Das Gerät war nach 42 Jahren Betrieb in einem hervorragenden Zustand, sodass die Restaurierung im Wesentlichen aus einer akribischen Reinigung bestand. Trotzdem mussten ein paar Kleinigkeiten gerichtet werden.
einer der großen Drehknöpfe war nicht mehr original
die Skalenbeleuchtung war defekt
Quietschgeräusche beim Abstimmen
abgebrochene Plastik-Ecke an der Skalenhalterung
Einen neuen originales Drehknopf habe ich im Internet gefunden für unverschämte 10 Euro oder so. Bei der Skalenbeleuchtung habe ich die 6x30mm 8V Pilotlämpchen durch 12V Versionen ersetzt. Die Beleuchtung ist dadurch zwar dunkler, hält aber ewig und die Plastikteile werden nicht mehr so durch Wärme gestresst. Außerdem habe ich den unkonventionellen Umbau auf E10 Glühlampen rückgängig gemacht. Der Quietschgeräusche bin ich durch den Einsatz von Ballistol an den Umlenkrollen Herr geworden. Und die abgebrochene Plastikecke habe ich mit ziemlich giftigem Dichlormethan wieder angeklebt. Die Potentiometer hatten nur ein leichtes Kratzen, weshalb hier noch nichts unternommen wurde. Das wird dann in 30 Jahren repariert.
Während der Reinigung habe ich einen 78XX Spannungsregler mit Kühlkörper zu stark bewegt. Dadurch hat sich neben der Lötstelle ein Haarriss gebildet und der Receiver lief natürlich nicht mehr. Der Fehler war aber schnell gefunden und behoben.
Ein wenig Familiengeschichte war auch noch dabei, da das Gerät Ende der 70er Jahre mit der Familie meiner Freundin nach Buenos Aires gereist ist. Nach einigen Jahren dort und mindestens einer Reparatur ist der Receiver als Teil der Familie wieder mit nach Deutschland gekommen. Vom Aufenthalt in Argentinien zeugt noch ein Aufkleber der Servicewerkstatt „Maxwell Electronica“. Zumindest Google Maps findet die Firma noch an angegebener Adresse.
Die Werkstatt hat anscheinend damals die Skalenbeleuchtung repariert und statt der Pilotlämpchen Glühlampen mit E10 Sockel adaptiert. Die hatten aber ein zu große Leistung wodurch die Plastikteile zu warm geworden sind. Zum Glück sind die dadurch entstandenen Verfärbungen nur von hinten zu sehen.
Nun aber die Fotos, ohne Kommentar. Einmal der Ausgangszustand und Teil zwei mit Bildern nach der Instandsetzung.
Endlich war mal wieder ein freier Tag am Wochenende. Diesmal wollte ich den nutzen, um eine seit Jahren anstehende Wartung an meinem Digital-Oszilloskop Tektronix TDS754C durchzuführen. Der Plan war, die beiden ICs von „Dallas Semiconductor“ mit integrierter Lithium-Batterie auszutauschen. Und zwar bevor sie ausfallen und alle Daten verlieren. Nach 24 Jahren war es höchste Zeit dafür.
TDS754C Vorderansicht
Vorbereitung
Die Vorbereitung zu dieser Wartung hat schon vor Jahren begonnen und sich lange hingezogen, wie das eben bei Hobbys so ist. Zwei Dinge musste ich im Vorfeld erledigen:
Erweiterung meines Eigenbau-Programmers auf 4MBit und um die Fähigkeit, FRAM und NVRAM Chip-Typen zu lesen und zu schreiben.
Bau eines Ersatzes für DS1250Y bzw. DS1650Y Chips.
Die Erweiterung meines Programmers hatte ich schon 2018 fertig. Den zweiten Punkt konnte ich dieses Frühjahr abhaken und habe das hier genau beschrieben.
