web analytics

Kabelafscherming en een DIY power cord

Inleiding

Inhoud

Na de DIY double shielded netwerkkabel hebben we de smaak te pakken gekregen. Mede ook door de vele vragen of deze opbouw van dubbele afscherming die verbonden is aan beide kanten, bij elke kabel werkt. Nou… we gaan het gewoon proberen! We kopen twee meter VMVK kabel bij de bouwmarkt, pakken onze rol koperfolie en twee meter sleeve, en halen er een setje eurostekkers bij. Kortom: we gaan een DIY power cord maken… Knutselen maar. 

NB: Er zijn legio mooie kabels te koop in onze industrie. En de merken die deze producten leveren hebben in sommige gevallen decennia onderzoek gedaan naar wat werkt en wat niet werkt. Wij pretenderen dus totaal niet dat we het beter weten en beter kunnen. Wij doen deze onderzoekjes puur om ervan te leren… want als wij dingen beter begrijpen, kunnen we het u weer beter uitleggen.

Dus zie deze ‘workshop’ niet als een “How To” om je eigen high-end power cable te maken. Het is puur Ter Leering ende Vermaeck.

Een stukje theorie

Wat ons is opgevallen bij het vergelijken van netwerkkabels, is dat de kabel met de afscherming, verbonden aan beide zijden gewoon beter klinkt. Scherper in focus, stabieler… ga zo maar door. En thuis bij uw auteur is het effect exact gelijk. Kortom: het is reproduceerbaar in dit geval… Dat is altijd prettig, want dat betekent dat we iets op het spoor zijn.

Deze post heeft op Feestboek nogal wat reacties opgeleverd. Zo was de vraag: hoe zit dat dan bijvoorbeeld met powercables? Moet daar ook de afscherming aan beide zijden verbonden zijn?

Nou: wat lees- en speurwerk, zegt dat dit nog best complexe kost is,  maar dat dit in bepaalde gevallen wél beter kan werken. Denk aan bij het buitensluiten van HF (High Frequency) en EMI (electormagnetische interferentie).

… Maar even een stap terug.

Laten we beginnen met te stellen dat bij netwerkkabels de netwerkstandaard specificeert dat een shield aan beide zijden aangesloten moet zijn. Als er dan stromen gaan lopen – iets wat bijvoorbeeld bij PoE apparaatuur – bijvoorbeeld 802.3AF, AT…  – kán gebeuren – en er een brom ontstaat, dan is de installatie niet juist aangelegd. De oplossing is dan niet het shield los te halen, maar het probleem bij de bron aan te pakken.

Bij andere signaalkabels – zowel balanced als single ended – en netkbabels is het binnen HiFi gebruikelijk het schild aan de bronzijde aan te sluiten en aan de andere zijde – de ontvanger dus – los te laten. Bij signaalkabels wordt dat gedaan om brom te voorkomen. Veel liefhebbers denken dat dit een groundloop is, maar dat is niet altijd het geval; het kunnen ook andere stromen zijn die gaan lopen.

Echter: ook hier is de oplossing niet de afscherming compleet los te halen, maar het probleem op te lossen: waar komt het potentiaal verschil vandaan? Meestal komt het binnen via de aarde… Aard dan alle apparaten juist om van het probleem af te komen, nietwaar? Dan tackle je direct het primaire probleem én kun je genieten van een betere afscherming.

Een paar quotes

Een paar quotes van professionals uit documenten die we hebben gelezen (o.a. AES, Nutwooduk, Wiki Talks en EMCstandards.co.uk)

AES: “When a shielded connector is used, it should be of a type that provides a connection having the lowest practical impedance at radio frequencies between its shell and the shell of a mating connector” … “If for any reason the shield connection of wiring that interconnects audio equipment is interrupted to prevent the flow of current in the shield, the interruption shall be exteral to the equipment. It has been shown that, in the general case, the interruption should be at the receiving end only.”

