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Verstärker mit/ohne Lautsprecher-Relais?

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AlexG1990
Inventar
#1 erstellt: 23. Jan 2016, 00:11
Hallo!

Hatte gerade Probleme mit dem Lautsprecher-Schaltrelais meines Yamaha-Receivers (RX-E400) gelöst, und stelle mir daher gerade die Frage, warum es auch Verstärker ohne diese Relais gibt, und wie das dort gelöst ist, dass die Lautsprecher nicht sofort durchschalten?

Ich frage mich das deshalb, weil es ein Verschleißteil ist, was sich ja wohl möglich vermeiden lassen könnte...

Als ich meinen Yamaha offen hatte, habe ich die vom Relais geschalteten LS-Leiterbahnen natürlich zum Test mal überbrückt und den Amp mit angeschlossenen Speakern ein und aus geschaltet.
Es macht beim Einschalten ein sehr heftiges "WUB-WUB", und die Bass-Membran macht für eine halbe Sekunde auf Dauer sicher sehr ungesunde Hub-Bewegungen. Beim Auschalten nach dem Abfallen der Spannung ähnlich.
Deswegen ja wohl das Relais
Trotzdem kam der Ton nach dem Einschalten ein paar Sekunden verzögert, und nicht "sofort" wie ich erwartet hätte - kurz nach dem "WUB". Nur ein Sekundenbruchteil später schaltet das Relais durch.

Wodurch kommt die Verzögerung nach dem Einschalten, trotz auch wenn das Relais überbrückt ist?
Bei ganz billigen Geräten (vom Küchenradio bis zur 50€-Plastik-Anlage) spart man sich diesen Relais-Schutz, und da hört man ja meistens auch dieses "WUB" oder ein Knacken beim Einschalten. Aber trotzdem kommt da der Ton SOFORT!
(natürlich ausgehend von einer bereits spielenden Quelle bzw. aktiviertem Radioempfänger)

Ich weiß, dass viele "gute" Amps sowohl für den "Soft"-Netzschalter, als auch für die Lautsprecher-Zuschaltung ein bzw. mehrere Relais verwenden.
Trotzdem gibt es auch viele höherwertige Geräte (HiFi-Amps, Kompaktanlagen, Autoradios, ...), die eine Einschaltverzögerung haben und die Lautsprecher ohne "WUB" erst später zuschalten, aber definitiv kein Relais besitzen!
Vermutlich geht das dann ohne Mechanik per Transistor? Warum verwenden dann gerade eher "höherwertige" Geräte ausgerechnet ein Relais?

Eigentlich ist ein Verstärker ohne mechanisches Relais doch weniger verschleißanfällig! Dann gäbe es nur noch das Lautstärke-Poti, was man durch ein Digital-Poti + Inkrementalgeber (auch anfällig), bzw. Tasten ersetzen kann.
So ein Verstärker wäre ja dann quasi komplett verschleißfrei! (abgesehen von den Elkos nach 30 Jahren).

Warum macht man das nicht?
Was ist an mechnischen Relais besser als an Schalt-Transistoren?
Und was an einem mechanischen Poti besser als an einem digital angesteuerten Transistor-Poti?


[Beitrag von AlexG1990 am 23. Jan 2016, 00:25 bearbeitet]
Mickey_Mouse
Inventar
#2 erstellt: 23. Jan 2016, 00:27
naja, das hat mehrere Gründe:
1) ein Relais ist normalerweise kein wirkliches Verschleißteil. Ein 08/15 Industrie Relais liegt normalerweise bei über einer Million mechanischer Schaltzyklen. Da kannst du den Verstärker fast 3000 Jahre lang jeden Tag an und ausschalten
2) unter normalen Umständen schaltet dieses Relais nicht unter Last und daher "nutzen die Kontakte sich nicht ab".
3) man "braucht" dieses Relais sowieso, weil es auch durch verschiedene Schutzschaltungen (ab)geschaltet wird!
wenn z.B. bei einer Gegentakt Endstufe eine Teil "ein Problem" hat, dann kommt Gleichspannung auf die LS Ausgänge und würde den Tieftöner sehr schnell (und vor allem ohne dass man irgendetwas hört!) zerstören.

