Dell MFP 1600n

Got this one from the owner with the hint „device is working, only toner is missing and there is no windows driver anymore“. It stood in a cellar for some years.

The 1600n is an ADF (multipage) scanner, a copier, a printer and a FAX device. It understands Postscript and PCL. It has a 100MBit/s LAN connector. Internally it has a166MHz (ARM-based) CPU and 32MB built in RAM. Firmware can be uploaded via USB and LAN. So it is an interesting device built 2005.

This printer is sold by Dell but designed and produced by Samsung. Samsung sells this printer with another name SCX-4920N.

Just from looking at it, the device looks good. So I take it with me and powered it on. No reaction.

My first idea was that this is due to a power supply fault, mostly caused by faulty power caps.  After I’ve got the service manual from Internet I was able to remove the power supply board from the bottom of the printer. The service manual says that the board must be reached from the top by removing nearly everything, but it is possible without any problem to remove the board from the bottom. Just about ten screws and some connectors.

All the device parts smelt of magic smoke.

The first problem was instantly visible. A big cap (1500uF 10V) was faulty. I replaced the cap. Examining the board shows seven 3K3 resistors in parallel which went very hot in the past, but measured ok.

One additional resistor at another place on the board (see images) also went hot but was also still ok. I supposed that this was just a follow up problem of the faulty cap and powered the device on.


The faulty cap (brown and ugly) and the resistors

 


R124 went also hot in the past, but looks still ok.

 


That was the remaining capacity from the 1500uF cap

And: tada, it booted up, made some good motor sounds and displayed that there was no toner and no paper. Good so far.


After first boot: Firmware versions

Next I hooked the device to my LAN. No connectivity. When I opened the device, I saw that the network card came out of its internal connector, maybe by brute force from the outside. I plugged it back into the connector and: LAN was working.

Checking the internal web server of the printer I saw that it had printed only ~29000 pages which is not much for a laser printer.


Controller board with network board on top (left)

 

So I decided to check the device further and ordered a toner cartridge. I found out that the printer part of the device is well working and fast. The scanner and copier were untested but I noticed before that the lamp never shined. Hm.

And when moving the Dell around, I heard some part tumbling inside. I found that it was a small but heavy inductance jumping around in the scanner case ;-(

So I removed the scanner part and opened it.


Cable flow for the ADF

 


Cable flow for display/control pad

I found that the CCFL inverter was mostly destroyed by heat coming from too much current. The PCB went very hot, the solder melt and the heavy inductivity fell out. The heat even more increased and the PCB became ash in parts.


Destroyed CCFL inverter. The transformer is still ok, but the other parts look bad. This cannot be repaired but must be replaced. It is an inverter for two lamps.

 

 


Solder side of CCFL inverter

Transistors are 2 x 2SD1857

 


Here the inductivity can be seen

And I found even more a problem. A small inductivity on the CCD PCB also went hot in the past. It measured ok and was not replaced.


The small inductivity with heavy signs of too much current…

The complete CCD/inverter/scanner unit. It seems to have part number 1000128-0005 and is maybe also used in Xerox C20/M20 laser MFPs and others (have not tested this)

The CCFL inverter is totally destroyed. Original is a COTEK 68200066-C000C4. Could not find that anywhere.So I decided to replace it with another CCFL inverter. I ordered several inverters (Pollin has them cheaply). Of course these replacements will not fit as they arrive in the scanner unit. But my idea was to find an inverter that works electronically well with the Dell 1600n and then etching a new PCB that fits exactly, reusing the parts from the new inverter.

Power supply to the CCFL inverter is 27.5V DC (usually inverters are made for 12V or 24V, so this is maybe wrong?). I checked the transformer which is ok and seems to work best at 114Khz.

Inverters arrived some days later. I used another COTEK inverter with 24V AC input. Reworking the PCB was not required. I had to clean all mirrors inside the CCD unit because they were blinded by the magic smoke that came from the PCB and its parts when it burned. After that I could make copies and scans. But there were new issues:

  • The burning PCB had melted the plastics of the CCD unit. During  a scan, the deformed unit collided with the cover and so the scan was not complete.
  • The copy function produced grey to black vertical lines for unknown reason. The mechanical problem that arises during scanning was not a problem here, because the CCD unit does move only a small part during copying without colliding with the cover.

Hm, the scanner/CCD unit is giving multiple problems…

This scanner/CCD part is named „ELA HOU-CCD MODULE“ numbered JC96-02759A. This unit is also used in the Samsung product SCX-4920 and other printers. So it is not hard to replace it as a complete part.

… to be continued

Reparatur eines Samsung Syncmaster 204B – Bild flimmert

Kurz nach Ablauf  der Garantie zeigte mein Samsung Syncmaster 204B folgendes Fehlerbild: Der Bildschirm flimmert nach jeden Neueinschalten. Das Flimmern beginnt mit einer niedrigeren Frequenz und der Bildschirm ist während des Flimmerns öfter in Dunkelphasen als in Hellphasen. Die Flimmerfrequenz erhöht sich dann innerhalb ca. einer Minute, der Anteil der Hellphasen erhöht sich auch und schließlich geht der Monitor in eine normale Darstellung ohne Flimmern über. Mehrfaches Einschalten ist oft erforderlich, um den Bildschirm so zur Anzeige zu bringen. Manchmal bleibt er ganz dunkel, durch Neueinschalten ist er aber immer zum Funktionieren zu bewegen.

Suche im Internet zeigt: Dies ist ein bekanntes Problem der Samsung Syncmaster-Geräte. Im Syncmaster wurden Elektrolyt-Kondensatoren verbaut, die entweder mindere Qualität haben oder nicht innerhalb ihrer Spezifikation betrieben werden.

Es handelt sich um zwei Kondensatoren 820 Mikrofarad, 25Volt, bis 105 Grad Celsius einsetzbar. beide Kondensatoren sind in der Schaltung parallelgeschaltet.

Ich habe diese Kondensatoren durch zwei Kondensatoren mit 35V Spannungsfestigkeit ersetzt. Mangels genauen Ersatzwerten habe ich 1000+470 Mikrofarad genommen, Betriebstemperatur ebenfalls 105 Grad Celsius. Dies ist von der Kapazität etwas niedrig, hat aber im Dauertest (Reparatur ist ca. 3 Jahre her) auch funktioniert. Ich würde aber immer zum Ersatz mit gleichen Kapazitätswerten wie beim Original raten.

Beim Einlöten der Elektrolyt-Kondensatoren unbedingt auf deren Polarität achten. Der Minus-Pol des Kondensators ist meist durch einen dicken Strich auf der Kunststoffhülle gekennzeichnet. Im Zweifelsfalle immer ein Foto/Video (Handy!) von den Originalkondensatoren VOR dem Auslöten machen, so dass Sie die neuen Kondensatoren später polungskorrekt einsetzen!

Das Zerlegen des Geräts und das Ersetzen der beiden Elkos ist im folgenden beschrieben.

Hinweis 10/2012: Ich habe mittlerweile viele positive Zuschriften von Lesern erhalten, die auf die unten beschriebene Weise Ihren Samsung Monitor reparieren konnten. Aus den Zuschriften kann ich manchmal entnehmen, dass offensichtlich auch nicht sachkundige Personen diese Reparatur erfolgreich durchgeführt haben. Dass Laien Ihren Bildschirm zerlegen, irgendwo Kondensatoren bestellen und diese einlöten, das hätte ich beim Schreiben des Textes ehrlich gesagt nicht gedacht. Ganz klar gesagt: Ich rate diesem Personenkreis von einer Reparatur ab. Falls Sie zu diesem Personenkreis gehören, suchen Sie sich in Ihrem Bekanntenkreis jemanden, der fachlich geeignet ist.

Vor dem Öffnen: Um eventuelle Restladungen im Gerät abbauen zu lassen, das Gerät am besten ohne Netzkabel in der Steckdose einige Stunden stehen lassen.

Zerlegung

Das Plastikgehäuse besteht aus zwei Schalen (Vorderschale und Hinterseite), die in „marktüblicher“ Weise durch von aussen nicht zugängliche Plastikhaken ineinander verhakt sind. Um das Gehäuse zu öffnen, müssen diese Haken auseinandergedrückt werden, ohne dabei die Haken oder das Gehäuse selbst zu zerstören.

Das Gerät wird zunächst mit dem Display nach unten auf eine weiche Unterlage gelegt. Damit wird verhindert, dass beim Zerlegen Kratzer etc. entstehen.

Ich habe das Gerät mittels mehrerer Schraubenzieher auseinandergedrückt. Professioneller und ganz ohne Kratzer/Spuren geht es mit einem speziellen Werkzeug „Spudger“ genannt, unten ein Bild von einem solchen Teil. Es ist z.B. via ebay aus Fernost erhältlich und dient auch der Öffnung von Tablet-PCs und Handys.

Ein billiger „Spudger“ aus China, ca 12 cm lang. Kostenpunkt ca. 5 Euro.

 


Der unzerlegte Syncmaster

Danach wird der Fuß entfernt. Dazu sind zwei Schrauben zu lösen.


Hier wurde der Fuß gelöst.

Nun wird das Vorderteil (Silbern) vom Hinterteil (Schwarz) gelöst.


Beginnend an den Einstellknöpfen wird das Vorderteil vom Hinterteil gelöst. Dazu sind Plastikteile („Haken“), die die Vorder- und Rückseite miteinander verhaken, durch Drücken nach hinten nacheinander zu lösen. Diese hakenartige Plastikteile haben etwa 15cm Abstand voneinander und gehen komplett um das Gerät herum.
Ich habe die beiden Teile trotz großer Sorgfalt nicht ohne Spuren voneinander lösen können. Die Spuren treten aber nur an der Unterseite auf und sind später so nicht mehr sichtbar. (Noch besser: Spudger verwenden!)

 


Das Vorderteil ist auf diesem Bild komplett gelöst.

Das Vorderteil kann allerdings am Gerät verbleiben. Wenn das Vorderteil lose ist, kann aber auch die hintere Abdeckung entfernt werden.

 


Entfernen der hinteren Abdeckung

 


Lösen einer Verbindung, um die Metallabdeckung weiter zu entfernen.

 


Entfernen von Schrauben, die die hintere Metallabdeckung halten.

 


Auch an der Oberseite sind Schrauben zu lösen.

Die lose Metallabdeckung kann nun entfernt werden. Man sieht nun zwei Platinen, links die Hochspannungsplatine für die Backlight-Beleuchtung und rechts die Controller-Platine für das Display. Die linke Platine ist die, die uns interessiert.


Blick auf die Platinen unter der Metallabdeckung.

Kondensator-Wechsel


Die Hochspannungs-Platine. Hier sind die schadhaften Elkos zu finden.

 


Die Controller-Platine. Hier ist normalerweise nichts zu tun.

Auch ein ungeübtes Auge wird vermutlich die defekten Elkos erkennen. Je nach Zustand sind diese aufgequollen, zeigen ausgetretenes Elektrolyt oder sind gar geborsten.