WikiTalks: “The cable shield works best when the signal lines are completely surrounded by a conductive “tunnel” that is completely at ground potential. That means it should be grounded at BOTH ends (grounded at one end means the other end is similar to an antenna at some frequencies). But to prevent ground loops, both devices have to be at the same ground potential (otherwise current will flow on the shield). That means lots of high quality ground straps between both ends. Think of it this way, if everything in the installation were sitting on a 12 inch slab of pure copper, and bonded to it, how could a ground loop arise? It couldn’t, as long as all the components in the installation are connected correctly and have not failed. In a real world application, the real solution is to reduce the slab of copper and the bonding to something practical (lots of conductive straps between all components), and to watch that all components are installed correctly and to the same standards. This is the infamous Multipoint Ground.”

WikiTalks: “There is a very good reason why ordnance standards require wire and cable shields to be grounded at both ends. (reference: MIL-HNDBK-1512, MIL-STD-1576, MIL-STD-1542, among others) To use lightning as one example for grounding at both ends disregards the need to do so in almost all applications. Grounding at one end only to prevent groundloops has gone to far into EE designer folklore, so much they will ground coax signal cable shields at one end only with distastrous results. Grounding at both ends is the only way to intercept magnetic fields and reduce their coupling to the interconnecting wires.”

EMCstandards: “The shields should be “bonded’ to the boxes at the ends of their respective cables, not earth ground, building ground, or anything else. Military standards like Mil-Std-188-124B and the FAA get it right. It’s time for everyone else to also.” 

Belletjes

Natuurlijk hebben we ook wat kopstukken uit de Nederlandse hifi-industrie gebeld om zaken te valideren. Eigenlijk zijn de partijen die we gebeld hebben het eens dat een goede kabel geshield is aan beide kanten. Zeker bij XLR, digitale bekabeling en netwerkbekabeling. Dit omdat het primaire doel daar is HF-noise en EMI buiten te houden.

Bij single ended kabels en netkabels werkt het soms net iets anders, omdat er andere factoren een rol spelen. Zo werkt het schild bij een single ended kabel vaak als retour. Kortom: het schild is niet écht een schild en stuurt ook alle ruis de versterker in, omdat dit gewoon als signaal wordt meegenomen.

In dat geval zijn ook andere oplossingen mogelijk. Dat wil niet zeggen dat één kant gewoon los ligt – zeker niet bij RCA – maar dat er bijvoorbeeld een condensator tussen de (extra) afscherming en ‘aarde’ wordt gezet. Op die manier wordt bijvoorbeeld HF geblokkeerd en kan LF (low frequency) er wel doorheen.

Een afscherming die aan één kan los ligt, blijft namelijk gewoonweg een antenne en kan zelfs de signaalkabels nadelig beïnvloeden. De gedachte dat ruis / noise afvloeit via het ene wél verbonden punt, is niet juist. De afscherming vangt simpelweg signalen en zet die in het minst gunstige geval door naar de naburige geleiders. En dat is het laatste wat u wilt.

Bij met name netbekabeling (met een +/- en aarde) geldt: wat wil je met de afscherming buitensluiten (of binnenhouden?) Wil je HF volledig buitensluiten? Dan kun je beter aan beide zijden aansluiten. In andere gevallen is wellicht een condensator-koppeling aan de andere zijde een mooiere oplossing. Wij schatten in dat bij netkabels het er vooral om gaat dat je het magnetisch veld binnen de kabel wilt houden. Zeker als er andere signaalkabels naast liggen. In dat geval is een afscherming die los ligt compleet zinloos; die houdt namelijk geen magnetisch veld meer binnen.

