Hallo Forumlezers,

Hierbij het verslag over de reparatie van de selectieve niveau meter merk Wandel & Goltermann type SPM19. Twee jaar geleden heb ik deze selectieve niveau meter en de bijbehorende generator type PS19 gekocht op de vlooienmarkt in Rosmalen.

De voorgeschiedenis:
Ik kende deze meetapparatuur uit mijn werkzaam verleden bij PTT/KPN. Ik had deze twee meters echt niet nodig , maar omdat ik ze herkende uit mijn werkzaam verleden bij PTT/KPN sta je toch even te kijken naar het geheel. Beide apparaten waren in zeer slechte staat het leek er wel op dat ze buiten in de regen hadden gestaan. Er zaten modder vlekken op het front en bij beide was een LCD display defect (doorgelopen/lek). Op onderstaande foto’s zie je wat voorbeelden van de SPM19 op de laatste foto zie je het (linker) defecte LCD display in detail.

Ook toen de verkoper er spanning op had gezet bleek dat geen enkele functie een reactie gaf.
Kortom zonde van deze mooie apparatuur. De verkoper vroeg of ik interesse had, en mijn antwoord was dat gezien de staat het nog maar de vraag was of ze ooit hersteld zouden kunnen worden.

De verkoper vroeg of ik een bod wilde doen en mijn reactie was, dat ik er nu al spijt van had maar zei 30 Euro. Hij ging direct akkoord en zo stond ik met 50 kilo hardware dat naar huis moest.

Op internet worden deze apparaten regelmatig aangeboden en in werkende staat is de vraagprijs van een combinatie zender en ontvanger ongeveer 4000 dollar. Per stuk ligt de prijs rondom de 2000 dollar.

Waar werden ze voor gebruikt:
Deze apparaten zijn gebouwd in de perioden 1980-1984 voor het meten aan analoge draaggolf telefonie systemen (ook wel FDM genoemd). Hierna is er verder geen ontwikkeling meer geweest voor FDM systemen.

Het hoogste stapel niveau (dit zijn dus het maximaal aantal gesprek kanalen) welke gemoduleerd werden was toen (1984) ongeveer 3600 kanalen/gesprekken. Eerst werden er 4 kanalen gemoduleerd naar één frequentie dan weer 4 van deze groepen naar een volgende en dan weer 4 van deze (ieder met 16 kan.) naar weer hoger en zo door.

Uiteindelijk kom je dan uit op de maximale frequentie van ongeveer 17 MHZ. Dat is dan ook de reden dat dit soort meters tot maximaal 25 MHz selectief kunnen meten.

Waarom selectief:
In de frequentie band van 4 KHz tot 25 MHz zaten dus al die spraak kanalen, maar bij iedere modulatie stap werden er piloot tonen meegezonden. Door deze piloot tonen selectief te meten kon je dus bepalen waar er iets fout gegaan was.

De eisen internationaal waren zeer streng en de niveau afwijking mocht dan ook zeer klein zijn .

De specificatie:
Dit resulteerde dus in een meter die kon meten vanaf 50 Hz tot 25MHz met instelbare bandbreedte van 25 / 400/ 1,74/3,1/48KHz. De nauwkeurigheid over het hele frequentie gebied ligt binnen de 0,1 dB. Ook de eigen vervorming ligt lager dan 60 dB. Verder hadden deze meters nog de mogelijkheid om automatisch signalen op te zoeken in het hele frequentie gebied.

Wat heeft de hobbyist hieraan:
Bij hobbyisten is dit soort meters vaak onbekend.
Stel je wilt de vervorming van een versterker meten. De grondtoon is bijvoorbeeld 1 KHz.
Je kan dan de harmonische selectief meten en de eigen vervorming van de meter is verwaarloosbaar. Maar stel je meet een 2e harmonische van -30dB. Dat is niet erg mooi en dit zou dus ook nog een ander product kunnen zijn bijvoorbeeld 50 Hz brom. Door de bandbreedte van 25Hz te kiezen kan je dus de meter 50 Hz onder of boven de grondtoon (of harmonische ) afstemmen. En zo kun je dan bepalen of er brom aanwezig is.

Ook voor het zeer precies afregelen van stereo decoders kan je zeer selectief kijken welke restproducten aanwezig zijn. Dus bijvoorbeeld toon op kanaal 1 en selectief meten op kanaal 2. In de service documentatie van Tektronix en HP staat regelmatig dat je bepaalde instellingen selectief moet inmeten. Kortom een leuk apparaat voor de hobbyist.