Im Gerät sind zwei dieser tickenden Zeitbomben verbaut, Dallas Chips mit integrierter Lithium-Batterie. Die Problematik mit diesen Bauteilen habe ich ebenfalls in diesem Artikel genauer beschrieben. Konkret handelt es sich um eine DS1486 RTC+1MBit NVRAM und einen DS1650Y 4MBit NVRAM, die beide auf dem CPU-Board fest eingelötet sind.
CPU BoardCPU Board Nahaufnahme Dallas Chips
Im Fall des Oszilloskops hier würde ein Ausfall der beiden ICs bedeuten, dass Kalibrierungsdaten und Informationen über freigeschaltete Zusatzfunktionen verloren gehen. Immerhin haben die eingebauten Batterien von 1997 bis 2021 gehalten. Bei zehn Jahren garantierter Lebensdauer ist das fast die zweieinhalbfache Zeit.
Datensicherung
Als erstes ist es eine gute Idee, eine Datensicherung vom Inhalt des NVRAMs zu machen. Das Gerät hat ein eingebautes 1,44MB HD Floppy-Laufwerk. Glücklicherweise hat jemand ein paar Scripte geschrieben und hier veröffentlicht, die es erlauben, den NVRAM auf eine Diskette zu sichern.
Bei mir hat das ganze tadellos beim ersten Versuch funktioniert. Dabei habe ich das Tool „tdsNvramFloppyDumper“ benutzt. Die Daten habe ich dann später mit dem Programmer in die Austausch-Chips geschrieben.
Auslöten
Nun ging es ans Auslöten der alten Teile. Das Oszilloskop ist sehr servicefreundlich aufgebaut. Um das CPU-Board zu entfernen, ist meiner Meinung nach keine Anleitung notwendig. Das Entlöten selbst mache ich immer mit dieser etwas größeren manuellen Entlötpumpe und einem ganz normalen Elektronik-Lötkolben.
Umgebung mit Tape abgeklebt
Wichtig ist dabei, dass man benachbarte dünne Leiterzüge mit Kapton-Tape schützt. Der Rückstoß der Pumpe schleudert die Lötspitze ein kleines Stück weg beim Auslösen. Dadurch werden gelegentlich dünne Leiterzüge neben den Lötpads zerstört. Das Tape verhindert das zuverlässig nach meiner Erfahrung. Das Auslöten hat prima funktioniert, ich hatte auch nur einen Versuch.
Nahaufnahme Kapton-Tape als SchutzBeide Dallas ICs ausgelötetFreie Lötpads Nahaufnahme
Austauschteile
DS1486
Die RTC ist ja der schwierigere Part. Ich hatte Glück und konnte sowohl eine fertige Bauanleitung im Netz finden als auch einen Restposten-Verkäufer aus China, der den obsoleten für den Ersatz notwendigen DS1384G vertreibt. Trotzdem Vorsicht beim Kauf, auch von diesem IC werden allerlei Fakes gehandelt.
Der Nachbau des kleinen Moduls war einfach. Beim Test habe ich gelernt, dass beide Batterien angeschlossen sein müssen, damit die RTC arbeitet. Zunächst hatte ich das nur mit der primären Batterie getestet.
DS1486 Ersatzmodul mit BatterienDS1384G versteckt unter einer der BatterienDS1486 Ersatzmodul von unten
Erwähnenswert ist noch die Auswahl der Batterien. Es gibt sechs verschiedene verbreitete Lithium-Batterie Technologien und noch einige weitere exotische. Alle haben verschiedene Spannungen, Vor- und Nachteile. In diesem Fall hier ist es wichtig, dass die Selbstentladung niedrig und die Kapazität hoch ist. Dadurch ist eine lange Lebensdauer garantiert. Der hier eingesetzte Typ „BR1632A/HAN“ von Panasonic ist eine Lithium-Kohlenstoffmonofluorid-Batterie, welche diese Anforderungen erfüllt.
DS1650Y
Den Ersatz auf Basis eines FRAM für den 4MBit NVRAM DS1650Y habe ich selbst entwickelt Anfang dieses Jahres. Im Artikel ist das ausführlich beschrieben. Im TDS754C ist zwar ein DS1650Y verbaut, das Schreibschutz-Feature des Bauteils wird aber nicht genutzt. Der Ersatz mit dem FRAM-Modul ist deshalb möglich.