Natürlich kann man einen Verstärker so konstruieren, dass da kein Relais nötig ist. Aber das erkauft man sich mit einem absolut unverhältnismäßig hohen Aufwand.
AlexG1990
Inventar
#3 erstellt: 23. Jan 2016, 02:04
Okay, das verstehe ich natürlich.
Trotzdem hatte der besagte Yamaha RX-E400 dieses Problem, dass die Balance sich ab und an verschoben hatte (nicht mittig war), und sich alle paar Schaltvorgänge leicht veränderte, bis man die Lautstärke erhöht und wieder abgesenkt hatte.
Ich hatte das Relais als Fehlerquelle ermittelt gehabt...
Es ist ein DS2SU von DEC.

Genau das selbe hatte ich schon bei einem anderen RX-E400 festgestellt gehabt (nicht meiner). Und ein dritter, der mir mal untergekommen war, hatte dieses Problem NICHT!

Ich habe es jetzt gelöst, indem ich das Relais ganz kurz habe "flattern" lassen ("Wagner'scher Hammer"-Prinzip) - jetzt schaltete es wieder korrekt. (Mal sehen wie lange - die sind nicht ganz billig.)


Natürlich kann man einen Verstärker so konstruieren, dass da kein Relais nötig ist. Aber das erkauft man sich mit einem absolut unverhältnismäßig hohen Aufwand.

Ist aber doch bei "normalsterblichen" Kompaktanlagen, Autoradios usw. auch ohne Relais gelöst! Und eine Überlast-Schutzschaltung haben die trotzdem (zumindest die Autoradios teilweise) - da wird dann einfach das ganze Gerät abgeschaltet...
tomtiger
Moderator
#4 erstellt: 23. Jan 2016, 05:29
Hi,

na, vielleicht haben die keine Lautsprecherschutzschaltung.

Ich sehe eher das umgekehrte, immer mehr Geräte nutzen Relais, sei es als Quellwahlschalter, Lautstärkeregler, ....

LG Tom
AlexG1990
Inventar
#5 erstellt: 24. Jan 2016, 03:06
Moin Tom,


Ich sehe eher das umgekehrte, immer mehr Geräte nutzen Relais, sei es als Quellwahlschalter, Lautstärkeregler, ....

Stimmt...beim Quellenschalter gibt's das ja auch. Beim Lautstärkeregler und bei der Klangregelung kann mans wahlweise jeweils per mechanischem Poti oder "Digital-Step-Poti" (was ja auch analog regelt, nur digital angesteuert wird) lösen...
Ja, ist mir auch aufgefallen, dass die meisten Mittel- bis Oberklasse-Verstärker/-Receiver (egal ob Stereo oder AV-5.1) der letzten 15/20 Jahre vermehrt Relais benutzen...

Alte Technics aus den 80ern haben dagegen KEINE Relais (auch nicht für die Speaker) - ein mechanischer Netzschalter, manueller mechanischer Quellenumschalter (Tasten oder Drehknopf) und mechanisches Poti (bei den besseren mit Motortrieb). Die machen auch ein leichtes "WUB" beim Einschalten sobald der Ton kommt (trotzdem leicht verzögerte Endstufen-Zuschaltung), aber halt auch nur sehr schwach...
Haben wohl keinen Überlast-/Lautsprecher-Schutz...

Mein Yamaha hat (fast) alles mechanisch: Einschalt-Relais (Geräte-Taster und Fernbedienung), mechanische Klangregel-Potis und mechanisches Lautstärke-Poti (mit Motortrieb).
Nur ausgerechnet die Quellenumschaltung passiert "lautlos" per Transistor-IC (inkrementalgeber am Gerät und Tasten an der Fernbedienung)! Und das geht erstaunlich gut! Selbst voll aufgedreht gibt es _NULL_ "durchschlagen" von einem anderen Eingang! Anders als bei einem "Professional"-19-Zoll-Rack-Amp von Denon (hat nen Bekannter), mit Relais-Umschaltung - da schlägt merklich was durch!