“The key to magnetic shielding is to reduce the loop area.  Use a twisted pair or the return of the current through the shielding. To prevent the radiation on a conductor, a grounded shielding on both sides is normally used above the cut frequency, although a few precautions should be taken.” (bron)

Nu is dit – hebben we gelezen en gehoord – complexe materie. Niet zozeer de theorie, maar vooral door de variabelen. Want veel hangt af van de apparatuur waar de bekabeling op wordt aangesloten. Waar ligt de aarde aan vast? Is de apparatuur wel geaard? En zijn alle aardpunten gelijk? Hoe zijn de groepen aangelegd? Ga zo maar door. Kortom: er is soms geen juist of onjuist. In ieder geval niet met power-cables of single ended kabels. Wel bij netwerkkabels, coax en bijvoorbeeld gebalanceerde kabels.

Onze conclusie samengevat:

  • Het is een beetje een oudere gedachte om – binnen hifi – kabels standaard te shielden aan één kant. AES heeft dat in ’53 ooit gemeld.
  • Shielden aan één kant creëert simpelweg een antenne en lost in feite niet het probleem van ‘hum’ op: het is symptoombestrijding.
  • Een shield aan één kant werkt onder aan de streep gewoon slecht en op sommige vlakken zelfs niet.
  • Shielden aan één kant kan in sommige gevallen zelfs extra problemen introduceren.
  • Shielden aan beide zijden heeft soms ook nadelen…

22 reacties

  1. Afschermen of niet blijft interessante materie! Vandaag de proef op de som genomen. Ik heb 2 stuks Furutech FI-50 Rhodium connectoren op een stuk Furutech DPS-4 kabel gemonteerd. In eerste instantie de afscherming aan beide zijden gemonteerd om een paar uurtjes te luisteren. Ondanks de kwaliteit van het powercord en de connectoren bleek de soundstage erg ondiep en bombastisch. Vervolgens heb ik de afscherming aan 1 zijde losgemaakt. Direct ontstond er meer diepte in de soundstage er was meer detail en het bombastische gedrag van de basweergave was verdwenen.

    De leverancier (Audiolife) van de onderdelen adviseerde om de afscherming helemaal niet aan te sluiten. Het powercord zou het beste moeten klinken als de afscherming helemaal niet is aangesloten. Dit heb ik niet geprobeerd! Maar de kabel klinkt nu al waanzinnig goed!

    1. Rectificatie! Na nog wat experimenten met de afschermingen van voedingskabels ben ik tot de conclusie gekomen dat de afscherming niet aan de netzijde verbonden moet worden, maar juist aan de apparaatzijde. De afscherming vormt op deze manier samen met de behuizing het omhulsel van zowel het apparaat als de kabel. Eerder dacht ik dat de afscherming juist aan de netzijde verbonden moest worden, niet de beste oplossing dus!

      In totaal heb ik deze wijziging doorgevoerd op 8 voedingskabels en met iedere aangepaste kabel werd het systeem een stukje muzikaler. Meer diepte, rust en autoriteit. De totale winst is groot te noemen!

      De gedachte dat een afscherming als een antenne zou werken als deze slechts aan 1 zijde is aangesloten vind ik niet geheel juist. Natuurlijk zit hier wel een kern van waarheid in, maar de afscherming gaat pas echt als een antenne werken als de afscherming als een litze in elkaar gedraaid wordt om vervolgens met een bepaalde lengte uit te steken. Bedenk hierbij dat ieder audiocomponent met een display min of meer hetzelfde is als een afscherming van een kabel die slechts aan 1 zijde is aangesloten. Het display is het gat in de behuizing waar dit bij de kabel het deel is waar de afscherming niet is aangesloten. In de industriële automatisering zijn gaten in schakelpanelen (voor bijvoorbeeld een ventilator) een doorgang voor EMI. Om dit tegen te gaan zijn hiervoor zogenaamde EMC ventilatoren. Met deze EMC ventilator kan het gat in de behuizing worden afgedicht.

