Reinhard Weiß

Lautsprecher-Umschaltbox GoodConnections 5529

Die Lautsprecher-Umschaltbox 5529 von GoodConnections hat einen Eingang für den Anschluss eines Stereo-Verstärkers und erlaubt die Anschaltung von bis zu 4 Stereo-Lautsprecherbox-Paaren, die beliebig zugeschaltet bzw. ausgewählt werden können. Eigentlich könnte man meinen, da kann man nicht viel falsch machen. Leider aber könnte es passieren, dass der Verstärker das nicht überlebt.
Man muss sich folgende Eigenschaften vor Augen halten:

1. Es können bis zu 4 Paare Lautsprecherboxen wahlweise an den Verstärker geschaltet werden. Allerdings gibt es keine Verriegelung, dass mehrere auch gleichzeitig ausgewählt werden könnten. In dem Fall würden die Lautsprecher jeweils parallel geschaltet. Wenn man beispielsweise 2 Paare eingeschaltet hat, halbiert sich die Impedanz, die der Verstärker sieht. Hat jede Box etwa 4 Ohm, belastet das den Verstärker mit 2 Ohm. Würden alle 4 Paare mit je 4 Ohm gleichzeitig eingeschaltet, würde die Impedanz sogar auf 1 Ohm absinken. Das dürfte kein Verstärker verkraften.
2. Hat man versehentlich oder bewusst alle Lautsprecher-Paare abgeschaltet (alle Schalter OFF), wird der Verstärker ohne Last betrieben, was möglicherweise problematisch ist.
3. Die schwarzen Minus-Pole (-) aller Ein- und Ausgänge sind parallel geschaltet, also auch die vom linken und rechten Kanal! Das bedeutet, man muss die Polarität vom Verstärker genau beachten. Dessen Minus-Ausgang, der meist an Masse liegt, muss beim Umschalter unbedingt auch an die schwarzen Minus-Pole gelegt werden. Dem Lautsprecher wäre es egal, wie herum seine Anschaltung ist, wenn sie nur beim linken und rechten Kanal phasengleich ist. Würde man die Polarität zwischen Verstärker und Umschaltbox vertauschen, gäbe es einen Kurzschluss am Verstärker-Ausgang.
4. Wegen der Verbindung der Minus-Seite zwischen den beiden Kanälen muss der Stereo-Verstärker tatsächlich so aufgebaut sein, dass der Minus-Pol der Lautsprecher-Ausgänge an Masse bzw. bei beiden Kanälen auf demselben Potential liegt. Das ist bei vielen Verstärkern zwar der Fall, aber nicht bei allen. Selbst wenn das nach Schaltbild der Fall ist, könnte die Zusammenschaltung unerwünschte Verkopplungen erzeugen. Wie die Verstärker-Ausgangs-Konfiguration beschaffen ist, kann man nur mit Schaltbild und zusätzlich durch Verfolgung der Leitungen (etwa im Platinenlayout) herausfinden, denn bei einer rein ohmschen Ausmessung würden z.B. eingeschleifte LC-Filter gar nicht auffallen.
   Tödlich kann die Verbindung der Minus-Ausgänge jedoch bei den symmetrisch aufgebauten Verstärkern nach dem Prinzip des "bridge-tied load (BTL) power amplifier" sein, siehe Prinzip-Bild unten. Bei dem sind beide LS-Pole "heiß", da darf der Minus-Pol keinesfalls zwischen beiden Kanälen kurzgeschlossen werden. Die beiden Verstärker würden gegeneinander arbeiten. Die Technik wird gerne bei niedrigen Betriebsspannungen (z.B. 12 V) und bei fehlender negativer Betriebsspannung für höhere Leistungen verwendet. Dies ist etwa bei der Micro-Stereo-Anlage Sharp XL-UH4H der Fall (Verstärker-IC LA4628). Die Umschaltbox darf hier keinesfalls verwendet werden.