Die beiden problematischen Elkos C110 und C111. Beide sind aufgequollen,
bei beiden ist auch schon Elektrolyt ausgetreten (braune Verfärbungen). Elkos die so aussehen, sind generell „hinüber“ und müssen sicherheitshalber immer ersetzt werden, selbst wenn sie beim Nachmessen noch Ihre Sollwerte (an Kapazität) aufweisen würden.
Der ebenfalls sichtbare Elko C112 ganz rechts ist übrigens ein Beispiel, wie ein Elko aussehen sollte, wenn er funktioniert. Nicht aufgequollen, nicht verformt, kein ausgetretenes Elektrolyt, halt „fabrikneu“ (die leichte dunkle Verfärbung auf dem Aluminium dieses Kondensators kommt von einem Farbstift und ist kein Elektrolyt)

Um die Elkos zu ersetzen, muss die Platine vom Gerät entfernt werden. Dazu sind drei Kabelbäume zu lösen (abzuziehen) und einige Schrauben zu entfernen.

Hinweis: Falls Sie auf Ihrem Board noch weitere defekte Elkos sehen, sind diese übrigens auch auszuwechseln. Ansonsten haben Sie eventuell kurz nach der Reparatur wieder ein ähnliches Problem, wenn dann der andere, bereits sichtbar in Mitleidenschaft gezogene Kondensator auch elektrisch ganz kaputt geht!

Lösen der beiden Backlight-Anschlüsse

 


Lösen der Verbindung zum Controller-Board

 


Entfernen von Schrauben …

 


… und weiteren Schrauben.

Im folgenden Bild ist die Platine gelöst.

Auf der Lötseite der Platine befindet sich eine Lage aus isolierendem Plastik. Diese muss teilweise gelöst werden.


Lösen eines Befestigungspunktes der Abdeckung zur Platine

 


Hier sind die Lötpunkte für C110 und C111 sichtbar. Die Abdeckfolie ist mit einem Stück Styropor weggebogen.

Im folgenden Bild sind die beiden ausgetauschten, neuen Elkos zu sehen. Ich hatte keine 2×820µF. Da beide parallel geschaltet sind (also eine Gesamtkapazität von 1640µF bilden) habe ich ersatzweise einen 1000µF und einen 470µF Kondensator verwendet. Wichtig ist neben der Kapazität gleiche oder bessere Temperaturbelastbarkeit (Soll: 105 Grad Celsius) und gleiche oder bessere Spannungsbelastbarkeit (Soll: 25V). Ich habe gleiche Temperaturfestigkeit und etwas höhere Spannungsfestigkeit (35V) genommen.


Die neuen Kondensatoren sind eingelötet.

 


Das Board wurde wieder eingesetzt.

 


Beim Zusammenbau keinen Anschluss vergessen …

Zum Abschluss ein Blick auf die ausgelöteten Elkos.


Blick von vorn. Die Ausbeulung ist deutlich zu sehen.

 


Blick von der Seite. Auch auf der Unterseite sind die Elkos deutlich aufgequollen.

Nach dem Zusammenbau funktioniert mein Samsung Syncmaster 204B wieder wunderbar.

Nachtrag nach ca. 1 Jahr Betrieb (2010): Der Bildschirm funktioniert immer noch wunderbar 🙂

Nachtrag nach ca. 3 Jahren Betrieb (2012): dito!

Nachtrag nach 8 Jahren: (2017): dito!

Theorie in Kürze

Die defekten Kondensatoren verlieren zum Teil ihre Kapazität, zum Teil erhöhen sie (durch Verlust des Elektrolyts) ihren ESR-Widerstand. Beides ist fatal und führt zu Fehlfunktionen im Schaltnetzteil. Die Veränderung der technischen Nennwerte ist eine Folge von „vorzeitiger Alterung“. Die Elkos werden in Schaltnetzteilen bis an Ihre Grenzen belastet und altern so -bei minderer Qualität- sehr schnell. Sie werden beispielsweise im Betrieb warm oder gar heiss, so dass das flüssige Elektrolyt eines Elkos (Elko=Elektrolyt-Kondensator) „kocht“ und in Teilen gasförmig wird. Ein Elko ist ein geschlossener Behälter und besitzt eine Aluminiumummantelung, die durch den zunehmenden Gasdruck undicht wird und schlimmstenfalls platzen würde. Um einer Explosion des Kondensators vorzubeugen, besitzt dieser bereits eingepresste Nähte, die sich unter Überdruck öffnen – hier quillt dann normalerweise das Elektrolyt heraus. Nur in Extremfällen wie riesige Überspannungen und/oder sehr starke Überhitzung ist die innere Ausdehnung so schnell, dass die Sollbruchstellen sich nicht mehr rechtzeitig öffnen können um den Innendruck kontrolliert zu reduzieren. Dann explodiert der Aluminiumbecher als ganzes.
Eine Gerätereparatur ist dann auch mit einer aufwendigen Säuberung verbunden…
Übrigens: Eine Explosion kann nur auftreten, wenn der Elko unter Spannung steht. Beim Auswechseln nach ein paar Stunden Auszeit besteht keine Gefahr.

Es gibt Geräte (ESR-Meßgeräte) mit denen man den ESR-Widerstand eines Elkos im eingelöteten Gerät direkt messen kann, dies ist natürlich viel aussagekräftiger als eine reine Sichtprüfung. Hier ein Video, in dem ein Monitor mithilfe eines solchen ESR-Meßgeräts repariert wird: http://www.eevblog.com/2012/10/06/eevblog-365-esr-meter- -cap-monitor-repair/

Ein sehr gutes und günstiges ESR-Meßgerät (Design von Bob Parker) gibt es hier (Kauf für einmalige Reparatur wie hier beschrieben nicht sinnvoll): http://clientes.netvisao.pt/greenpal/evb1.htm

Beispielhaft kann das Verhalten  (Explodieren) von Elkos bei extremer Überspannung hier betrachtet werden:
http://www.eevblog.com/2009/11/04/eevblog-42-exploding-capacitors-in-high-speed/

Reparatur eines Oszillographen TEK 2432A

Eines Tages ging mein geliebtes TEK 2432 nicht mehr an. Keinerlei Reaktion beim Einschalten. Dies geschah nach einem Umzug, und zuerst dachte ich das Gerät ist beim Umzug kaputt gegangen. Ich hatte es allerdings per Hand einzeln und ganz vorsichtig transportiert, von daher war rohe Gewalt als Fehlerursache auszuschließen. Im folgenden ist die „Reparatur“ beschrieben, allerdings war das Finden des Fehlers so einfach, dass nicht viel Aufwand nötig war. Dennoch kann es für einen anderen Besitzer eines solchen Geräts ganz wertvoll sein, wenn bei ihm derselbe Fehler auftritt.

Messen von außen am Netzanschluß zeigt, dass das Gerät auch eingeschaltet hochohmig ist. Die Sicherung hinten ist in Ordnung.

Das Gehäuse (blauer Teil) geht ab, wenn man die hintere Kunststoffabdeckung an vier Schrauben löst. Das blaue Gehäuseteil lässt sich dann einfach nach hinten abziehen.

Die unter dem Kunststoffteil sichtbar werdende Metall-Rückwand lässt sich an einigen Schrauben relativ leicht lösen, dann kann man den Spannungsumschalter 110/230V Sicherungskontakte und andere simple Dinge prüfen. Sind leider alle ok.


Hier ist die Metall-Rückwand gelöst. Oben links ist der 110/230V Umschalter zu sehen. Mittig im Bild der Netzschalter. Blick auf hintere Unterseite des Geräts.

Das offene Gerät von unten.

Unterseite des Geräts mit den Eingangsbuchsen der beiden Kanäle
oben links zu sehen.

Die beiden Buchsen für die Eingangskanäle, ihre Anschlüsse gehen direkt in einen der TEK-Spezial-Chips hinein.

 


Unterseite, zu sehen sind die Trimmeinstellregler für Focus, Bildlage etc. in Blau und deren Anschluß an eine der Platinen.
Die gelben Aufkleber sagen „Do not wash in Water“ also räume ich den bereitgestellten Kärcher gleich wieder weg 🙂

Unterseite

Detail der Unterseite, hinteres Ende

Kein gutes Bild, hier kann man aber erkennen, wie die graue Signalleitung am Board eingesteckt werden muss, wichtig beim Wiederzusammenbau…

Eine weitere Steckverbindung (J114) auf der Unterseite…

Und noch mehr Steckverbinder

Mit dieser Schraube wird der Stab gelöst, der von der Frontplatte durchs ganze Gehäuse bis zum Netzschalter läuft.

Hier im Detail die Verkablung der Netzleitungen bevor ich sie ablöte

Die Oberseite besteht aus zwei Platinen, die als Sandwitch zusammengeschraubt sind und sich mittels Scharnieren zur Seite wegklappen lassen. Darunter liegt dann endlich das Schaltnetzteil, in dem ich den Fehler vermute.

So steckt der GPIB-Anschluß auf der Platine (unten links).

Das Schaltnetzteil liegt unter dieser Aluminiumplatte, die mit einigen Schrauben befestigt ist…

Blick auf die Strahlröhre beim Lösen der letzten Schraube.

Das Schaltnetzteil.
Da hab ich mal echt Glück. Den Bösewicht kann man direkt sehen. Es ist
ein Elko 180 Mikrofarad, 40 Volt. Wie man sieht, ist er kaputt. Das
Elektrolyt ist oben schon ausgetreten und der Elko in sich stark verformt.

Blick von etwas weiter weg auf dieselbe Stelle.

Den Elko biege ich vorsichtig so oft hin- und her, bis seine Anschlußdrähte nachgeben und er herausgenommen werden kann.
Und so sieht er aus. Immerhin ist er nicht geplatzt, das soll ja auch manchmal passieren.

Auf die Schnelle löte ich nun von oben einen Elko 100 Mikrofarad und 50V ein.
Ein erster Test zeigt: Das Gerät springt wieder an. Ufff, Glück gehabt.

Achtung: Tektronix Geräte sollen ohne Gehäuse (und damit ohne geregeltem Luftfluß) nur ganz kurz laufen weil sonst manche Chips zu heiß werden können!

Hier wurde die Blechabdeckung wieder auf das Schaltnetzteil geschraubt.

Diverse EPROMs der inneren Platine der Sandwitch-Platine

Leider nicht so gut zu erkennen: ein Motorola MC68809 (CPU) und ein TMS9914 (GPIB Controller). Und oben links: „Nonvolative SRAM“ DS1235 von Dallas, war in den 90gern sicher nicht so ganz billig…

Blick von oben auf das Gerät

Blick von der Seite: Lüfter und Hochspannungseinheit

dito

Nochmal: Blick von unten

Letzter Blick vor den Wiederanlöten der Rückwand auf das Schaltnetzteil.

Tatsächlich funktioniert das Gerät nun wieder. Der eingesetzte Elko weicht allerdings deutlich vom Sollwert ab (100 statt 180µF), ich werde bei Gelegenheit einen passenden Wert einsetzen, und dann auch eher mit 63V Spannung statt 50V (obwohl das Original ja nur 40V hatte). Sicher ist sicher…

Innenansicht Onkyo TX-11 Receiver

Ordentliches Gerät der frühen 80er. 2×20 Watt Verstärker mit 0,08% Klirrfaktor 30-25.000Hz, UKW+MW Tuner. Siehe auch Eintrag im Radiomuseum. Japanische Produktion. Der Verstärker verwendet ein Hybrid IC der STK-Reihe (STK459).

Das Gerät erreichte mich in einem unglaublich verwahrlosten Zustand. Siehe Innenansichten weiter unten.

Das Gerät war bis auf eine defekte Skalenbeleuchtung elektrisch ok. Da die Potentiometer nicht kratzten und auch sonst mechanisch alles in Ordnung war, beschloß ich eine Komplettreinigung durchzuführen.