Dann habe ich noch einen Denon DRA-F101 (Mittelklasse-Midi-Receiver), da geht die Netz-Zuschaltung per Relais, und ebenso die Quellenumschaltung (es "klackt" beim Quellenwechsel)! Die komplette Klangregelung und die Lautstärkeregelung erfolgt dagegen per Digital-Poti (dadurch ist es vollständig fernbedienbar, inkl. Display-Einblendung). Allerdings verreckt da dann gerne der Inkrementalgeber am Gerät - dann ist die Lautstärke nur noch via Fernbedienung regelbar .


Also es gibt wohl alle möglichen Kombinationen...

Voll-Elektronisch ist wohl die "wartungsfreieste" Konstruktion. Hab noch eine AIWA-Plastikanlage von 1998 im Keller - die funzt soweit immernoch wie am ersten Tag (bis auf den CD-Laser ).

Der FM-Tuner hat interessanterweise bisher noch NIE irgendwo "aufgegeben"...

Naaah ja...


[Beitrag von AlexG1990 am 24. Jan 2016, 03:09 bearbeitet]
Mickey_Mouse
Inventar
#6 erstellt: 24. Jan 2016, 03:31
du hattest halt Probleme mit mechanisch schlechten Relais, die gibt es.
aber wie gesagt, ein normales Industrie Relais, das einen Privat Anwender weniger als 2€ bei Reichelt im Einzelverkauf kostet (nach meinen Erfahrungen weniger als 20Cent für einen Großkunden) ist mit 20 Millionen Schaltzyklen (mechanisch, ohne elektrische Last) angegeben.

Das ist halt das Problem!
Auch bei einem damals vielleicht 1000DM Gerät wird darauf geachtet, ob das Relais jetzt 10 oder 20Cent (Pfennig) kostet und das für 10 hält nicht so lange...

Selbst im Elektrotechnik Studium lernt man in der Mechanik Pflichtvorlesung wie man ein Kugellager auslegt. Wenn man danach geht, dann dürfte es keine Waschmaschine auf der Welt geben, bei der vor 100 Jahren täglicher Benutzung das Lager kaputt geht, wenn man mehr als 50 Cent dafür ausgibt. Trotzdem (oder gerade weil man es berechnen kann) gehen bei vielen WM die Lager nach spätestens 10 Jahren kaputt...

Aber genauso falsch wie Waschmaschinen ohne Kugellager zu fordern (man könnte die ja auch wie bei einer Magenschwebebahn berührungslos lagern ) ist es eben auch Verstärker ohne Relais zu fordern. Wenn man nur die richtigen wählt...

Und es ist eben quasi unmöglich einen Verstärker, stopp nicht den Verstärker sondern eigentlich die Lautsprecher!, zu schützen ohne ein Relais im Ausgang zu haben. Wie gesagt, bei einer Gegentakt Endstufe muss nur ein Zweig "ausfallen" und die halbe Versorgungsspannung liegt unweigerlich am LS an.
Um das nochmal zu verdeutlichen: nehmen wir 150W Sinus an 8Ohm an, dann MUSS der Verstärker mit MINDESTENS 2*50V betrieben werden. Bei einem Defekt würden als 50V Gleichspannung am LS anliegen, wenn wir jetzt mal von einem üblichen 4Ohm LS ausgehen, dann bedeutet das:
625W!!!
bis irgendwas abbraucht, Netzteil, Endstufe (der andere Teil), Lautsprecher (die stehen auf der Liste ganz vorne...)
AlexG1990
Inventar
#7 erstellt: 24. Jan 2016, 04:03

du hattest halt Probleme mit mechanisch schlechten Relais, die gibt es.
aber wie gesagt, ein normales Industrie Relais, das einen Privat Anwender weniger als 2€ bei Reichelt im Einzelverkauf kostet (nach meinen Erfahrungen weniger als 20Cent für einen Großkunden) ist mit 20 Millionen Schaltzyklen (mechanisch, ohne elektrische Last) angegeben.