Das Problem #1 lösen andere Umschalter (etwa SPEAKA) durch fallweise Serien- und Parallelschaltung der Lautsprecherpaare, so dass die Gesamt-Impedanz nicht zu niedrig werden kann. Wenn z.B. die Lautsprecher (4 Paare) eine Impedanz von 8 Ohm haben, ergibt sich dann je nach Schalterstellung eine resultierende Impedanz, die zwischen 4 und 16 Ohm liegt. Bei diesem Umschalter wären das hingegen nur 2 bis 8 Ohm. Bei 4 Ohm-Lautsprechern sogar die Hälfte.

Das Problem #2 mit dem leerlaufenden Verstärker lösen andere Umschalter durch eine Grundlast von 220 Ohm.

Das Problem mit den kurzgeschlossenen Minus-Potentialen bei #3/#4 hätte der Hersteller des Umschalters leicht verhindern können. Es hätten nur die Minus-Signale (die an die schwarzen Klemmen gehen) des rechten und linken Kanals getrennt geführt werden müssen. Das lässt sich nachträglich auch noch ändern, erfordert aber einige Lötarbeiten. Da die Zusammenschaltung bei diesem Umschalter über eine schmale Leiterplatte erfolgt, muss man theoretisch nur diese Verbindungen auftrennen und die Minus-Pole manuell getrennt für linken und rechten Kanal neu zusammenlöten.

Das Bild links außen zeigt die aufgeräumte Innenverdrahtung des Geräts (Bild vergrößern durch Anklicken). Der grüne Leiterplattenstreifen ist die Verbindung aller Minus-Pole. Die Leitung ist auf der Lötseite vollflächig verlegt, die Platine ist einseitig kaschiert.

Unten sind die 4 Schalterblöcke (2-polige Einschalter), bei denen die Zusammenschaltung der Schalterpole für rechten bzw. linken Eingang ebenfalls über eine Leiterplatte (zweiseitig kaschiert) erfolgt.

Im Bild daneben ist die Innenschaltung des Geräts dargestellt (Bild vergrößern durch Anklicken)
Im Schaltbild habe ich die Stelle mit einem X markiert, wo man die Minus-Leitungen zwischen rechtem und linken Kanal auftrennen muss. Leider ist es nicht ganz so einfach, wie es im Schaltbild dargestellt ist, denn die Minus-Lötstellen aller Klemmen sind vollflächig miteinander verbunden. Man muss sie daher an alle linken und rechten Kanäle getrennt neu verdrahten.

Im linken Bild ist dargestellt, wie man die Umverdrahtung durchführen muss (Bild vergrößern durch Anklicken). Die Leiterplatte muss an 9 Stellen unterbrochen werden (weiße Stellen). Anschließend müssen die Minus-Signale für alle linken (gelb) bzw. rechten (blau) Kanäle neu verdrahtet werden. Um die Trennungen vorzunehmen, entfernt man die 6 Befestigungsschrauben der 3 Klemmenblöcke und schiebt diese zurück durch die Gehäuseausschnitte, so dass der ganze Verdrahtungsblock frei zugänglich ist. Den spannt man dann unter Zuhilfenahme von passenden Holzleisten, die an der Vorder- und Rückseite der Klemmenblöcke untergelegt werden, vorsichtig in einen Schraubstock ein. Die Auftrennung der Kupferfläche macht man am einfachsten mit einer Laubsäge, die man flach auf die Leiterplatte auflegt und nur soweit sägt, dass das Kupfer ganz durchtrennt ist, ohne die Platine zu zerteilen. Anschließend sollte man mit einer Lupe die Trennstellen genau kontrollieren (evtl. von hinten beleuchten) und ggf. mit einem scharfen Messer nachschneiden oder aufkratzen, dass wirklich keine Verbindung mehr besteht. Sicherheitshalber sollte man am Schluss mit einem Ohmmeter die Trennung auch elektrisch bestätigen. Danach lötet man die Verbindungen so wie im Bild gezeigt mit kurzen Drahtstücken aus isoliertem Schaltdraht von z.B. 0,6 mm Durchmesser. Wegen der großen Lötflächen ist ein Lötkolben mit breiter Spitze notwendig, um gute Lötstellen herzustellen. Danach baut man die Klemmenblöcke wieder in den Gehäuseauschnitt. Damit ist der Umbau fertig. Das Ergebnis sieht dann etwa so aus wie auf dem folgenden Bild.