DS1650Y FRAM Ersatzmodul
Einbau
Die neuen Bauteile werden praktischerweise gesockelt. Damit kann man z.B. zum Austausch der Batterien die Module leicht entfernen. Außerdem war ungewiss, ob der Austausch funktioniert. Bei Problemen hätte ich einfach die beiden ausgelöteten Teile wieder in den Sockel einsetzen können.
Als Sockel verwende ich welche mit einem niedrigen Profil. Die Kontakte sind teilweise in der Platine versenkt. Dadurch ist das Ersatzteil mit Sockel nur unwesentlich höher als das Original.
Links Standard-Sockel, rechts Low-Profile Version
Die beiden Sockel waren schnell eingelötet. Ärgerlich war, dass die Stiftleisten der beiden Ersatzmodule ein Minimum zu dick geraten sind. Dadurch passen sie nicht komplett in den Sockel und lassen sich relativ schwierig stecken und entfernen. Da hätte ich vorher besser auch die Datenblätter der mechanischen Bauteile lesen sollen.
Sockel fertig eingelötetErsatzmodule bestückt
Inbetriebnahme
Zunächst meldete das Gerät einen NVRAM CRC-Fehler nach dem Einschalten. Evtl. wurde der Speicher während des Backups geschrieben was zu einer ungültigen Prüfsumme führt. Der Versuch, das Backup mit den oben verlinkten „tdsNvramFloppyTools“ wiederherzustellen war aber dann von Erfolg gekrönt. Das Gerät startet nun wieder wie gewohnt und zumindest die beiden ersetzten Teile werden viele Jahre ihren Dienst tun.
Dieses Projekt ist zwar nicht sehr groß aber trotzdem etwas Besonderes. Zum Einen ist es Teil einer jahrelang vorbereiteten Restaurierung zum Anderen ist anscheinend noch niemand bis jetzt auf die Idee gekommen, einen 5V NVRAM durch einen 3,3V FRAM zu ersetzen bzw. das zu veröffentlichen.
Problembauteile NVRAM
Wer alte Geräte lange Zeit erhalten will, trifft immer wieder auf Chips mit integrierter Lithium-Batterie von „Dallas Semiconductor“, die im Jahr 2001 von „Maxim Integrated“ gekauft wurden, die wiederum 2021 von „Analog Devices“ gekauft wurden. Dabei handelt es sich meist um NVRAMs (non-volatile RAM) oder RTCs (Real-Time-Clocks) mit NVRAM. Die im Chip-Gehäuse integrierte Batterie ermöglicht, dass die Daten im RAM auch nach Abschaltung der Betriebsspannung erhalten bleiben und die RTC weiterläuft. Ein ebenfalls integrierter NVRAM-Controller sorgt für die Umschaltung zwischen Batterie und Betriebsspannung sowie für Datenschutz beim Ein- und Ausschalten.
Grundsätzlich ist das eine sehr praktische Lösung, da man ein einzelnes Bauteil verwenden kann anstatt einer ganzen Schaltung nebst Batterie. Fatal ist allerdings, wenn nach erfahrungsgemäß etwa 20 Jahren die eingebaute Batterie erschöpft ist. Fast immer ist damit das ganze Gerät nicht mehr funktionsfähig. Die Bauteile werden selbstverständlich nicht mehr produziert. Auch die im Internet gehandelten Restposten sind entweder schon zu alt oder noch häufiger gefälscht. Ich habe selbst zwei Fälschungen erworben. Somit ist der Ersatz mit dem Originalteil keine Option.
Fest eingelöteter NVRAM und RTC (Tektronix TDS754C CPU Board)
Ersatzmöglichkeiten
Der Ersatz von RTC und NVRAM unterscheidet sich erheblich.
Den NVRAM kann man durch einen entsprechen SRAM mit NVRAM-Controller und Batterie ersetzen. Dazu sind einige Beispiele im Netz zu finden.
