reparatie verslag PS19 Wandel & Goltermann (Algemeen)

door loek , Exloo (Drenthe), 25-12-2019, 14:17 (1800 dagen geleden)
Gewijzigd door loek, 25-12-2019, 14:34

Hallo forum lezers,

Eindelijk is de reparatie van de Pegel Sender type PS19 van Wandel & Goltermann nu ook klaar.
In 2017 heb ik deze zender samen met de ontvanger SPM19 op de (laatste beurs) in Rosmalen gekocht beide voor totaal 30 Euro. Op dit forum heb ik de reparatie van de SPM19 al besproken zie link http://www.transistorforum.nl/forum/index.php?id=47941. Ook de PS19 was in zeer slechte staat eigenlijk had ik dergelijke meetapparaten al maar ja voor 30 Euro was de verleiding toch te groot.

De zender PS19 had om te beginnen dezelfde problemen als de ontvanger . Dus het linker LCD display, waarop het zend niveau zicht baar is, was defect.

En de geschakelde voeding was defect.
Op dit LCD display zitten buiten de normale cijfers ook een aantal speciale teksten. Dus dit display vervangen door een nieuw LCD-type kan je wel vergeten.

Maar nu eerst de voeding proberen te repareren. Hiervoor maak is een test opstelling gemaakt met dummy belasting weerstanden. Ook bij deze voeding waren er veel onderdelen defect en zat een laag witte aanslag op alle printsporen.

Er was wel een schema aanwezig en (helaas) veel later toen het niet meer nodig was ook een beschrijving.
De voeding bestaat uit 5 delen:
1e De netspanning wordt via fase aansnijden (met IC TCA780) naar 170 volt gelijkspanning gebracht.
2e Een DIAC schakeling maakt pulsen van deze 170V die de schakel transistor aanstuurt.
3e Door de pulsen in de schakel transistor komen er op de secundaire zijde van de transformator, na gelijkrichting, een spanning die de voeding is voor een Switch Mode Power Supply IC afgekort SMPS (TDA1060).
4e Dit SMPS IC stuurt ook de schakel transistor aan maar dan met vol vermogen.
5e Achter de secundaire zijde van de transformator wordt via gelijkrichting de 5 Volt gemaakt. Deze wordt via een geïsoleerde terug koppeling op exact 5 Volt gehouden. Alle andere spanningen -12V/+12V en +6V worden na gelijkrichting via serie regelingen gemaakt. Alle spanningen worden via OpAmps (8 stuks) gecontroleerd . Is een spanning of stroom te hoog dan schakelt het SMPS IC af.

Wat was defect:
2 Elco’s , Schakel transistor, Fase aansnij IC, SMPC IC en één IC met 4 OpAmps.
Maar na vervangen werkte de voeding nog steeds niet. Stap voor stap zijn alle schakel delen geïsoleerd , voor zover dat kon, en uitgetest. Na totaal wel 4 maanden en toch wel elk vrij moment een poging gedaan te hebben, moest ik toch erkennen dat ik niet zou winnen van deze fout . Wat overbleef aan mogelijkheden was een sluiting in de transformator of zoiets wat nauwelijks voorkomt.
En een eventuele sluiting was niet te meten omdat alles al bijna nul ohm is.
Ook ging er steeds weer iets stuk wat net gerepareerd was. In je achterhoofd hou je steeds in gedachte dat het eigenlijk gaat om een ‘” eenvoudige” voeding met (5V/1,6A)- (—12V/0,39A)-(+12V/0,77A) en (6V/0,8A). Dus eigenlijk niets bijzonders deze zijn , niet al te duur, te koop als geschakelde voeding. Er was ook een uitvoering van Wandel & Goltermann met een lineaire voeding.

Het besluit was genomen en om te voorkomen dat ik er nog op terug zou kunnen komen heb zijn alle onderdelen van de originele voeding losgeknipt en uit de behuizing geschroefd.
Om een indruk te krijgen van wat er allemaal in deze voeding zat in de verschillende afgesloten ruimte zie foto.

Dit was dus definitief en ga nu dus voor een nieuwe voeding . Later is de keuze een lineaire voeding geworden omdat deze toch minder stoorsignalen geeft.

