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Spannung im Shack

Egal welches Hobby man auch betreibt, es gibt immer welche die es etwas intensiver und professioneller betreiben. Das gilt auch für SWLs und Scannerbesitzer. Während der eine mit einem Allband-Scanner mal hier und dort reinhört betreiben andere eine semiprofessionelle Monitoring-Station mit vielen Kurzwellenempfängern, Scannern, Dekodern und Antennen, eben für jedes Problem oder Frequenzband eine bestimmte Empfängerlösung.

Dabei kann eine solche Monitoring-Station leicht aus 10 Scannern und 5 Kurzwellenempfängern samt Antennen und Zubehör bestehen. Wer sich eine solche Monitoring-Station im Laufe der Jahre eingerichtet hat, wird unweigerlich mit einigen Problemen konfrontiert, deren Lösungen oftmals selbst gebaut werden müssen, damit man Ordnung in den Shack bekommt. Eines der Hauptprobleme dürfte dabei die Stromversorgung aller Geräte darstellen.

Hat ein Gerät ein eingebautes Netzteil, d.h. es wird direkt mit 230V/AC betrieben, ist dies kein Problem. Der Netzstecker für das Gerät belegt eine Steckdose. Problematischer wird es mit den Geräten, die mit 12V/DC betrieben werden. Bei diesen Geräten wird vom Hersteller ein externes Steckernetzteil, oder auch Wandwarze genannt (Wallwart), mitgeliefert. Wer schon einmal versucht hat, mehrere solcher Steckernetzteile in einer Steckerleiste zu betreiben, der wird feststellen, daß die Steckernetzteile durch ihre Bauart und Breite bedingt nur in jede zweite Steckdose einer Steckdosenleiste gesteckt werden können. Durch die Breite muß zwischen zwei Steckernetzteilen eine Steckdose als Lücke leer bleiben. Je nach Bauform der Steckernetzteile kann die freie Steckdose nicht einmal mit einem normalen Stecker belegt werden. Es kommt hier unweigerlich zu einer Platzverschwendung und zu einer ausufernden Anschaffung von Steckdosenleisten.

Es gibt für die Hersteller heute viele Gründe Steckernetzteile einzusetzen. Bei der Entwicklung eines Funkempfängers muß man nicht eventuell auftretende Störungen und Hitzeentwicklung durch das Netzteil berücksichtigen, denn das Netzteil befindet sich außerhalb des Empfängergehäuses.

Der Funkempfänger gilt als reines Niederspannungsgerät denn es existiert nur eine 12V-Buchse für die Spannungsversorgung. Damit muß das Gerät nicht so hohen Anforderungen entsprechen um deutsche, europäische und weltweite Prüfkennzeichnungen zu erhalten oder Bestimmungen wie z.B. den deutschen VDE-Bestimmungen zu entsprechen.

Es muß kein eigenes Netzteil entwickelt und gefertigt werden sondern man kann bei spezialisierten Herstellern ein passendes Netzteil aus deren Lieferprogramm zukaufen.

Dies alles bedeutet nicht nur erheblich weniger Arbeitsaufwand für den Hersteller, sondern auch eine entsprechende Geldeinsparung.

Da die allermeisten Scanner und Empfänger sowie auch das Zubehör mit 12V-13,8V betrieben werden, was liegt also näher als sich ein zentrales 12V-Netzteil anzuschaffen, welches alle vorhandenen Geräte speist.

Bei der Auswahl des Netzgerätes müssen verschiedene Kriterien beachtet und einige Vorkehrungen getroffen werden, damit man in der Praxis keine Probleme bekommt, da der Elektronikhandel eine Vielzahl unterschiedlicher Netzgeräte in allen Preisklassen anbietet.

Nur ein Festspannungsnetzgerät kaufen

Oftmals ist man versucht, für "fünf Mark mehr" eine etwas bessere Ausführung zu kaufen und bei Netzgeräten bedeutet dies mitunter ein regelbares Netzgerät 0V bis 24V (oder 30V). Für den Laboreinsatz ist ein solches Netzgerät natürlich unverzichtbar, doch als Speisenetzgerät für einige Geräte sollte es wirklich nicht die erste Wahl sein. Hier sollte nur ein Festspannungsnetzgerät zum Einsatz kommen. Die Gründe hierfür sind einfach. Es besteht bei einem regelbaren Netzgerät immer die Gefahr, daß man an den Spannungsregler kommt und dabei die Spannung auf ein Niveau anhebt bei dem die angeschlossenen Geräte kaputt gehen (ich glaube ich rieche hier Ohm und Ampere). Wer als Vater kleine Kinder Zuhause rumkrabbeln oder rumrennen hat wird diese Vorsichtsmaßnahme ohne weiteres nachvollziehen können.

