 11:08 Uhr: Von Laro Kreuznach an Laro Kreuznach

Habe jetzt Masseschleife/Erdschleife gegooglet und verstehe es jetzt etwas besser... direkt verbinden nützt dann vllt doch wenig, weil es trotzdem eine Schleife bleibt (auf der anderen Seite vermutlich durch das GMA durch, das seinerseits am Alternator hängt).

Wäre dann die korrekte Lösung, den direkten Massekontakt am Lemo abzuklemmen und nur mit dem "Audio-"Massekontakt der Klinke zu verbinden? Oder geht dann zuviel Strom durch die Audio-Masseleitung? So wahnsinnig viel Strom wird das A20 nicht ziehen, denn die 2xAA-Batterien halten ja 40h.

20. Juli 2021 12:46 Uhr: Von T. Magin an Laro Kreuznach

An die Sache mit den Masseschleifen mag ich nicht so recht glauben. Wahrscheinlich sind die Massen an der LEMO-Buchse sowieso schon kurzgeschlossen. Und dann im Bedienteil der Headsets wieder. Und auch zwischen LEMO-Stecker und Bedienteil ist womoeglich nur eine Masse gefuehrt.

Da ist es doch sehr viel wahrscheinlicher, dass die Spannungsversorgung durchseucht ist. So ein gleichgerichteter Alternator ist ja keine ideale DC-Spannungsquelle mit 100.000uF Siebung; genausowenig wie die 230V an der Steckdose ein bluetenreiner Sinus sind.

Also wuerde ich mich dem Problem erstmal hemdsaermlig wie von Nicolas beschrieben naehern und 1.000uF anflanschen. Wird dadurch irgendwas besser?

Wenn das Resultat nicht zufriedenstellend ist, dann der Vorschlag mit dem Spannungsregler. Unbedingt einen Linearregler verwenden, so wie der vorgeschlagene LM317. Den Poti durch einen Spannungsteiler ersetzen, wenn die Loesung fest verbaut werden soll. Der Schaltung aber auch nochmal ne ordentliche Siebung vor- und nachschalten.

20. Juli 2021 14:36 Uhr: Von Wolff E. an T. Magin
Würde es Sinn machen, zusätzlich eine Diode in die plusleitung einzubauen , wenn man den Elko einbaut?
20. Juli 2021 14:49 Uhr: Von Jörg Deubner an T. Magin

...1000µF mit Vorwiderstand 33 Ohm * ergibt Dämpfung von 35dB (x 0,02) bei 300Hz (angenommene untere Störsignalfrequenz, nach oben hin wird es besser), ohne Vorwiderstand (rechnen wir mit 1Ohm fürs Zuleitungskabel) wären es nur noch 6dB Dämpfung (Faktor 0,5), also die passive Variante benötigt immer einen nicht zu kleinen R zum C um zu wirken:

https://www.redcrab-software.com/de/Rechner/Elektro/RC-Tiefpass-berechnen

* (bei z.B. 100mA Spannungsabfall 3,3V, Verlustleistung 330mW)

https://www.reichelt.de/duennschichtwiderstand-axial-1-w-33-ohm-1--vi-mbe04140c3309-p233837.html?CCOUNTRY=445&LANGUAGE=de&trstct=pos_0&nbc=1&&r=1

https://www.reichelt.de/elko-1000-f-63v-105-c-rad-lxz-63-1k0-p166451.html?&trstct=pos_0&nbc=1

20. Juli 2021 15:06 Uhr: Von Jörg Deubner an Jörg Deubner

... die Diode ist nicht wirksam in diesem Zusammenhang

20. Juli 2021 15:08 Uhr: Von T. Magin an Jörg Deubner

Ein Elko glaettet auch ohne Widerstand in Reihe ganz passabel; es geht ja erstmal um's austesten. Darauf basiert jeder Vollwellengleichrichter mit Siebung, wo man von Natur aus einen Ripple von 100Hz loswerden muss. Gerade in der Leistungselektronik. In der HIFI-Technik werden u.U. horrende Kapazitaeten aufgerufen, ganz ohne Serienwiderstaende (die dann eher Heizoefen waeren). Natuerlich hast Du recht, dass das mit einem Widerstand besser wird, aber eben dann mit (Spannungs)verlusten. Man kann auch gleich eine Induktivitaet nehmen, anstatt des Widerstands.