In de praktijk zal je meer selectieve niveau meters tegen komen dan de generatoren die van 50 Hz tot 25 MHz gaan. Dit komt omdat bij onderhoud aan telefonie draaggolf systemen eigenlijk nooit signalen gezonden werden. De generatoren werden vaak meer gebruikt voor service van de meetapparatuur zelf.

Wanneer gebruikt:
In de perioden 1980-1984 is deze SPM19 gemaakt door WuG het was de laatste ontwikkeling van draaggolf apparatuur. Bij KPN moesten er toen ook meerdere meetapparatuur van worden aangeschaft. Het ging dan meestal om aantalen van 35 stuks.

Wandel & Goltermann (WuG) en Siemens waren destijds onze vaste leveranciers. Maar op de Instrument beurs (in Amsterdam RAI) stond voor ons een nieuwkomer die ook meetapparatuur maakte de naam was Anritsu. Op de vraag of zij een selectieve niveau meter konden maken met de eigenschappen die ik al eerder noemde was de reactie JA.

Een paar maanden later kreeg ik het prototype ter keuring aangeboden. De naam was Selectieve level meter ML422B1.

Na weken van zwaar testen kon je maar een paar kleine onvolkomenheden vinden. En ook deze kleine foutjes waren binnen een week opgelost.

Ik was in de perioden de techneut en de beslissing/ keuze welke wordt de nieuwe meter bij KPN een Anritsu of WuG is genomen door mijn bazen. De Anritsu was ongeveer de helft in prijs dan die van WuG. En WuG wilde niet erg veel lager gaan en uiteindelijk zijn er dus 35 van Anritsu besteld.

Op de meetkamer waar ik toen werkte hadden we wel een aantal SPM19 van WuG.

Dit was dus de voorgeschiedenis van dit meetapparaat . In het volgende stuk komt het verslag van de reparatie van de SPM19. En veel later (moet ik nog aan beginnen de PS19)

Met vriendelijke groet,

Loek

Nu het reparatie verslag:

Als eerste de voeding bekeken. Er was een lekkage geweest van 3 oplaadbare batterijen. Ik weet niet of de dampen van deze batterijen ook de oorzaak zijn van de aanslag die op verschillende onderdelen van deze voeding zat. In bedrijfssituatie is de gehele voeding potdicht verpakt in metalen platen. Het kan dus ook zijn dat dampen van elco’s de aanslag veroorzaakt heeft . Aan de Elco’s zelf was niets te zien. Uit metingen per elco zijn er twee uitgekomen van 6V 10000uF welke slecht waren. Op onderstaande foto zie je op verschillende aansluitklemmen en schroeven de aanslag zitten.

Ook was de bekende RIFA aan de ingang defect (gebarsten en verbrand). En het filter dat op de netstekker ingang zat was opgezwollen en had een sluiting naar aarde.

De RIFA condensatoren (totaal 6) en overige defecte onderdelen zijn vervangen. Alle schroeven met aanslag zijn vervangen. Alle aanslag op de printen is er afgehaald en extra gereinigd met alcohol. Hierna heeft de voeding onder volledige belasting een paar dagen gedraaid zonder problemen.

Hierna kon de werking van het apparaat getest worden en dit waren de geconstateerde problemen:
Frequentie instelling was zeer onstabiel.
AFC werkte niet.
Continu instellen van frequentie werkte niet.
Linker display was defect .
De demodulator uitgang voor boven en onderband werkte niet.
De jitter meting werkte niet.
48KHz bandbreedte werkte niet.
sweep instelling werkte niet.

Voor mij was dit toch wel even schrikken. De kwaliteit van Wandel en Goltermann is altijd zeer hoog geweest en ik had zelf nog nooit zoveel gebreken in één apparaat van WuG gezien. Wat wel opviel was dat er meerdere draden van in/uit gangen los zaten . Waarschijnlijk met de bedoeling om de frontplaat te kunnen verwijderen. Er was dus al eens door iemand aan gewerkt .

Gelukkig had ik het schema kunnen kopen . Maar dit schema was voor de uitvoering met LED displays en dit type had LCD displays. Voor de meeste schakelingen was dit geen probleem omdat deze gelijk waren aan die van de LCD uitvoering.

De SPM19 wordt bestuurd door een microprocessor en er zitten veel MOS IC in uit de reeks 40** en 45**. Ook was in die periode de elektronische schakelaar type 4066 erg populair en daar zit het apparaat ook vol mee.

