Röhrenvoltmeter URI (BN1050) ECC40

Ich hatte einen Röhrentest von mehreren EF80 abgeschlossen. Ich baute die Prüfschaltung ab und holte eine EF861 aus dem Nebenzimmer. Alle drei URI BN1050 waren auf dem Messplatz in dieser Zeit unbeschaltet gewesen.

Ein Blick in mein Archiv zeigt den Zustand der Elektronik nach dem Erwerb auf Ebay.

Als ich zurückkam, war bei einem URI der Skalenzeiger auf 2/3 des Vollausschlags verstellt. Er bewegte sich nicht beim Drehen des Potentiometers für den 0-Hauptabgleich. Der Ausschlag vom Skalenzeiger änderte sich nicht beim Umschalten der Kanäle für Strom- und Spannungsmessung und bei der Wahl der Messbereiche. Das URI war auffallend heiß geworden.

Ich schaltete das URI aus, zog den Netzstecker und holte das Chassis aus dem Gehäuse. Der Netztransformator, und der Selengleichrichter waren heiß geworden. Am Regeltrenntransformator zog das URI 400 mA aus dem Netz. Normal benötigt dieses Gerät nur 60 mA bis 80 mA. Der Glimmstabilisator StV100/60Z leuchtete im Gerät nicht mehr.

Die Sekundärwicklung vom Netztransformator erzeugte eine zu niedrige Wechselspannung von etwa 40 V zwischen Pin 12 und Pin 13. Die äußere Isolierung der Wicklungen vom Netztransformator war geschmolzen.

Der Selengleichrichter erzeugt über R1 die Gleichspannung am Glimmstabilisator. Über R9 erfolgt der 0-Hauptabgleich der Messbrücke. Fällt die stabilisierte Spannung aus, wird die Messbrücke aus dem Gleichgewicht gebracht, der Zeiger vom Drehspulinstrument geht auf etwa 2/3 vom Vollausschlag, und ein 0-Hauptabgleich über das Potentiometer R9 ist unmöglich.

Ich sah mir nochmal die schönen Lötverbindungen mit blauem Punkt im URI an. Ich lötete die Verbindung zum Gleichrichter am Pin 12 auf. Zum Glück hatte die Sekundärwicklung den Kurzschluss im Gerät überlebt. Mein Multimeter zeigte 240 V Wechselspannung an.

Ich hatte folgenden Verdacht: Durch Alterungsvorgänge wurde die Verlustleistung im Selengleichrichter beim Betrieb des URI immer größer. Solange die Wärme in Gleichrichter abgeführt werden kann, geht alles gut. Als der Gleichrichter seine Wärme nicht mehr genügend abgeben konnte, kam es zum Kurzschluss im Gerät.

Der Selengleichrichter liegt unter der Baugruppe mit den Leistungstrimmern R97 und R98. Ich beschloss den Selengleichrichter auszubauen und auf meinem Messplatz zu testen.

Die dicht gepackte Elektronik vom URI füllt den Raum im Chassis gut aus. Die Verdrahtung verläuft 3D in allen Richtungen. Die Anatomie der Verdrahtung muss unbedingt vor jedem Eingriff in das URI genau in Lageplänen dokumentiert werden. Ich rechne immer mit Änderungen von Herstellen, die nicht in der Dokumentation erscheinen. Erst nach Ablöten von zahlreichen Verbindungen zu Kabelbäumen kann man einzelne Baugruppen im URI für Reparaturarbeiten entfernen. Die meisten Bauelemente und Baugruppen sind nur über diesen beschwerlichen Weg für Diagnose- und Reparaturarbeiten zugänglich.

Dieser Weg würde das Ende von vielen originalen Lötstellen mit blauem Punkt bedeuten. Ich überlegte mir einen anderen Weg, wie ich am besten den Selengleichrichter ausbauen konnte.

Nach dem Hochklappen von C1 hatte ich Zugang zu zwei Schrauben mit denen die Baugruppe mit den Leistungstrimmern R97 und R98 am Chassis befestigt ist. Die beiden Schrauben waren schnell gelöst.