Kann man da auch ein anderes nehmen? Wenn es die gleichen Spezifikationen (Schaltleistung, 2-Kanal, 24V Schaltspannung) hat? Falls die Pins nicht die selben Positionen haben, könnte man das ja schnell anpassen...
Es wird ja nunmal NICHT immer "Lastfrei" geschaltet! Ich hatte durch das Überbrücken ja rausgefunden, dass die Endstufe ein paar Sekundenbruchteile "vor" dem Relais "kommt". Natürlich ist die Leistung bei geringen bis normalen Lautstärken eher verschwindend gering, und die Quelle spielt ja auch *oft* nicht direkt bereits beim Einschalten. Aber man braucht das Gerät z.B. nur bei aktiviertem Radio-Tuner ("sofort da") bei leicht erhöhter Lautstärke einzuschalten - dann IST beim Schaltvorgang Last auf dem Relais!

======

Dein Waschmaschinen-Beispiel ist natürlich auch ein guter Einwand...
Aber ich glaube das hat - wie bei vielem anderem auch - mal wieder was mit "geplanter Obsoleszenz" zu tun.
...oder um überteuerte Service-Techniker zu rufen...


Und es ist eben quasi unmöglich einen Verstärker, stopp nicht den Verstärker sondern eigentlich die Lautsprecher!, zu schützen ohne ein Relais im Ausgang zu haben. Wie gesagt, bei einer Gegentakt Endstufe muss nur ein Zweig "ausfallen" und die halbe Versorgungsspannung liegt unweigerlich am LS an.

Das ist mir soweit klar, auch deine Berechnung mit der Betriebsspannung in einem solchen Fall...
Dass der Lautsprecher dabei wohl sterben würde auch. Auch wenn nie und nimmer die volle berechnete Leistung anliegen würde (weil die Netzteil-Spannung an den 4 Ohm einbrechen würde), würde es wohl doch als erstes die Coil verbrennen (bevor das NT abraucht), weil die bei hoher Gleichspannungs-Leistung ja dann keine mechanische Kühlung hat. Dem Hochtöner würde wohl nix passieren, denn der kriegt ja kein DC ab...

Nur:
Wer sagt denn, dass ein solcher Endstufen-Fehler auch in jedem Fall überwacht wird? Dafür bräuchte es ja ein Mess-Modul, was bei einem DC-Fehler dann das Relais trennt. Genauso wie bei termischer oder elektrischer Überlast.

Aber:
Ich hatte es 1x geschafft, den Überlastschutz auszulösen, weil mir beim Testen die 2 LS-Kabel zusammengekommen sind. Da schaltet sich aber das GANZE GERÄT aus - also das Netz-Relais wird getrennt! Ein separates Lautsprecher-Relais braucht es dafür dann aber doch NICHT, oder?
MacPhantom
Inventar
#8 erstellt: 24. Jan 2016, 10:02

Mickey_Mouse (Beitrag #2) schrieb:
Natürlich kann man einen Verstärker so konstruieren, dass da kein Relais nötig ist. Aber das erkauft man sich mit einem absolut unverhältnismäßig hohen Aufwand.

Kurze Frage diesbezüglich: das folgende Bild zeigt einen Ausschnitt aus dem Servicehandbuch eines Technics SU-7300:
http://fs5.directupload.net/images/160124/7aiew72d.png

Ist das jetzt eine Schutzschaltung (ohne Relais) im effektiven Sinne oder lediglich eine Einschaltton-Unterdrückung? Ich vermute ja letzteres (scheint auf der Hand zu liegen). Der grössere Bruder (SU-7700) hat dann wiederum eine ähnliche Schaltung, jedoch mit Relais, welches auch z.B. bei einer DC-Komponente abstellt, also wirklich auch als Schutzrelais fungiert.


[Beitrag von MacPhantom am 24. Jan 2016, 10:04 bearbeitet]
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