21. Juli 2021 07:54 Uhr: Von Sebastian Ehrenreich an T. Magin

Ein Auftrennen der Masseverbindung (also die Masseverbindung vom Alternator zum Headset "kappen") würde die Masseschleife aufheben. Jetzt kann es aber zu einem anderen Problem kommen: Der Strom für den Headset fließt jetzt über die Masseleitung zum Audiopanel zurück (und von da über die Masseverbindung zum Alternator.). Dieser Strom erzeugt einen Spannungsabfall am Widerstand der Masseleitung. Der Mikrofoneingang am Audiopanel "sieht" jetzt nicht nur das Nutzsignal vom Mikrofon, sondern überlagert auch den Spannungsabfall. Falls das Headset eine pulsierende Stromaufnahme hat, kann man dies dann auch als Störung hören.

Ich gehe hier tatsächlich davon aus, dass die Störung über den sehr empfindlichen Mikrofoneingang aufgenommen wird (praktisch als Intercom Signal). Ist die Störung auch hörbar, wenn Intercom bzw. Funkgerät ausgeschaltet sind? Falls nein, dann kommt es vom Mikrofon(eingang). Falls ja, dann hat das A20 tatsächlich ein Problem mit der Welligkeit der Stromversorgung -- hier können dann Kondensatoren helfen die Versorgungsspannung zu glätten. Eine Gruppe parallelgeschalteteter 1 nF/100 nF/100 uF kann hier schon viel helfen.

Ich hatte in meinem Flieger eine Masseschleife über Batterie -- USB Charger -- iPad -- Audio Ausgang zum Funkgerät (für die Verkehrswarnung) gebaut. Man konnte im Headset ganz gut hören, wenn dass iPad etwas mehr zu tun hatte. Ein Trenntrafo zum Auftrennen der Masseschleife hat das Problem sofort gelöst (Entstörfilter)

21. Juli 2021 08:51 Uhr: Von T. Magin an Sebastian Ehrenreich

"Ich hatte in meinem Flieger eine Masseschleife über Batterie -- USB Charger -- iPad -- Audio Ausgang zum Funkgerät"

Das nenn ich mal ne richtige Massenschleife! Ein schoener, grosser Loop - perfekte Antenne.

Frage zur Verkabelung: haben unsere Kleinflugzeuge tatsaechlich echte Masseleitungen in der Stromversorgung? So im Sinne einer sternfoermigen Verdrahtung? Ich kann es ja kaum glauben ... Oder ist die Versorgungsmasse einfach auf den Rahmen gelegt (a la antiker Automobilelektrik) und jeder Verbraucher greift sich die Masse am naechstegelegenen Metallteil ab?

21. Juli 2021 09:24 Uhr: Von Laro Kreuznach an Sebastian Ehrenreich
Danke! Das Problem besteht unabhängig vom Mikrofon, d.h. auch wenn Intercom nicht aktiv ist.

Gestern habe ich festgestellt, dass noch ein zusätzliches Störgeräusch dazu kommt, wenn die Klimaanlage zu geschaltet wird. Der Kompressor für die Klimaanlage wird über einen Riemen direkt vom Motor angetrieben. Gleichzeitig geht ein elektrisch angetriebene Blower an. Vielleicht hilft diese Information den Experten hier noch besser zur Einordnung?

Um jetzt Lösungen auszuprobieren, ohne in das Flugzeug einzugreifen, würde ich mir gerne eine Lemo Buchse und einen Lemo Stecker besorgen. Hat jemand dafür eine gute (günstige) Quelle? Das beste was ich bisher gefunden habe, ist eine Verlängerung für 50 €, die ich natürlich aufschneiden kann. Ich hoffe, dass jemand eine günstigere Quelle kennt…

Aus den bisherigen Antworten nehme ich mit, dass es vermutlich entweder die Welligkeit der Stromversorgung ist – dann helfen parallel geschaltete Kondensatoren am einfachsten –, oder eine Masseschleife – dann hilft der Entstörfilter. Bei den Kosten für Kondensatoren schadet es ja nicht, einfach beides auszuprobieren. Dennoch wäre ich interessiert, was euch wahrscheinlicher erscheint.
21. Juli 2021 09:44 Uhr: Von T. Magin an Laro Kreuznach

Fuer LEMO: die ueblichen Verdaechtigen, RS, Reichelt, Mouser etc. Und bedenke: LEMO und "guenstig", das passt nicht recht zusammen. Dafuer bekommt man aber mit LEMO das absolute Maximum an Qualitaet. Stecker und Buchsen der Firma hab ich jenseits der Luftfahrt haeufig eingesetzt und wurde nie enttaeuscht. LEMO ist im besten Sinne "preiswert".