Nu was het tijd om aan de reparatie van de zender zelf te beginnen. De oplossing voor het defecte LCD display komt pas aan de orde als blijkt dat het apparaat te repareren is. Tijdens de reparatie is gebruik gemaakt van 4 externe voedingen. Je ziet de voedingen onder de werktafel staan.

Bij de eerste keer inschakelen ging het gelijk mis. De zender gaf geen signaal af en er kwam rook ergens uit het apparaat. Dat was makkelijk zoeken de oorzaak was een defecte tantaal elco en daardoor een rokende weertand. Maar ook na herstel bleef er een hoge stroom lopen en waren de meetwaarde van voeding leidingen erg laagohmig. De uiteindelijke oorzaak waren twee doorverbindingpennen. Het apparaat zit vol met dit soort pennen. Alle schakelingen zijn opgedeeld en zitten in afzonderlijke geïsoleerde bakjes.

De printen zitten met schroeven vast in deze bakjes en eventuele verbindingen naar andere bakjes gebeurt met deze pinnen.

Maar wacht eens!!! Dit soort pinnen zaten ook in de reeds gesloopte voeding. Zou het kunnen dat dit de oorzaak was van de defecte voeding?

Ik heb nog wel nader onderzoek gedaan aan deze pinnen en inderdaad ook van de voeding waren er een paar zeer onbetrouwbaar. Soms was er wel sluiting en soms ook weer niet. Het blijft gissen en ik ga toch de voeding niet herbouwen.

Waarom de pennen zo onbetrouwbaar zijn is me ook een raadsel. Ik heb veel van W&G gerepareerd en dit nog nooit meegemaakt. Deze twee apparaten hebben wel jaren ergens in slechte omstandigheden (ook vochtige omgeving) ergens gestaan gezien de modder spetters op het apparaat.

Na de oplossing van de pennen ging de PS19 wel wat signaal afgeven maar zeker niet de juiste waarde en zeer instabiel in frequentie. Ook bij het opstarten komt de melding van een RAM fout.
Het apparaat stopt dan en doet niets meer. Maar met een truuk kon ik de processor zo ver krijgen dat hij verder ging. Later zou ik wel onderzoek doen naar de RAM fout.

Het apparaat bestaat grofweg uit twee blokken. De eerste is het analoge deel dat uiteindelijk het zendsignaal levert. En het tweede deel is de digitale aansturing voor de frequentie en niveau.

In het analoge deel wordt via een synthesizer uiteindelijk een frequentie gemaakt van 80 Hz tot 25 MHz. De ingestelde frequentie moet in stappen van 1Hz kunnen worden ingesteld en de nauwkeurigheid moet minimaal binnen 0,1Hz zijn. Ook mag het signaal geen jitter hebben groter dan 0,01 graad.

Ook het niveau moet van af 80 Hz tot 25 MHz zeer constant zijn binnen de 0,01 dB. Het niveau moet in stappen van 0,1 dB instelbaar zijn van -70 dB tot +17dB. En de vervorming harmonisch en niet harmonisch moet zeer laag zijn .

Kortom dus extreem hoge eisen en daar wordt dus vele zeer bijzondere schakelingen voor toegepast. Als voorbeeld hier het blokschema van de synthesizer.

De fout van de onstabiele frequentie zat in een 40 MHz oscillator van de synthesizer . De oorzaak was een slechte soldeer verbinding van een met zilverdraad gewonden oscillator spoel.
Hierna was de frequentie stabiel maar het uitgangniveau veranderde ongeveer 0,5 dB. De oorzaak hiervan was een relais in het uitgang circuit.

De zender heeft meerdere uitgangen één asymmetrisch en twee symmetrisch. Ook op een symmetrische uitgang klopte het niveau niet. De oorzaak hiervan was een defecte transistor met dank aan een forum lid die deze voor mij had.

Hierna was eigenlijk het apparaat voor wat betreft het analoge deel gerepareerd.

Nu het probleem van de RAM fout.
Er zit totaal 1,5 Kbyte RAM (12 IC’s) van het type SCM5101 in het apparaat. De verdeling is: 0,5K op het processor board en 1K op het moeder board. De RAM wordt gebruikt om de laatste meetinstelling vast te houden en je kan in de RAM frequentie stappen bewaren.

Waar de foute RAM zit wordt niet aangegeven. Met de Logic Analyzer kon bepaald worden dat de fout op het Moederboard zat. Maar niet duidelijk was welke van de 8 stuks.

Dit type RAM wordt niet meer gemaakt. Ze zitten ook in pinball apparaten en daar zijn verschillende oplossingen bedacht om dit type te vervangen door type die nog wel worden gemaakt. Maar per stuk zijn de kosten voor de alternatieve al behoorlijk hoog.
In China worden de originele voor een lage prijs te koop aangeboden maar met dit soort IC,s heb ik geen goede ervaringen uit China. Uiteindelijk was er een leverancier uit Hongarije deze had nog een aantal te koop uit oude militaire voorraad. De gok maar gewaagt en uiteindelijk was de gok goed. De geheugen fout is nu weg.

Nu was uiteindelijk het defecte LCD display aan de beurt.

De aanpak hiervan was uiteindelijk gelijk aan die van de ontvanger SPM19. Het display wordt aangestuurd door één print. Deze print krijgt al de informatie (inclusief de voeding) via een 16 pens stekker

Delen van het defecte LCD werken nog en ook in het lekkende deel kan je nog segmenten herkennen.
Zo kan je dus met een gelijkspanning pen voor pen op het losgehaalde LCD display bepalen welk segment reageert. Daarna kan je aan de hand van de print bepalen welk segment door welk IC wordt aangestuurd. Uiteindelijk kom je dan op 4 strobe signalen die via 8 data lijnen alle segmenten aansturen.

De cijfers van het LCD display zijn vervangen door 7 segment LED display en voor de tekst is een OLED display gebruikt.

Het geheel wordt weer aangestuurd door een microprocessor. Ik gebruik daar voor de Arduino mega en programmeer deze in BASIC (BASCOM). De mechanische opstelling is wel anders dan bij de SPM19 Er was bij de PS19 geen ruimte achter het nieuwe display dus de MP zit nu in het midden achter.

Als er iets op het display veranderd moet worden dan wijzigt de status van één van de 4 strobe lijnen. De MP draait in een loop en krijgt een interupt bij een verandering van een strobe lijn. De processor weet nu welk display aangepast moet worden. Op de 8 data lijnen staat wat er gedaan moet worden. De MP zorgt ook dat het juiste protocol naar de verschillende soorten display gaan. Bijvoorbeeld het 4 -7segments display werkt met i2C protocol. Maar het OLED weer met een ander protocol. De + en – teken worden weer met poorten aangestuurd .
In totaal gebruik je zo 18 poorten.

Ook hier is besloten om het goede rechter display zo te laten.

Het totaal resultaat ziet er zo uit:

Nu moest er nog een voeding gemaakt worden. Het wordt een lineaire voeding .
Een geschakelde zou een stuk makkelijker geweest zijn. Ik had er ook al één gekocht maar je schrikt dan toch van de straling die uit de kast komt en de rimpel die er staat op de voeding lijnen.
De signaal generator PS19 kan werken met extreem lage signalen en je loopt dan kans dat deze stoorsignalen dan toch invloed hebben.

De bedoeling was de voeding te bouwen in de bestaande ruimte van de geschakelde voeding.
Zo was dan de net ingang en de schakelaar al op de juiste plaats in de kast.
Van een mede hobbyist heb ik een geschikte ringkern transformator gekregen. Met wat proppen zijn alle onderdelen in deze kast geplaatst.

Na een langdurige test met belastingweerstanden was het dan uiteindelijk zover. De voeding was klaar en kon op het apparaat worden aangesloten. Na een totale controle / afregeling te hebben uitgevoerd is de zender PS19 nu klaar. Voor een indruk op onderstaande foto de onderdelen (op voeding na) die zijn vervangen.

Al met al een lange tijd voordat beide apparaten gereed zijn. Op internet worden toch nog zeer hoge bedragen gevraagd voor deze meters je moet dan denken aan ongeveer 1400 dollar.
Je ziet dan toch wat voor risico je kan lopen. Ook daar kunnen van die slechte pennen in voor komen.

Verder heb ik bij deze reparatie nog wel een beetje dat nare gevoel dat het niet gelukt is om de echte fout in de voeding te vinden. Hebben jullie dat ook wel eens?

Ik hoop dat jullie dit een interessant verhaal hebben gevonden.

Met vriendelijke groet,

Loek