Skjerming av komponent med MU-metall folie?

JMM · 23.10.2018

Etter å ha fått en ny forsterker i hus har jeg nå litt støy når jeg spiller vinyl og tenker å høre om dette enkelt kan bøtes på.

Platespilleren står på hylla over forsterkeren og med forrige forsterker var det ingen problemer å spore. Da brukte jeg step-up og innebygd MM-RIIA, mens jeg nå foreløpig benytter forsterkerens innebygde MM/MC-RIIA. Det er ikke snakk om jordingsbrum, men svak magnetisk brum som øker i takt med volumøkning. Ikke tilstrekkelig til å være til faktisk sjenanse under spilling, men likevel selvsagt til sjenanse for underbevisstheten.

Det jeg da lurer på er om innkjøp av selvklebende MU-metall folie og montering av denne i "taket" over forsterkeren trolig vil ta rotta på problemet?

- JM

Armand · 23.10.2018

MU-metal hjelper mye siden det vil lede de magnetiske feltene og hindre at de kan spre seg til platespilleren. Det er MU-metallets høye permeabilitet som gjør det så effektivt. Se en liste over metaller her: https://en.wikipedia.org/wiki/Permeability_(electromagnetism)

Noen ville foreslå å bruke kobber eller aluminium, men det er ikke mer effektivt enn luft(!) for magnetiske felter. (Se på listen). Et bra alternativ er en jernplate. Tykkelsen er nemlig avgjørende, og en jernplate på 3mm er nok bedre enn MU-metallfolie på noen tidels millimeter. Et tynt lag MU-metall vil fort gå i metning og ikke klare å lede hele magnetfeltet. Et tynt lag MU-metall helt inntil en kraftig trafo vil altså ikke har så stor effekt. Da er det bedre å skjerme den følsomme elektronikken der den er.
Lakkert kan jo en jernplate fungere som en fin vibrasjonsdempende plattform for platespilleren også. Hør med et sveiseverksted.

Uansett ville jeg først forsøkt å øke avstanden mellom forsterker og platespiller for å verifisere at det faktisk er magnetfelt som skaper problemene.

EDIT: Velkommen til forumet forresten

EDIT 2: Se her:
https://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=mumetal
https://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=shielding-materials

Audiomix · 23.10.2018

"Da brukte jeg step-up og innebygd MM-RIIA, mens jeg nå foreløpig benytter forsterkerens innebygde MM/MC-RIIA."

Dine to oppsett er ikke sammenlignbare mht støy.
Et MC trinn vil gi merkbart mer støy.
Gå tilbake til step up trafo og MM RIAA.
La oss få høre hva du opplever.

JMM · 24.10.2018

Armand: mange takk for info og forslag. Skal forhøre meg med verksted og blikkenslagere. Ellers er forandring av plassering og avstand forsøkt og det er definitivt snakk om svak magnetisk støy.

Audiomix: om jeg ville tilbake til step-up og MM-RIIA så var jo det hele et ikke-problem og ingen tråd hadde blitt opprettet.

Audiomix · 24.10.2018

JMM skrev:
Armand: mange takk for info og forslag. Skal forhøre meg med verksted og blikkenslagere. Ellers er forandring av plassering og avstand forsøkt og det er definitivt snakk om svak magnetisk støy.

Audiomix: om jeg ville tilbake til step-up og MM-RIIA så var jo det hele et ikke-problem og ingen tråd hadde blitt opprettet.

Skjønner det.
Det nytter ikke å skjerme seg mot støy som genereres av et forsterker trinn.
Gå tilbake til start som det heter og finn ut.

JMM · 24.10.2018

Damn and blast. Jaja, jeg får i alle fall se om jeg får lånt en plate, for å få testet saken.

Vil ikke stråling fra forsterkeren i det minste attenueres av en plate eller folie festet i underkant at hyllen under? Det er kun snakk om aldri så lite støy - på lave volum er det ikke merkbart, men når jeg vrir litt opp er det akkurat nok til at sjelefreden blir forstyrret.

Barbaresco · 24.10.2018

Minker støyen dersom du strekker ut kablene og øker avstanden mellom boksene? Hvis det er magnetisk, taper feltene seg sterkt med avstand. Hvis det følger kablene (jordsløyfe) vil det være konstant. Jeg hadde en gang en støy fra varmekablene i gulvet når spilleren stod helt nedpå. Med å løfte den ørlite forsvant støyen helt.

JMM · 25.10.2018

Barbaresco skrev:
Minker støyen dersom du strekker ut kablene og øker avstanden mellom boksene?

Det stemmer, støyen forsvinner når komponentene får litt avstand mellom seg.