Die Komplettreinigung wurde als Radikalkur mit einer hart eingestellten Brause durchgeführt, mit Heißwasserstrahl. Danach war das Gerät wieder erstaunlich sauber.
Im Falle starker Verschmutzung kann man dies so probieren. Die Wahrscheinlichkeit dass das Gerät dabei kaputtgeht ist aber vorhanden. Längere Trocknung (mehrere Tage) ist auf jeden Fall erforderlich.
(Eine weitere Verschärfung ist Reinigung in der Geschirrspülmaschine, was aber für Komplettgeräte mit Plastikteilen die man sehen kann riskant ist, da sich Plastik verformen kann und aufgesprühte Farben sich lösen können. Dies war hier aber nicht nötig.)

Skalenknöpfe und Taster wurden handgereinigt.

Die defekte Skalenlampe (12V Birne) wurde durch eine rote superhelle LED ersetzt.

Servicemanual ist im Internet verfügbar.


Von außen eigentlich ganz ok…

 


verstaubt …

 

 

Und dann das Innere…


Schlimmer als hier im Innern geht es kaum. Ich habe noch nie ein solch verwahrlostes Gerät gesehen.

 


Eine dichte Staubschicht macht es fast überall unmöglich, den Leiterplattenaufdruck zu lesen. Außerdem spinnwebenähnliches Gespinst, mit Schmutz bestäubt.

 


Netzteil Bereich

 

 


Ohne Worte

 


Was muss man machen, damit ein Gerät nachher so aussieht?

 


Unglaublich dass der Drehkondensator noch seinen Dienst tut.

 

 

 


Im Bereich des Endverstärkers

Nach der Reinigung…

 


Nicht „wie neu“, aber doch ganz ordentlich… Tuner Bereich

 


Verstärker

 


Netzteil mit Trafo

 


Skalentrieb

Alles hat die Radikalkur überlebt. Die Frontplatte wurde  noch gesondert handgereinigt und die Taster und Knöpfe von Gilb befreit.


Nach Komplettreinigung tut das bedauernswerte Gerät bei mir im Labor seine Dienste. Hier kann man auch die neue rote LED Skalenbeleuchtung sehen.

Reparatur

Nach einiger Zeit zeigte sich jedoch, dass der linke Kanal Signale verzerrt wiedergab. Die Reparatur ist hier beschrieben.

Weiterführendes

 

 

Repairing a Tektronix 465 (power supply, z axis amplifier, vertical pre amplifier issues)

Here are some pics of my new Tektronix 465 and how I had repaired it. It was bought at ebay and did not work. There have been several issues to solve, but finally I got a working 465. I found problems in these units:

  • power supply
  • z axis amplifier
  • vertical pre amplifier (channel 2)
  • Broken kobs
  • Volts/DIV Lamps/Bulbs are broken/do not work

About Tektronix 465

The 465 is a legendary product from Tektronix. Tektronix is said to be the company who invented the oscilloscope (in 1946, with model 511). As you can see in the image, they had a oscilloscope beam tube and a scope sinus signal display as part of their trademark.

As far as I know, the 465 came to the market in the early 1970-ties. It was a general-purpose analogue scope with a (for that time) large bandwidth of 100Mhz and two time bases for a price at that time of ~3500$. Tektronix sold the 465 very well and it is also said to be the most frequent scope in the world.

There are different models starting with 46?:

  • 465: The original one, 100Mhz bandwidth. Implemented mostly using transistors, only a few ICs are used in the design.
  • 465B: A version that came up some years later, specs were the same as for the 465, but the technology used inside the scope was newer. It uses e.g. ICs in the pre amps.
  • 465M: version with a digital multimeter (named DM44) mounted on top.
  • 468: A scope with digital storage, based on the 465B design. The digital scope part is based heavily on IC-technology. It has only 25Ms/s.
  • (also 475 with 200Mhz bandwidth, 475A with 250Mhz bandwidth, 485 with 350Mhz bandwidth, …)

Because the 465 uses only very few integrated circuits, it can be repaired relatively easy. It is said that the 465 was the last of the tektronix devices based (nearly) completely on discrete components. There is a big load of documentation in the internet including service manual and complete schematics. In many cases it is possible to replace tektronix parts (for example tektronix transistors) with todays standard transistors if the original ones break.

Devices that use many ICs, often sold only by tektronix itself, can be repaired only if you know from where to get replacements for the ICs if they are broken. Today’s scopes are of course all built using heavily ICs.

State how I received it

These are some pictures of the state of the device as I received it from ebay seller.
My Tek 465 was manufactured in Netherlands. PCBs are stamped with year 1971, but I believe its newer (serial number is 710090).

Hint: you can click on all images below to enlarge them!

Frontplate Check:

Volts/Div Knob at Channel 2 is broken.
Someone replaced it with an own solution. The red „VAR“-part
is still there and the scale is also there.

A Trigger Level Knob is also broken, but still there and usable.

If there were lights at Volts/Div Knobs, they do not work anymore.

Device came dirty.

Switched it on and hooked on some sinus signal at Channel 1.
In the back, my Tek 2432 shows how the signal really looks like.
The Tek 465 does display something, but very different from actual waveform.

That’s left from CH2 Volts/Div Knob.

Internals

At first some some random pictures from the inside of the Tek 465.


Delay Line can be seen below the display tube.

Channel 1 Input Attentuators

Interface Board (Bottom of device; HV cover removed.The big black cap at the lower right is not original and located there for testing)

With the scope came this probe.
It’s a P6006 (10x, 35Mhz) Probe, equipped with a banana tip.
More Info in this Probe can be found here.

Trying to repair it

At first I fixed one small problem at input of channel 1. A resistor-pin was detached from its target. This did not improve the overall result.

After opening the case and pressing around at PCBs and components, I got sometimes an improved display (see below). But it was not stable in any way. I noticed that hitting the big cap (5500µF) at the +15V voltage leads to big changes in display.

So I decided to change this cap. Infos about the 465 show that these caps are often failing after 30 oder 40 years…


I got this after pressing around at the PCBs and hitting on the big
poser supply cups…

Channel 1 Input. One Resistor pin is detached from input line. I solder it
to the input line.

After Cap replacement, I switched on the device. Immediately, the fuse F1419 broke. I replaced the fuse with an Ampere meter and measured a large current (10,5 Ampere). Despite switching the device on for only some seconds, the main fuse broke. Something smelled bad because it was getting hot, but I could not find that thing.

My conclusion from that was: When replacing the cap, some solder fell into the Tek 465 and created a shortcut on the interface board. I did not notice that and when switching the device on, the fuses broke (this conclusion was wrong, because another cap had a shortcut, I found out this later…see below).

I removed the interface board and cleaned the backside because I thought there is solder that produces shortcuts. I re-inserted the interface PCB afterwards.

Without F1419 the device could be switched on. I checked the power supply. I found several issues here:

  • Q1556 (5V regulating transistor) was broken
  • U1554 (Op-Amp for 55V regulation) was broken.

I replaced both parts.


Q1556 (a MSPS3414) was broken (no connectivity between the three pins).
I replaced it with a BD677.

U1554 was also broken. I replaced it with a LF353 (it will
be replaced with a NE5532 as soon as I have one)

After this, I could insert F1419 without shortcut and got back some beam traces like at the start of my repair try.

But suddenly there was the shortcut again. Now I saw whats happening, because the HV-shield was removed. A Cap (47µF, C1419) went very hot and even some smoke came out of it. I took it out and measured a resistance of about 50 Ohms. No capacity. I replaced the cap and for the first time, the power voltages look good, except the +15V.

I also noticed that the fan board was using to much load and removed it from 15V supply. 15V now got better, but was not totally stable and still ~1V below it’s should-be value.

Bad Cap C1419 (left) and its replacement (right).
The bad cap still looks nice!

The beam traces were still not good.


A sinus signal, very blurred and distorted at the right side

A rectangle signal, looking very bad.

I checked the vertical preamps for both channels. At channel 1, the signals are close to these mentioned in the service manual. At channel 2, a large ripple voltage (100Hz) is added to the test signal.


This image shows the test signal (~975Hz). To the test signal,
another low frequency signal (ripple voltage) is added, resulting in the diagonal baseline.

Here the ripple signal can be seen, it has 100Hz. The ripple amplitude
is much larger then the test signal.

The ripple comes from +15V supply. I checked the other power supplys,
they have a very small ripple of some mV. The +15V supply has 990mV ripple, which is more than 6% of 15V.I wonder why the ripple is a triangle waveform (I expected sinus)

The signal displayed at Tek465 seems to be related to the ripple, compare the next two images:


This is what 465 displays on channel 2. Input signal is a rectangle signal.The rectangle signal result in two dashed parallel lines. Without rectangle signal, there is only one line and no dashes.

The ripple is added to the rectangle signal. Because the ripple is so large,
the resulting signal crosses the whole screen.


This is the signal measured in the path of channel 2. The big ripple signal
can be seen (~170mV). On top of it the test signal (very small, maybe 5mV) is added.
(The smaller ripple curves in the middle seem not to carry the test signal)

The following pictures show that the signal is very blurry.


This is the test signal. Sinus, 1000Hz and 500mV amplitude.

Tek465: channel 1: signal blurred, but amplitude and frequency and look ok.

Tek465: channel 2: signal blurred, amplitude/frequency ok.
Signal display is very unstable, see next image…

Tek465: channel 2: signal display jumps frequently to something like this

Tek 465: displaying both channels with CHOP mode. Blurred. Because the
intensity knob does not work, I can not make it brighter than this.

After testing around and by Help of people from the Tek Group at Yahoo Groups, I understood that something is still wrong with the +15V power supply.

I checked the driver transistor (Q1544) and the foldover detection transistor (Q1548) and found both defect. These are 2N2222, I replaced them with BC547B which I had in my component boxes and for the first time I got really 15V (14,998). And the interesting thing, the ripple voltage completely disappeared.


Replacement of Q1544/Q1548

Meanwhile I had also replaced C1220 (a large cap which went warm, it still worked but to be sure I replaced it).

I could also replace the „Interim“-Op-Amp LF353 (which replaced a MC1548) with a NE5532. The other MC1548 (which is ok) was also replaced by the technically improved NE5532.

I also checked the display illuminance section and found both lamps defective and also the driving transistor MSPS3414. I replaced lamps and transistor (BD677 as a replacement). Now illuminance is ok again. (to be honest, I tried first to replace the lamps with 3 LEDs and a 470 ohms resistor. But the result was not bright enough and I replaced that again with real lamps).


Display illuminace lamps are hidden in this white box.

This was the first time I tried to improve the look of the signals which looked very blurred. I was able to make signals look much better. Both channels seem to be display the waveforms fully correct now.

Fixing the Z axis amplifier

At this state the following issues were left:

  1. Intensity knob has no effect
  2. Beam return is not hidden (I can see the beam returning)
  3. Volts/Div Knob at Channel 2 is broken.
  4. „A Trigger Level“ Knob is broken
  5. Volts/DIV Lamps/Bulbs are broken/do not work

1. and 2. were related to the Z Axis section of the device, so they seem to be related.

The beam return signal is not suppressed and can be seen on the screen. See the two following pictures.


Displaying rectangle waveforms, looking good on both channels.

The visible beam return can be seen on the following image:


Sinus waveforms look good on both channels.
Here the visible beam return  can be seen. Its the dashed line starting at the right end of the screen and going to the left start of the screen (in fact, left start is outside of the visible area of the screen). Something is wrong with beam return.

