Das elektronische Lautsprecherrelais "eLaRe"

 

Elektromechanische Relais haben sich seit vielen Jahrzehnten bewährt. Einfacher Aufbau, zuverlässige Funktion und geringe Produktionskosten machten sie in der Telekommunikationstechnik, Haustechnik, Kfz-Technik und vielen weiteren Anwendungsgebieten lange unentbehrlich.

Vor allem die galvanische Trennung zwischen Erregerspannung und den zu schaltenden Stromkreisen unterscheidet das Relais von anderen elektrischen Bauteilen. Des weiteren können eine Vielzahl von Schließ-, Öffnungs- und Wechselkontakten gleichzeitig betätigt werden.

 

Bei Audio-Geräten kommen die Relais in der Eingangs- und Funktionsumschaltung und der Lautsprecherschutzschaltung vor.

Eingangsumschaltung und Funktionsumschaltung erfordern meist mehrere gleichzeitig betätigte Kontakte. Die zu schaltenden Spannungen, und damit auch die Ströme, sind sehr gering, der Kontaktverschleiß daher ebenfalls. Zudem sind die Gehäuse oft mit Oxydation und Funken verhindernden Gasen gefüllt.

 

Im Unterschied dazu müssen Relais der Schutzschaltung mit rel. hohen Spannungen und Strömen umgehen können. Im Extremfall gelangen im Einschaltmoment von der Betriebsspannung z. B. plus oder minus 60V an eine 4Ω-Last, was einem Strom von 15A entspricht - eine Haushaltssicherung löst idR bei 16A aus. Soll heißen, dass der Relaiskontakt, je nach Gewohnheit des Betreibers - z. B. bei vollem Pegel Ein- oder Ausschalten, einem hohen Verschleiß unterliegen kann. Durch Funkenbildung entstehen Spitzen bzw. Krater in der Kontaktoberfläche. Durch Oxydation, Staub, Nikotin, Abrieb usw. bilden sich isolierende Bereiche auf den Kontakten.

Diese Vorgänge verändern schleichend den Übergangswiderstand und haben somit direkten Einfluss auf das Musiksignal, das den Schallwandler erreicht.

Hierbei muss man sich klarmachen, dass an einem Kontakt, wenn er nur 0,5Ω Widerstand besitzt, ein neuntel, also fast 10%, der gesamten Energie abfällt, falls die Impedanz des Schallwandlers 4Ω beträgt.

Bei einem neuen Relais beträgt der Kontaktwiderstand ca. 8mΩ. Mit zunehmender Alterung kann der Widerstand auch mehrere Ohm betragen oder der Kontakt gar nicht mehr leiten.

Klanglich macht sich das v. a. durch einen verminderten Tieftonbereich bemerkbar, der dann auch noch sehr schwammig bzw. unkonturiert ist. Die korrekte Links-Rechts-Balance ist meist gestört bzw. ändert sich ständig.

Des weiteren reagiert ein gealterter Kontakt auf Stöße oder Vibrationen mit schwankenden Widerständen. Darauf ist vermutlich die Empfindlichkeit einiger Verstärker auf vibrierende Stellflachen zurückzuführen.

 

Mittlerweile sind elektronische Relais gang und gäbe in Industrieanwendungen, wie z. B. in der Kfz-Elektronik. Allerdings betragen die Leitwiderstände meist >20mΩ und die gewünschte Spannungsfestigkeit ist nicht mit der für Audiozwecke erforderlichen Strombelastbarkeit verfügbar. Zurzeit müssen die speziellen SMD-Bauteile also noch passend kombiniert werden.

 

Das "eLaRe" kann fast alle bisherigen elektromechanischen Lautsprecher-Relais in Leistungsverstärkern ersetzen. Das sollte überall dort funktionieren, wo die mechanischen Abmessungen es zulassen und wo die bisherigen Relaiskontakte nur eine Schließerfunktion haben.