21. Juli 2021 09:47 Uhr: Von T. Magin an Laro Kreuznach

"zusätzliches Störgeräusch"

Wenn Du die ganzen Probleme mit Batteriebetrieb nie hattest, dann ist es naheliegend, dass hier etwas ueber die Versorgungsschiene einstreut. Da hilft einfach nur Basteln, da gibt es keine Patentrezepte. Galvanische Entkopplungen, Kondensatorbaenke, Ferrite ... das ganze Arsenal. In der Industrie wuerde man jetzt hingehen und an den Kabelbaeumen experimentieren, mal Kondensatoren versuchsweise an verschiedenen Stellen einloeten, Massen neue verlegen (schoene, dicke Kupferflechtbeander) usw usf. Das bloede in der Luftfahrt ist, dass wir Piloten eben nicht einfach die Fliegerelektrik auseinandernehmen koennen/duerfen.

21. Juli 2021 09:59 Uhr: Von Laro Kreuznach an T. Magin

Danke, das hilft mir. Ein kurzer Blick auf die Preise bei Reichelt und RS zeigt mir, dass das 50€ Angebot für Stecker und Buchse zusammen garnicht so schlecht ist. Damit erübrigt sich meine Frage, welcher Typ (S oder B) und welche Variante davon die richtige wäre.

21. Juli 2021 13:21 Uhr: Von Sebastian Ehrenreich an Laro Kreuznach

Wenn die Geräusche auch mit ausgeschaltenem Funkgerät/Intercom zu hören sind, dann wird die Masseschleife unwahrscheinlicher und die Welligkeit der Stromversorgung ist eher das Problem. Ich würde erstmal dort ansetzen. Logik:

  • Störgeräusche auch ohne Audiosignal vom Funkgerät/Intercom hörbar (Geräte ausgeschaltet): Wahrscheinlich Stromversorgung -- Störung entsteht im Headset
  • Störgeräusch verschwindet beim Abschalten von Funk/Intercom: Wahrscheinlich Masseschleife -- Störung entsteht ausserhalb des Headsets: Störsignal wird über den Mikrofoneingang verstärkt und dann als Intercom Signal/Side Channel auf die Kopfhörer gegeben
21. Juli 2021 13:42 Uhr: Von Wolff E. an Sebastian Ehrenreich

Bei mir kommt ein Surren von der alten Intercom KMA 28 ins A20. Schalte ich die aus, ist "Ruhe". Es scheint das "Netzteil" der KMA28 nicht so "toll" zu sein. Hast du noch "alte" Buchsen im Flieger auf der 2. Sitzreihe? Was ist, wenn du dort das A20 einsteckst. Ist dann "alles ruhig"?

22. Juli 2021 00:36 Uhr: Von Laro Kreuznach an Sebastian Ehrenreich
Vielleicht nochmal zur Klarstellung: immer wenn die avionik an ist, höre ich das fiepsen. Egal ob gerade stille ist, übers intercom geredet wird oder gefunkt wird. Funkgerät komplett ausschalten bei ansonsten eingeschalteter avionic habe ich noch nicht getestet; vielleicht komme ich morgen dazu.
23. September 2021 08:44 Uhr: Von Laro Kreuznach an Laro Kreuznach

Gestern konnte ich neue Tests machen. Ich bin gespannt ob das Problem sich dadurch besser einsortieren lässt, oder jetzt völlige Verwirrung entsteht.

Zunächst einmal zu der Vermutung "systemweites Spannungsglätte-Problem": Das Problem tritt witzigerweise am CoPi-LEMO nicht auf; auch unabhängig vom Headset.

Dann habe ich mal bei laufendem Motor einzelne Geräte ausgeschaltet. Das Ergebnis:

COMM1, NAV1 oder NAV2 aus: Kein Unterschied

1. COMM2 aus: Das Fiepsen geht für eine Viertelsekunde auf beiden Ohren weg und kommt dann erstmal sofort wieder. Schaltet man es gleich wieder ein, passiert das gleiche wieder. Lässt man es aber länger als 15-20 Sek. aus, dann geht das Fiepsen auf dem rechten Ohr weg, nur auf dem LINKEN fiepst es weiter. Der Laie wundert sich: Sowohl Masse- als auch Spannungsschwankungen müssten doch immer beide Ohren betreffen!?