Snickers-is · 25.10.2018

Dette er et stadig tilbakevendende tema innen elektronikk. Jeg føler selv at jeg har vært usikker på ett og annet her, selv om teoriene i bunn og grunn ikke er så kompliserte. Derfor kjørte jeg noen simuleringer:

Her ser vi en firkant til venstre, det er selve kretsen. Jeg kjører 1A i den og 1000 viklinger. Den har ingen kjerne så den støyer fælt. Selve simuleringen er såkalt aksesymetrisk. Aksen ligger litt ute av bildet på venstre side. Alt i bildet går i sirkel rundt den. De fire linjene mellom de to blokkene er tre blokker der jeg skifter ut hvilket materiale hver av de tre skal være. Normalt er den første og den siste luft, mens jeg skifter materialet i midten. Blokken til høyre er dermed en ring av stål, og det vi er ute etter er å se hvor mye magnetisk felt den klarer å plukke opp. Stålet jeg har benyttet er såkalt 1010, en ganske vanlig stålkvalitet i høyttalermotorer. Hvert lag er 0,25mm tykt.

Skjermbilde 2018-10-25 18.58.31 50Hz.jpg

Her er det kun luft mellom spolen og stålringen, og frekvensen er 50Hz. Her plukkes det opp ganske mye magnetisk felt.

Skjermbilde 2018-10-25 19.02.42 50Hz copper.jpg

Her er det midterste laget i kobber. Det har praktisk talt ingen effekt.

Skjermbilde 2018-10-25 19.04.11 50Hz staal.jpg

Her har jeg skiftet til stål. Det ser ut til å fungere som en fullstendig blokkering for 50Hz støy.

Skjermbilde 2018-10-25 19.06.44 50Hz mu metal.jpg

Her har jeg benyttet meg av mu-metall. Det går lettere i metning, noe som gjør at det ikke klarer å blokkere ut 50Hz like effektivt. Husk at dette er et relativt kraftig felt, så denne simuleringen sier lite om hva som skjer ved veldig svake felt.

Skjermbilde 2018-10-25 19.10.32 10kHz copper.jpg

Her er frekvensen skrudd opp til 10kHz. Vi kan se her at kobber ikke bare har moderat effekt, men også at feltet plukkes opp betydelig lettere.

Skjermbilde 2018-10-25 19.12.00 10kHz steel.jpg

Stål har noe effekt, men ikke i nærheten så god effekt som ved lave frekvenser.

Skjermbilde 2018-10-25 19.13.27 10kHz more steel.jpg

Om vi dobler opp med stål blir effekten noe bedre.

Skjermbilde 2018-10-25 19.14.46 10kHz triple steel.jpg

En tredobling øker effekten ytterligere.

Skjermbilde 2018-10-25 19.15.55 10kHz doube steel and airgap.jpg

Tar vi ut det midterste laget og lar det være luft ser vi at effekten forsterkes ytterligere.

Skjermbilde 2018-10-25 19.18.47 10kHz mu metal.jpg

Her ser vi igjen at mu-metallet går i metning. Ett lag her altså. Man får en motsatt effekt der mu-metallet faktisk yter dårligere enn kobber.

Skjermbilde 2018-10-25 19.20.14 10kHz double mu metal.jpg

Med to lag ser det ut til å yte bittelitt bedre.

Skjermbilde 2018-10-25 19.22.34 10kHz triple mu metal.jpg

Med tre lag nærmer det seg ytelsen til 3 lag stål.

Skjermbilde 2018-10-25 19.23.46 10kHz double mu metal and gap.jpg

Med luftgap kommer metningsproblemet tilbake igjen.

Skjermbilde 2018-10-25 19.26.10 1MHz copper.jpg

Her kan vi tydelig se at ved 1MHz begynner kobber å fungere som skjerming.

Skjermbilde 2018-10-25 19.29.54 1MHz triple steel.jpg

Skjermbilde 2018-10-25 19.28.46 1MHz double steel.jpg

Skjermbilde 2018-10-25 19.27.43 1MHz steel.jpg

Her kan vi se forskjellen på 1, 2 og 3 lag stål ved 1MHz

Skjermbilde 2018-10-25 19.31.15 1MHz double steel and gap.jpg

Med luftgap mister stål noe av effekten ved 1MHz

Skjermbilde 2018-10-25 19.32.48 1MHz steel copper steel.jpg

Bytter man ut luftgapet med kobber blir det veldig bra.

Skjermbilde 2018-10-25 19.34.07 1MHz mu metal copper mu metal.jpg

Mu-metall - kobber - mu-metall klarer seg også bra ved 1MHz

Skjermbilde 2018-10-25 19.35.48 50Hz steel copper steel.jpg

Mens selv ved 50Hz fungerer også stål-kobber-stål -løsningen svært godt.