Eine andere Variante ist der Ersatz durch FRAM, ein Speicher, der sich wie RAM beliebig schreiben lässt, den Inhalt aber auch ohne Betriebsspannung behält. Auch hierzu gibt es Beispiele mit den FRAM-Typen FM16(W)08 und FM18(W)08 mit 64kBit bzw. 256kBit Größe. Der Charme dieser Lösung ist, dass keine Batterie nötig ist und damit der Speicher wartungsfrei bleibt. Leider sind die beiden genannten FRAM-Typen zwar pinkompatibel mit den Dallas NVRAMs, werden aber etwas anders angesteuert. Damit funktioniert der Austausch leider nicht in allen Geräten.
Eine RTC lässt sich nicht so einfach ersetzen. Die RTC bildet die Uhrzeit auf einen Speicherbereich ab, auf den wie auf „normalen“ RAM zugegriffen wird. Dabei muss der Chip das geforderte Timing exakt einhalten. Das lässt sich nur mittels Dual-Port RAM sicherstellen. Passende Schaltungen habe ich allerdings nicht gefunden. Das wäre mal ein kleines Projekt für die Zukunft. Derzeit gibt es nur die Möglichkeit, eine alte RTC mechanisch aufzubohren und von außen eine neue Lithium-Batterie anzuschließen. Oder man verwendet einen kompatiblen RTC-Chip, der noch als Restposten verfügbar ist. Soweit ich weiß geht das nur für einen DS1486, der durch einen DS1386G incl. RAM und Batterie ersetzt wird.
DS1250Y/DS1650Y FRAM Ersatz
Nun zum corpus delicti. Das Bauteil DS1250Y von „Dallas Semiconductor“ ist ein 4MBit NVRAM. Die pinkompatible Variante DS1650Y verfügt zusätzlich über die Möglichkeit, einzelne Speicherbereiche per Software mit einem Schreibschutz zu versehen. Damit kann der DS1650Y den DS1250Y ersetzen. Umgekehrt geht das nicht in jedem Fall, sondern nur dann, wenn die Software das Schreibschutz-Feature nicht benutzt oder nicht davon abhängt.
Eine kurze Bauteilrecherche nach parallelen 4MBit FRAM fördert lediglich ein einziges Produkt zu Tage, den FM22L16-55-TG. Unglücklicherweise arbeitet der mit maximal 3,3V und hat 16 Bit Datenbreite im Gegensatz zu 5V und 8 Bit beim DS1250Y.
Da fehlen also noch einige Teile, um den FM22L16 anzupassen: Etwas Logik, Level-Shifter, ein Spannungsregler und ein wenig Hirnschmalz. Schwierig beim Entwurf war auch, dass die ganze Schaltung auf eine Platine mit der Größe des Originalteils passen muss.
Schaltung
Nach einigen Tagen Datenblätter lesen und verstehen und Schaltbilder malen war die Schaltung fertig.
Schaltbild
Zum Einsatz kommen ein bidirektionaler Level-Shifter 74LVC8T245 für den Datenbus, ein MCP1700T-3302E Low-Dropout Spannungsregler für die 3,3V Stromversorgung, ein paar Universal Single-Gates für die Steuerlogik sowie Schottky-Dioden und LEDs für die unidirektionalen Level-Shifter der Adress- und Steuerleitungen.
In der ersten Version hatte ich die Pullup-Widerstände R3 bis R5 vergessen was dazu führte, dass die Daten verändert wurden, wenn man den Baustein aus dem Programmiergerät entfernt hat. Ansonsten funktioniert die Schaltung tadellos und erfüllt problemlos die Anforderungen an das Timing des Originals.
Die Unidirektionalen Level-Shifter mit Schottky-Diode plus LED sind noch speziell und auf meinem Mist gewachsen. Ich habe die Schaltung simuliert und festgestellt, dass dieser einfache Weg sicher und schnell funktioniert.
