Wiederinbetriebnahme eines Digital-Multimeters Fluke 8050A(Entfernen der Akkus und Anpassung der Netzteilschaltung an reinenNetzbetrieb)

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 8050A wurde von Fluke Netherlands in 1978 gebaut. Das 8050A 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 dem einen oder anderen Billig-DMM leider nur allzu oft erfahren.

Das 8050A besteht aus der eigentlichen, diskret aufgebauten Messschaltung, einem steuernden Controller und einer Displayplatine. Damit unterscheidet es sich vom Fluke 8010A, bei dem alle Funktionen des Geräts in einem Chip untergebracht sind. Ich habe das Fluke 8010A anlässlich einer Reparatur hier beschrieben.

Das von mir ersteigerte Gerät war sehr schmutzig und vergilbt. Reinigen lohnt aber nur, wenn eine Reparatur möglich ist.

Die Akkus des Gerätes waren in der eBay-Anzeige als defekt gemeldet.

Nach Öffnen des Geräts zeigte sich, dass die Akkus uralt und ausgelaufen waren. Immerhin war das Gerät selbst vom Auslaufen nicht in Mitleidenschaft gezogen worden.


Die Akkus, aus ihrer Plastikumhüllung entfernt. Es handelt sich um NiCd-Akkus 1800mAh. Je zwei sind in einer Plastikzelle (hier nicht im Bild) zusammengeschaltet. Die Akkus sind römisch-keltischen Ursprungs und wurden bereits für den Betrieb der Bundeslade verwendet. Danach lagen sie 500 Jahre im Mittelmeer. Sie gingen direkt nach dem Ausbau ins Museum für Frühgeschichte (Man verzeihe mir den Scherz).

Im folgenden einige Bilder vom Inneren des Geräts.


Blick auf die Unterseite des Geräts. Display und Kontrollschalter sind auf einer eigenen Platine untergebracht. Auf den leeren Stellen links unten und oben sitzen die hier  ausgebauten Batteriepacks.

 


Die Geräteoberseite. Die Hauptplatine ist mit der Lötseite nach oben montiert, daher sieht man hier nicht besonders viel…

 


Der Prozessor des Geräts. Der Mostek 3870 ist ein 8 Bit Controller aus dem Jahre 1977. Er ist eine Weiterentwicklung des Fairchild F8, hat 2048 Bytes ROM, satte 64 Byte RAM und 32 I/O-Leitungen. Die gesamte Firmware des Messgeräts muss im ROM enthalten sein, denn es gibt kein EPROM o.ä. im Gerät.

 


Die Displayplatine. Sie kann an drei Schrauben gelöst und dann seitlich weggeklappt werden. Das Gerät bleibt dabei benutzbar. Links sind die Ansteuer-ICs für das Display (Standard 40xx Typen!) sowie das Display selbst zu sehen, rechts Power-Schalter, Charge-LED und REL-Schalter.

 


Sicht auf die Teile des Geräts unter der Display-Platine. Empfindlichere Teile des Geräts befinden sich unter Metallabschirmungen.

Umstellung des Fluke 8050A auf reinen Netzbetrieb

Da ich nicht vorhatte, die Akkus zu ersetzen (sie müssen dann kontinuierlich geladen werden), entfernte ich sie.

Wenn man die Akkus einfach entfernt (bzw. wenn diese defekt sind) geht das Gerät nicht mehr an. Also einfaches Abziehen kommt nicht in Frage.

Daher untersuchte ich das Schaltbild des Geräts mit dem Ziel, es auf reinen Netzbetrieb umzustellen.


Das Schaltbild des Netzteils.

U26 im Schaltbild ist ein LM317. hinter dem LM317 kommt ein Widerstand 9.1 Ohm, der an den „ADJUST“-Pin des LM317 geht. Das bedeutet, dass der LM317 eine Stromquelle darstellt, die am Ausgangspin 137mA bereitstellt. Damit werden die Akkus geladen. Dies passiert solange, wie das Gerät ausgeschaltet ist. Wird es eingeschaltet, werden die Akkus mit einem reduzierten Strom weitergeladen. Das Gerät wird beim Einschalten an +/- der Batterien gelegt und bekommt so die Betriebsspannung von 5V. Im Schaltplan (hier nicht sichtbar) werden aus diesem 5V weitere Spannungen erzeugt, so dass diverse Spannungen -10,-5,+5,+10V zur Verfügung stehen.

Es geht also darum, an den beiden Pins an die ich „-5“ und „-10“ geschrieben habe, eine Spannung von +5V und 0V anzulegen. Dies habe ich erreicht, indem ich den vorhandenen LM317 ausgelötet habe und ihn mit zwei Widerständen (270 Ohm und 820 Ohm) in seiner Standardbeschaltung als Spannungsregler verwende. Seine Eingangsspannung erhält er von den Polen des Kondensators C23.


Abzapfen der gleichgerichteten Trafospannung an C23

 


Mittig zu sehen: Lötpunkte des schon entfernten LM317

Der LM317 und die beiden Widerstände wurden auf einem Lochrasterplatinenrest eingelötet. Auf der Hauptplatine wurde eine Bohrung angebracht und die kleine Platine dort angeschraubt.


Links vorn der LM317.

Der Ausgang des LM317 wird der Einfachheit halber an die Batteriepole angelötet. Vor der Verkabelung wurde noch kontrolliert, ob 5,0 Volt bereitstehen.

Später habe ich auch die vorhandene „CHARGE“-LED, nach Entfernen der Akkus ohne Nutzen so verändert, dass sie leuchtet, wenn das Gerät eingeschaltet ist.


Vollständig verkabelter Spannungsregler

Das Gerät lies sich danach wie gewünscht ohne Akkus betreiben.


Gerät nach der Änderung

Leider stellte sich heraus, dass der DC-Bereich nicht korrekt kalibriert war. Das Gerät wurde daher gemäß Instruction Manual neu kalibriert. Ob die Abweichungen an meiner Änderung lagen oder schon vorher vorhanden waren, kann ich nicht beurteilen. Nach Neukalibrierung hatte das Gerät jedoch die gewohnte Fluke-Präzision.

Das Plastikgehäuse wurde zum Abschluss in der Spülmaschine gereinigt, allerdings verschwand dabei die starke Vergilbung nicht vollständig.

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.