Kram 2022

Ein wenig haltbarer Batterienschlucker, eigentlich nicht geeignet für shared use, also für mehrere Kinderhände in kinderreichen Familien, Kinderkrippen und Kindergärten. Ein Wegwerfartikel für immerhin 10 €. Aber wo kommt der hin? Altpapier oder Elektronikschrott? Richtig: Elektronikschrott. Noch besser: Selbst auseinanderpflücken und getrennt entsorgen.

Symptom: Nach einiger Zeit fallen erst Tonausgaben auf einigen, schließlich auf allen Seiten aus. Zudem geht eine starke Abnutzung des Buchrückens einher.

Ursache und Notreparatur: Die Litzen zu den Knöpfen sind im Buchrücken gebrochen. Deren Isolation erweist sich als viel zu steif, womöglich auch durch Diffusion des Klebers. Buchrücken aufklappen und gebrochene Litzen flicken. Das hält aber bloß ein paar Monate.
Bei einem späteren Exemplar wurde eine Flexplatine statt der Litzen verbaut. Diese war am Buchrücken sichtlich in Ordnung. Trotzdem ging keine einzige Taste. Vermutlich sind die Tasten zu billig gebaut und geben keinen Kontakt mehr. Oder, da man hier eine gemeinsame Masse­leitung verwendet, die sich mehrfach durch den Buch­rücken schlängelt, hat man alles auf einen single point of failure zusammen­gezogen, und dieser geht nach Murphy zuerst kaputt.

Vorderseite
Geöffneter rück­seitiger Buch­deckel
Der übliche Billig-China-Murks
Neueres Buch mit Folienleiter: Bricht trotzdem
Kontakt­anordnung dafür
3D-Drucker bei der Arbeit: Innenteile
Innen mit Computer­tasten (4)
3D-Drucker bei der Arbeit: Gehäuse
3D: Neues Gehäuse (1)
3D: Neues Gehäuse (2)
3D: Neues Gehäuse (3)
3D: Neues Gehäuse (4)
Fertig (4)

Schließlich wurde entschieden, den dicken Rückendeckel zu öffnen und die Elektronik in einem extra Kästchen beizulegen, ohne bewegte Kabel, ohne Knöpfe auf den Buchseiten: Weniger kindgerecht, aber mehr umweltgerecht. Als Tasten kamen gefundene Laptop-Tastatur­tasten zum Einsatz, von denen gerade 12 Stück herumlagen, ausreichend für 2 Bücher. (Sehen nach Messe-Mustern aus.) Der erste Versuch des 3D-Drucks verwendet ein zusmmen­hängendes Tastenfeld, der zweite getrennte Tasten mit Zwischenstegen. Die Tasten sind gehäusebündig, damit diese nicht beim Wegräumen aus Versehen ständig gedrückt sind und die Batterie leeren. Das ganze Ersatz­gerät sieht wie ein 📱 Handy aus, damit 👶 zweijährige Kinder früh üben …😀 Zusätzlich wurden noch Schutz­kappen im Spiral­vasen­modus gedruckt. Dass die 6 Tasten keine Symbole tragen ist Absicht, Kinder oder Erzieher können so Memory spielen.

Da die Tastatur­tasten ausgingen, wurde als vorletztes (3) ein besser nachbau­bares Exemplar mit handels­üblichen Sprung­feder­tasten erstellt. Das Gesamt­gerät ist dadurch wesentlich dünner, und die Tasten können kaum aus Versehen gedrückt werden, sind aber auch deutlich schwer­gängiger. Muss den Kinder­test noch bestehen, aber Playmobil macht's genauso.

2024 kam schließlich eins der so umgebastelten Soundgeneratoren mit dem Symptom »mausetot« zurück.
Ursache: Lautsprecher hat Unterbrechung.
Lösung: Ein Lautsprecher aus einem Schnurlostelefon hat dieselben Abmessungen.

Ebenfalls 2024 kommt noch ein weiteres Buch mit Folienleiter an. Ich habe mich gar nicht mehr auf die Suche nach der Unterbrechung oder was-auch-immer gemacht. Gleich das Buch zerrupft und die STL-Dateien an den 3D-Drucker verfüttert. Für ein weiteres Handgerät.