Simulation Level-Shifter für Adress- und Steuerleitungen
Die Schaltung findet auf einer doppelseitigen Platine Platz, die allerdings ca. 1mm breiter ist als das Original Bauteil. In den meisten Geräten ist aber ausreichend Platz dafür vorhanden.
Platinenlayout
Gerber Files zur privaten Nachbestellung befinden sich hier. Üblicherweise bestelle ich bei JLCPCB. Dort kann man das zip einfach hochladen zum Bestellen. Die Bauteilliste und den Bestückungsplan habe ich hier hinterlegt.
Der Rest folgt als kurze Bildergeschichte:
Fertige Platinen sind da und werden bestücktBauteile manuell bestückt und gelötetAnsicht von untenAnsicht von unten, nachträglich eingelötete Pull-Up Widerstände manuell mit Draht verbundenAnsicht von unten, das Löten der Stiftleiste von der Seite ist etwas kniffligErster Prototyp im Programmiergerät
Mein Freund Falk hat mich Anfang des Jahres gefragt, ob ich mir mal eine defekte Endstufe angucken würde, die er sehr günstig im Internet kaufen könnte. Meiner Meinung nach konnte man damit nichts falsch machen, da schon der eingebaute Netztrafo allein den Kaufpreis wert war. Also wurde die Endstufe bestellt und gleich zu mir nach Hause geliefert. Es handelte sich um ein Gerät der Firma K.M.E., Modell SPA500F mit 2x 250W RMS an 4 Ohm bzw. 2x 150W RMS an 8 Ohm. Das Baujahr war ungefähr 2000. Der Verkäufer beschrieb den Zustand etwa so: „Ein Kanal geht nicht, der Rest ist in Top Zustand, weiß auch nicht.“ Nach zwei Tagen war das Teil bei mir. Den Rest der Story erzähle ich als kleine Bildergeschichte im Folgenden.
Bestandsaufnahme
Als erstes war die Eingangsprüfung dran, also Gehäusedeckel abschrauben und mal gucken.
Gehäuse geöffnet auf der Werkbank
Ein starker Geruch nach kaltem Zigarettenrauch und verbrannter Elektronik und entsprechende Ablagerungen verrieten: Das Gerät war jahrelang in einer Umgebung mit viel Nikotin im Einsatz, wahrscheinlich eine Diskothek.
Braune Ablagerungen auf dem Kühlkörper
Außerdem waren eine Menge Bauteile auf der Platine verbrannt oder sogar explodiert.
Brandspuren im Gehäusedeckel
Es war auch deutlich zu erkennen, dass das Gerät kürzlich geöffnet worden war. Bei den Brandspuren auf dem Deckel und dem Geruch, was man beides schwer übersehen kann, war der Verkäufer eventuell nicht ganz aufrichtig bei der Zustandsbeschreibung.
Hier einige Bilder von den spannenden Stellen.
Gate-Widerstände der EndtransistorenGate-Widerstände vom positiven ZweigWeitere durchgebrannte TeileEin Bild der Verwüstung
Auch einige Leiterbahnen hatten sich in Wohlgefallen aufgelöst. Schnell war klar, dass ich hier ohne Schaltbild nicht weiterkomme. Eine Suche nach den Unterlagen im Internet hat nichts ergeben, also habe ich kurzerhand am Wochenende eine freundliche Anfrage an die Service-Email von K.M.E. geschickt. Und voila, am Montag früh waren Schaltbild und Bestückungsplan in meinem Posteingang, Absender war der Produktionsleiter persönlich. An dieser Stelle noch mal vielen Dank dafür.
Defekte Teile
Im nächsten Schritt habe ich alle defekten Teile gesucht und ausgelötet. Da ist einiges zusammengekommen wie man auf den Fotos sieht.
Ausgelötete BauteileWeitere Bauteile
Ersatz
Ersatz zu beschaffen war diesmal einfach. Mein lokaler Elektronik-Bauteile Dealer SEGOR-electronics GmbH Berlin hatte alles parat, sogar relativ exotische Japan-Transistoren 2SC… waren ab Lager verfügbar. Von einem Auslauftyp hatte ich allerdings die letzten Exemplare gekauft.
