Was sind Erdschleifen?

Aug 15, 2023

Diese magischen Kreaturen tauchen aus dem Nichts auf und verbrennen Ihre Elektronikgeräte oder nerven Ihre Ohrlöcher. Wenn Sie sie verstehen, sparen Sie zweifellos Geld und Ärger. Kurz gesagt, die Erdschleife entsteht, wenn zwei separate Geräte (A und B) getrennt an die Erde angeschlossen und dann auch über eine Art Kommunikationskabel mit Erde miteinander verbunden werden, wodurch eine Schleife entsteht. Dies stellt zwei getrennte Wege zur Erde bereit (B kann über seine eigene Verbindung zur Erde oder über die Erde des Kabels zu A und dann zur Erde von A führen) und bedeutet, dass Strom auf unvorhergesehene Weise fließen kann. Dies macht sich besonders bei analogen AV-Setups bemerkbar, wo es zu Audiobrummen oder sichtbaren Balken im Bild kommt, ist aber manchmal auch die Ursache für unerklärliche Geräteausfälle.

Ein Beispiel ist Ihr Kabelfernsehen. Hierbei handelt es sich um ein analoges Signal, das in Ihr Haus gelangt und an einer Stelle, normalerweise außerhalb Ihres Hauses, mit der Erde geerdet wird. Das Kabel schlängelt sich zu Ihrem Entertainment-Center, wo es an Ihren Receiver angeschlossen wird, der an einer anderen Stelle geerdet ist. Dadurch entsteht eine Schleife und durch elektromagnetische Induktion, die mit allen Arten von Wechselstromsignalen in der Umgebung gekoppelt ist, entsteht ein Streustrom, der dann durch verschiedene Schaltkreise fließt. Man kann es sich auch als eine Hälfte eines Transformators vorstellen; Es handelt sich um eine einzelne Schleife, und ein großer Teil dieser Schleife befindet sich direkt neben dem stromführenden Kabel der Gebäudestromversorgung mit einem ständig wechselnden Strom. Es ist nicht ungewöhnlich, dass in Audiogeräten aufgrund der Auswirkungen von Erdschleifen ein Brummen mit 50 oder 60 Hertz auftritt.

Jetzt, da Sie ein Experte sind, ist es ziemlich einfach, das Problem zu lösen (oder es ganz zu vermeiden). Am sichersten ist es, die Schlaufe zu durchtrennen, also das Kabel zu entfernen oder es durch etwas zu ersetzen, das kein Draht ist. Sie können auf eine drahtlose Kommunikation wie Bluetooth oder WLAN umsteigen. Einige kabelgebundene Protokolle verwenden Differenzsignale anstelle der Single-Ended-Signalisierung, sodass keine gemeinsame Bezugsmasse erforderlich ist. Verschieben Sie die Stecker so, dass sie in die gleiche Steckdose gesteckt werden, damit Ihre Schleife so klein wie möglich wird. Eine weitere Option ist die Verwendung eines Isolators, den Sie für das Kabel Ihrer Wahl kaufen oder mit einem Optoisolator oder Trenntransformator in Ihr Projekt einbauen können. Verwenden Sie keinen Cheater-Stecker und entfernen Sie den Erdungsstift nicht, da dadurch lediglich eine Sicherheitsfunktion aufgehoben wird und eine gefährliche Situation entstehen könnte, wenn das Gehäuse unter Spannung steht.

Wenn es um Ihr Oszilloskop geht, möchten Sie wahrscheinlich irgendwann etwas prüfen, das über das Stromnetz mit Strom versorgt wird, und dann erhalten Sie eine völlig andere Art von Erdschleife. Wenn Ihr Gerät batteriebetrieben ist, besteht hier keine Gefahr. Ich werde verrückt, weil es keine Möglichkeit gibt, eine Erdschleife zu erzeugen. Wenn es an die Wand angeschlossen ist, aber über eine isolierte Stromversorgung (etwas mit nur zwei Kontakten und einem Trenntransformator), ist alles in Ordnung, da immer noch kein Pfad für eine Erdungsschleife vorhanden ist, aber Sie hören möglicherweise ein gewisses Rauschen durch verschmutzten Strom .

Wenn es jedoch an das Stromnetz angeschlossen ist und über einen Erdungsstift verfügt (auch indirekt, wie ein Gerät, das über USB über ein Computer-Netzteil mit Strom versorgt wird), besteht die Möglichkeit, dass eine Erdschleife entsteht, da Sie Ihr geerdetes Oszilloskop an ein anderes geerdetes Gerät anschließen über die Sonde. Der Erdungsclip an der Sonde ist direkt mit dem Erdungsstift verbunden, und die Erdungen aller Sonden sind miteinander verbunden, und diese Erdungsstifte sind mit der Erdung Ihres Geräts verbunden. Wenn das nicht klar war, lässt es sich besser zusammenfassen: „Alle Ihre Erdungen sind bereits miteinander verbunden und beziehen sich auf denselben Draht – den Erdungsstift.“ Wenn Sie die Erdungsklemme an das zu prüfende Gerät anschließen, erzeugen Sie eine Erdschleife, die Ihre Messung zusätzlich verrauscht und möglicherweise das Oszilloskop beschädigt.

Wenn Sie es falsch machen und die Erdungsklemme an etwas anbringen, das nicht wirklich geerdet ist, treten alle möglichen Probleme auf, da das Gerät nun über Ihre Sonde einen Erdschluss hat, der sich schnell selbst zerstört. Das Testen von Geräten mit Erdungsstift erfordert besondere Sorgfalt, um zu verhindern, dass Geräte mit unterschiedlichem Potenzial angeschlossen werden. Eine Unterbrechung der Erdungsschleife ist möglich, indem man einfach die Erdungsklemme nicht anschließt, obwohl dies andere Konsequenzen hat. Hier empfiehlt es sich, Differenztastköpfe zu verwenden oder das zu prüfende Gerät an einen Trenntransformator anzuschließen. Entfernen Sie jedoch nicht die Erdung von Ihrem Zielfernrohr, da Sie es häufig berühren werden und es am besten ist, keinen Stromschlag zu erleiden.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Boden ist nicht gleich Boden. Zur Messung des Rauschens ist es am besten, wenn jedes Gerät nur einen Pfad zu einem einzigen Erdungspunkt hat. Wenn zwei oder mehr Erdungspfade vorhanden sind, können sie eine Schleife bilden, die alle Arten von elektrischen und magnetischen Umgebungsstörungen auffängt. Das Reparieren einer Erdschleife ist so einfach wie das Aufbrechen, aber dazu müssen Sie sich ein gutes Bild aller im Spiel befindlichen Erdungspfade machen. Was ist die kniffligste Erdschleife, die Sie je gesehen haben? Fehlen uns gute Lösungen?