2. AUDIO MKR aus: Fiepsen auf dem linken ohr geht sofort weg.

3. Mit COMM2 und AUDIO MKR aus ist das Fiepsen also insgesamt weg.

4. Mache ich nur COMM2 wieder an, fiept es sofort wieder LINKS.

5. Mache ich auch AUDIO MKR wieder an, fiept es wieder auf beiden Ohren.

6. AUDIO MKR an, und COMM2 aus (plus 20 Sek. warten): es fiepst nur RECHTS.

Es ist jeweils auch genau das Fiepsen, das mich von Anfang an störte, und das drehzahlabhängig ist (bei höherer Drehzahl wird es höher).

Wenn ich AUDIO MKR ausschalte, wird am GTN das komplette Feld mit Intercom und Audio-Panel-Steuerung rot und inaktiv; es scheint also das ganze GMA35c dadranzuhängen (nicht nur irgendwas bzgl. Markern, wie die Beschriftung MKR nahelegen könnte).

Ein Faktor könnte sein, dass ich ein 3D-Audio habe, d.h. COMM2 Funk höre ich stärker (oder nur?) auf dem rechten Ohr, COMM1 auf dem linken. Ich dachte immer, das sei ein Feature des GMA35c - dass es auch ausgeschaltet einen Effekt haben kann, wüsste ich nicht.

Ein weiterer Faktor ist, dass das GMA35c wohl so gestrickt ist, dass es bei Power Off das Audio auf COMM2 schaltet (Pull Audio Panel Circuit Breaker: "This procedure will force the audio panel into fail safe mode which provides only the pilot with communications and only on a single COM radio. If any non GTN 750Xi COM is installed, communication will be only on that radio. If only a GTN 750Xi is installed in the aircraft, then the pilot will have only the GTN 750Xi COM available. No other audio panel functions including aural alerting and the crew and passenger intercom will function." - COMM2 ist das einzige nicht GTN750Xi, nämlich ein GTN650Xi).

Man könnte daher denken, COMM2 ist der Übeltäter - bei ausgeschaltetem Audiopanel ist ja nur noch COMM2 aktiv. Dazu passt nur nicht ganz, dass bei eingeschaltetem Audiopanel und ausgeschaltetem COMM2 ein Fiepsen rechts vorliegt - gibt es einen zweiten Übeltäter?

Was heißt das ganze jetzt für die Vermutungen "Masseschleife" und "Stromversorgungsglätte"? Taugt eine dieser Vermutungen überhaupt, um ein Fiepsen zu erklären, dass je nach Geräteabschaltung nur auf einem Ohr auftritt? Laut LEMO-Belegungsplan (https://vansairforce.net/community/showthread.php?t=181523&page=2, oder https://www.pprune.org/10846788-post14.html) gibt es zwar eine separate GND/MIC-LO Leitung für MIC, aber die beiden PHONE leitungen benutzen dieselbe Masse wie die Stromversorgung (spricht das nicht eigentlich auch schon gegen die Masseschleife-Theorie?)

Dem intelligenten Schwarm sei vorab schon einmal gedankt...

23. September 2021 13:40 Uhr: Von Matthias Reinacher an Laro Kreuznach

Zwei Fragen zum weiteren eingrenzen:

1) Hast du Spatial Audio an? Kannst du es ausschalten? Ändert das etwas an der Situation? Das macht es natürlich zusätzlich schwierig zum debuggen...

2) Wenn das Audio Panel aus ist und COM2 an, wo hörst du das Signal von COM2 (einfach mal Squelch rausmachen)? Links oder auf beiden? Ist das an unterschiedlichen Buchsen unterschiedlich oder gleich?

AUDIO MKR wird das gesamte (remote) Audiopanel bezeichnen, die Bezeichnung kommt daher, dass der Marker-Beacon-Empfänger ja ins Audiopanel eingebaut ist und du "beides" ausschaltest.

23. September 2021 14:27 Uhr: Von Laro Kreuznach an Matthias Reinacher

Werde ich gerne testen, Danke.

Im Flug höre ich COM2 definitiv stärker auf dem rechten Ohr (gestern haben sich irgendwelche Franzosen auf der Notfrequenz unterhalten). Vielleicht beantwortet das die Frage nach spatial audio schon? Ich schaue aber bei nächster Gelegenheit auf jeden Fall in den Einstellungen nach.

Weitere Tipps, welche Tests erkenntnisreich sein könnten, sind sehr willkommen.

23. September 2021 14:54 Uhr: Von T. Magin an Laro Kreuznach
Wie ist die Situation, wenn Du das COM2 aus seinem Tray ziehst, also vollständig entkoppelst?

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