De frequentie instelling kan in stappen van 1 Hz en wordt door een synthesizer gedaan. Maar omdat je ook zeer selectief kan meten (25Hz) moet deze synthesizer zeer jitter vrij zijn.

Daar heeft WuG ook een slimme schakelingen voor gemaakt en per onderdeel/moduul in afgeschermde bakjes geplaatst. Door het goede schema en de duidelijke structuur was deze fout snel opgelost (een defect teller IC)

Hier onder zie je wat foto’s van de binnenkant. Het schema wat je daar bij ziet liggen is “slechts” de gelijkrichter die het gedemoduleerde signaal van 10 KHz gelijkricht voor presentatie op de draaispoel meter of naar de A/D omzetter gaat.

Deze relatief eenvoudige oplossing waren er ook voor de AFC , demodulator uitgang en jitter meting . Dit waren allemaal defecte MOS IC (zogenaamde Latches) welke de data van de MP moesten vasthouden.

De fout van de 48KHz bandbreedte en de sweep fout hadden een relatie met elkaar.
De sweep instellingen kan je aangeven met een start frequentie een stop frequentie de stapgrote en stapsnelheid.

De toegepaste MP waren in die periode nog niet zo snel. Het lukte dus niet om steeds weer de nieuwe frequentie in te stellen en te kijken naar eventuele andere signalen. Ook hier had WuG weer een slimme schakeling voor bedacht. Zij noemde dit de ADDIERER. Dit was een volledig zelfstandig opererende schakeling welke van de MP de start en stop waarde van de sweep kreeg voor de volgende 16 stappen. Daarna ging deze ADDIERER zelf de synthesizer aansturen afhankelijk van de richting naar boven of beneden. Aan het eind gaf de ADDIERER dan een interupt aan de MP zodat deze de volgende stappen kon overdragen. In de tussen liggende tijd had de MP dus ruimte voor andere dingen.

In deze schakeling zat een fout. Je kon dus zien dat wanneer deze ADDIERER actief was er totaal verschillende onjuiste aansturing was voor de synthesizer.

De relatie met het 48KHz bandfilter was dat dit filter niet met resonantie kringen is gebouwd. Deze meting wordt uitgevoerd door 5 keer met de bandbreedte van 3,1KHz rond om de ingestelde frequentie te wobbelen. Hierna worden de resultaten (opgeteld) weergegeven. Dit wobbelen/sweepen wordt ook door de ADDIERER uitgevoerd en dus met een fout resultaat.

Mijn fout zoek methode is altijd uren beredeneren meten ook met logicanalyzer voordat je een onderdeel verwijderd. Je zit hier te meten aan een schakeling met een soort digitale loop. Voor dit soort metingen gebruik ik een eenvoudige LA

In de service documentatie staan wel alle digitale adressen maar geen software informatie. Wel staat er veel informatie over de zogenaamde signature. Je moet daarvoor een signature analyzer hebben. Deze zet je op het voorgeschreven meet punt en dan moet daar een HEX-getal staan. Wijkt dit getal af dan ga je naar het volgende punt etc. Je kan dan makkelijk en snel de fout vinden. Maar ik heb wel 3 Logic analyzers maar geen signature analyzer. En 300 Euro voor zo’n apparaat vind ik te duur.

Alle onderdelen op het ADDIERER board (35 IC’s) zijn stuk voor stuk gemeten op hun functies vaak met de LA.

Na twee keer een onderdeel vervangen te hebben , dat dus niet defect was, werd steeds meer duidelijk wat het dan nog wel zou moeten zijn.
Uiteindelijk was het een (banaal) kleine onderbreking van een printspoor waardoor het geheel niet werkte. Hierna was de sweep in orde en ook de 48KHz filter werkte goed.

Bleef dus over het linker display.

Dit LCD display was defect en gezien de extra functies nergens te koop.

Dit display kan de gemeten waarde digitaal weergeven of de stand van de verzwakkerschakelaar weergeven. Dit laatste geeft dan in combinatie met de draaispoel meter de waarde analoog weer.
De verzwakkerschakelaar gaat van +30 tot -80. Waarbij het min-teken een deel is van de 7 segment code. De plus wordt niet weergegeven dus dit geheel komt op de vier 7 segment display’s.

Bij de digitale weergave zijn het plus en min teken op een apart stuk van het LCD-display zichtbaar Ook is er een overflow cijfer 1 beschikbaar en kan de weergave met één of twee cijfers achter de komma . Dus bijvoorbeeld -110,35 dB . De 1 van honderd is dus op het overflow display en de vier overige cijfers op vier 7 segments display.