Für (4) kommen schließlich hohe Computer­tasten zum Einsatz, mit echter Tastenkappe. Damit etwas retro — aber leicht bedienbar. Da diese ein Einrast­system für Aus­schnitte in 1,2 mm Blech besitzen (ja, damals waren Computer­tastaturen noch richtig schwer) konnte auf eine Träger-Leiter­platte verzichtet werden; das 3D-Druck­teil enhält genau diese Aus­schnitte in dieser Dicke.

Symptom: Diese Dekoration, typisch für die 2000er Jahre, mit einer Unmenge in Reihe geschalteter Glühlämpchen ist alsbald nicht mehr kostendeckend reparierbar, und der Einsatz von LEDs wäre eher zeitgemäß. Aufgrund der Größe der Deko kann diese nicht einfach mal so mit einem 3D-Drucker erstellt werden; gängige 3D-Drucker haben ein maximales Druckvolumen mit 20 cm Kantenlänge.

Lösung: Für die Lämpchen werden Adapter als Schiffchen 3D-gedruckt. Hier 2 verschiedene, für zu verdeckende Kabellöcher, mal rechts, mal links. Die passen in die Aussparungen für die Lämpchen und nehmen hier 3 5-mm-LEDs auf. Die Farbe kann man so frei festlegen. Reihen- oder Parallelschaltung durch Handverdrahtung je nach Geschmack und Sicherheitsanforderungen.

Gesamtansicht
Detailansicht
Schiffchen links
Schiffchen rechts

Selbstbau-Set aus China (AliExpress) mit der Platinenbezeichnung „QX-506“.

Problem: Fehlender Schaltplan erschwert das Verständnis der Schaltung, wenn es nicht wie vorgesehen funktioniert und man den Fehler sucht. Von den 4 Widerständen muss R3 der niederohmigere sein.

Eagle3D-Darstellung
Schaltplan
Schaltplan interaktiv
Platine
Platine interaktiv
Mikrocontroller-Version
Rund statt eckig
Manuell geroutet
Stützring für Rundumlicht
Stützring bestückt als Drahtverhau
Arduino Uno und Lochraster-„Shield“ mit 16 MOSFETs
Drahtverhau hinter dem „Shield“
Rundumlicht mit je 4 in Reihe geschalteten LEDs
3D-Modell Stützring mit 4 Etagen

Angedachte Funktion: Beim Einschalten leuchten die LEDs zufällig, sind jedoch zumeist eingeschaltet. Mit dem Potenziometer RP stellt man die Schiebetaktfrequenz ein. Ohne Tastendruck läuft das Muster im Uhrzeigersinn ringsumher. Mit dem Taster SW2 werden 1-Bits eingeschoben, die LED L1 verlischt, und dieser neue Zustand wird weitergeschoben. Drückt man SW2 mindestens 16 Takte lang, leuchtet keine LED mehr, und bleiben aus, wenn man SW2 loslässt. Umgekehrt wird durch Drücken von SW1 0-Bits eingeschoben, und L1 leuchtet mit dem nächsten Takt. R3 sorgt nur dafür, dass beim Drücken beider Tasten kein Kurzschluss der Betriebsspannung erfolgt und S2 „gewinnt“. Eine „globale Helligkeitsregelung“ erreicht man durch leichte Variation der Speisespannung, etwa im Bereich 4..5 V. Als Vorwiderstände dienen allein die Bahnwiderstände der ausgangsseitigen n-Kanal-MOSFETs der 74HC595.