Die zahlreichen Rezensionen auf Amazon sind aufschlussreich, das sollte jeder einmal lesen, bevor er seinem teuren Verstärker solch eine dilletantisch entworfene Umschalteinheit zumutet. Denn die Funktion und Zuverlässigkeit wird vielfach kritisiert. Der deutsche Vertrieb des GoodConnections 5529 erfolgt über goodconnections.de bzw. alcasa elektronik ag. Übrigens enthält die Verpackung keinerlei Beschreibung oder Bedienungsanleitung und das Gerät hat auch keine CE-Kennzeichnung, das ist doch bezeichnend.

Es scheint das Gerät im gleichen Design auch mit anderen Markennamen (etwa goobay) oder ohne Namen zu geben. Die Beschreibungen und Daten sind manchmal unterschiedlich, aber möglicherweise einfach nur falsch. Im Zweifelsfall sollte man beim Anbieter nachfragen, auch wenn der ziemlich ahnungslos sein dürfte. Die günstigsten Angebote habe ich bei eBay gefunden (ab ca. 8 € inkl.Vk in 05/2017). Von goobay gibt es das baugleiche AVS12 (bei Amazon und Reichelt) und auf eBay wird angegeben, dass dieses Gerät ("goobay Artikel-Nummer 11934") einen Leerlaufwiderstand von 220 Ohm besitze. Von HENRI wird ebenfalls das goobay vertrieben, allerdings wesentlich teurer als die anderen Angebote (ca. 26 € inkl.Vk). Bis vor kurzem wurde es dort mit der Eigenschaft "automatische Impedanzanpassung für 8 Ohm-Lautsprecher" angepriesen, was aber inzwischen auf meine Anfrage hin gelöscht wurde. Auch bei anderen baugleichen ist die Preisspanne erheblich. Hama gehört zu den teuersten Geräten, die zwar funktional identisch zu sein scheinen (bei etwas abgewandeltem Design), jedoch trotz eines 4-fachen Preises wohl genauso schlecht funktionieren wie alle anderen auch, wenn man den Kritiken bei Amazon folgt.

Alternativer Lautsprecher-Umschalter

Der prinzipielle Nachteil eines Umschalters nach dem einfachen Prinzip des GoodConnections 5529 besteht darin, dass beim gleichzeitigen Einschalten mehrerer Lautsprecherpaare die Impedanz, die der Verstärker sieht, reduziert wird. Bei 2 eingeschalteten Lautsprecherpaaren mit je 4 Ohm wäre die dann nur 2 Ohm, bei 4 Paaren nur noch 1 Ohm. Mit der nachfolgenden Schaltung könnte man die Impedanz hingegen bei 2 Paaren auf 8 Ohm erhöhen, indem man jeweils 2 Lautsprecher miteinander in Reihe schaltet. Wenn alle 4 Lautsprecher(paare) in Betrieb sind, würde die gesamte Impedanz wieder 4 Ohm betragen.

Im linken Bild ist das Prinzip dargestellt (vergrößern durch Anklicken). Es ist nur 1 Kanal gezeichnet, der andere Kanal ist symmetrisch identisch. Die Schalter S1, S2 sind bei 1 Kanal 1-polig, bei Stereo-Kanälen 2-polig. Ist S1 ON, wird Lautsprecher Speaker 1 eingeschaltet, ist S2 ON, wird Speaker 2 eingeschaltet. Wenn beide Schalter auf ON stehen, sind die Lautsprecher in Serie geschaltet (d.h. doppelte Impedanz). Wenn beide auf OFF stehen, sind beide Lautsprecher abgeschaltet und als Ersatz nur noch der 220 Ohm "Leerlaufwiderstand" wirksam.

Wie der Strom je nach Schalterstellung fließt, kann man sich an Hand der Bilder klar machen. Wenn man auf 4 Lautsprecher(paare) ausbauen möchte, wird eine gleich aufgebaute 2. Gruppe parallel an den Verstärkerausgang geschaltet.
Das Schaltungsprinzip wurde von Jürgen Baumgart in seiner Amazon-Rezension zum Hama LSP 202 (16. Feb 2016) skizziert, es ist wohl die Innenschaltung seines Hama-Schalters.

Es ist bei obiger Schaltung folgendes zu beachten:

• Die Reihenschaltung zweier Lautsprecher ist vermutlich nur dann sinnvoll, wenn es sich um 2 identische Lautsprecher handelt. Anderenfalls gibt es aufgrund der frequenzabhängigen Impedanz ungleichmäßige Frequenzverläufe.
• Durch die Reihenschaltung teilt sich die verfügbare Verstärkerleistung auf.
• In wiefern der 220 Ohm-Widerstand als Schutz des Verstärkers überhaupt notwendig oder hilfreich ist, muss jeder selber entscheiden (vermutlich nur bei Röhrenverstärker relevant). Es empfiehlt sich, die Umschaltung nur bei ausgeschaltetem Verstärker vorzunehmen.
• Beim Umschalten von S1 entsteht kurzzeitig eine offene Verbindung, wo der 220 Ohm-Widerstand nicht hilft.
• Beim Ausschalten von S2 liegt der geschlossene Schalter parallel zum abgeschalteten Lautsprecher 2. Falls der Schalter eine schlechte Kontaktgabe hat, wird der Lautsprecher möglicherweise nicht vollständig aus sein.
• Wie bei allen Lautsprecherumschaltern spielt die Qualität der benutzen Schalter eine große Rolle (Kontaktsicherheit, Übergangswiderstand). Bei schlechten Schaltern können Aussetzer und Rauschen störend bemerkbar werden. In dieser Schaltung liegen bei Betrieb nur eines einzelnen Lautsprechers 2 Schalter in Reihe (S1 und S2), wenn beide Lautsprecher eingeschaltet sind, ist nur ein Schalter beteiligt (S1).
• Ist ein Lautsprecherpaar nicht angeschlossen, muss der zugehörige Schalter auf OFF stehen, anderenfalls funktioniert das vorhandene Paar nicht.

Das Bild links zeigt das Gesamtschaltbild eines so aufgebauten 4-fach Umschalters. Die Schalter sind 2-polige Umschalter (Sxa/Sxb). Es handelt sich um einen Schaltungsvorschlag von mir, er ist aber nicht erprobt.

Ein nicht benutzter Abgang (wo kein Lautsprecherpaar angeschlossen ist), muss mit dem Schalter immer auf OFF geschaltet werden, damit das andere Paar derselben Gruppe funktionieren kann. Auch ein einzelner Lautsprecher (Kanal rechts oder links), der nicht angeschlossen ist (oder etwa eine wacklige Verbindung hat), blockiert den anderen eingeschalteten Lautsprecher derselben Gruppe im gleichen Kanal, was zu unverständlichen Fehlerbildern führen kann.

Damit bei Abschaltung/Abklemmen aller Lautsprecher der Grundlastwiderstand 220 Ohm für den Leerlauf wirksam ist, müssen S3 und S4 ausgeschaltet sein.

Die Belastbarkeit des 220 Ohm-Widerstands sollte sicherheitshalber so groß gewählt sein, dass versehentliche Vollaussteuerung und Übersteuerung im Leerlauf ausgehalten wird. Wenn man näherungsweise davon ausgeht, dass der Widerstand dann maximal mit der positiven und negativen Betriebsspannung der Leistungsendstufe beaufschlagt werden könnte, abzgl. Spannungsabfälle am Treiber (2 V angenommen), ergeben sich abhängig von der Endstufen-Betriebsspannung die folgenden Anforderungen.
Belastbarkeit bei 220 Ohm abhängig von +/- Betriebsspannung Ub (Ausgangspegel in Klammern):