Verder kent de SPM19 verschillende meet mode zoals dBm/dBm0/dBr/dB. De meter ijkt zichzelf met de frequentie waarbij hij staat afgesteld iedere 3 minuten of bij een meetinstelling wijziging. Ook dat wordt op het display weergegeven. Ook kan het zijn dat de verzwakker niet goed staat ingesteld en in het display verschijn dan een pijl naar de juiste draairichting.

Kortom veel extra informatie en dus een speciaal gemaakt LCD display dat niet te koop is.
Dit was dus de grootste uitdaging hoe dit op te lossen. Ik had alleen een schema van de LED versie en deze was op dit punt compleet anders dan de LCD versie.

De oplossing:
Eerst het defecte LCD display los geknipt en via externe spanningen gekeken welk segment/stuk tekst toch nog bewoog. Op deze wijze was er een aardig beeld op welke pin (totaal 68) wat aangesloten was.

Hierna kon je deze pinnen volgen naar de stuurprint waarop het LCD display zat. Er waren 4 BCD naar 7 segment code drivers die de 4 cijfers aanstuurde. En paar andere drivers die de letters en decimale punten aan stuurde. De gehele stuurprint werd aangestuurd door een 16 polige stekker.
Waarvan 8 pennen voor de data en 5 pennen voor de strobe pulsen. 1 pen was voor de 5 Volt en 2 pennen specifiek voor de LCD voeding.

Na nog wat beredeneren was nu bekend :
Welke strobe puls de 2* 4 bits data doorgaf.
Welke strobe puls de info voor decimale punt/signaalteken/tekst doorgaf.
De strobe puls zelf was 3uS lang en herhaling ongeveer 300uS

Met deze informatie kon ik dus een nieuw display opbouwen.
Als basis gebruik ik een Arduino processor maar dan geen Arduino software maar BASCOM (in BASIC).
Voor de overloop cijfer 1 en de plus/min teken is een los led display gebruikt dat aangestuurd is door porten van de microprocessor.
De 4 cijfers en decimale punt is een display unit met één seriële ingang
Voor alle teksten en pijltjes een OLED display

Zowel het OLED display en 4 cijfer display hebben een eigen serieel protocol. De microprocessor (Arduino) stuurt dit aan. De acht data lijnen en de 5 strobe pulsen zitten ook aangesloten op de MP.
De 5 strobe pulsen zorgen voor een interupt van de MP. Deze stopt dus met wat hij aan het doen is en heeft 3 uS de tijd om de data die uit de SPM19 komt naar binnen te halen. Daarna gaat de MP deze info verwerken naar de twee type display protocollen (OLED en 7 segment) tot dat er weer een interupt komt.

Op de volgende foto zie je de proefopstelling.

Op de volgende foto zie je het definitieve ontwerp waarbij de printplaat met de 3 type display’s op de Arduino gedrukt zit en deze weer op de print zit met de 16 polige connector.
Deze gehele unit past weer op de plaats waar het origineel zat

Hierna volgen enkele voorbeelden van weergave

Het eindresultaat ziet er zo uit

Eigenlijk zou voor symmetrie ook het rechter display met LED uitgevoerd moeten worden. Dit zou een stuk makkelijker uit te voerbaar zijn (minder speciale teksten) maar dit display is nog goed dus laat ik dat maar zo.

Dit was mijn verhaal ik hoop dat jullie het interessant vonden. Over een (lange) tijd het verhaal van de zender PS19
Met vriendelijke,
Loek

Mooi verhaal Loek, maar wat een werk....... Je mag best trots zijn op het resultaat!

--
Met vriendelijke groet,

Leo Snoeren

https://www.rrd.link/ (onder constructie)

leosnoeren(apenslingertje)freedom.nl

hallo Loek,

ik kan niet anders zeggen dat je een top techneut bent. dit doe ik jou niet na..

zeer interessant om je gedetailleerde reparatieverhaal te lezen. En dan nog even een alternatieve display functie ontwerpen en bouwen. geweldig

ik heb hier nog een SPM6 staan die ik nog moet opstarten.

mijn complimenten!

met vriendelijke groet,

Gert

--
gert<punt>van<punt>wee<at>hccnet.nl

Wat een knappe reparatie weer Loek !

Hulde.

Jac

Wat je er ook van vind, normaal vind ik dit niet! niet te geloven dat je dit voor elkaar krijgt.
Henk
PS Ik kom het meetapparaat zsm halen.

--
HJD