Sollte es sich um Wechslerkontakte handeln, z. B. um die Lautsprecher ab- und den Kopfhörer einzuschalten, sollte man beim bisherigen Relais bleiben, oder es würde die Kopfhörerfunktion verloren gehen.

Die Machbarkeit des Austauschs lässt sich meist schnell anhand des Schaltplans feststellen.

Das "eLaRe" kann in weitem Umfang an die vorhandene Erregerspannung, meist von der Schutzschaltung kommend, angepasst werden.

Die Vorteile des "eLaRe" sind absolute Verschleißfreiheit und hohe Schaltgeschwindigkeit. Damit wird schleichender Klangverlust vermieden und ein erhöhter Schutz im Fehlerfalle geboten. Ein Nachteil, falls es so gesehen wird, ist das fehlende mechanische Klickgeräusch.

Verschiedene Varianten des "eLARe" unterscheiden sich durch Spannungsfestigkeit, Durchgangswiderstand, Strombelastbarkeit, Erregerspannung, Mono- oder Stereoversionen und Abmessungen.

 

Die kleinste Variante "eLaRe4st" hat die Abmessungen 29mm*21mm*14mm (LBH). Spezifiziert sind die verwendeten MOSFET-Schalter mit max. 60V und 100A bei einem Leitwiderstand von 1,6mΩ. Da zwei davon in Reihe geschaltet werden, beträgt die Spannungsfestigkeit des Relais eigentlich 120V. Sicherheitshalber - weil man nicht voraussetzen kann, dass beide Schalter exakt gleichzeitig schließen bzw. öffnen, wird das Relais ebenfalls mit 60V deklariert. Der Leitwiderstand für das Relais beträgt dann 3,2mV, wird aber konservativ mit 4mΩ deklariert.

Weitere Typen mit höherer Spannungsfestigkeit sind in Planung.

 

Die Anschlussdrähte haben Durchmesser von 0,5mm für die Erregerspannung und 1mm für die Endstufenausgänge.

Der Abstand der 1mm-Anschlussdrähte beträgt 10mm in der Breite und 8mm in der Länge.

Der Abstand der 0,5mm-Anschlussdrähte beträt 10mm in der Breite und 10mm vom ersten 1mm-Draht entfernt - siehe Skizze.

 

Das "eLaRe" kann vom technisch versierten Kunden erworben und selbst eingebaut werden. Hierbei entfallen allerdings Schadenersatzansprüche sowohl für das "eLaRe" wie auch für das betreffende Gerät - siehe AGB.

Die Fa. Amp-Master bietet diesen Service, vorzugsweise im Rahmen einer Entstörung oder Restauration, natürlich an.

 

Zusammenfassung:

 

Vorteile "eLaRe":

  • kein schleichender Klangverlust, da verschleißfrei
  • kein negativer Einfluss von vibrierenden Stellflächen
  • unterbricht schneller im Fehlerfall als ein elektromechanisches Relais
  • kann fast jedes elektromechanisches Lautsprecher-Relais ersetzen
  • kleine Bauform, sehr geringer Energiebedarf

 Nachteile "eLaRe":

  • nicht so billig wie ein elektromechanisches Relais
  • nur ein Schließer-Kontakt pro Kanal
  • für höhere Spannungsfestigkeit ist ein größerer MOSFET-Schalter erforderlich

 Vorteile elektromechanisches Relais:

  • billig
  • robust und zuverlässig
  • vielfältige Kontaktkombinationen möglich
  • macht ein Geräusch bzw. signalisiert die Betätigung

Nachteile elektromechanisches Relais:

  • relativ träges Schalten
  • meist geringe Kontaktfläche von ca. 1mm2
  • schleichender Kontaktverschleiß
  • schwankender Kontaktwiderstand
  • Einfluss durch Vibrationen der Stellfläche und/oder des Luftschalls möglich
  • Austausch meist nur durch genau passende Ersatztypen möglich
  • nachlassende Verfügbarkeit von Ersatztypen