PS: Husk at dette er høyeffekt på tynne plater. Metning av mu-metallet betyr veldig mye for resultatene her.

Snickers-is · 25.10.2018

Så har jeg forsøkt meg på en simulering med 1/100 av effekten. Legg merke til at skalaen nå er endret:

Skjermbilde 2018-10-25 23.02.52 10kHz LP luft.jpg

Her kjører jeg 10kHz, 0,01A og bare luft mellom spole og stål.

Skjermbilde 2018-10-25 23.03.41 10kHz LP stål.jpg

Her er det ett lag stål.

Skjermbilde 2018-10-25 23.04.49 10kHz LP mu metal.jpg

Og her er det ett lag mu-metall. Her er det neppe snakk om noen metning.

Skjermbilde 2018-10-25 23.06.48 10kHz LP copper.jpg

Og til slutt ett lag med kobber, før vi begynner på flere lag.

Skjermbilde 2018-10-25 23.07.42 10kHz LP steel copper steel.jpg

Her er vi tilbake på stål-kobber-stål -kombinasjonen igjen.

Skjermbilde 2018-10-25 23.09.33 10kHz LP steel copper mu metal.jpg

Så har jeg skiftet det siste laget med mu-metall for å se om den høye permeabiliteten kan hjelpe oss (noe det ikke ser ut til at den gjør i særlig grad ved 10kHz).

Så har jeg skrudd opp strømmen til 1A igjen, og beholder frekvensen 10kHz. Her er skalaen tilbake til det den var i forrige innlegg:

Skjermbilde 2018-10-25 23.13.09 10kHz steel copper mu metal.jpg

Her har vi samme konfigurasjon som rett over, med mu-metall lengst til høyre.

Skjermbilde 2018-10-25 23.13.58 10kHz steel copper steel.jpg

Så til slutt har jeg satt tilbake stål som siste materiale, fortsatt 10kHz og 1A. Det ser jo ikke ut til at mu-metall har så voldsomt mye for seg utover det man kan oppnå med stål.

Audiomix · 26.10.2018

Mu metall er nok vesentlig enklere å jobbe med. Lavere vekt for samme demping.
Og MYE dyrere.

JMM · 26.10.2018

Det må man kalle opplysende. Mange takk til Onkel Snickers for at du gadd å tegne og forklare!

Da ser jeg for meg at en tynn stålplate kan klare biffen hvis støyen er lav nok, noe jeg tror den er. MU-metal trenger jeg i alle fall ikke styre noe mer med. Imidlertid får jeg først eksperimentere noe mer med plassering, siden det hele kanskje kan løses på den måten.

Mange takk igjen!

Snickers-is · 26.10.2018

Audiomix skrev:
Mu metall er nok vesentlig enklere å jobbe med. Lavere vekt for samme demping.
Og MYE dyrere.

Jeg mistenker at sånn dempefolie til trafoer ligger ganske nær stål i ytelse. La du merke til at det var 0,25mm sheets jeg simulerte med?

Armand · 27.10.2018

Rent jern er bra saker og bedre enn stål, men jeg vet ikke hvor man kjøper det. Husk at det er stor forskjell på ståltyper. De går helt fra permeabilitet på 50 til 4000. Jeg har brukt noe som heter trafoblikk til mine skjermingsbehov. Det er det trafoprodusentene bruker i kjernen på trafoene og jeg kjøpte en rull fra Noratel med 0,1mm tykt blikk som de bruker i kjernen på sine ringkjerner. Jeg spurte hva det var laget av, men fikk ikke noe annet svar enn at vet var en jern-legering.
Veldig interessante simuleringer snickers. Vi fikk bekreftet at ved 50Hz så er kobber verdiløst og at man like godt kan bruke jern/stål i stedet for MU-metall så lenge man bruker nok. Kunne du sett på hvor tykt lag jern man må ha for å oppnå like god skjerming som MU-metall ved 50Hz? Ett lag og svake felt.

Snickers-is · 27.10.2018

Jeg holdt meg på 0,25mm, og da får jeg ingen synlig forskjell på 1010-stål og mu-metall. Jeg integrerte selve arealet av den ytre jernringen og fikk ut en magnetisk feltenergi på 2.85666e-013 Joules med 1010-stål og 2.26179e-013 Joules med mu-metall. Med 2 lag stål er vi nede på 2.39435e-013 Joules. Jeg forsøkte å lage en helt omsluttende kapsling, da steg verdien til 1.50561e-012 Joules. Flytter jeg stålskjermen 0,25mm bort fra stålringen synker verdien til 2.39946e-013 Joules. 2 lag stål med luftspalte mellom gir 1.76137e-013 Joules. Med kobber mellom stållagene får jeg 1.73124e-013 Joules. Gjør jeg i tillegg kobberkapslingen omsluttende får jeg 1.72359e-013 Joules. Erstatter jeg begge lagene med stål med mu-metall får jeg 1.58094e-013 Joules.

