Röhrenvoltmeter QRV2

Reparatur der Elektronik vom Röhrenvoltmeter QRV2

Der Vorbesitzer schenkte mir dieses Gerät mit den Worten: „Beim ersten Einschalten gab es einen Knall. Für dich sollte die Reparatur von diesem Voltmeter kein Problem sein. Den explodierten Kondensator habe ich entfernt.”

Mein erster Blick auf die Verstärkerplatine: C19 explodierte an der Seite und hinterließ Spuren auf dem linken Blech. Die Diode Gr12 war verschmort und hatte wahrscheinlich die Explosion von C19 nicht überlebt. Die Feinsicherung war durchgeschmolzen. Hier hatte vermutlich C19 einen Kurzschluß im Gerät verursacht.

Ein Gerät, das Jahrzehnte nicht im Betrieb war, darf niemals ungeprüft am Stromnetz eingeschaltet werden!

Mein erster Blick auf die andere Seite: Meßwerk (Schwarze Dose links), Gleichrichterplatine für das Meßwerk mit großem MP-Kondensator, Netztransformator (rechts).

Ich prüfe immer am Anfang von jedem Projekt, ob alle vorhandenen Röhren im Gerät die Vorgaben in ihren Datenblättern erfüllen. Die Prüfschaltungen und Messungen der Röhren EZ80, StR150/30 und EF86 waren trivial. Interessant war die Ermittlung der Prüfschaltung für die ECF82 mit Hilfe der Vorgaben im Datenblatt. Das mir vorliegende Datenblatt enthält Angaben für die ECF82 in Verstärker- und Oszillatorschaltungen. Die Prüfschaltung realisiert die sich daraus ergebenden Betriebsspannungen (Arbeitspunkte) der Röhre. Eine funktionstüchtige ECF82 erfüllt in dieser Testschaltung die Vorgaben vom Datenblatt. Röhrenfehler wie Gitterschlüsse, schlechtes Vakuum oder schwache Emission fallen sofort auf.

ECF82 Prüfschaltung: Ub= Uap = 200 V, Rat = Rgt = 22 kΩ, Rg2p = 43 kΩ, Rg1p = 1MΩ

ECF82 Prüfschaltung

Größe	Datenblatt	Rö3: Original	Rö4: Original
Uat	—	+43 V	+64 V
Iat	4,1 mA	6,8 mA	5,8 mA
Ugt	—	-150 mV	-470 mV
Iap	4,9 mA	8,2 mA	6,7 mA
Ug2p	—	+100 V	+83 V
Ig2p	1,9 mA	2,3 mA	2,4 mA
Ug1p	—	-240 mV	-720 mV

Man muß nur aufpassen, daß die Testschaltung nicht schwingt. Meist genügt es in diesen Fällen die Meßkabel oder die Anordnung der Schaltung auf dem Steckbrett etwas anders zu schalten.

Vor jedem Eingriff in ein Gerät mache ich immer Fotografien und Videos von der vorgefundenen Situation. Auf dieser Skizze sind Lagepläne und Werte von MP- und Elektrolyt-Kondensatoren notiert.

Die ausgebaute Verstärkerplatine: Koaxialkabel von der Eingangsspannungsteilerplatine (unten links), darüber sind vier Röhrensockel vom Meßverstärker, von links nach rechts: geschirmte EF86 (Eingang), EF86, ECF82, ECF82 (Ausgang), Die obere Hälfte der Platine realisiert das Netzteil mit einer StR150/30 (Der Sockel liegt auf diesem Bild hinter dem großen runden Becherkondensator) und einer EZ80 (Sockel oben rechts).

Man sieht gut die Trimmpotentiometer auf der anderen Seite der Verstärkerplatine.

Ein Blick in das Gerät mit ausgebauter Verstärkerplatine.

Ich lötete die Diode Gr12 aus. Sie leitete in beide Richtungen gut. Wie erwartet, war sie durchgeschmort. Mit der Hilfe von Bildern vom Radiomuseum fiel mir dabei auf, daß zwei große Widerstände in der Nähe von Gr12 und C19 fehlen. Ich habe eine QRV2-Version, wo die Spannung für die Kalibrierung der Anzeige mit einer 7 V-Zenerdiode erzeugt wird.

In meiner Bauteilesammlung fand ich zwei blaue LED und drei Siliziumdioden. Ich beschloß die Zenerdiode mit diesen Bauelementen zu realisieren. Hilfreich ist ein LED-Tester als Stromquelle beim Ermitteln der Schwellspannungen.

Dann genügen ein wenig Draht, eine Lochrasterplatine und ein Lötkolben.