Zum anderen ist die Hitzeentwicklung bei einem auf 12V heruntergeregelten 30V-Netzteil ungleich höher als bei einem 12V-Festspannungsnetzteil bei gleicher Belastung. Versuche mit einigen handelsüblichen regelbaren und festen Netzteilen haben ergeben, daß das 12V Festspannungsnetzteil gerade einmal angenehm handwarm wurde, während man sich an dem auf 12V heruntergeregelten regelbaren Netzteil bereits die Finger verbrennen konnte.

Wieviel Strom wird gebraucht?

Handelsübliche Festspannungsnetzteile gibt es mit 3 Ampere oder 5 Ampere. Wer mehr Strom braucht kann solche Netzteile natürlich auch bekommen, über 5 Ampere werden die Netzteile aber teuer da solche Netzgeräte eher für den industriellen Gebrauch hergestellt werden.

Um den Strombedarf festzustellen, sollte man in den technischen Daten aller anzuschließenden Geräte nach deren Stromverbrauch suchen. Sofern diese Daten vorliegen müssen die Zahlen nur aufaddiert werden. Liegen keine Angaben zum Stromverbrauch vor so muß dieser mit einem Amperemeter (Vielfachmeßinstrument) gemessen werden. Bei vielen der heutigen Scanner und Empfänger kann man der Einfachheit halber auch mit festen Größen rechnen. Man nimmt für einen Handscanner einen Stromverbrauch von 250mA bis 300mA, für einen Mobilscanner 500mA bis 600mA, für einen älteren Scanner (bis 905MHz, z.B. Yaesu FRG9600 oder Standard AX700) 600mA bis 800mA und für einen Stationsscanner 800mA bis 1A an. Die tatsächliche Stromaufnahme liegt zwar in aller Regel unter den Schätzwerten, doch etwas Sicherheit nach oben hin muß für jedes Gerät berücksichtigt werden.

Egal wie man den Gesamtstromverbrauch aller Geräte ermittelt, es sollten mindestens 15% bis 25% Sicherheit mit einkalkuliert werden. Lieber das Netzteil ein bis zwei Ampere größer kaufen als zu klein dimensioniert.

Es ist übrigens sehr hilfreich, wenn man sich ein Netzteil mit eingebautem Amperemeter (Zeigerinstrument oder Digitalanzeige) zulegt. Diese Ausstattung kostet zwar extra aber man hat einen Überblick wieviel Strom tatsächlich fließt. Außerdem kann man einfach ablesen wann das Netzteil an seine Leistungsgrenzen kommt und merkt dies nicht erst wenn die Netzteilsicherung auslöst.

Keine Schaltnetzteile

Moderne Netzteile mit den Kenndaten 12V und 3A gibt es heute schon in der Größe einer Zigarettenpackung zu kaufen. Doch diese geringe Größe kann nur durch schaltungstechnische Tricks erreicht werden, die z.B. einem ernsthaften Kurzwellenhörer das Hören zur Qual machen können. Solche kleinen Netzteile sind normalerweise Schaltnetzteile die durch eine ausgeklügelte Elektronik ihre Leistung in so geringer Größe zur Verfügung stellen können.

Bei einem Schaltnetzteil werden Netzspannungs- und Belastungsschwankungen durch periodisches Ein- und Ausschalten der Gleichspannung ausgeregelt. Die Schaltfrequenz liegt dabei in einem Bereich zwischen 20kHz und 500kHz.

Diese Schaltelektronik kann dabei Störungen hervorrufen, die sich zumindest über das ganze Kurzwellenband erstrecken. Ganz schlechte Netzteile können sogar bis in den VHF/UHF-Bereich hineinstören, im Schlimmsten Fall im Umkreis von 10m den Funkempfang in den betroffenen Frequenzbereichen komplett lahmlegen. Deshalb gehört ein Schaltnetzteil nicht in eine Monitoring-Station.

Keine Regel ohne Ausnahme

Natürlich gibt es auch vernünftig entworfene Schaltnetzteile, die keine Störungen beim Funkempfang hervorrufen, diese sind aber in der Regel teuer und eher für den professionellen bzw. industriellen Anwender gedacht und werden oftmals schon des Preises wegen nicht über Hobbyelektronikkanäle vertrieben.

Längsregelung heißt das Zauberwort

Wer also ein Festspannungsnetzgerät für seine Geräte benötigt, muß zum guten alten Netzgerät mit großem Trafo und Längsregelung greifen. Solche Netzteile werden seit nunmehr gut 50 Jahren gebaut und wer sich den Selbstbau zutraut, der findet in den einschlägigen Elektronikzeitschriften der letzten Jahre bestimmte eine entsprechende Schaltungsbeschreibung mit Platinenlayout.