Armand · 28.10.2018

Nå kan ikke jeg noe om FEMM, men jeg synes det er rart at du ikke ser større forskjell på MU-metall og stål. MU-metall er jo mange ganger bedre enn stål og har blitt brukt i årtier i forbindelse med skjerming i CRT-TV og andre applikasjoner med kraftige felt og sensitiv elektronikk.

Snickers-is · 28.10.2018

Mu metall har litt høyere metningspunkt pr påtrykt felt, men det går jo veldig mye fortere i metning. Dessuten er jo ikke nødvendigvis skjermingsegenskapene direkte ekvivalente med permeabiliteten.

Sånn ser BH-kurvene ut:

Mu metall
Vis vedlegget 514997

Her ser man hvor raskt Mu metall går i metning.

1010 stål
Vis vedlegget 514998

Her kan man se at de har benyttet en helt annen x-akse. Jeg fant en annen datakilde for mumetall med samme x-akse:

Mu metall #2
Vis vedlegget 514999

Her er metningsnivået til en del materialer ved H= ca 80A/m
Mu metall: 0,6T (begynner å gå i metning rundt 35A/m felt/0,55T)
1010 stål: 0,21T
1006 stål: 0,48T
1020 stål: 0,17T
Paramagnetisk ferritt: 0,15T
Rent jern: 1,1T
Supermalloy: 0,785 (går i metning allerede rundt 2A/m felt/0,6T)
Sinimax: 0,78T
78 Permalloy: 0,88
Moly Permalloy: 0,73T (går i metning ca her)
Supermundur: 2,13T (Ja, du leste riktig)
M14 stål: 0,9T
M15 stål: 0,82T

Jeg forsøkte å skru ned feltet til 0,0001A (fra tidligere 0,01A) og fikk egentlig eksakt samme bittelille forskjell på stål og mu-metall. Supermalloy har jo på sin side ekstrem permeabilitet, men slår ut bare ca 1% bedre enn mu-metall. Supermendur ender opp ca midt mellom mu-metall og stål, men da altså kun med 10-20 prosent forskjell.

Jeg tror nok at konklusjonen her må være at et materiale fjerner ikke magnetfeltet men tar det snarere opp i seg. Dermed blir designen på selve løsningen (plassering av sensitive komponenter vs skjerm osv) langt mer vesentlig enn hvilket skjermingsmateriale man benytter seg av.

Her er vi tilbake på 10kHz, 1A og ett lag stål:

Her er avstanden økt med 1mm. Alt annet er likt:

Jeg forsøkte også med stål, kobber, stål. Det gir ikke noen interessante bilder, men feltet endrer seg fra 2.74763e-009 Joules til 2.17162e-009 Joules. Som vi ser kan man godt kompensere en del skjermingsutfordringer med bittelitt avstand i kombinasjon med en mer moderat skjerm.

Så la oss teste om stålet kan slå mu-metall med bittelitt ekstra avstand (magnetisk feltenergi):
Mu-metall, 0,01A, 1kHz: 4.69784e-012 Joules
1010 stål, 0,01A, 1kHz: 6.42289e-012 Joules
1010 stål, 0,01A, 1kHz, og 2mm ekstra avstand: 4.47526e-012 Joules

Armand · 28.10.2018

Blir forskjellene mellom stål og Mu-metal større hvis du kjører 50Hz i stedet for 10kHz? Er metningen problemet? Det jeg har lest meg til er at man bør skjerme kilden med stål, ha god avstand og så til slutt skjerme den sensitive delen med Mu-Metal.

Skjerming av komponent med MU-metall folie?

Diskusjonstråd Se tråd i gallerivisning

JMM

Slava Ukraini!

Armand

Bransjeaktør

Audiomix

Bransjeaktør

JMM

Slava Ukraini!

Audiomix

Bransjeaktør

JMM

Slava Ukraini!

Barbaresco

Hi-Fi freak

JMM

Slava Ukraini!

Snickers-is

Bransjeaktør

Snickers-is

Bransjeaktør

Audiomix

Bransjeaktør

JMM

Slava Ukraini!

Snickers-is

Bransjeaktør

Armand

Bransjeaktør

Snickers-is

Bransjeaktør

Armand

Bransjeaktør

Snickers-is

Bransjeaktør

Armand

Bransjeaktør

Diskusjonstråd Se tråd i gallerivisning