Ich lötete die MP-Kondensatoren auf der Verstärkerplatine aus und ersetzte sie durch Metall-Polypropylen-Kondensatoren. Sehr wichtig ist die richtige „Polung“ der MP-Kondensatoren. Auf der Platine ist eingezeichnet, wo die geschirmte Seite des MP-Kondensators eingelötet werden muß. MP-Kondensatoren haben in alten Radios häufig einen schwarzen Ring, der die Schirmseite anzeigt. Bei modernen Kondensatoren fehlt meist eine derartige Kennzeichnung.

Wird ein MP-Kondensator in diesem Gerät falsch herum eingebaut, entstehen unnötige Brummspannungen und zusätzliche parasitäre Kopplungen, die die Empfindlichkeit und Genauigkeit vom QRV2 beeinträchtigen.

Mr. Carlson’s Lab hat zu diesem Thema ein wichtiges Video im Internet veröffentlicht: „Are your capacitors installed backwards?”

Ich nehme für die Ermittlung der geschirmten Seite eines Kondensators ein Oszilloskop. Ich halte den Kondensator zwischen den Fingern und messe die Brummspannung mit einem Tastkopf. Dann pole ich den Kondensator zwischen Masse und Eingang um und messe nochmal die Brummspannung, die meine Finger aus meiner elektromagnetischen Umgebung in den Kondensator einkoppelt. Der Kondensator ist richtig gepolt, wenn die Brummspannung kleiner ist. Die Schirmseite vom Kondensator ist in dieser Situation an der Masse vom Tastkopf angeschlossen. Ich markierte die Schirmseite auf dem Gehäuse vom Kondensator mit einem Punkt.

Wenn die richtige Lage der Kondensatoren in einem Gerät nicht bekannt ist, kommt die Schirmseite vom Kondensator an den niederohmigeren Pol vom Wechselstromersatzschaltbild zur Masse der Schaltung.

Es gibt auch Kondensatoren mit einem separaten Anschluß für die Abschirmung vom Kondensator. Ich nehme dann ein dünnes Kupferblech, schneide und biege es passend, stecke einen Metall-Polypropylen-Kondensator hinein und klebe ihn fest. Auf das Kupferblech schreibe ich die Werte vom Kondensator.

C20 wurde richtig herum gepolt (blauer Punkt) mit der Wickeltechnik auf die Stummel vom herausgeschnittenen MP-Kondensator aufgelötet.

C51 isolierte nur noch mit einigen MΩ und wurde durch einen radialen Kondensator ersetzt. Dann wurden drei 5 µF-Elektrolytkondensatoren durch neue 4,7 µF ersetzt. Die Kapazität, ESR und DCR von diesen drei Kondensatoren waren noch gut gewesen.

Ich steckte den Netzstecker vom Röhrenvoltmeter in die Buchse von einem Regeltrenntransformator. Vor dem Prüfling war in Reihe eine 500 W-Schutzglühbirne geschaltet, die im Falle eines Kurzschlusses leuchtet. Ich schaltete das Röhrenvoltmeter ein und drehte langsam die Netzspannung von 0 auf 220 V hoch. Die beiden LED begannen bei 10 V Netzspannung mit 50 Hz Netzfrequenz blau zu leuchten.

Nach diesem ersten Test wurde das Röhrenvoltmeter an mein Altstromnetz mit 220 V angeschlossen und erreichte sofort ohne Kalibrierung eine Genauigkeit von +/- 5 % in allen Meßbereichen für Ueff, Umin~ und Umax~ und das linear ohne Dämpfung zwischen 1,5 Hz bis 230 kHz. Damit wurde der angegebene Frequenzbereich von 2 Hz bis 100 kHz deutlich überboten. Das ist eine erstaunliche Leistung für ein altes Meßgerät.

Ich beschloß die im Gerät vorgesehene Möglichkeit einer Kalibrierung nicht zu verändern: Für die Kalibrierung wird der Bereichsschalter für die Spannung und der Schalter für die Art der gemessenen Spannung auf das schwarze Dreieck gestellt. Der Zeiger geht bei richtiger Einstellung auf Vollausschlag (100 %). Bei meinem Gerät geht der Zeiger auf etwa 110 % Vollausschlag. Die Zenerspannung von Gr12 habe ich fast richtig getroffen.

Das QRV2 zeigte die Effektivwerte von Sinus, Rechteck- und Dreieckschwingungen richtig an. Bei der Messung von Umax~ und Umin~ sollten die Maxima und Minima einer periodischen Schwingung nach meiner subjektiven Einschätzung ungefähr mindestens etwa ein Zehntel einer Periodendauer andauern. Umax~ und Umin~ von scharfen Nadelimpulsen können mit der Meßmethode von diesem Gerät nicht gemessen werden. Dieses Röhrenvoltmeter mißt keine Gleichspannungsanteile.

Zur Ermittlung von Umax und Umin einer periodischen Schwingung mißt man den Gleichspannungsanteil U= mit einem geeigneten Voltmeter. Dann gelten die Formeln:

Umax = U= + Umax~

Umin = U= - Umin~

Martin Siebert, 11.Mar.16

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