      De vergelijking tussen audio componenten en industriële toepassingen wil ik niet te veel doortrekken, omdat de invloeden van afschermingen voor de audio toepassingen echt anders zijn. Een klein voorbeeld een afscherming om een kabel versterkt de crosstalk van de aders binnen de kabel. Dit is geen probleem voor industriële toepassingen, maar dit is wel hoorbaar op een audiosysteem.

        1. Dit is iets wat ik zelf niet eerder geprobeerd heb. Eigenlijk ben ik best wel verbaast over de positieve impact. Vreemd dat de engineers aangeven dat je dan juist rotzooi het apparaat in zou trekken. De behuizing van het apparaat is namelijk ook een antenne. Zowel de behuizing als de afscherming van de kabel zijn verbonden met hetzelfde contact in de IEC aansluitstekker. Een antenne is in mijn beleving alleen een antenne als deze is verbonden met een punt waar de energie naartoe kan. Dit is in dit geval de beschermingsleiding…. en deze gaat (vanwege het aardpotentiaal) vooral het apparaat uit en niet in. Natuurlijk gaat het hier om heel kleine spanningen en stroompjes. Hierdoor kunnen door schommelingen van het aardpotentiaal ook sluipwegen en omwegen genomen worden naar punten waar het potentiaal nog beter is. Volgens mij maakt het in die zin niet uit aan welke zijde van het powercord de afscherming verbonden is… de beschermingsleiding is namelijk aan beide zijden verbonden.

          Wat volgens mij belangrijk is, is te bedenken waar de ruis vandaan komt. Gaat het om externe ruis of misschien wel om interne ruis. Met andere woorden misschien gaat het juist wel om ruis die zich al op de kabel bevindt. Deze ruis is misschien wel afkomstig van het audiocomponent en beïnvloed met zijn weg naar buiten juist wel de naastgelegen interconnects. Dit is ineens niet meer mogelijk als de afscherming is aangesloten op de apparaatzijde.

    2. Bij power-cables is het zéér afhankelijk van de set. Hoe is die intern geaard en wat ga je allemaal aan elkaar hangen… Niet shielden mag prima met power-cables, omdat de twist al veel buitenhoudt.

      1. Dit argument hoor ik inderdaad wel vaker. Misschien als we even andersom denken. Dus niet de kabel als antenne, maar juist als zender. Als je bijvoorbeeld een veldsterkte meting doet op een niet afgeschermde kabel dan kun je op een paar centimeter afstand gemakkelijk >500 nanotesla meten, terwijl dit op een goed afgeschermde kabel slechts een enkele nanotesla bedraagt. Deze veldsterkten beïnvloeden direct alles in de omgeving.

        Hiernaast zou ik verschil maken voor de aangesloten apparaten. Een versterker met een hoge stroom vraag veroorzaakt sterke magnetische velden op laagfrequent gebied rond een niet afgeschermde voedingskabel. Terwijl een digitaal component juist veel kleinere hoogfrequente velden kan veroorzaken.

        Met het twisten van kabels wordt de kabel inderdaad minder beïnvloedbaar van buitenaf. Wel wordt de kabel licht inductief door de twist, dit is een ander aspect maar dit kan opzichzelf ook invloed hebben op de sound. Tegelijkertijd en afhankelijk van de lengte is een kabel ook capacitief. Ik denk dat het belangrijk is dat deze inductiviteit en capacitiviteit in verhouding zijn. Hiernaast zal de getwiste kabel wel veldsterkten als een spiraal rondzenden.

        Mijn ervaring is dat afschermen altijd de voorkeur heeft en katoen of zijde veel ruis kan afvangen. Steeds vaker zie ik dat fabrikanten katoen in kabels verwerken. Dit heeft direct een opklarend effect op de sound.