Doch auch bei solch "antiquierter" Netzteiltechnik sollten einige Dinge beachtet werden. Der Transformator sollte nicht zu knapp ausgelegt sein. Wird das Netzteil mit 5A angegeben und der eingebaute Trafo ist für 5A ausgelegt, wird der Trafo bei Vollast verständlicherweise sehr heiß werden. Da das ganze aber ein Netzteil und keine Heizung sein soll, sollte darauf geachtet werden, daß der Trafo um 1A bis 2A überdimensioniert ist. Bei 5A Ausgangsstrom sollte der Trafo für 6A bis 7A ausgelegt sein. Man bekommt damit zwar nicht notwendigerweise mehr Strom aus seinem Netzteil, die Erwärmung des Trafos im Betrieb bzw. unter Vollast hält sich aber in erträglichen Grenzen.

Spannungsstabilisierung muß sein

Auch wenn dies heute komisch klingen mag, aber das Netzteil muß spannungsstabilisiert sein. Damit wird erreicht, daß unabhängig von der Last am Netzteil immer die gleiche Spannung zur Verfügung steht. In der Praxis bedeutet dies, daß es egal ist ob nun 10mA oder 5A Strom fließen, das Netzteil stellt immer genau 12V zur Verfügung. Gleiches gilt für die Leerlaufspannung des Netzgerätes. Hier müssen im Leerlauf 12V gemessen werden und nicht 15V oder gar 19V Leerlaufspannung. Gerade billige Netzgeräte verfügen nur über eine unzureichende Spannungsstabilisierung und eine zu hohe Leerlaufspannung. Empfindliche Geräte wie z.B. den Optoelectronics Scout kann man mit solchen Netzteilen schneller zerstören als einem lieb ist.

Die Siebung ist wichtig

Nicht überall wo Gleichspannung draufsteht kommt auch saubere Gleichspannung raus. Damit eine Gleichspannung nur eine geringe Restwelligkeit hat und nicht durch äußere Einflüsse negativ beeinträchtigt wird muß im Netzteil eine Siebung vorhanden sein. Diese Siebung besteht aus einem oder mehreren großen Kondensatoren. Ist keine oder nur eine unzureichende Siebung vorhanden, kann das Netzteil zu einem permanenten hörbaren Brummen in dem NF-Bereich der Empfänger führen der sehr lästig und störend ist. Für Fanatiker gilt deshalb je größer die Kondensatoren im Netzteil desto besser die Siebung. Zur Kontrolle der Restwelligkeit einer Gleichspannung bzw. zur Suche nach einem Brumm benötigt man ein Osziloskop. Hersteller guter Netzteile geben im Datenblatt en Wert für die Restwelligkeit an.

Vielleicht auch noch HF-fest?

Für die aktiven Funker (lizensierter Funkamateur oder CB-Funker) unter den Monitoring-Spezialisten muß das Netzteil auch HF-fest sein. Damit wird sichergestellt, daß die Regelungselektronik für die Spannungsstabilisierung nicht beeinflusst wird wenn auf 11m oder 70cm die Sendetaste gedrückt wird. Für reine Scanner-Hörer entfällt diese Bedingung.

Nachdem man ein passendes Netzteil gefunden hat, müssen noch weitere Vorkehrungen getroffen werden, um es effektiv einsetzen zu können.

Die Verteilung

Was hilft einem ein entsprechend dimensioniertes Netzteil mit zwei Steckbuchsen für Bananenstecker, wenn viele Geräte gleichzeitig angeschlossen werden sollen? Es muß also eine vernünftige Stromverteilung gebaut werden, die auch universell einsetzbar ist und nicht nur auf die Geräte individuell zugeschnitten ist die angeschlossen werden sollen. Hier kann eine Steckerleiste Abhilfe schaffen, ähnlich den normalen Haushaltssteckerleisten für 230V.

Doch auch beim Bau einer solchen Steckerleiste sind einige technische Parameter zu beachten bzw. einige Überlegungen vor Baubeginn zu treffen.

Welche Buchsen werden in die Leiste eingebaut?

Hier sollten Hohlstiftbuchsen eingesetzt werden, da sie im Funk- und Heimelektronikbereich die weiteste Verwendung finden und die Stecker preiswert und einfach zu bekommen sind. Als Alternative können aber auch 12V KFZ-Buchsen verwendet werden, obgleich diese teurer und schwerer zu bekommen sind (KFZ- bzw. Campinghandel). Von Bananenbuchsen ist abzuraten, da bei diesen immer auf die richtige Polarität des eingesteckten Kabels zu achten ist.