Leider konnte ich diese Baugruppe nicht herausziehen, weil immer etwas im Weg war: Blech vom Chassis, R97 und R92 und ein Kabelbaum. Ich musste beim Herausziehen mit der Baugruppe ein Stück vom Kabelbaum mitreißen und hoffen, dass das noch gutgeht.

Auf dem FUNK.TAG Kassel fand ich am 23.04.2016 einen einzinkigen und einen dreizinkigen Haken, wie sie Chirurgen verwenden. Vorsicht: Selbstverletzungsgefahr! Mit diesem Werkzeug hätte ich den Kabelbaum im Gerät schonender wegbiegen können.

Danach war der Zugang auf die Lötleiste frei, wo die elektrischen Verbindungen zum Selengleichrichter und zur Selendiode geschaltet sind.

Blick von oben auf die Baugruppe mit den Leistungstrimmern R97 und R98

Blick von unten auf die Baugruppe mit den Leistungstrimmern R97 und R98

Nun sollte ich nur noch eine Plastikmutter vom Selengleichrichter abschrauben und den Selengleichrichter nach dem Ablöten der elektrischen Verbindungen auf der Lötleiste herausziehen. Aber wie?

Die Schaltdrähte vom Gleichrichter lagen direkt neben der Kunststoffmutter, die den Gleichrichter festhält. Ich lötete die Schaltdrähte ab und schob sie von der Mutter weg. Es war immer noch zu viel im Weg: Ich konnte keinen Maulschlüssel auf die Mutter ansetzen.

Hier ein Beispiel wie Flachzangen für den Zugang in dicht gebauter Mechanik sein sollten (Von oben nach unten): Mit der Elektronikerzange steht mir nur ein Arbeitsbereich von 2,5 cm im Gerät zur Verfügung. Was im Weg steht, muss für den Zugang wegoperiert werden. Die Klemmzange vom Chirurgen, die ich als Flachzange missbrauche, hat einen großzügigen Arbeitsbereich von 7,5 cm. Sinnvoll sind winklige lange und schmale Zangen in jeder Form für die Umgehung von Hindernissen. 9,5 cm können mit der nächsten Zange erreicht werden. 28 cm kann ich mit der Endoskop-Zange erreichen. Das ist hilfreich, wenn zum Beispiel tief im Gerät eine Schraube herausgeholt werden muss. Vorsicht: Selbstverletzungsgefahr!

Sechs Platinen werden im URI an einer Seite mit einer Schraube festgehalten. Die andere Seite der Platinen wird mit einem Halteblech in Position gehalten. Nach Lösen von vier Schrauben gab das entfernte Halteblech weitere Einsichten in die Innereien vom URI.

Die obere Platine enthält drei große MP-Kondensatoren von SAF (C2, C3 und C4). Ich entfernte die geschraubte Verbindung der oberen Platine und schob sie vorsichtig zur Seite. Ich konnte mit dieser Lösung die Mutter vom Selengleichrichter etwa 6° nach links drehen. Zum Glück reichte diese Bewegung aus. Ich konnte mit viel Kraft in den Fingern die Plastikmutter vom Selengleichrichter lösen. Das Entfernen vom Gleichrichter war danach problemlos.

Ich überprüfte meine Theorie über den Kurzschluss im URI: Bei 230 V Gleichspannung flossen etwa 12 mA Querstrom durch den unbelasteten Selengleichrichter. Ich erwärmte den Gleichrichter mit einem 80 °C heißen Luftstrom aus einer Heißluftpistole. Der Querstrom erhöhte sich auf 41 mA. Die erzeugte Gleichspannung war 219 V ohne Laststrom.

Weitere Messungen am Selengleichrichter waren nicht so eindeutig, dass ein neues Innenleben im Selengleichrichter seine Berechtigung hatte. Der Selengleichrichter roch auch nicht verdächtig nach faulen Eiern.