        Groeten,
        Wijnand

  2. Misschien ten overvloede nog een kleine toevoeging. Ik zag een stukje staan over EMC-standards. Ik vind dat deze term vaak verwarrend gebruikt wordt. EMC Elektromagnetische compatibiliteit (even uit mijn hoofd) gaat over de compatibiliteit t.o.v. EMI. Een apparaat moet in een bepaalde omgeving kunnen functioneren zonder verstoord te raken en het mag andere apparaten in deze omgeving niet kunnen verstoren. Het apparaat is dan compatibel met de omgeving waar het moet werken. Ik denk dat al onze audio componenten sowieso compatible zijn met de omgeving waarin we deze gebruiken. Als een audiocomponent naast een grote frequentie regelaar (aandrijving van een elektromotor) wordt geplaatst dan zijn beide componenten niet compatibel met elkaar. In de industrie is de standaard inderdaad altijd de afscherming aan 2 zijden verbinden. Het liefst direct op de behuizing, maar op een interne EMC klem binnen de behuizing werk even goed… de afscherming blijft namelijk gesloten. Uiteindelijk is de aarde wel heel belangrijk.

    Terug naar audio. We kunnen dit natuurlijk 1op 1 over nemen, maar de invloeden liggen volgens mij op een heel ander vlak. Hoewel t.o.v. schakelende elektronica is er een directe parallel.

    Ik las ook over ruis wat niet zou worden afgevoerd als de afscherming slechts aan 1 zijde verbonden is. Dit is volgens mij afhankelijk van de voedingsbron waaruit de ruis ontstaan is. Gaat het om ruis wat ontstaan is in het systeem of uit de directe omgeving, waarbij alles gevoed wordt vanuit de transformator in de buurt, dan zal dit volgens mij gewoon afvloeien. Dit is waarschijnlijk 99% van alle ruis en EMI.

    Sowieso zou ik normale interconnects digitaal en analoog aan beide kanten de afscherming verbinden, met uitzondering van Ethernet (deze afhankelijk van de plaatsing)

    In het geval van powercords afhankelijk van de opbouw van de kabel, het aantal gebruikte voedingsgroepen, stekkerblokken en ligging van de kabels.

  3. Ik heb zelf Supra Lorad kabels gemaakt en de instructie gevolgd op Youtube ‘How to assemble a LoRad cord set with basic tools’. Daar sluiten ze de drain wire ook heel bewust alleen aan op de wandcontactdoos zijde.

    En ik vraag mij af hoe Audioquest ze afmonteerd. Want hoe zit het dan met de AudioQuest NRG-Y2 kabel. Daar hebben ze ook een drain wire aangesloten terwijl het bedoeld is voor een niet geaard apparaat. Dus ook alleen aan de wandcontactdoos zijde aangesloten.

      1. Even snel account aangemaakt om hierop te reageren,

        Het ‘toeval’ wil dat ik juist DIY netkabels ga maken en ik flink in de materie ben gedoken.
        Ik kwam ook de video van Paul tegen en twijfelde niet aan Paul zijn expertise, maar nu ik dit artikel lees en mijn andere research er naast hou weet ik het allemaal niet meer.

        De één zegt dit en de ander dat, dus ik heb mijn vraag ‘wat te doen met shielding’ ook maar even gesteld aan Darren & Duncan van de ‘The Hifi podcast’ (leuke podcast trouwens). Darren is engineer bij Ps Audio dus misschien dat hij hier wat meer ‘licht’ op kan schijnen.

        Ik zal deze ‘test’ dus met bovengemiddelde interesse volgen, want uiteindelijk moet het verschil gehoord worden. Misschien leuk om ook een kabel te maken die alleen gekoppeld is aan de male-connector en deze te vergelijken met de reeds gemaakte kabel.

        Immers hifi lijkt soms de regels van de wetenschap te tarten.

          1. Even een update van mijn kant,

            Darren en Duncan van ‘The Hifi podcast’ hebben mijn vraag behandeld. Erg tof!
            Maar wijzer wordt ik er niet van.
            Zei zeggen: shield van de powercable altijd alleen aan de male-connector zijde vastmaken aan de aarde. Dus precies zoals Paul in het filmpje uitlegt.
            Omdat shielding zorgt voor extra weerstand.
            Duncan ontwerpt ook zelf kabels en geeft aan dat het eigenlijk altijd zo gedaan wordt en dan dezelfde uitleg als Paul.