• 1 W bis Ub ~ +/-17 V mit Übersteuerung (= +/-15 Vs Rechteck) bzw. +/-23 V ohne (= 15 V effektiv Sinus, 21 V Spitze)
• 2 W bis Ub ~ +/-23 V mit Übersteuerung (= +/-21 Vs Rechteck) bzw. +/-32 V ohne (= 21 V effektiv Sinus, 30 V Spitze)
• 4 W bis Ub ~ +/-32 V mit Übersteuerung (= +/-30 Vs Rechteck) bzw. +/-44 V ohne (= 30 V effektiv Sinus, 42 V Spitze)

Lässt man den Leerlauf nur im Sekundenbereich zu oder schließt hohe Aussteuerung aus, kann man auch mit kleineren Leistungen für den Widerstand auskommen. Ein üblicher Metallschichtwiderstand der Größe 0207 (ca. 8 x 2,5 mm) hat etwa 0,6 W (@ 40 °C Umgebungstemperatur). Man kann auch 2 Widerstände parallel schalten, um die Leistung zu erhöhen (1,2 W), mit einem Widerstandswert von jeweils 470 Ohm. In dem Fall könnte man aber statt einer direkten Parallelschaltung der Widerstände in der ersten Gruppe den zweiten Widerstand genauso anordnen wie bei der zweiten Gruppe.

Mein Eindruck ist, dass solch eine Schaltung nur bei "besseren" Umschaltern benutzt wird (etwa von SPEAKA). Beim (teuren) Hama LSP 202 bzw. 204 lese ich widersprüchliche Daten, wobei nicht klar ist, ob die Serienschaltung tatsächlich genutzt wird (zumindest wird dort der 220 Ohm-Widerstand eingesetzt).

Impedanzüberlegungen

Die Impedanz, die der Verstärker sieht, hängt davon ab, wie viele bzw. welche Schalter eingeschaltet sind. Das ist bei der kombinierten Reihen-/Parallelschaltung etwas unübersichtlich. Der geringste Wert ergibt sich hier bei Einschaltung von (S1 XOR S2) AND (S3 XOR S4) und beträgt bei 8 Ohm-Lautsprechern 4 Ohm. Der höchste Wert ergibt sich bei Einschaltung von (S1 AND S2) XOR (S3 AND S4) und beträgt dann ca. 16 Ohm. Entsprechend halbe Werte gelten bei 4 Ohm-Lautsprechern.
(Hinweis: XOR meint "nur 1 von beiden", AND meint "beide")

Nachfolgend eine Übersichtstabelle der wirksamen Impedanzen, die ein Verstärker bei unterschiedlicher Zuschaltung von Lautsprechern sieht, für die einfache Parallelschaltung (wie beim Typ 5529) und der kombinierten Reihen-/Parallelschaltungsmethode. Das Beispiel gilt für 8 Ohm-Lautsprecher. Bei 4 Ohm sind die Werte etwa halb so groß. Bei den Schaltern bedeutet "X" ein geschlossener Schalter (ON), "-" ist aus (OFF). In beiden Schaltungen ist ein Leerlaufwiderstand von 220 Ohm eingerechnet.

Die Minimalwerte einer Schaltungsart sind rot, die Maximalwerte blau markiert. Die kombinierte Reihen-/Parallelschaltung bei 4 Lautsprecherpaaren ergibt also Impedanzen, deren Minimal- und Maximalwert doppelt so groß ist als bei der reinen Parallelschaltung (4-16 gegenüber 2-8 Ohm bei 8 Ohm Lautsprechern).

(Entwicklungsstand: 8/2017)

[ Übersicht | SiteMap | Verkäufe Akt. | Verkäufe Hist. | EURACOM | GPS Navigation | M4650CR | M9803R | Back-UPS | Oki C5400 | GS9000 | WebLog | Bauprojekte | Impressum & Kontakt ]

© Reinhard Weiß 2017 - letzte Änderung: 12.10.2021 19:44 / 3