Ersatzteile
Die Teile zu tauschen war nicht schwer Dank Schaltbild und Bestückungsplan. Nach wenigen Stunden war alles erledigt und die verdampften Leiterzüge durch dünne PTFE-isolierte Drähte ersetzt.
Ersetzte Leiterzüge
Test mit Vorsichtsmaßnahmen
Als nächstes war eine erste Prüfung dran. Das ist eine heikle Angelegenheit. Wenn man einen Fehler gemacht oder die Ursache nicht gefunden hat, macht es wumms, es steigen kleine Wölkchen auf und man kann nochmals diverse Teile tauschen. Eine sehr gute Versicherung gegen ein neuerliches Desaster ist eine vorgeschaltete Glühlampe. Diese schleift man in die Stromversorgung ein, sodass die maximale Leistung stark reduziert wird und bei Kurzschluss etwa nur die Glühlampe leuchtet und nichts explodiert. Für eine Endstufe dieser Größe ist eine 100W Glühlampe angemessen, gut wer so etwas noch besitzt.
Der Test verlief zunächst gut, das eingespeiste Sinussignal war am Ausgang zu sehen. Allerdings traten bei etwas größerer Aussteuerung starke Verzerrungen auf. Der nicht reparierte Kanal lief nach wie vor tadellos.
Oszillogramm intakter KanalOszillogramm defekter Kanal
Knifflige Fehlersuche
Den Rest der Geschichte kann ich kurz zusammenfassen. Bei der Reparatur der Leiterzüge hatte ich einen kleinen Fehler gemacht und die Treiber der einen Halbwelle mit den Endtransistoren der anderen Halbwelle verbunden. Bei geringer Lautstärke war das Signal ok, wenn aber die Endtransistoren mit übernehmen, kommt nur noch Murks aus dem Lautsprecher. Das Problem hat mich noch ein paar Tage verfolgt. Vor lauter Verzweiflung habe ich fast alle Teile der defekten Kanals getauscht, ohne Erfolg. Die ausgelöteten Teile ergaben bald so eine Art Wimmelbild.
Ersetzte KleinteileNeue Bauteile eingelötet
Nach ein paar Nächten drüber schlafen habe ich dann noch mal systematisch das Problem gesucht. Große Zufriedenheit, als ich den winzigen Fehler gefunden und behoben hatte. Eigentlich hatte ich im ersten Versuch alles weitere richtig gemacht. Das klappt bei einer umfangreichen Reparatur nicht sehr oft.
Abgleich
Einziger notwendiger Abgleich ist der Ruhestrom. Dazu habe ich einfach den Spannungsabfall über den Drainwiderständen des intakten Kanals gemessen und den anderen Kanal genauso eingestellt.
Fehlerursache und Update
Im Testlauf hat sich herausgestellt, dass die Kühlkörper auch ohne Last schon ziemlich heiß werden. Ab einer bestimmten Temperatur werden dann die eingebauten Lüfter aktiviert. Die Temperatur im Leerlauf erschien mir zu hoch. Das passte auch zu einer Änderung bzw. einem Update des Gerätes, das in den Unterlagen, die mir K.M.E. geschickt hatte, zu sehen war. Das Update führt dazu, dass die Lüfter permanent mit geringer Drehzahl laufen, um eine Überhitzung zu verhindern. Damit ist nun wohl auch die Ursache des Defektes gefunden. Ziemlich sicher ist einer der Endtransistoren den Hitzetod gestorben und hat diverse andere Bauteile mitgezogen.
Das aus einem 220nF Kondensator und zwei 5,6V Z-Dioden bestehende Update war schnell eingebaut.
Schließlich störten jetzt nur noch die alten, unrund laufenden und ziemlich lauten Lüfter, die ja nun permanent an sind. Das leiseste passende Modell zum Austausch war schnell gefunden und bestellt.