            Mocht je het willen horen: https://podcasts.apple.com/us/podcast/shielding-grounding-draining-and-isolation/id1532674642?i=1000535419251

            En dan vanaf ong. de 58ste minuut.

            Over interlinks hebben ze de rest van de podcast nodig gehad om het uit te leggen, erg interessant en het blijkt dat ze daar weer van zeggen: ligt aan je apparatuur. In tegenstelling tot power cables waar ze eigenlijk zeggen: altijd doen zoals Paul het heeft gezegd.

            1. Ja, het is bizar he? Ik zeg ook wel een beetje in het artikel dat power-cables een lastig item zijn. Het ligt er een beetje aan wat je doel is. Wil je EMI tegengaan, dan moet je echter wel aan beide kanten verbinden. Anders doet het shield niets… ALs je aan één kant koppelt, maak je echter wel in feite een lange antenne. En daar ben ik dan weer niet van… Blijft wel wat lastige materie.

      2. Hoi Jaap, nee inderdaad Paul McGowan is zeker geen amateur. In het verleden poste ik ontzettend veel op het forum van PSAudio. Ik heb ontzettend veel kabels getest en hierover gepost. Ook heb ik Paul ooit gevraagd wat volgens hem een goede voedingskabel maakt en hierbij wat argumenten aangevoerd. Zijn eerlijke antwoord was toen eigenlijk weten we dat helemaal niet. We bouwen verschillende een kabels en gaan luisteren totdat we weten wat goed klinkt. Natuurlijk bouw je op deze manier veel ervaring op en zullen zij nu veel meer kennis hebben dan 10 jaar geleden. Ik heb toen een thread geopend en heb toen een aantal kabels zelf gebouwd, dit met ondersteuning van de jongens uit Rhenen (Pink Faun). Deze kabels waren allemaal slechts aan de bron zijde verbonden met de afscherming.

        Wat je schrijft dat als je slechts aan 1 zijde verbind dat je dan geen EMI tegenhoudt begrijp ik niet helemaal. Elektro magnetische interferentie komt van buiten of van binnen de kabel… of apparaat. Dit is een vorm van ‘inductie’ veldsterkten en dit kan op allerlei frequenties plaatsvinden. Wat wenselijk is, is dat dit rechtstreeks wordt afgevoerd richting de voedingsaarde en niet gedeeltelijk via de apparaten onderling, waarbij ook de interlinks betrokken zullen worden.

        Ik zou graag 4 verschillende vormen van EMI willen aanstippen.

        1. EMI ontwikkeld binnen de kabel
        2. EMI ontwikkeld buiten de kabel
        3. EMI ontwikkeld binnen een audio component
        4. EMI ontwikkeld buiten een component

        Deze 4 vormen dienen in mijn ogen op verschillende wijzen te worden aangepakt. Afhankelijk van de situatie kabel keuze component keuze en wijze van aansluiten zullen bepalen of het wenselijk is om de afscherming aan 1 of 2 zijden te verbinden.

        Wat hierbij belangrijk is, is bijvoorbeeld de dikte van de beschermingsleiding in de voedingskabels, omdat in de contactdozen ook slechts een beperkte diameter op de contacten beschikbaar is. De beschermingsleiding is dan al voldoende in staat om EMI van een component af te voeren. Het scherm zal dan geen bijdrage kunnen leveren. Wel kan het scherm dan EMI uit de omgeving afvangen en richting de voedingsaarde afvoeren, zonder een deel over de behuizing en massa van de componenten te voeren.

        Er is nog veel meer te beschrijven natuurlijk, maar 1 duidelijke oplossing is er volgens mij niet. Het is altijd de situatie!

Geef een antwoord