After searching for the problem for some days I identified a shortcut between the collector and the emitter of a transistor in the z axis amplifier (at Q1472) as the source of the problem.


PCB, z axis amplifier section, Q1472 is removed, the pin holes
can be seen. On this side of the PCB, there is no shortcut.
It must be on the backside…

To remove the shortcut, the interface board has to be removed again.

Just to probe my suspection, I isolated the shortcut by removing all components from the PCB that were connected with Emitter of the transistor and wired everything together with some wires. For the first time, I could vary intensity and the beam return signals were not visible anymore. Z axis amp worked again!


Sticking all components desoldered from the PCB together in the air
using some wires for a test

Intensity knob works again and the beam return is suppressed on
the display as it should be! My 465 works!

After this, I tried to calibrate the scope. Calibration is described extensively in the service manual.

During calibration, I noticed that I could not calibrate the channel 2 amplitude. For 300mV in the 100mV-Range, I only get 2 graticules amplitude on the display, correct would have been 3 graticules. So there was another error, obviously in the channel 2 vertical pre amplifier.

I started exchanging transistors between both channels with no result. All were good. The problem seems to be in a passive component around the second amplifier stage.


Transistors, even pairs of them, can be exchanged easily on the old teks,
because they are not soldered but stick on the PCBs

Close to the solution: The interesting thing is the 150 ohms resistor in the middle of the picture.
It looks optically well. On its left pin I have a signal that I do not have on the same resistor pin at the other channel.
Measurement at this resistor pins reveals a value of ~12KOhms. There is something wrong with that resistor. I decided to desolder it for further checks.

When touching the resistor during desoldering, I found that it was broken in
two parts that stayed close together, looking as if its still ok, but without electric function anymore!

After repair, nice looking signals on both channels. Unit was also cleaned 🙂

And these are all parts I replaced:
The big cap from the power supply, another cap that went warm for no reason (black one), the op-amp from the power supply, the cap C1419 with an internal shortcut (blue one), two small transistors and a bigger one from power supply, and a bigger transistor from the screen illumination section, from there also two light bulbs. At the bottom the broken resistor from the
vertical pre amp.

Replacement of Volt/DIV – lamps/bulbs

The Tek 465 autodetects 1x and 10x probes (if they provide a readout for that). For those different probes, two light bulbs behind the transparent Volts/DIV-Knob shows the valid settings on both channels. At my scope, all four lamps were broken.

To replace the lamps, the complete vertical pre amp has to be detached from the scope. The removal is well described in the service manual, but it lasts some time.
I replaced the lamps with LEDs, because LEDs last much longer than ordinary bulbs.

Hint: I was informed by one of the readers of this document that simply replacing the bulbs with LEDs did not work in all cases. My Tek 465 is a newer one that can handle without changes the different (i.e. reduced) load from LEDs. Older Tek 465 devices (below S/N B250000) will not work as expected. It is possible to modify the scheme from the old  version to the new version by adding one resistor (R392/47K) and by removing another one (that connects base of Q392 and Collector of Q396). I haven’t tested this.


The detached vertical preamp. On the left, the two light bulb cabins
made of white plastics can be seen

Each LED gets a 220 ohms resistor, so I have a LED current of about 15mA.


After removing the old bulbs I soldered LED+resistor together,
adjusted the pins as good as possible and inserted the new lights into
the white cabins. There is very few space to solder.
The polarity of the LEDs has to be taken into account. + is always at the outer left and right end of the cabin, the two pins that are already soldered together are the – pin for the LEDs.

After putting everything together, I noted that the 465 always thinks that it has a 10x probe in channel 2. A quick test shows that the driver transistor Q392 was defect. I replaced it with a BC550B and everything is fine now.


These are the lights after putting everything together again.
(Note that the channel 2 knob is not yet replaced with a new one.)
I like the green lights!

After all, I have now a nice second scope on my work bench!

I was also able to buy a completely broken 465 in ebay for less than 20 Euro and could combine the best knobs and switches from both devices, so I have no broken front knobs anymore. The completely broken 465 came in parts and as far as I could see, it was complete except the CRT tube. So I keep the parts, maybe I can get some cheap CRT someday. The 465 CRT with Tek Part No. 154-0676-10 comes from Tektroniks itself. I read from internet sources that also the tek CRTs 154-0731-00 (for 465B) and 154-0861-00 (e.g. for Tek 2235) can be used as an replacement (no guarantee for this).

Links

Yahoo Tek Group

Tektronix Forum at Tektronix
Tektronix Parts Shop

bluefeathertech.com – Site with Docs for many old measure devices
amplifier.cd – (german) hints for repairing old tektronix devices (hints are for 7000 mainframe series, but usable anywhere)
Barrytech – Site with many infos and photos from Tektronix devices
Tek Gallery (amplifier.cd) – (german) Nice gallery of many tektronix devices
Reprise Tek Site – Many infos on Tek devices by two tek employees
Helmut Singer Elektronik – (besides other trademarks) used tek devices in germany

Reparatur Onkyo TX-11 Receiver (STK459)

Mit meiner Meinung, das Gerät sei ok, war ich zu vorschnell. Als ich zwei bessere Boxen anschloss, bemerkte ich im linken Kanal Verzerrungen. Schnelle Prüfung zeigte, dass das nicht an den Boxen lag und auch bei Verwendung des Kopfhörers hörbar war. Die Verzerrung war nicht schlimm, aber doch störend.

In einer ruhigen Minute besorgte ich mir das Service Manual aus dem Internet und versuchte das Gerät zu reparieren.

Beim Anlegen eines Sinussignals am L- und R-Phonoeingang kann man mit dem Oszilloskop sehen, dass das Sinussignal am linken Kanal leicht deformiert am Lautsprecherausgang ankommt. Statt des schönen unteren Schwungs der Sinuskurve ist eine schräger Gerade zu sehen, ähnlich einem Klippen an einer Diode. Dies ist auf jeden Fall der Grund für die hörbare Verzerrung. Woran liegts?


Ich habe leider vergessen, ein Oszi-Bild vom Signal zu machen. Hier als Handskizze. Rechts das Signal wie es sein soll, links das Signal am Lautsprecher-Ausgang des linken defekten Kanals. Die untere Schwingungskurve ist „abgeschnitten“.

Ein Blick in den Schaltplan zeigt, dass das Gerät ziemlich simpel aufgebaut ist. Der Phonoeingang geht auf einen Dual-OpAmp namens „NJM4559DX“ (Q301/Q304 im Schaltplan). Dieser sorgt für die Vorverstärkung des Signals.
Danach geht das Signal auf die Schalter (Tuner/Phono, Source/Tape, Loudness, Mono/Stereo) und von dort wieder in einen Dual-OpAmp desselben Typs (Q351/451).  Dieser hebt den Signalpegel stark an (bis 24 Vpp ohne sichtbare Verzerrungen). Danach kommt noch der passive Equalizer (Bass/Treble sowie Balance) und von dort direkt in den STK459 (Q501/Q601). Der STK459 wird mit +/-30 Volt betrieben. Die ganze beschriebene Strecke kommt ohne weitere Halbleiter aus.

Weiter sieht man im Schaltplan:
Die +/-30Volt kommen von Netzteil und werden von einem 2SD880 längsgeregelt.
Der Tuner besteht aus 2 FETs und einem Vorverstärker-IC in einem gekapselten Gehäuse, einem ZF-Kreis (bin da nicht ganz sicher) bestehend aus einem PNP Transistor 2SC1675L und zwei Keramikfiltern. Danach schließt sich ein IC „µPC1167C2“ (NEC) an, wohl das eigentliche FM Tuner-IC, dessen Output in ein „HA1196“ geht. Letzteres schein der Stereo-Demodulator zu sein. Ein weiteres IC „BA6124“ steuert die LEDs für die Signalstärke an.
Schließlich findet sich noch ein IC „LA1240“ (SANYO), dies ist der AM-Tuner.

Aber zurück zum Problem.

Ich messe mit dem Oszilloskop das Signal des defekten L-Kanals am Ausgang von Q301 (ok), am Eingang von Q351 (ok), am Ausgang von Q351(ok) und am Eingangs-Pin 16 von STK495. Dort ist das Signal plötzlich verzerrt. Genauer analysierend stelle ich fest, dass das Signal am linken Kontakt von R368 ok ist, am rechten nicht mehr ok. links/rechts bezogen auf den Schaltplan. Im folgenden der Auszug aus dem Schaltplan zum Thema.

Schaltplan Ausschnitt: Vorverstärker und Endverstärker des TX-11

Der Fehler liegt also vermutlich irgendwo in den passiven Bauteilen hinter R368 Richtung STK495 oder am STK-Chip selbst. Aktive Bauteile gibt es keine, die wären die ersten Kandidaten für einen Ausfall. Auch keine Tantal-Elkos, weitere heiße Kandidaten für einen Defekt. Es sind nur ein paar „normale“ Elkos, Kondensatoren und Widerstände im Spiel. Beim Herumtesten löte ich 4 Elkos aus, alle ok. Die Widerstände die ich eingelötet durchteste, scheinen auch alle ok. Hm. Wie weiter?

Nochmal zurück zum Fehlerbild. Das Signal sieht aus, als würde eine Diode einen Teil der Sinuswelle wegklippen.  Halbleiter, die so etwas tun könnten finden sich aber nur im STK459 selbst.

Ich messe nun alle Spannungen am STK459. Da sich zwei identische Endverstärker im STK befinden, kann man immer zwei Pins (L und R) vergleichen.

Es gibt Abweichungen, der invertierende Eingang des linken Kanals liegt auf -0,1V, derselbe Pin des rechten Kanals auf -5,4V. Pin 4 rechts bei fix +27,4 Volt, derselbe Pin links hat zuerst -4V und steigt während der Messung auf -2,3V an. Offensichtlich wird durch den Messstrom meines Messinstruments ein Elko umgeladen. Das gibt einen schwachen Hinweis, dass der Pin 13 des STK eventuell nicht mehr das macht was er soll.

Eigentlich glaube ich daran, dass der STK-Chip ok ist, aber es bleiben keine anderen Fehlerquellen. Ein schneller Check zeigt, dass ich für rund 4 Euro Ersatz beschaffen könnte. Also wird das Teil entlötet.

Nach dem Entlöten bietet sich nun nebenbei die Möglichkeit, das Signal rechts vom  R368 unbeeinflusst vom STK zu testen. Wenn das Signal noch genauso verzerrt aussieht, liegts wohl nicht am STK. Nachmessen zeigt: Signal sieht sauber aus, genau wie das am rechten Kanal. Also bewirkt der STK die Signalverzerrung: Ich bestelle Ersatz.

Ersatz trifft nach einigen Tagen ein.


Oben der STK von 2013, unten der aus den 80ern

Rückseiten

 


Neuer STK eingelötet

Ergebnis

Der erste Test nach dem Einlöten zeigt: Der Verstärker funktioniert wieder richtig gut, beide Kanäle haben ein sauberes Signal. Der Fehler lag also tatsächlich im linken Kanal des STK459.

STK459 Innenansicht (STK 459 teardown)

Mit dem Dremel mache ich mich an das STK-Gehäuse…

 


Gut sichtbar: die 4 Endstufen-Transistoren, 2 pro Kanal

 


Oben link und rechts eingelötet; zwei 33pF Kondensatoren

 

 

 


Dunkle Rechtecke sind Widerstände. die kleinen Plättchen mit Kontakten sind wohl kleine Transistoren und Dioden.