Ich prüfte den Widerstand von + und – an der Lötleiste im URI, wo der Gleichrichter angeschlossen wird: 37 Ω. Ich erwartete einige kΩ. Dann schloss ich ein Labornetzteil mit regelbarer Strombegrenzung an diese Pole an. Der Fehler lag nicht im Gleichrichter sondern im Gerät. Ich drehte vorsichtig die Spannung am Labornetzteil auf, bis bei 5 V und 500 mA ein dauerhafter Kurzschluss im Gerät entstand. Ich hoffte, dass das fehlerhafte Bauteil sich durch Hitzeentwicklung zu erkennen gab.

Im Schaltplan kam nur C1 als Ursache in Frage. Ich prüfte C1, und der hatte Kurzschluss. Damit war der Fehler gefunden, und der Selengleichrichter konnte mit seiner restlichen Lebenszeit wieder eingebaut werden. Sein Einbau war überraschend problemlos. Den Gleichrichter schraubte ich nur mit meinen Fingern an. Er hat nicht das ewige Leben, und ich möchte sichergehen, dass er ausgetauscht oder repariert werden kann.

Aus Platzgründen wird der neue C1 als Elektrolytkondensator realisiert. Sehr wichtig ist die Isolierung mit Schrumpfschlauch wegen der hohen Spannungen. Die aufgelöteten Spiralen auf den Anschlussdrähten sorgen für guten Halt der Schrumpfschläuche. Ich traute nicht der dünnen Isolierung auf dem Becher des Kondensators vom Hersteller. Daher wurde das Gehäuse vom Bauelement mit Schrumpfschlauch umhüllt.

Ein elektrischer Kontakt von C1 dient als Löt- und Haltepunkt. Seine Isolation gegen das Gehäuse wurde überprüft. Der neue C1 fand guten Halt und liegt neben dem Original. Die Isolierung bleibt erhalten, wenn der neue C1 seine Lage im Gerät verändern sollte. Diese Lösung ist reversibel, als solche sofort erkennbar und passt gut in die Optik vom Chassis.

Zum Glück lief dieses URI unter meiner Aufsicht. So wurde ein Durchbrennen einer Trafowicklung und Schaden im Selengleichrichter verhindert. Die eingebaute Feinsicherung war im Gerät richtig eingesetzt gewesen und hatte beim Kurzschluss nicht ausgelöst.

Dieses unerwartete Projekt bestätigte bekannte Regeln:

Niemals alte Geräte ohne Aufsicht laufen lassen! Das gilt auch für sehr zuverlässige und robust gebaute Geräte, die für die „Ewigkeit“ gebaut sind.

Vor jedem Eingriff in die historische Situation eines Gerätes, muss die Fehlerdiagnose richtig sein.

In meinem privaten Haushalt hat jede Laborsteckdose, und jede Steckdose, wo historische Geräte angeschlossen sind, einen eigenen Netzschalter. Sie sind nur eingeschaltet, wenn ich anwesend bin und die eingeschalteten Geräte beaufsichtigen kann.

Martin Siebert, 06.May.16

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Der große Vorteil des URI liegt darin, dass es 5 Messarten  mit eigenen Eingängen und Bereichsschaltern besitzt (wobei bei Gleichspannung auch noch die Polarität wählbar ist). Der Messartenschalter rechts neben dem Instrument erlaubt die Wahl zwischen den 5 getrennten Eingängen mit eigenen Messbereichschaltern (untere Reihe).

Das bedeutet, es können alle Messverbindungen bestehen bleiben wenn auf eine andere Messart umgeschaltet wird. Die individuell gewählten Messbereiche bleiben eingestellt, man muss keinen Stromzweig unterbrechen, oder darauf achten, dass nicht versehentlich eine höhere Spannung auf dem Widerstandsbereich liegt (was kaum einem Gerät gut tut...)

Deshalb halte ich das URI für das durchdachteste Konzept. Es erleichtert die Arbeit und hilft dank seiner "Narrensicherheit" Fehler zu vermeiden.

Konrad Birkner † 12.08.2014, 23.Oct.08

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