Neuer Lüfter
Letzte Amtshandlung war der Austausch der drei Lüfter.
Zunächst muss ich mich erst einmal rechtfertigen vor jedem, der sich fragt: „Warum zum Teufel schreibt er so ausführlich über das Restaurieren von Kondensatoren?“.
Aus meiner Sicht sind die zwei häufigsten Probleme, die dazu führen, dass alte Geräte den Geist aufgeben in erster Linie defekte Kondensatoren sowie auf Platz zwei korrodierte Kontakte von mechanischen Bauteilen wie Schaltern, Relais oder Potentiometern. Zu letzterem schreibe ich sicher dieses Jahr noch einen Artikel. Den Kondensatoren, insbesondere den Elektrolytkondensatoren (kurz: Elko) widme ich mich hier. Mit Papierkondensatoren habe ich vor einiger Zeit ein Experiment gestartet, was aktuell noch läuft. Die anderen zwei gebräuchlichen Kondensator-Typen – Keramik- und Folienkondensatoren – sind weitaus langlebiger als die mit Papier oder Elektrolyt, weshalb ich die nur in sehr seltenen Fällen austauschen muss und hier auch nicht weiter darüber berichte.
Der Protagonist dieses Artikels ist ein 50+50µF/350V Netzteil-Elko aus einem Röhrenradio „Saalburg 5170“ vom VEB Stern-Radio Sonneberg, was ich für meinen Freund Axel Anfang 2015 repariert hatte.
Das corpus delicti
Das Radio hat wohl schon seit dem Kauf gebrummt und tatsächlich haben wir einen Produktionsfehler gefunden, der nun nach 50 Jahren behoben wird. Der Kondensator war nicht korrekt gebördelt, somit ist das Elektrolyt ausgelaufen.
Sichtbarer Defekt am umgebördelten Rand
Aufbau von Elektrolytkondensatoren
Nun aber zum Thema. Besser als Wikipedia kann ich das nicht zusammenfassen, was man dazu wissen muss.
Der wichtigste Punkt ist, dass es sich um eine Aluminiumfolie handelt, die auf einer Seite eine dünne Oxidschicht hat. Der ganze Wickel befindet sind in einer Flüssgkeit, dem Elektrolyt. Dieses sorgt dafür, dass sich in einem elektrochemischen Prozess die Oxidschicht bildet. Notwendig ist dazu ein elektrisches Feld bzw. eine Spannung. Den Prozess des Aufbaus der Oxidschicht nennt man formieren. Wichtig ist noch der Begriff Leckstrom, was den Strom bezeichnet, der durch diese Oxidschicht sozusagen durchgeht. Je niedriger der Leckstrom, umso besser. Je höher der Strom, umso mehr Verlustleistung haben wir im Kondensator, was zu Wärmeentwicklung und im Extremfall bis hin zur Explosion führen kann.
Defekte
Die drei häufigsten Defekte sind:
Abbau der Oxidschicht nach langer Zeit ohne Betrieb
Auslaufen des Elektrolyts bzw. Austrocknen
Kurzschluss bzw. Durchschlag
Bei Punkt 1 kann man den Kondensator neu formieren. Bei den Punkten zwei und drei ist das Bauteil verloren. Man kann aber das Gehäuse retten und das Innenleben durch einen Kondensator aktueller Bauart ersetzen. So ist es zumindest möglich, den äußeren Anschein und die Funktion zu bewahren, was für Restaurierungen ein wichtiger Punkt ist.
Elko öffnen und Innenleben austauschen
Diesen Prozess stelle ich hier als kleine Bildgeschichte dar. Tatsächlich war der Elko innen staubtrocken wie vermutet. Als Sicherheitshinweis möchte ich mitgeben, dass für die Arbeiten Handschuhe und ein Atemschutz getragen werden sollten. Normalerweise sind die Elektrolyte aus Standard-Elkos ungiftig, ob in den 50er und 60er Jahren aber wirklich Wert auf Ungiftigkeit gelegt wurde, wage ich zu bezweifeln.