Quelle für ATtiny13 (fertig) Unsinn: Die Schaltkreise IC2 und IC3 = 74HC595 sind hier unzweckmäßig, weil das eingebaute Parallel-Latch hinderlich ist. Erwartungsgemäß und richtiger wären hier 74HC164. Der NE555 als Taktgenerator ist Chinas Liebling, Energie sparender aber teurer wäre ein CMOS-Typ, ein Relaxationsoszillator mit 74HC1G14 — oder alles im Mikrocontroller mit Charlieplex: Da reicht sogar ein 8-beiniger ATtiny13 (heutzutage besser und billiger: ATtiny13A oder ATtiny25), dazu 4 Dioden, und das Reset-Pin bleibt auch noch frei. Der kann viel mehr als diese Schaltung, etwa Rückwärtslauf und einen Sleeptimer für kindersicheren Batteriebetrieb. Noch billiger ist eine gleichwertige PIC mit A/D-Wandler: PIC12F675, PIC12F1501. Das Layout muss dafür geändert werden.

Tipp: Um das Ganze besser in ein Gehäuse einbauen zu können, die Elkos flachlegen. Vielleicht lasse ich mich noch zu einem 3D-gedruckten Gehäuse breitschlagen. Etwas anderes als blaue (mitgeliefert) oder weiße Leuchtdioden dürfen nicht bestückt werden wegen der geringeren Flussspannung von roten, gelben oder grünen LEDs. Wenn doch, dann nehme man solche mit integrierten Vorwiderständen für den Betrieb an 5 V.

Video in Funktion Leuchtturm: Jetzt kommt's raus: Das Ganze soll einen Leucht­turm ansteuern. Einen für den Kinder­garten, netzunabhängig mit bspw. 12-V-Starter­batterie und womöglich Nach­ladung durch Wind oder Sonne.
Für eine brauch­bare Helligkeit müssen den CMOS-Ausgängen Transistor­stufen nachgeschaltet werden. Denn dieser wird kaum bei Dunkel­heit leuchten, sondern tagsüber. Das übliche ist hierfür der alt­bekannte ULN2003 bzw. dessen 8-Bit-Typ ULN2803. Hier der Schaltplan. Nun stört, dass man mit jedem Einschalten das Punkt­muster für den Leucht­punkt aus 1-3 LEDs jedes Mal neu anlernen muss. Das schreit nach einem Mikro­controller. Hier der Schaltplan. Dieser kann ganz nebenbei ein An- und Abdimmen der LEDs realisieren. Sowie einen Sanft­anlauf sowohl der Licht­strahl-Helligkeit als auch der Dreh­geschwindig­keit. Mit dem Taster auch einen ent­sprechenden Ausschalt­vorgang. Und — ganz wichtig — eine Einschalt­dauer­begrenzung! Es reicht ja, wenn der Leucht­turm maximal 2 h arbeitet und dann sich selbst schlafen legt; da ist kein Schiff und keine Untiefe.

Quelle für Arduino Uno (fertig) Gartenzwerg-Leuchtturm: Schließlich wurde entschieden, einen der vielen nutzlos herumliegenden Arduino Uno wegzubasteln. Dieser hat 20 herausgeführte digitale Ein/Ausgänge, und ein passendes Lochraster-„Shield“ (mit stapelbaren Pfostensteckern) lag auch noch herum, um da die ULN2803 n-Kanal-MOSFETs draufzulöten. Seine Rechenleistung und Flash-Kapazität ist für sowas viel zu groß, aber dem typischen „Arduindianer“ geht das wohl nichts an. In der Bastelkiste für weiße 5-mm-LEDs gab es gerade so viele dass es für 4 Reihen reicht, daraufhin wurde das 3D-Druckteil passend entworfen. Diesmal mit minimal möglichem Durchmesser, Zahlen auf der Oberseite und Schraublöchern für M 2,5 auf der Unterseite. Zur Stromversorgung des Ganzen dient eine ausgediente Starterbatterie im Fuß des Leuchtturms (auch als Kippschutz) in Verbindung mit einem DC/DC-Wandler vom schnellen Ali. Der Reststrom des Arduinos und des DC/DC-Wandlers interessiert da kaum, dürfte wochenlang halten.