 

 

Reparatur eines Signalgenerators Tektronix FG501A

Bei ebay habe ich billig einen Signalgenerator Tektronix FG501A sowie ein Gehäuse („Power Module“) TM501 erstanden. An beiden Teilen waren Reparaturarbeiten nötig, die im folgenden beschrieben sind.

Der FG501 ist ein  Signalgenerator, der Rechteck-, Dreieck und Sinusschwingungen zwischen 0,0002 Herz und  2 Mhz erzeugen kann. Das Ausgangssignal kann auf bis zu 30Vpp hochgeregelt werden. Der FG501 besitzt einen Trigger-Eingang und einen Gate-Eingang sowie einen Trigger-Ausgang. Natürlich auch einen Signal-Ausgang. Schließlich noch einen VCF-Eingang, bei dem man mit einer anliegenden Spannung im Verhältnis bis zu 1:1000 die Ausgangsfrequenz variieren kann. Damit kann man die Funktion eines Sweep-Generators erreichen.

Der FG501 ist eigentlich nur ein Einschub aus einer ganzen Serie von Einschüben, die aus weiteren Generatoren, Meßgeräten etc. besteht. Alle diese Einschübe passen in dieselben Gehäuse, die einen (TM501), zwei (TM502) oder bis zu 6 (TM506) Einschübe aufnehmen können. Eine weitere damals bahnbrechende Idee der Firma Tektronix, mehr oder weniger übernommen von der 7000-er-Oszilloskop-Serie (eigentlich sogar von der 5000er-Serie).

Ich habe den FG501 mit einem TM501 erstanden, das Gehäuse nimmt also genau einen Einschub auf.

bei den TM50x handelt es sich übrigens nicht um einfache Gehäuse, sondern die sperrigen Bestandteile des Netzteils (Trafo, Elkos, Leistungstransistoren mit Kühlung) sind im TM50x schon eingebaut. Der Einschub braucht daher nur wenig Platz, um ein hochqualitatives Netzteil zu realisieren.

Für beide Geräte sind eingescannte Handbücher im Internet verfügbar, inklusive Schaltpläne.

Instandsetzung TM501

Hier war wenig zu tun. Das Gehäuse war für 115 Volt Netz eingestellt. Ab einer bestimmten Seriennummer kann man aber das Modul durch Umstecken von Steckbrücken auf bis zu 246 Volt Netz umstellen. Die Prozedur ist im Handbuch beschrieben.
Desweiteren war das Netzkabel entfernt worden. Ich habe dies durch ein neues Kabel ersetzt.


Blick auf das hintere Teil des TM501 mit dem Netzteil: Transformator (links), Platine mit dicken Elkos.
Oben sieht man die Enden des leider entfernten Netzkabels.

Erste Messungen zeigten danach, dass das Netzteil alle notwendigen Wechsel- und Gleichspannungen sauber lieferte und dass auch die beiden Leistungstransistoren (1xPNP, 1xNPN) in Ordnung waren.
Die Spannungen und die Anschlüsse der Leistungstransistoren werden über eine bei allen TM50x Geräten standardisierte Anschlußbuchse zum Einschub übertragen.


Die Netzteilplatine. Mittig die Anschlussbuchse. Unten die beiden Leistungstransistoren (Q10, Q12), zur Kühlung mit dem Boden verschraubt.
Mittig links die rote Steckbrücke in der Position für die aktuelle Netzspannung in Deutschland.

 


Gesamtansicht TM501. Hinten der FG501A…

Clive hat’s getestet, damals…

Hier mit vorschriftsmäßig angebrachter Schutzpappe.

Damit war das TM501 schon mal betriebsbereit.

Reparatur des FG501A

Beim FG501 war leider etwas mehr zu tun. Nach Einschieben in das Power Modul keine Reaktion, nicht mal die Power-LED brennt.


Frontplatte des FG501A. Die Bedienelemente sind noch alle intakt. Bei älteren Geräten nicht selbstverständlich.

 

 


Die Seriennummer, 200085

 


Blick auf die Bestückungsseite mit Aufsatzplatine

 


Blick auf die Lötseite

 


Die Aufsatzplatine mit Triggerfunktionalität

 


Blick von hinten

 


Details des hinteren Bereichs…

 


… mehr Details, alles wie neu …

 


Blick unter die Aufsatzplatine

 


… vorderer Bereich …

 


Platinendesign ist von 1979

 


Details Steckerleiste unten…

 


dito, oben.

 


Blick auf den 10:1 Antrieb der Frequenzeinstellung

 


FG501 im Gehäuse

 


dito

 


dito

Fehlersuche

Eine Sichtprüfung zeigt sofort einen sehr merkwürdig aussehenden Widerstand im +20-Volt-Regelzweig. Dies soll ein 1,2Ohm Widerstand sein. Ich sehe ein mir unbekanntes Bauelement, um das etwas Draht gewickelt wurde, der aber durchgeglüht ist. Offensichtlich ein früherer Reparaturversuch. Die Sicherungen sind merkwürdigerweise in Ordnung und Original.


Unter der rechten Sicherung findet sich der seltsame und defekte Ersatz für den 1,2 Ohm Widerstand. Seine Lötstellen sehen allerdings sehr gut aus, was mich verwundert.

Da ich keinen 1,2 Ohm in der Leistungsklasse (0,5W) da habe, nehme ich einen 1 Ohm und eine 0,22 in Serie als Ersatz.

Beim Einschalten glüht nun sofort die Sicherung im +20V Zweig durch. Ich ersetze sie durch eine 1,6A-Sicherung (statt 1A, gerade zur Hand, muß später ersetzt werden) und schalte das Gerät dann zu Messungen immer nur für ca. 1 Sekunde ein. In der Zeit glüht die Sicherung nicht durch. Ich messe zunächst keine sinnvollen Spannungen, was kein Wunder ist, da alle Spannungen darauf aufbauen, dass +20V zur Verfügung steht.

Nachmessen in der Transistorkette für die +20V zeigt, dass der Spannungsregler UA723 die Spannung nicht regelt. Die Transistoren selbst sind in Ordnung, durch Auslöten und Messen nachgeprüft. Bei einem Kurzschluß müsste der 723 die Spannung soweit absenken, dass der Leistungstransistor gesperrt ist. Der UA723 macht aber das Gegenteil, er steuert den Transistor voll aus. Ich setzte einen Ersatz ein (aus meinem Fundus: CA723) und die Leistungsbegrenzung funktioniert wieder. Also war der UA723 defekt. Allerdings habe ich immer noch +0,8V statt +20V, nur mag die Sicherung nicht mehr durchbrennen.

Nun beginnt das Spiel: Welcher Elko könnte es sein? Ältere Elkos, vor allem Tantal-Elkos, geben nach ein paar Dutzend Jahren ihr Leben gerne mit einem inneren Kurzschluß auf. Durch die Erfahrung mit der Reparatur anderer Geräte gehe ich davon aus, dass einer der Abblockkondensatoren einen Kurzschluß hat. Aber welcher ist es? Ich löse zunächst die Aufsatzplatine von Stromnetz, kein Erfolg. Dann löte ich einen nach dem anderen die 4 im +20V-Zweig vorhandenen Tantal-Elkos (alle 6,8µF, 35V) aus. Der dritte hat einen Kurzschluß. Ich löte sicherheitshalber auch den vierten aus. Alle vier sind eigentlich blau, aber einseitig seltsam grünlich-dunkel verfärbt, sicher eine Folge des schleichenden Elektrolyt-Verlusts. Das Gerät enthält keine weiteren Tantal-Elkos. Ich ersetze alle Tantal-Elkos durch normale Elkos neuester Bauart.


Hier mit Ersatzwiderständen 1Ohm+0,22Ohm. Aufsatzplatine wird zum Austausch der Elkos entfernt.

 


Blick ins Gerät ohne Aufsatzplatine

Nach Austausch der Elkos (10µ Typen da ich keine 6,8µ zur Hand habe) ist sofort die +20V-Spannung da. Es stellen sich auch die anderen Spannungen (-20V, +-15V, +5V) ziemlich ordentlich ein.

Nachprüfen zeigt, dass die Generatorfunktionen alle in Ordnung sind. Es war also nur ein Netzteilfehler.


Gerät funktioniert wieder!

 


Detailansicht Frontplatte. Die Power-LED war sehr schwach, vermutlich Alterung. Ich habe sie (nach diesem Foto) durch ein neues, lichtstarkes Exemplar getauscht.

 


Hier die ersetzten Teile: Sicherung (von mir zerstört), Spannungsregler UA723, die 4 Tantals, seltsam dunkelgrüne Verfärbung deutlich sichtbar, der merkwürdige 1,2 Ohm Widerstand (selbstgewickelt?)

Nach dem Service Handbuch nehme ich dann eine Justierung des Geräts vor, wobei zuerst die ganzen Netzspannungen präzise eingestellt werden.

Zeitaufwand Reparatur: 3 Stunden.

Weiterführende Informationen

Ford Focus MK2 Heckklappenschalter defekt – Reparatur

Nach 6 Jahren begann der Schalter zu spinnen. Wenn es feucht war, öffnete er während des Fahrens immer wieder die Heckklappe. Das Geräusch der sich elektrisch öffnenden Verriegelung begleitete mich einen Sommer lang. Am Ende lies sich die Klappe mit dem Handschalter an der Heckklappe manuell nicht mehr öffnen. Der Kofferraum ging nur noch mittels Fernbedienung auf.

Nach kurzer Sichtung des Internets zu diesem Thema wusste ich, dass der Schalter von Ford um die 40 Euro kostete, aber vom Typ „simpelster Microschalter“ war. Solche Schalter gibt es für Centbeträge im Fachhandel. Daher unternahm ich erst mal gar nichts. Als aber dann mal die Batterie der Fernbedienung leer war, ging der Kofferraum auch so nicht mehr auf. Jetzt beschloss ich, doch etwas zu tun.

Bekannt ist, dass das Schaltergehäuse undicht ist, Wasser hineinlässt und der Microschalter auf Dauer verrostet und so seinen Geist aufgibt. Es gibt Menschen, die schon zwei und mehr der Original-Schalter „verbraucht“ haben. So was würde ich eigentlich Konstruktionsmangel nennen.

Im folgenden Bilder von der Erneuerung des Schalters. Ich habe versucht, die eingebaute Schwäche des Schaltergehäuses zu beseitigen.

Das Schaltergehäuse ist in die Zierleiste über dem Nummernschild eingerastet. Man muss diese Leiste lösen. Sie ist mit vier Muttern innen angeschraubt. An die Muttern kommt man nur, wenn man die Innenverkleidung der Hecktür abnimmt. Diese ist mit zwei Schrauben (in den Handgriffvertiefungen) fixiert und sonst nur geklipst, kann also vorsichtig abgezogen werden.

Es sind außerdem 4 Steckkontakte zu den Kennzeichenbeleuchtungen und ein Steckkontakt zum Schalter selbst zu lösen. Danach kann man die Leiste abnehmen.


Abgenommene Leiste von Innen. Dies ist das Schaltergehäuse. Oben der Anschluss des Schalters.

 


Blick auf eine der beiden Kennzeichenbeleuchtungen.

 


Herausgelöstes Schaltergehäuse. Ist ziemlich dreckig.

 


Die Gummiabdeckung des Gehäuses. Hier dringt typischerweise das Wasser von oben ein.