Wieviele Buchsen gehören in eine Leiste?

Das hängt etwas vom Netzgerät und den angeschlossenen Geräten ab. Bei einem 5A Netzteil können es fünf bis sechs Buchsen sein, mehr aber auch nicht. Rechnerisch sollte man 1A pro Buchse veranschlagen.

Aus Sicherheitsgründen sind jetzt noch einige wichtige technische Belange zu beachten. Wer dies nicht tut läuft Gefahr Kurzschlüsse und Brände zu verursachen!

Absicherung

Jede Buchse muß mit einer eigenen Sicherung abgesichert werden. Dabei sollte die Absicherung für eine einzelne Buchse maximal 1A betragen und es sollten flinke Sicherungen (Kennzeichnung F auf der Sicherung) eingesetzt werden. Bei einer Absicherung von 1A pro Buchse und einer Leistungsfähigkeit des Netzteils von 5A dürfen nur 5 Buchsen in die Leiste eingebaut werden. Jede weitere Buchse kann zur Überlastung des Netzteil führen wenn jede Buchse mit dem Maximum-Strom von 1A belastet wird. Bei der Sicherungshalterung sollte ein Aufkleber angebracht sein auf dem die derzeitig verwendete Sicherung notiert ist (z.B. 0.75A F). Sicherungshalter für den Frontplatteneinbau gibt es im Elektronikhandel in verschiedenen Versionen.

Schalter

Jede Buchse sollte mit einem eigenen Schalter versehen werden. Solche Kippschalter für 12V sind preiswert im Elektronikhandel zu bekommen. Dies gibt einem die Flexibilität die Buchsen bei Bedarf einzeln ein- bzw. auszuschalten. Auch ein zentraler Schalter für die gesamte Buchsenleiste ist keine schlechte Idee, muß aber nicht unbedingt sein.

Leuchtdioden

Darüber hinaus sollte jede Buchse mit einer eigenen LED versehen sein, die anzeigt ob die Buchse eingeschaltet ist oder nicht. Diese LED ist auch sehr hilfreich um feststellen zu können ob die Sicherung durch Überlastung durchgebrannt ist. 12V LEDs mit entsprechendem Vorwiderstand und Einbaufassung gibt es ebenfalls im Elektronikhandel.

Die Verkabelung

Was die Verkabelung anbelangt sollten die beiden Kabel vom Netzteil zur Steckerleiste sicherheitshalber 1,5mm2 Leiterfläche haben. Damit wird sichergestellt, daß es bei Maximalbelastung des Netzteils nicht zur Erwärmung des Kabels kommt oder gar die Isolation anfängt zu schmilzen. Auch hier besteht Kurzschluß- und im schlimmsten Fall Brandgefahr. Die Verkabelung in der Steckerleiste selbst sollte ebenfalls mit 1,5mm2 Kabel oder Kupferdraht vorgenommen werden.

Bei der Verkabelung in der Steckerleiste ist darauf zu achten, daß alle Buchsen die gleiche Polarität haben. Hier empfiehlt es sich den Pluspol auf den Stift und die Masse auf den äußeren Anschluss der Buchse zu legen. Damit setzt man einen Buchsen- und Polaritätsstandard zumindest für seine eigene Monitoring Station.

Last but not least müssen jetzt noch die passenden Anschlusskabel für die vorhandenen Geräte gefertigt werden. Hier wird man nun auf ein Problem gestoßen, daß wohl jeder schon einmal erlebt hat. Die Industrie verbaut an den Scannern unterschiedliche Hohlsteckerbuchsen was den Außen- und den Innendurchmesser (Stiftdurchmesser) anbelangt und deren Polarität kann ebenfalls von Gerät zu Gerät variieren. Deshalb ist es wichtig, daß jedes angefertigte Kabel mit einem Schild oder Etikett versehen wird auf dem die Polarität und das Gerät vermerkt sind für welches es angefertigt wurde.

Im Elektronikhandel gibt es fertig konfektionierte Kabel die an einem Kabelende bereits mit einem Hohlstecker versehen sind. An das andere Ende des Kabels muß man dann nur noch den Stecker anlöten, den das Gerät zur Spannungsversorgung benötigt (Polarität beachten!).

Verwendete Abkürzungen:

A - Ampere - Strom
AC - Alternate Current - Wechselspannung
CB - Citizen Band
DC - Direct Current - Gleichspannung
LED - Light Emitting Diode - Leuchtdiode
HF - High Frequency - Hochfrequenz
Shack - Funkbude - Für Ehefrauen und Kinder verbotener Raum in dem Mann seinem teuren Hobby nachgeht
SWL - Short Wave Listener - Kurzwellenhörer
V - Volt - Spannung

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