Faustregeln zur Implementierung von synchroner Software-PWM auf AVR

Für den Fall, dass man mehr als nur die vorhandenen PWM-Ausgänge pulsweiten-modulieren will, handelt es sich um Software-PWM. Synchron bedeutet, dass mit jeder Periode eine neue Pulsbreite berechnet wird, nur so sind saubere Bildübergänge hinzubekommen. Dies kann man mit oder ohne Timerunterstützung bewerkstelligen. Da die meisten AVRs Timer mit Compare-Ereignis beinhalten, wird man diesen gern nutzen. Ohne Compare-Ereignis kann man nur im Polling arbeiten (typisch für ATtiny11 sowie für einfache PICs) und verbrät Rechenleistung und damit Energie. Will man mit OCR nahe an die Grenzen gehen, ist der Timer-Vorteiler auf 8 (nach unten) begrenzt; Vorteiler 1 (für maximale PWM-Frequenz) ist in Software praktisch nicht beherrschbar. (Das heißt nicht dass man das doch in Software hinbekommt, aber nicht mit PWM sondern mit Binärstufung in abgezählten Kodeschnipseln ohne Timer.)

Dazu ist anzumerken:

• Der OCR-Wert 0 bedeutet: Compare-Interrupt Vorteiler Takte nach dem Überlauf-Interrupt, nicht gleichzeitig.
• Der OCR-Wert 0xFF (bei 8 Bit) bzw. OCR0B==OCR0A (Timer0 im Modus mit verkürztem Zählumfang = CTC-Modus) bedeutet gleichzeitige Interrupts für Compare und Überlauf! Wer dann gewinnt hängt von der Interruptpriorität ab:
  • ATtiny13A: Überlauf geht vor Compare
  • ATmega328P, Timer0, verkürzter Zählumfang: Überlauf geht vor Compare
  • ATmega328P, Timer0, voller Zählumfang: Compare geht vor Überlauf
  Der gleichzeitige Compare-Interrupt ist zu ignorieren, Überlauf hat Priorität. Das kann man folgendermaßen lösen:
  • Bei Überlauf vor Compare löscht die Überlauf-ISR frühzeitig den anhängigen Compare-Interrupt: TIFR0 = 1<<OCF0B;
  • Bei Compare vor Überlauf prüft die Compare-ISR frühzeitig den Status des Überlaufs: if (TIFR0 & 1<<TOV0) return;
  Bei Vorteiler 8 muss man faktisch alle ISRs in Assembler programmieren, bei Vorteiler 64 und mehr hat man dagegen Luft für C/C++. Für in 256 Stufen dimmbare LED-Anzeigen im Multiplex benötigt man für ausreichend Bild­wiederhol­frequenz stets Assembler.
  Das bedingte Ab- und Zuschalten des Compare-Interrupts für diese Grenzfälle macht mehr Kopfzerbrechen als das „Wegdrücken“ des Interrupts, weil das ebenfalls in der Überlauf-ISR passieren muss: Beim Übergang von 0xFF auf 0 muss frühzeitig die Interruptfreigabe erfolgt sein.
• Bei Anwendung der Software-PWM sollte es keine Interrupts mit höherer Priorität geben, da deren ISRs (d.h. bereits der Aufruf) das Zeit­verhalten erheblich durcheinander­bringen können. Solche mit niedriger Priorität sollten frühzeitig Interrupts freigeben oder terminieren. Wenn's gar nicht anders geht hilft Interrupt­verkettung.
• Der Überlauf-Interrupt bereitet wegen seiner äquidistanten Aufrufzeit wenig Kopfzerbrechen. Hingegen der Compare-Interrupt: Dieser kann kurz vor und kurz nach dem Überlauf-Interrupt auftreten, wenn nämlich OCR von 0xFF auf 0 wechselt. (Auch in den PWM-Modi!)
  Das bedeutet, dass innerhalb 2×Vorteiler Takte 3 Interrupts verarbeitet werden müssen. Deren Abarbeitung darf zwar insgesamt länger als 2×Vorteiler Takte dauern, aber es darf nichts durcheinander kommen, und es darf nicht der zweite Compare-Interrupt „überhört“ werden.
• In der Regel wird man einen der PWM-Modi verwenden, bei dem sichergestellt ist, dass ein (vom Überlauf-Interrupt modifizierter) OCR-Wert zur nächsten Periode wirksam wird und nicht sofort. Sofortige Aktualisierung kann bewirken, dass:
  • der Compare-Interrupt noch in der aktuellen Periode auftritt (OCR>TMR)
  • der Compare-Interrupt in der nächsten Periode auftritt (OCR≤TMR)
  • in der aktuellen Periode kein Compare-Interrupt auftritt (OCR≤TMR<OCR_alt)
  • in der aktuellen Periode zwei Compare-Interrupts auftreten (OCR>TMR≥OCR_alt)
• Die Compare-ISR sollte nach Möglichkeit in Assembler geschrieben und alle Ausgabedaten in Registern (R2..R15) vorgehalten werden. Üblicherweise werden Interrupts nicht freigegeben. Idealerweise benötigt die Compare-ISR weniger als Vorteiler Takte. Wenn nicht ist die Software-PWM unexakt bei hohen Werten von OCR, weil dann der Überlauf-Interrupt verspätet bedient wird. Keinesfalls darf die Compare-ISR 2x Vorteiler Takte (vom Ereignis bis zum reti gerechnet!) benötigen, weil dann beim Übergang von 0xFE nach 0 ungeahnte Probleme entstehen.
  Man kann sich mit selbstgemachtem Tail Chaining behelfen, zeitsparend von einer ISR zur nächsten zu springen. Infrage kommt nur:
  • Von der Compare-ISR zur Überlauf-ISR
  • Von der Überlauf-ISR zur Compare-ISR
• Der Anfang der Überlauf-ISR sollte nach Möglichkeit in Assembler geschrieben werden und bei noch gesperrten Interrupts sowohl die Ausgänge aktualisieren als auch die Ausgabedaten für die Compare-ISR bereitstellen. Beides wiederum möglichst aus Registern, sodass man insgesamt 3 Sätze von Vorhalte-Registern benötigt:
  • Für die Ausgabe bei Überlauf (beim Überlauf-Interrupt) outAx
  • Für die Ausgabe bei Compare (beim Compare-Interrupt) outBx
  • Für die Bereitstellung zur Ausgabe bei Compare (beim Überlauf-Interrupt) outCx
  Idealerweise benötigt der Anfang der Überlauf-ISR weniger als Vorteiler Takte. Wenn nicht ist die Software-PWM unexakt bei niedrigen Werten von OCR, weil dann der Compare-Interrupt verspätet bedient wird. Danach muss man die Interrupts freigeben und hat eine ganze Timer-Periode (= viel) Zeit, um outAx, outCx sowie den nächsten OCR-Wert zu berechnen und zu setzen (im PWM-Modus, wird erst in der nächsten Periode wirksam). Ob man zur Interruptfreigabe ein Flag setzt und die ISR beendet, damit das Haupt­programm die nächsten Werte berechnet, oder ob man alles innerhalb der ISR berechnet ist Geschmacks­sache. Beide Möglich­keiten beißen sich nicht mit der Möglichkeit, den sleep-Befehl zum Anhalten des Prozessors zu verwenden, um Energie zu sparen. Weil der Timer laufen muss, geht nur der Idle-Schlafmodus.
• In Teufels Küche kommt man (=ich), wenn man versucht, die Tasten in die LED-Matrix zu integrieren, um sich die extra Leitung nur für die Tasten- und Potiabfrage zu sparen. Es geht nicht! Bei gedrückter Taste bzw. im Schlafmodus bei vorhandenem Poti findet der Strom immer einen Weg durch das LED-Gewirr, lässt LEDs glimmen und saugt die Batterie leer.

Siehe auch:

• Schon mal erfunden: Von mir selbst, aber da nicht vollendet

Gängige Funkschaltsteckdosen bleiben so lange eingeschaltet, bis sie ausgeschaltet werden — oder bis zum Stromausfall. Eine maximale Einschaltzeit mit Retrigger erleichtert den Einsatz dort, wo man das Ausschalten vergessen kann, etwa beim Licht im Spitzboden oder bei jeder Art von Heizungen. Um diese Funktion einzubauen, muss der darin enthaltene Mikrocontroller ausgetauscht und mit einem selbstgemachten Programm gefüttert werden.

Für die Funkschaltsteckdosen „Everflourish EMW202R-1“ wurde festgestellt, dass der Mikrocontroller pinkompatibel zu PIC12F508 und deren Nachfolger, etwa PIC12F629 und PIC12F1501 ist. Im Projekt Licht-Verlängerung wurde diese Steckdose untersucht. Dort ist auch deren Kodierung angegeben.

Hier befindet sich die Assembler-Firmware für PIC12F508, die witzigerweise auf Anhieb funktioniert hatte. Bei dieser ist die Zeit fest auf 2 Minuten eingestellt; die 0603-Jumper wählen everflourish-kompatibel die Steckdosenadresse aus. Die Zeit kann durch Änderung am Quelltext verändert werden, ggf. muss ein viertes Byte für den Zeitzähler herhalten.

Beschreibung: DVD-Recorder mit VHS-Recorder und/oder Festplatte. Von LG oder Medion. Typbezeichnung beispielsweise RC278.

Symptom: Lässt sich ein- und ausschalten aber reagiert auf keine weiteren Befehle. DVD-Laufwerk lässt sich nicht öffnen, oder nur manchmal, ganz selten. Daher Verdacht auf defektes DVD-Laufwerk, aber das führt in die Irre.

Ursache: Kapazitätsverlust der Elkos im Netzteil, einhergehend mit gestiegenem ESR. Teilweise sichtbar expandiert. In einem Fall auch ein Elko auf dem VHS-Board, bei dem ein Fernsehsignal durchgeht.

Reparatur: Alle Elkos (auch den kleinen auf der Primärseite) auf der Netzteilplatine ausbauen, ausmessen und ggf. ersetzen. Wenn kein Messgerät verfügbar, einfach alle Elkos nachbestellen und ersetzen. Wenn Oszilloskop verfügbar, dann Wechselspannungen an den Ausgängen und den Dioden (also vor und nach der jeweiligen Drossel) nachmessen und so etwas gezielter austauschen.

Defekt: „Ging bis zuletzt“, dann Rauchzeichen und Geruch: Netzteil-GAU.

Demontage: An das Netzteil herankommen ist das eigentliche Problem. Daher hier eine bebilderte Kurzanleitung, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, da ohnehin ein paar Teile fehlen:

• Deckel aufklappen, so als wöllte man Papierstau beheben, Kabelverkleidung links ausclipsen (ohne Schrauben; hinten beginnend Seiten nach außen aufbiegen)
• 2 Stecker ziehen, Kabelführung ausclipsen (vorn links nach innen biegen) und Deckel mitsamt Kabelführung abnehmen. Die Kabelführung kann an den beiden Kabeln verbleiben, man braucht die Kabel nicht ausfädeln
• 6 schwarze Treibschrauben lösen, Blindstecker der Ethernetbuchse herausnehmen, dann Schale nach oben abnehmen
• Linke vordere Gehäuseecke herausclipsen: An der Rastnase oben rechts beginnen und nach vorn herausklappen
• 6-poligen Stecker vom Netzteil kommend ziehen und Kabel ausfädeln
• Drucker 5-10 cm überhängend an eine linke Tischkante stellen. 2 Schrauben M3 lösen, Rastnase vorn ziehen und Netzteil nach unten herausnehmen
• Netzteil auseinandernehmen: Abschirmblech abnehmen, 1 Schraube M4 (Schutzleiter) lösen, 3 Schrauben M3 (Platinenbefestigung) lösen, Platine mitsamt Netzzuleitung in Kabelführung herausfummeln

2 Stecker ziehen, dann Deckel abnehmen
6 schwarze Schrauben lösen, dann Schale abnehmen
2 Schrauben M3 lösen, Stecker ziehen
Rastnase ausklinken
Rauchstreifen auf Platine
Leiterseite okay
Nichs weiter zu sehen
Abgesprengtes Transistorbein