 


Hier die abgezogene Gummiabdeckung. Wie man bei Ford glauben kann, dass diese Technik das Wasser abhalten könnte ist mir rätselhaft.
In meinem Schalter war ein weißes Pulver oder weiße Farbe, möglicherweise schon ein (sinnloser) Ausbesserungsversuch des Vorbesitzers.

 


Unten die Reste des Außenteils des Microschalters. Komplett weggerostet. Oben die Metallplatte, auf die man von außen drückt. Diese drückt dann mit der mittigen „Nase“ auf den Microschalter.

Das Schaltergehäuse wurde vor Weiterbehandlung einer verschärften Reinigung unterzogen.


Der Rest des Microschalters. Das Metallstäbchen überträgt theoretisch den Druck ins Innere.

 


So liegt die Metallplatte im Gehäuse

 


Schalter ist ins Gehäuse eingeklebt. Wenn doch nur die andere Seite auch so schön gemacht wäre…

Entfernen des alten Schalters

 


Mit kleiner Bohrmaschine und 2mm Bohrer wird das Teil „zerspant“.

 


Auch von der Rückseite bohre ich auf.

 


Schalter -> Krümmel.

Nach Entfernen des Schalters wird der „Schacht“ der den Schalter aufnahm erst mal so gefeilt, dass es wieder ordentlich aussieht. Danach suche ich mir in meiner Grabbelkiste einen neuen Microschalter. Ideal wäre ein wasserdichtes Exemplar, so was habe ich jedoch nicht. Ich nehme -so wie Ford auch- ein gaaanz einfaches Modell, Kostenpunkt liegt so um um die 40 Cent.


Anprobe: passt der Schalter so in etwa in den Spalt? So ganz genau muss es nicht sein, Feinheiten erledigen sich mit dem Klebstoff der noch kommt…

 


Jo, passt in etwa.

 


Der Schacht wurde von beiden Seiten mit Heißklebstoff gefüllt. Der Schalter ist fixiert, Kontakte wurden angelötet.

 


So siehts auf der anderen Seite aus.

 


Vielleicht nicht der Ehrenpreis der Handwerkskammer, aber sicher wasserdicht.

Abdichtung des Schalters gegen das Gehäuse

Und jetzt noch die echte Innovation 🙂 Das Problem ist ja, dass Wasser ins Innere des Gehäuses kommt.

Erste Idee war, die Gummiabdeckung auf das Gehäuse zu kleben. Dann geht sie aber bei späteren Problemen nicht mehr heil ab und außerdem könnte der Klebstoff (Aquariensilikon war angedacht) auftragen, so dass das Teil nicht mehr so gut in der Leiste sitzt.

Die umgesetzte Lösung war, den Schalter mit einem Stück Gummi abzudecken. Diese Abdeckung sollte wasserdicht sein. Damit kann durchaus Wasser ins Gehäuse kommen, der Schalter nimmt dabei aber keinen Schaden.

Das Gummistück wurde aus einem Fahrradschlauch geschnitten.


Das Gummistück (rechts)

 


So soll es mal liegen…

 


Falls das Ding mal wegrostet, sicherheitshalber die Maße aufgenommen

 

 

 

Und hier ist das Gummistück angeklebt. Ich habe großzügig Klebstoff verwendet. Man muss allerdings darauf achten, nichts auf den Schalter selbst tropfen zu lassen und die Metallplatte darf vom Klebstoff auch nicht behindert werden.

 


Der Schalter befindet sich nun hinter dem Gummistück

 

So verbessert, wurde das Schaltergehäuse wieder in die Leiste eingedrückt und die Leiste befestigt.

Ich habe bei der Gelegenheit gleich noch einen zweiten Schalter in die Tür eingebaut, den man von innen bedienen kann. Beim Verladen großer Teile hatte ich mir das manchmal gewünscht… Der Schalter sitzt in der Tür und wird von der Plastikabdeckung abgedeckt, so dass ein Entriegeln durch die Ladung nicht möglich ist.

Reparatur eines Spannungs und Strom Calibrators Fluke 3330B

Der Fluke Calibrator 3330B ist eine hochkonstante variable Spannungs- und Stromquelle.

Mit 7 digitalen Stellen kann z.B. eine Spannung von 1,000000V auf 1µV genau eingestellt werden.

Bereich Genauigkeit Schrittweite
0-11 V +-0,003% or 300µV 1µV
0-111 V +-0,003% or 300µV 10 µV
0-1111 V +-0,003% or 3mV 100 µV
1,1 mA +-0,0006% 0,1 nA
11 mA +-0,0006% 1 nA
111 mA* +-0,0006% 10 nA

*: Von 0-100V können maximal 100mA, bis 1000V maximal 50mA abgegeben werden.

Das Gerät ist über eine einfache Schnittstelle an der Rückseite mittels TTL-Pegeln komplett fernsteuerbar. 2 dicke Transformatoren im Innern und zahlreiche Baugruppen machen das Gerät sehr schwer (28KG).

Aktive Elemente sind fast ausschließlich Transistoren (bipolar und viele FETs). Es sind im ganzen Gerät eine paar wenige ICs verbaut, so ca. 4 Stück:

  • IC1 (CA3046), IC2 (Transistorarray) auf der 10 Volts Reference Supply
  • Auf dem Front Mother Board (MC824P, 4-fach NOR mit je 2 Eingängen)
  • Auf dem Chopper Amplifier IC1 (LM709CH)

Die Einstellelemente wirken über Relais auf den eigentlichen Strompfad, so dass sich eine ganze Menge Relais im Gerät befinden. Ich schätze so 50-70 Stück !!!

Das Gerät wurde defekt bei ebay ersteigert.

Außenansichten

 

 

 

 

 

ZWei LEDs fehlen…

 

 

 


Remote Anschluß (links) und rückseitige Ausgänge (rechts). Mittig Sicherungen und Stromanschluß.

 

 


Ansicht von unten

 


Leicht deformiertes Außenblech

Arbeitsweise

Die folgenden Informationen und Schaltbilder sind dem Instruction Manual entnommen.

Das gesamte, sehr komplexe Gerät lässt sich funktional auf eine Messbrücke zurückführen. Essentielle Bestandteile sind:

  • Erzeugung einer Referenzspannung mittels Spannungsteilern
  • Spannungsabfall an einem Range-Resistor
  • Differenzverstärker („Control Amplifier“) zum hochpräzisem Vergleich und Nachregeln der eingestellten (gewünschten) Spannung und der momentanen Ausgangsspannung am Range-Resistor
  • Hochspannungsquelle, die alle Ausgangsspannungen/-ströme des Calibrators erzeugen kann
  • Series Pass als Leistungs-Regelelement für die Ausgangsspannung. Der Series Pass besteht aus 8 Leistungstransistoren, die zusammen die hohe Spannung (bis über 1100Volt!) regeln können.

Das folgende Schaltbild stellt dies allgemein dar, allerdings ist die Meßbrücke nicht offensichtlich erkennbar.

Im folgenden Bild wird der Calibrator nur als „Spannungsquelle“ betrachtet. Das resultierende Schaltbild wird dann im grauen Kasten darunter nochmal anders dargestellt, so dass die Messbrückenschaltung deutlich erkennbar wird.

Ein Teil der Brücke wird von der Referenzspannungsquelle zusammen mit dem Spannungsteiler gebildet. Der andere Teil der Brücke wird vom Range Resistor und dem Series Pass in Reihe mit der Hochspannungsquelle gebildet.

Der Differenzverstärker regelt den Series Pass und damit die Ausgangsspannung so nach, dass die Brücke im Gleichgewicht ist.

In diesem Bild kommen zwei weitere Details hinzu:

  • Der Preregulator: Ansteuerung für die High Voltage Einheit
  • Der VCO (Voltage Controlled Oscillator): Der VCO macht aus dem Spannungsabfall über dem Series Pass (also aus einer Spannung) eine Frequenz, mit der der Preregulator gesteuert wird.

Der Sinn des Preregulators ist, die Verlustleistung des Geräts zu optimieren. Im Gerät befindet sich ein Hochspannungstrafo, der bis zu 1050 Volt AC erzeugt. Dessen Ausgangspannung wird grundsätzlich vom Series Pass Element auf die gewünschte Ausgangsspannung herabgeregelt. Der Preregulator steuert diesen Transformator mit einer variablen Wechselspannung an.
Ohne Preregulator müssten beispielsweise bei einer Ausgangsspannung von 1 Volt und 50mA somit 1050-1=1049 Volt im Gerät „vernichtet“ werden, das wären ca. 50 Watt. Um dies zu verhindern, erzeugt der Preregulator statt der 1050 Volt eine „passende“ Wechselspannung in der Primärwicklung des HV Transformators, so dass statt 1050 Volt nur vielleicht 30 Volt in der Sekundärwicklung erzeugt werden. Diese Spannung kann ohne nennenswerte Verlustleistung (und Wärmeentwicklung) vom nachgeschalteten Series Pass Element auf die korrekte Ausgangsspannung heruntergeregelt werden.

Und hier das Schaltbild so umgezeichnet, dass die Messbrücke erkennbar wird:

Im folgenden Bild wird der Calibrator als „Stromquelle“ betrachtet.

Bilder vom Innenleben des Geräts

Im folgenden einige Bilder vom Inneren des Geräts. Dort finden sich 19 Steckkarten, die auf zwei Motherboards aufgesteckt sind. Ein Front Mother Board mit zwei weiteren Platinen nimmt alle Bedienelemente auf.
Das Gerät besitzt weiterhin drei Transformatoren, einen für die Stromversorgungen des Geräts, einen für die Hochspannungserzeugung und einen kleinen für weitere Hilfsspannungen.


Das Geräteinnere im Überblick: Ganz oben das Front Mother Board, mittig das Main Mother Board mit 17 Steckkarten, unten das kleinere Back Mother Boad mit 2 Steckkarten und links und rechts die beiden großen Transformatoren (Hochspannungstransformator, Versorgungsspannungstransformator)

 

 

 

Zum Gerät mitgeliefert wurde ursprünglich auch ein Extender Board. Damit kann jede der Karten des Geräts herausgezogen werden, das Extender Board in den Sockel der Karte gesteckt werden. Das Extender Board leitet alle 16 Anschlüsse 1:1 auf eine eigene Buchse weiter. In diese Buchse kann nun die herausgezogene Karte eingesteckt werden und dann, perfekt zugänglich, bequem untersucht werden. Meinem Exemplar liegt leider kein Extender Board bei…

Im folgenden sind die einzelnen Karten fotografiert worden, jeweils von Bestückungs- und Lötseite.

10 Volts Reference Power Supply (A4A1)

 


A4A1 – 10 Volts Reference Power Supply

 

 

Die Spannungsteiler („Ladder Drivers“) (A4A10-A4A17)

7 Spannungsteiler


A4A10

 

 

A4A11.
Die weißen Elemente sind Reed-Relais.

 

 

A4A12

 

 

A4A13

 

 

A4A14

 

 

A4A15

 

 

A4A16

 

 

Range Shunt (A4A17)


A4A17 – Range Shunt

 

 


Präzisions-Lastwiderstände auf dem Shunt Network

Chopper Amplifier (A4A2), Differential Amplifier (A4A3), Series Pass (A4A5) mit Series Pass Driver (A4A4) und Current Limiter (A4A7)


A4A2 – Chopper Amplifier

 

 


A4A3 – Differential Amplifier

 

 


A4A4 – Series Pass Driver

 

 


A4A5 – Series Pass Element

 

 


A4A7 – Current Limiter

 

High Voltage Supply und Pre-Regulator


A4A6 – High Voltage Power Supply

 


A5A2 – Preregulator

 

 

 

 

Power Supplies und Relay Driver

A4A9 – Relay Driver

 

A4A8 – Auxiliary Power Supply

 

 

A5A1 –  -5 und -25 V Power Supply

 

 

Sicht auf die Dekadenschalter

Reparaturversuch

Das Gerät wurde bei ebay als defekt ersteigert.

Ist-Stand vor der Reparatur

Rein optisch hat das Gerät viele kleine Kratzer und Schrammen. Einige Kalibrieraufkleber sind vorhanden. Das Gehäuse ist unten an einer Stelle eingedellt. Das Gerät ist außen schmutzig, im Innern aber ziemlich gut erhalten und staubfrei. Als Besonderheit besitzt es zahlreiche Trimmer aus Metall in einer Bauart die ich noch nie gesehen habe, von denen leider eine ganze Menge leicht angerostet sind. Hoffentlich funktionieren die alle noch.

Im Frontpanel fehlen zwei LEDs. („Constant Current“ Mode und „I Limit / V Trip“).

Auf einer der Platinen findet sich der Datumsaufdruck „No 10 1976“, was wohl 10. November 1976 heißt.

Alle Platinen wurden zunächst einer Sichtprüfung unterzogen und fotografiert. Dabei  wurden, wenn vorhanden, Tantal-Elkos auf Kurzschluss geprüft (alle ok). Insgesamt gab es bei dieser groben Sichtprüfung keine Auffälligkeiten.

Eines der Relais wurde offensichtlich in der Vergangenheit getauscht (Main Mother Board, K6).


In der Vergangenheit getauschtes Relais (Lötstellen)

Als Nächstes wurde das Gerät eingeschaltet. Einstellungen müssen laut Handbuch am Gerät im „Standby“-Zustand durchgeführt werden, wenn alles passt wird die Kalibriergröße durch den Wechsel in der „Operate“-Zustand auf die Ausgangsbuchsen gelegt. Damit wird eine Zerstörung angeschlossener Geräte durch hohe Spannungssprünge bei Fehlbedienung vermieden.

Herumprobieren an den Einstellknöpfen ergab folgendes Bild:

  • 10V und 100V Bereich funktioniert grundsätzlich, im 1000V Bereich wird keine Ausgangsspannung erzeugt.
  • Die Ausgangsspannung ist um einen kleinen Offset zu hoch (eingestellte 4,000000 Volt werden als 4,06… V ausgegeben), die Ausgangsspannung schwankt ausserdem leicht
  • Das Voltmeter in der Front wird nicht angesteuert (da sich der Zeiger aber schwach bewegt, funktioniert das Instrument wohl)
  • Fehlende LEDs
  • Einer der Drehknöpfe scheint Spiel zu haben, wenn man ihn leicht anfasst klappern im Innern Relais
  • Das Gerät ist instabil, machmal geht es beim Einschalten des „Operate“ Zustandes sofort wieder aus diesem Zustand heraus. Bei mehrfachem Probieren klappt es dann irgendwann.

Zunächst wurden die LEDs ersetzt. Fehlende Fassungen können für wenige Pfennige beschafft werden.

Bei genauerem Hinsehen sehe ich, dass ein Transistor (2N5138) entfernt wurde. Dies ist ein Treibertransistor einer Logikstufe, die sicherstellt, dass der OPERATE-Zustand nur aus dem Standby-Zustand erreicht werden kann. Dadurch dass der Transistor fehlt, kann man direkt in den OPERATE-Zustand schalten und auch im OPERATE-Zustand umschalten, was zu schrecklichen Relaisgeräuschen führte. Der PNP-Standard-Transsistor wurde durch einen BC557 ersetzt und die Geräusche sind schonmal verschwunden.


Der fehlende PNP-Transistor auf dem Front Mainboard

Das Essentielle im Gerät ist die 10 Volt Spannungsreferenz A4A1. Daher wurde zunächst geprüft, ob die Spannungsreferenz die geforderte Ausgangsspannung bereitstellt. Hier wurden 10,0001V gemessen, mit einem HP3478 mit 5,5 Stellen, was ok erscheint, genauer kann ich es momentan nicht nachmessen.

Die „Auxiliary Power Supply“ stellt die +25V sowie -15V bereit. Während die +25V exakt stimmen, messe ich bei statt 15V nur 13,9V, also deutlich zu wenig. Da sich die -15V an den +25V orientiert und selbst nicht nachstellbar ist, kann ich hier nichts durch Nachstellen korrigieren. Es muss also entweder eine zu hohe Last an den -15V liegen oder die Spannungsreglung arbeitet nicht korrekt. Da der 15V Längsreglerttransistor bei den -15V kalt bleibt, schliesse ich eine zu hohe Last in diesem Stromkreis aus.

Vom „-25 and -5V Power Supply Modus“ A5A1 kommen -25Volt sowie -5V.

Nach Einstellen der vier Basisspannungen ist der Stand:

  • +25V OK
  • +15V nur 13,9Volt vorhanden
  • -5V OK
  • -25V OK

Betrachtung der +15V Regelung: Die zu geringe Spannung muss etwas mit der eigentlichen Regelung zu tun haben.

Durch einfaches „Optimierung“ der Versorgungsspannungen und des Null-Abgleichs lassen sich absolut exakte und stabile Ausgangsspannungen erzeugen (im Rahmen meines 5 1/2 stelligen Meßgeräts). Allerdings stellt sich nach dem Abkühlen und Neueinschalten immer wieder ein Offset von ~100mV ein.


Das HP3478 oben rechts zeigt stabil an: 10,0000 Volt bei eingestellten 10,000000 Volt!!! (im Rahmen der Genauigkeit des HP3478…)

Bei der Untersuchung, warum das Voltmeter nichts anzeigt wurde festgestellt, dass der Umschalter für die Messgerät-Anzeige nur für den mA-Bereich noch schaltete, für den Voltbereich ist einer der beiden Schalters des Doppelschalters defekt.

Erstes Herumsuchen zeigt, dass ich dieses Teil als Ersatz wohl nicht mehr bekommen werde. Solche Schalter („Tastenschalter mit gegenseitiger Auslösung“) werden heute nicht mehr hergestellt. Allerdings kann man den Schalter als Ersatzteil der amerikanischen Armee bekommen, für ca. 40 Dollar zuzüglich Porto. Das ist mir dann doch zu teuer und ich schaue mir die Sache genauer an.

Der Umschalter besteht aus zwei Tastenschaltern. Fluke nutzt jedoch nur einen der beiden identischen Schalter (den links) für das Umschalten des Messgeräts. Der zweite Schalter (rechts) wird für nichts benutzt, seine Lötkontakte sind frei (siehe Bild unten). Daher ist hier eine Lösung ganz einfach: Der ungenutzte Schalter ist nicht defekt, und ich bringe passende Drahtbrücken zwischen beiden Schaltern an. So schaltet der bisher ungenutzte Schalter im Voltmeter-Fall und ersetzt so den defekten Schalter. Das Meßgerät geht wieder, die Lösung war ganz einfach 🙂


Mittig die beiden Schalter zur Umschalten des Messgeräts zwischen Strom- und Spannungsanzeige. Nur der linke der beiden Schalter ist angeschlossen, der rechte wird nur „mechanisch“ gebraucht. Durch Löten von Brücken zwischen beiden Schaltern kann der defekte linke Schalter so einfach durch den rechten ersetzt werden.

Durch Herumprobieren wurde auch festgestellt, dass im 1000V Bereich entgegen der ersten Prüfung doch eine Spannung bereitgestellt wird, solange diese unter ca. 103 Volt bleibt. Wird mehr eingestellt, schaltet sich das Gerät vom OPERATE-Modus in den STANDBY-Modus zurück. Diese Umschaltung tritt normalerweise bei Überspannung oder Überstrom auf und dient dem Schutze des Geräts. Unklar ist, warum der Übergang im Normalbetrieb passiert.

Nach dieser ersten „Reparatur-Orgie“ sieht die Fehlerliste wie folgt aus:

  • 10V, 100V Bereich funktionieren.
  • 1000V Bereich funktioniert grundsätzlich,aber das Gerät schaltet sich bei Spannungen über 103 Volt in den STANDBY-Modus
  • Einer der Drehknöpfe (dritthöchste Stelle) scheint Spiel zu haben, wenn man ihn leicht anfasst klappern im Innern Relais
  • Dezimalstellen-LEDs und STANDBY-LED leuchten manchmal nicht
  • Die Versorgungspannungen -15V ist nicht ganz korrekt
  • Das Gerät fügt der Ausgangsspannung nach längerem Ausschalten einen kleinen Offset von ~0,04V hinzu
  • Gerät benötigt Kalibrierung

Betrachtung des 1000V Bereichs

Da offensichtlich eine der Schutzschaltungen Spannungen über 103 Volt verhindert, ich aber sonst keinen Fehler finden kann, entferne ich den Transistor Q4 vom Series Pass Driver. Dieser schaltet im Falle eines Überstroms das Gerät vom OPERATE- in den STANDBY-Modus zurück.

Danach sind auch Spannungen über 103 Volt möglich, und ich gehe schrittweise bis auf 1000 Volt hinauf, die mein (ungenaues) Meßgerät als 997 Volt anzeigt. Bis hier wunderbar!

Aber: beim Weiterschalten auf 1100 Volt springt die Ausgangsspannung plötzlich auf 0 Volt. Herumprobieren zeigt: Irgendetwas ist bei der maximalen Spannung kaputt gegangen. Vielleicht war mein Abschalten aller Schutzschaltungen doch keine gute Idee… nix geht mehr …

Zwei Tage Suchen im Preregulator, der Hochspannungsversorgung und dem Series Pass (Driver) bringt diverse defekte Bauteile zu Tage.

Ich ersetze 2 Dioden (1N5053 (800V,1,5A) ersetzt durch 1N4007 (1000V, 1A)), muss noch verbessert werden) und 2 Transistoren (2N3904 ersetzt durch BC547) in der Hochspannungsversorgung. Danach werden immerhin nicht mehr 0V, sondern -1,3V ausgegeben, egal was man einstellt. Nachsuchen zeigt, dass die Hochspannungsversorgung keine Ausgangsspannung produziert. Es gibt im Gerät zwei Regelkreise:

  • Prereglator mit HV Versorgung
  • Series Pass Element mit zugehörigem Driver

Anhand des Servie Handbuchs kann ich den Fehler auf den Regelkreis mit dem Series Pass Element eingrenzen. Der „richtige“ Fehler findet sich auf dem Series Pass Driver, zwei Transistoren Q5 und Q7 sind defekt (kein Durchgang mehr). Nach Ersatz mit BC547 funktioniert das Gerät wie vorher, schaltet aber immer noch bei ca. 103 Volt ab. Auf dem Current Limiter Board sind auch Q4 und Q5 defekt, die ebenfalls ersetzt werden, was nichts neues bringt (ausser dass die vorübergehend nicht mehr funktionierende I Limit / V Trip LED nun wieder leuchtet).

Genaueres Betrachten der Schaltung, die auf dem Series Pass Driver den OPERATE-Zustand steuert und bei „Gefahr“ abschaltet zeigt, dass eine Abschaltung in einem der drei folgenden Fälle erfolgen kann:

  • Überstrom am Ausgang. Bei einem Strom >200mA schaltet Q4 durch.
  • Der Rate Limiter erkennt eine zu schnelle Änderung im Ausgabewert (also z.B. von 1Volt auf 1000Volt)
  • Voltage Trip Wert wurde überschritten. Wenn der Voltage Trip Maximalwert beispielsweise auf 300Volt eingestellt wurde und der Benutzer z.B. 400 Volt einstellt

Rate-Limiter und Voltage Trip sind mit Q1 realisiert, die Überstromerkennung ist mit Q4 realisiert. Q2 odert diese beiden Signale und schaltet im Fehlerfall vom OPERATE-Modus in den Standby-Modus.

Erstes Herummessen an den Eingangssignalen dieser drei Signale bringt nichts Spannendes. Es scheint kein Überstrom zu existieren, der Rate-Limiter scheint nicht zuzuschlagen und die Voltage Trip Erkennung scheint auch nichts zu tun.

Als nächstes steht an: Arbeitet die Oder-Schaltung (Q1) korrekt?

<work in progress>

Liste ersetzter Teile

Fluke Teilenummer bzw. Typenbezeichnung Beschreibung Mein Ersatz Kommentar
2N5138 Transistor, PNP BC557
203489 (Fluke) Transistor, NPN BC547B Q7, Q5  im Series Pass Driver
SS7504-612 (Fluke) Transistor, PNP BC557B Q4, Q1 im Series Pass Driver
2N297A Transistor, NPN, Germanium, 50V, 5A, 35W nicht benötigt
2N3904 Transistor, NPN BC547B 1N3904 ist absoluter Standard NPN Typ. BC547 auch 🙂
1N5053 Diode (800V, 1,5A) 1N4007 (1000V, 1A) 1N4007 ist als dauerhafter Ersatz zu schwach. Besseren Ersatztyp finden.

Ungewöhnliche Bauteile

Im Fluke Calibrator sind eine ganze Menge ungewöhnlicher Bauteile verbaut, die man in „üblichen“ Geräten nicht zu sehen bekommt. Ein Teil dieser Bauteile werden auch im Militär- Avionik-Bereich verwendet. Hier ein paar Beispiele seltener Bauteile im Calibrator.


Der Leistungstransistor „1642031“ auf dem Preregulator-Board. Diese Gehäuseform habe ich noch nie gesehen. Der Transistor ist deutlich dicker als z.B. ein TO-3-Transistor und hat ein dickes M-Gewinde. Suche im Internet bringt leider keine Leistungsdaten zu diesem Transistor. Der Hersteller ist Westinghouse.

 

 


Hier handelt es sich um Dioden. Die Gehäuseform TO-5 kannte ich bisher nur bei Transistoren. Wie man sieht, sind die Gehäuse bereits korridiert.

 


Ein kleiner Thyristor von General Electrics

 


Präzisionswiderstände (+- 0,02%). Die Widerstände sind vermutlich deshalb so dick, um nur langsam auf Temperaturänderungen zu reagieren

 


Ein Präzisionsshunt +- 0,03%.

Check einiger Meßgeräte

Nach Reparatur wurden diverse Meßgeräte gecheckt. (Der Calibrator ist nicht kalibriert, sondern wurde auf das HP3478A als das beste Gerät eingestellt). Die Messwerte sind also nicht die ganze Wahrheit 🙂

Wert HP
3478A
Fluke
8050
Voltcraft
VC820
Voltcraft
VC120
Digits 5 3/4 4 1/2 3 1/2 3 1/2
1V 1,00001
(+0,001%)
1,0004
(+0,04%)
0,992
(-0,8%)
1,00
(0%)
10V 9,9996
(-0,004%)
10,070
(+0,7%)
9,91
(-0,9%)
9,97
(-0,3%)
100V 99,994
(-0,006%)
100,57
(+0,57%)
99,0
(-1%)
99,7
(-0,3%)
200V 199,995
(-0,0025%)
200,8
(+0,4%)
198,1
(-0,95%)
199,4
(-0,3%)
300V 300,000
(0%)
301,3
(+0,43%)
297,2
(-0,93%)
299
(-0,33%)
500V N.A. 502,2
(+0,44%)
496
(-0,8%)
498
(-0,4%)
1000V N.A. 1004,8
(+0,44%)
993
(-0,7%)
N.A.
Abweichung
gemessen
Min: 0%

Max: 0,006%
Min: 0,04%

Max: 0,7%
Min: 0.8%
Max: 1%
Min: 0%
Max: 0,4%
Abweichung lt. Hersteller (DCV) 0,008%-
0,03%+2
0,03%+2 1%-1,4%
+5
0,8%+2

Das Fluke 8050 braucht wohl eine Kalibrierung. Die Genauigkeit der Voltcraft-Geräte ist vom Hersteller schon so gering angegeben, dass die Geräte die Werte leicht erreichen.

Reparatur eines Digital-Multimeters Fluke 8010A (Austausch desLCD Displays)

Die Firma Fluke ist für hochwertige Messgeräte bekannt. Ich erstand daher bei ebay ein älteres Fluke Tisch-Multimeter. Das Gerät wurde als defekt verkauft.

Mein 8010A wurde von Fluke Netherlands in 1979 gebaut. Das 8010A war ein
Profi Laborgerät. Von den technischen Daten wird es formal von heutigen Billiggeräten aus China überholt. Allerdings ist Qualität -gerade bei Messgeräten- durch nichts zu ersetzen und vertrauenswürdige Messergebnisse sind von Billiggeräten nicht immer zu erhalten. Dies habe ich mit oder anderen Billig-DMM leider nur allzu oft erfahren.

Das 8010A besitzt ein 3,5 Digit LCD, True RMS, DC 200mV-1000V, Auflösung 100?A 0,1%+1Digit, AC 200mV-750V Auflösung 100?V 0,5%+2Digits, AC-I/DC-I 200?A-2A und 10A Auflösung 0,1?A 0,3%+1Digit/1%+2Digits, 10A ungesichert, Widerstand 200 Ohm – 20M Auflösung 0,1Ohm 0,2%+1Digit, Leitwert 2mS..200nS, manuelle Bereichswahl. Verbrauch 2W. Handbuch von 1985. Leider keine HOLD/REL Funktion, nur manuelle Bereichswahl.

Das von mir ersteigerte Gerät war sehr schmutzig und vergilbt. Reinigen lohnt aber nur, wenn eine Reparatur möglich ist. Ein erster Test zeigt, dass das LCD defekt ist. Statt grau ist es komplett schwarz. Allerdings kann man mit Mühe gerade noch erkennen, dass das LCD noch angesteuert wird, man kann halt nur nichts ablesen 🙂

Das LCD von Fluke (Fluke Stock No. 698381, MFG SPLY CODE 89536) kann heute nicht mehr wirklich beschafft werden. Ich finde zwei drei Surplus-Shops in den USA, die das Teil entweder nicht mehr haben oder rund 80 Dollar (incl. Versand) dafür haben wollen. Das ist frech, denn ein LCD mit 3,5 Stellen kostet normalerweise 2-3 Euro.
Vielleicht kann ich ja ein anderes LCD Display verwenden…

Ein Öffnen des Geräts zeigt, das ein Chip „Intersil 429100 7829“ das LCD ansteuert. Suche im Internet fördert das Service Handbuch zutage. Im Schaltplan sehe ich, dass der Chip Pin-identisch ist mit dem bekannten ICL7106 ist (Siehe auch hier ). Die Angabe „7829“ ist übrigens als „Fabrikation in der 29. Woche 1978“ zu lesen. Der ICL7106 ist ein 3 1/2 Digit LCD Display A/D Converter, also ein komplettes One-Chip DMM.

Das Original LCD-Display wird per Moosgummi angeschlossen und hat 30 Pins.


Das geöffnete Fluke 8010A, Sicht auf Oberseite
LCD ist bereits entfernt.

Das geöffnete Fluke 8010A, Sicht auf Unterseite.
Rechts das ICL7106 und die Öffnung fürs LCD Display.

Das tote Display. Irgendwie hat sich das Hintergrund-Grau verflüchtigt,
so dass man die schwarzen Segmente auf dem nun schwarzen Hintergrund
nicht mehr sehen kann.

Befestigungsmaterial des Original LCDs. Moosgummi links.

Blick auf den ICL7106, der hier als „Custom“ Version für Fluke
anders heißt.

Blick auf die Kontakte fürs LCD (30 Kontakte)

An die dreißig Kontakte löte ich ein Flachkabel an. Achtung, die Kontakte
reißen schnell von der Platine ab, außerdem dürfen keine Kurzschlüsse
zwischen den Kontakten durch Lötzinn entstehen.

Anhand des Schaltplans und des ICL7106-Datenblatts kann ich nun ermitteln, welche Pins zur Ansteuerung des LCD-Displays gebraucht werden.

Eine weitere Suche fördert zahlreiche 3 1/2 stellige LCDs zu tage, die passen könnten. Ich entscheide mich für eines, das Conrad liefern kann, weil das am schnellsten zu gehen scheint. Ich erstelle anhand des Datenblatts bei Conrad eine Mapping Tabelle zwischen ICL7106-Ausgängen und dem neuen LCD Display. Das neue LCD hat 40 echte Pins.

Die Benennung der Segmente (a-g bzw. A-G) ist quasi-standardisiert, die Segment-Bezeichnungen können z.B. bei Wikipedia eingesehen werden. Die Nummerierung der Stellen (Einer-, Zehner-, Hunderter-Stelle) ist leider nicht einheitlich geregelt.

Im folgenden die Tabelle mit dem Mapping des LCD Treibers auf das ausgewählte Ersatz-LCD, welches bei Conrad erhältlich ist (Bestell-Nummer 185663, Typ ist angeblich DST-5032DP-13RM, übrigens scheint ein „Hitachi  L1331CC“ damit pinkompatibel zu sein, habs aber nicht weiter überprüft).

(Tabelle anklicken für bessere Lesbarkeit)

Das Display ist bei Conrad im Shop nicht vorhanden und muss bestellt werden. Nach einer Woche war es da und ich habe es eingelötet.
Das Display hat 40 Beinchen. Ich habe eine 40 polige IC Fassung geteilt und auf eine zurechtgesägte Lochrasterplatine aufgelötet. In die Fassung wird das LCD dann gesteckt. An  die 40 Pins  der Fassung werden die 30 Pole des Fluke Geräts nach obiger Tabelle angelötet.


Das Display nach Verlötung. In der Lochrasterplatine sind zwei Schrauben für spätere Fixierung des Displays eingeschraubt.

Erster Funktionstest, noch mit losem LCD-Display. Das Gerät funktioniert wunderbar. Besonders interessant ist der Leitwert-Meßbereich, mit dem größte Widerstände gemessen werden können (2mS…200µS, wobei S=Siemens).

Das Original LCD wurde mittels der Blende und eines weiteren Kunststoffteils fixiert. Da das neue LCD deutlich höher und tiefer ist, kann dies so nicht mehr gemacht werden. Die Originalblende kann nach Entfernen ihrer Befestigungslaschen weiter verwendet werden, allerdings stimmt der Ausschnitt dann nicht mehr. Daher muss eine neue zweite Blende, in die die Originalblende eingesetzt wird, angefertigt werden.


Und hier das Ergebnis. Aus einem Stück Plastik wurde eine umrahmende
Blende (hell) angefertigt und beide Blenden sowie das Gehäuse
miteinander verklebt. Sieht nicht absolut original aus, ist aber stabil.
Das Display selbst wurde im Innern seitlich mit einem kleinen
Metallwinkel fixiert.