In einen Lappen wickeln und vorsichtig in den Schraubstock einspannen, nicht verbeulen dabei!Mit einer Feile den Rand abfeilenMit dem Gewinde einspannen und den Becher nach oben abziehenFuß ist entfernt, der Wickel steckt noch im BecherFalls der Wickel festsitzt, kann er mit einer großen Schraube entfernt werdenBecher und Fuß sind mit einer Zahnbürste und Scheuermilch gereinigt, die Ersatzkondensatoren liegen bereitIn den Fuß werden 4 Löcher gebohrt, Durchmesser 1mm für die Anschlüsse der neuen ElkosDie Pluspole werden direkt neben den alten Anschlussfahnen platziert, die Minuspole im AußenringEinbau der Ersatz-ElkosDie Pluspole werden um die alten Anschlussfahnen gelegt und verlötet, der Fuß bzw. der Gummi-Dichtring wird mit Pattex mit dem Becher verklebtDer neue Minuspol wird aus einer Scheibe aus Weißblech angefertigt, Innendurchmesser 18mm, Außendurchmesser etwa die Elko-DickeDie beiden Minuspole werden umgebogenDie Weißblechscheibe wird mit den beiden Minuspolen verlötetFertig und einsatzbereit für weitere 50 Jahre, selbst Experten erkennen den Unterschied kaum
Elko neu formieren
Generell sollte man Geräte mit Netzanschluss, die sehr lange nicht eingeschaltet waren, nicht so einfach wieder in Betrieb nehmen. Häufig verursacht der Netzteil-Elko dann einen Kurzschluss, was zu diversen Folgefehlern führt. Der Elko muss neu formiert werden, wozu es zwei grundsätzliche Möglichkeiten gibt. Man kann das im Gerät machen oder aber den Kondensator ausbauen.
Neu formieren im Gerät
Falls jemand das hier beschriebene Verfahren selbst anwendet, dann ausdrücklich auf eigene Gefahr. Ich habe das bereits mehrfach mit Erfolg gemacht, was aber nicht heißt, dass es immer klappt. Das Verfahren ist einfach und baut darauf, dass alte Geräte recht robust sind und ein kurzzeitiger Kurzschluss dem Netzteil nicht schadet. Jeden Tag wird ein wenig länger eingeschaltet. Danach gibt es eine Ruhepause, in der sich die Oxidschicht im Elko wieder aufbauen kann
Tag 1: Einschalten für 5s
Tage 2-3: Einschalten für je 10s
Tage 4-7: Einschalten für je 20s
ab Tag 8: jeden Tag die Zeit verdoppeln
Bei sehr alten Geräten, also älter als 50 Jahre und für besonders vorsichtiges Vorgehen, muss die Phase Tage 2-3 auf deutlich mehr Tage ausgedehnt werden, ich würde bis zu 2 Wochen vorschlagen.
Neu formieren mit Hochspannungsnetzteil
Meine bevorzugte Methode ist die Formierung mit einem Hochspannungsnetzteil mit Strombegrenzung. Das ist eine sehr sichere Methode, wenn man den Leckstrom überwacht und die Spannung entsprechend langsam erhöht. Die Dauer des Prozesses geht von wenigen Stunden bis zu mehreren Wochen. Das hängt ganz von Alter und Bauart des Kondensators ab. Die Spannung wird langsam erhöht während darauf geachtet wird, dass der maximale Leckstrom nicht überschritten wird.
Meine Richtwerte für den maximalen Leckstrom sind:
50µA pro µF bei 350V Kondensatoren
100µA pro µF für 500V Typen
Bei Kondensatoren, die aus den 40er oder frühen 50er Jahren sind, kann der Leckstrom auch bis zum dreifachen Wert gehen. Wichtig ist, dass sich irgendwann ein stabiler Wert einstellt.
Natürlich steht ein Hochspannungsnetzteil und ein Strommesser mit 1mA Messbereich nicht jedem zur Verfügung. Hier habe ich eine Anleitung gefunden, wie es auch einfacher geht:
