Weer een reparatie PS19 van Wandel en Goltermann (Algemeen)

door loek , Exloo (Drenthe), 12-06-2020, 16:23 (1630 dagen geleden)

Hallo forumlezers,

Hierbij het verslag van de reparatie aan de generator type PS19 van Wandel en Goltermann.

De PS19 is een generator/zender die van 80 Hz tot 25 MHz een frequentie geeft met een niveau sinus van +10 tot -70 dB. De generator kan ook sweepen in dat gebied met een willekeurige start en stop frequentie en een ingestelde snelheid. De harmonische vervorming en andere producten zijn extreem laag en beter dan -60 dB. Het niveau is instelbaar in stappen van 0,1 dB. Over de hele frequentieband is de frequentie karakteristiek binnen de 0,1 dB. Er zijn Asymmetrische en symmetrische uitgangen.
Verder zijn er nog typische transmissie eigenschappen zoals het automatisch onderdrukken van het zendsignaal tijdens frequentie veranderingen.

Met dat onderdrukken voorkomt je dat bij het in bedrijf zijn van draaggolf transmissie de overige kanalen verstoord worden door de inregeltijd van de zender. Dus pas als de zender de juiste stabiele frequentie heeft, komt er signaal op de uitgang.

Ik heb al eerder verslag gedaan van een reparatie aan dit type apparaat. Echter dit is een nieuw project. Op E-bay werd een defect apparaat (uit Polen) aangeboden voor een zeer lage prijs. Ik ben een “beetje” meetapparatuur gek en kon het niet laten dit apparaat te kopen.
Het lukte om de prijs nog lager te krijgen (moet je altijd proberen), volgens de verkoper was de voeding stuk en was er een probleem met het uitgangsignaal.

Voor mij was het ook een soort revanche omdat ik bij de vorige reparatie de geschakelde voeding niet gerepareerd kreeg. Uiteindelijk heb ik toen de voeding vervangen door een lineair type.

Ik had inmiddels ook meer documentatie gekregen over de werking van deze geschakelde voeding.
Het schema had ik al, nu moest het toch mogelijk zijn om zo’n ding te kunnen repareren.

Het blokschema van de voeding ziet er zo uit:

De voeding heeft een voorregeling via fase aansnijding daarvoor wordt het IC TCA720 gebruikt. In normaal bedrijf kan de voeding zonder omschakelen werken vanaf 90 V AC tot 240 V AC.
Deze voorregeling zit in een aparte afgesloten ruimte ook weer voor onderdrukking van storingsvelden. De gelijkspanning uit de voorregeling wordt daarna met een frequentie van 28KHz geschakeld met een transistor en het IC TBA 1060.

Voor dat het IC TBA 1060 zijn werk gaat doen , is er eerst een aanloopschakeling via een DIAC die
de schakeltransistor aanstuurt. De gelijkspanningen die dan ontstaan (aan de veilige kant dus geïsoleerd van netspanning) verzorgt de voedingspanning van de TBA 1060. Daarna neemt de TBA 1060 het schakelen over. De terugkoppeling van de veilige kant naar de schakelende kant gebeurt met twee transformatoren.

Om interferenties in de netspanning minder te maken wordt de schakelspanning in frequentie nog eens in frequentie gemoduleerd met ongeveer 25Hz. Waarom dit gedaan wordt is me niet precies duidelijk.

De 5V wordt gecontroleerd door het IC TBA 1060 de overige spanningen worden via een lineaire regeling gecontroleerd. Hiervoor worden 4 OpAmps gebruikt (uA3403).

Er is zeer veel aandacht geschonken aan storingonderdrukking , overspanning beveiliging en maximale stroom.
Vooral de storingonderdrukking is belangrijk immers er worden bij de zender specificaties opgegeven dat er geen stoorsignalen zijn boven de -60dB . Om een indruk te geven zie je hieronder hoe de voeding mechanisch (met allemaal afgeschermde ruimtes) is opgebouwd.

Uit de vorige reparatie wist ik dat in ieder geval twee elco’s van 47000 uF (10V) defect waren. Dit was in dit geval ook zo.

Op onderstaande foto zie je de print waarop de aansturing van de voeding zit met de drie IC’s TBA1060 en 2* uA3403. De printplaat bestaat uit vier lagen. Onder deze print zit via een connector nog een print in een aparte afgeschermde ruimte (zie later in dit verhaal).

Door de voorregeling kan in ieder geval de netspanning rustig via een variac worden opgedraaid. Een eventuele grote klap, bij sluitingen, blijft dan gelukkig uit.

En ja hoor bij opdraaien naar 90V AC verscheen het eerste rookwolkje, klein maar toch. De oorzaak was een sluiting in een ceramische condensator van 4700 pF.

Na vervangen van deze C weer opgestart en nu geen rook meer maar ook geen uitgang spanningen.
Je bent dan al blij geen rook en geen extreme stromen dus er is hoop.

De spanningen op het IC TDA 1060 klopte niet volgens de datasheet van dit IC. De schakeling zit op de vierlaags print. En uiteindelijk blijkt dat in een binnenlaag een aarde op verschillende punten niet naar buiten komt op de betreffende onderdelen. Na veel meten was de oplossing , gewoon in een aantal gaten een stukje draad solderen zodat de binnenste printsporen weer verbonden waren. Een steun daarbij was wel dat ik van de vorige reparatie de printen had over gehouden en dus ook daar aan kon meten.

Nu weer de spanning er op en ja ze deden het ( +5V/+12V/+6V/-12V/+3,5V). Uiteraard was alles toen nog belast met externe weerstanden.

Na wat uren proef draaien maar besloten om de voeding aan te sluiten op het apparaat. Het apparaat kwam tot leven. Het display en de bediening toetsen werkte. Maar na een tijd aan staan deed het apparaat niets meer. De spanningen waren nog wel aanwezig. Soms ging het apparaat weer even werken om daarna weer uit te gaan.
Na wat meten blijkt dat de voeding een “datenschutz signal” afgeeft en daardoor sluit de MP alles af. Dit signaal is bedoeld om te voorkomen dat het geheugen van het apparaat, bij foute in de voeding, verkeerde informatie kan krijgen. Ook bij in en uitschakelen is dit signaal actief.
Voor dit doel is een aparte schakeling gemaakt die bestaat uit 2 OpAmps inclusief een transformator wikkeling.

De schakeling bestaat uit een deel van IC 10 (de TDA 1060) en twee OpAmps van IC11.
Van de transformator wordt een wikkeling gebruikt welke na gelijkrichting een maat is voor de aangeboden DC voorregeling. Is deze beneden een drempel dan wordt het “datenschutz signal” actief. Dit gebeurt ook als de 5V DC beneden de 4,75 V komt.
De schakeling zit verborgen in een afgesloten ruimte en zit met een connector verbonden op een 4-laags stuurprint. Het is dus moeilijk om metingen uit te voeren rechtstreeks op deze print.

Ook zitten er 15 draden gesoldeerd op deze print die weer naar de schakel transformator gaan welke ook weer in een afgesloten ruimte zit. Dus eerst nu proberen te bepalen in bedrijfssituatie welk onderdeel de schuldige is . Hiervoor is een “val” opgezet met 4 universeelmeters. Op de foto van de “datenschutz signal” schakeling kan je , in het rood, zien waar de meters op zijn aangesloten. De voeding zie je als blok boven op het apparaat staan.

Bij het optreden van de fout kon uit de metingen worden opgemaakt welk onderdeel de oorzaak was. Volgens de interpretatie van de 4 meters moest dit C65 zijn van 10nF. Na de print er uit gehaald te hebben toch voor de zekerheid via een externe spanning nogmaals gemeten.

En ja hoor na een paar minuten gaat de ceramische condensator van 10nF (in het schema C65) afwisselend sluiting maken. Om het absoluut zeker te weten de C losgeknipt en weer wachten/kijken met externe spanning.
Nu bleven alle niveaus goed dus het moet de condensator geweest zijn. Na vervangen werkt de voeding in het apparaat goed. En kan ik nu verder met eventuele andere fouten in het apparaat.

Er komt inderdaad, zoals de verkoper had aangegeven, geen signaal op de uitgang en al snel blijkt dat de synthesizer die voor de generatie van de frequenties zorgt niet werkt.

De eigenschappen van de synthesizer moeten zijn:
Frequentie veranderen in stappen van 1Hz
Frequentie bereik van 50Hz tot 25MHz
Frequentie jitter zeer laag <0.1 graad
Frequentie nauwkeurigheid 1* 10-7 in het hele bereik
Harmonische en andere vervorming beneden de -60dB
Snel instelbare frequentie

Om deze eigenschappen allemaal mogelijk te maken is een zeer complexe schakeling ontworpen.
Hier onder zie je het sterk vereenvoudigde blokschema.

De basis van deze schakeling is een 10 MHz kristal tijdbasis (gele blok). Dit kristal zit in een oven en heeft een nauwkeurigheid van 1* 10 _7. Dit signaal wordt gedeeld door 100 en is de basis voor alle overige schakelingen van de synthesizer.

De frequentie aansturing van de synthesizer gebeurt via de Microprocessor in BCD code. De aansturing wordt opgedeeld in twee blokken te weten 0 tot 24,9 MHz in stappen van 100 KHz en
0 tot 99,999KHz in stappen van 1Hz.

De stappen 0 tot 24,9 MHz worden blauwe blok verwerkt. De betreffende BCD –code stelt de digitale deler in en als gevolg daar van komt uit deze deler een frequentie tussen de 38,9 en 64,7 MHz.
De fase regelaar zorgt er voor dat de oscillator (A) op de juiste frequentie staat.

In het groene blok wordt de instelling van 0 tot 99.999 KHz verwerkt. Ook deze BCD-code stelt een digitale deler in met als resultaat dat de oscillator (D) de waarde heeft tussen de 40 en 60 MHz. Dit signaal wordt na de deling (door 100) vergeleken met de 100KHz uit het kristal. Er wordt net zo lang geregeld tot dat de fase gelijk is. De frequentie van oscillator (D) heeft dan de gewenste waarde.

De uitgang van oscillator (D) wordt hierna door 200 gedeeld en aangeboden aan het rode blok met de frequentie tussen de 200 en 300 KHz.

In het rode blok wordt de frequentie van de oscillator (B) gemengd met de frequentie die uit het blauwe blok komt. Dit resulteert in een frequentie tussen de 200 en 300KHz.

Deze frequentie wordt in fase vergeleken met de frequentie van 200 tot 300KHz die uit het groene blok komt. De oscillator (B) wordt net zo lang geregeld tot dat de fase nul is. En dan staat het gewenste resultaat op de uitgang tussen de 40 en 65MHz.

Als laatste stap wordt nu nog een keer dit signaal (40 tot 65MHz) gemoduleerd met een vast 40MHz signaal. Deze 40MHz is ook weer afgeleid van het 10 MHz kristal. Het eindresultaat na modulatie is dus een signaal dat tussen de 0Hz en 25 MHz ligt. Dit signaal wordt dan nog versterkt en via geijkte verzwakkers op de uitgang gezet. De 0Hz is natuurlijk niet mogelijk en is in de praktijk 80 Hz.

Als voorbeeld is in het (sterk) vereenvoudigd blokschema in rode tekst aangegeven welke frequenties de oscillatoren hebben als de gewenste frequentie de waarde 1,257842 MHz is.

In onderstaande blokschema zie je de synthesizer wat meer gedetailleerd.

De stippellijnen geven aan dat dit deel van de schakeling in een apart afgeschermde ruimte zit. Hier onder zie je wat van deze bakjes. Ook aan de achterkant zitten deze bakjes. Wat je ziet op de foto zijn alle schakelingen van de synthesizer .

Er zat een fout in de synthesizer. De frequentie die de uitgang mixer aanstuurt veranderde niet. En de waarde was buiten het normale bereik.

Fout zoeken betekent dus als eerste veel geduld hebben en stap voor stap uitsluiten van mogelijke oorzaken. Door de modulaire opbouw en het makkelijk kunnen loshalen van de printen uit een bakje, maakt het storing zoeken wel makkelijker. Maar je hebt wel 20 schemabladen (A3 formaat)
nodig . De bakjes zijn onderling verbonden met dit soort pennen.

In dit geval had een pen sluiting naar aarde. Ja als je het weet is het eigenlijk een makkelijke fout.
Ik heb al eerder verslag gedaan van reparatie aan Wandel en Goltermann apparatuur waarbij dit soort doorverbindingen ook sluiting maken. Er zal wel iets door veroudering gebeuren met de isolatie. Soms kan je de sluiting weg branden, maar bij een isolatie meting zie je dan toch nog lage weerstand waarde. In dit geval heb ik de sluiting weggebrand totdat de inhoud begon te smelten.
De vergulde pen kon er toen uit de houder gehaald worden. Daarna het gat opgeboord in de houder en de pen met een teflonbuisje ( en ruim voorzien met twee componenten lijm) terug geplaatst in de houder.

Het apparaat werkt nu volledig volgens specificatie. Ik heb er nu dus twee waarvan deze nieuwer is met LED display en volledig origineel. Ik weet nog niet of ik beide hou.

Met vriendelijke groet,

Loek