Ursache: Schwächelnder Transistor HT1 P6NK90ZFP (MOSFET 900V 5,8A), riss Sicherung F1 T2,5A sowie Z-Diode ZD7 (SMD-Aufdruck AD, evtl. ROHM KDZ 20B) mit sich, Sourcewiderstand R7 (0,24Ω 2W) sowie weitere Gatebeschaltung R1, D5 sowie U1 scheint heil geblieben zu sein. Die eigentliche Ursache ist ein toter Elko 68µF/400V auf der Primärseite. Vermutlich ist es diesem zu warm geworden. Die beiden anderen Elkos waren voll in Ordnung. Die gemessene Leistungsaufnahme des Gerätes liegt bei 20..30 W im Betrieb, 5 W nur das Display (= elend viel) und 0 W wenn ausgeschaltet (= sehr gut). Es liefert 15 V=, im ausgeschalteten Zustand ca. 2 V. Wie die Ausgangsspannungsumschaltung signalisiert wird konnte ich nicht nachvollziehen; auf der Netzteilplatine ist dazu ein zweiter Optokoppler. Insgesamt erscheint der Stromverbrauch des Gerätes zu hoch und wird im schlecht dimensionierten Netzteil verbraten, es wird insgesamt zu warm. Da keine Vergleichsmessungen von einem Neugerät vorliegen, kann es sein, dass da noch etwas anderes kaputt ist. Ich habe den Trafo im Verdacht.

240418 nochmal defekt: Gleiche Ursache: Toter Primär­elko. Diesmal „Ersatz“ durch 2 Stück 22µF/400V. Sicherung: T2,5A wie gehabt. MOSFET: Diesmal vorhandener IRFIB5N65A: 650V 5,1A 0,5Ω. Keine weiteren Zerstörungen diesmal, insbesondere kein Lichtbogen. Wegen der kleineren Sperr­spannung des MOSFETs Z-Diode BZT03C220 (220V) über Snubber­kondensator. Zusätzlich Suppressor­diode P6KE 440A über dem Primär­elko. Schützt den MOSFET beim nächsten Ausfall des Primär­elkos. Ein-Leistungs­aufnahme auf 4 W gesunken. Kann am geeigneteren MOSFET mit passender Schutz­beschaltung liegen.

Symptom: Altes Handy, nicht Smartphone, lädt nicht vom Ersatz-Steckernetzteil, aber erkennt dass es angesteckt ist. Über USB angeschlossen.

Erklärung: Das ist normales und durchaus korrektes Betriebsverhalten! Die USB-Spezifikation erlaubt PCs und Laptops (USB-Hosts) ständig 5 V anliegen zu lassen. Denn um das Jahr 1995 waren p-Kanal-MOSFETs mit geringem Kanalwiderstand und genügend kleiner Schwellspannung U_GS als Schaltelement sowie High-Side-Strommesser (bspw. mit OPV) noch ein erheblicher Kostenfaktor für Hosts.
Im Umkehrschluss verbietet die Spezifikation angesteckten USB-Geräten Strom zu entnehmen, wenn sich der Host taub verhält, also beispielsweise im Standby-Modus ist. Es sind dann maximal 500 µA erlaubt. (Das genügt einer Tastatur oder Maus, den Host zu wecken, sogenanntes Remote Wakeup.) Der Grund: Ein USB-Gerät darf den Akku eines Laptops nicht einfach so leersaugen.
Erst später wurde auf Druck der Handys und Smartphones die USB-Spezifikation um einfache Ladegeräte erweitert, die ohne Host-Funktion auskommen und von USB-Geräten mit 500 mA „leergesaugt“ werden dürfen: Solche Geräte geben sich durch eine Verbindung der beiden Datenleitungen zu erkennen, das ist alles.
Aus der Anfangszeit von USB-Steckernetzteilen und Pkw-Stromversorgungen geistern Geräte herum, die entweder keine Beschaltung der Datenleitungen aufweisen, oder solche von Apple, die mit Widerstandsnetzwerken den entnehmbaren Strom für Apple-Geräte kodieren.
Mit dem Aufkommen von USB-C-Steckern sollte dieses Wirrwarr ein Ende nehmen und die entnehmbare Leistung (Spannung und Strom) erheblich zu steigern sein.

Lösung: Das Ersatz-Ladegerät mit einer Brücke zwischen den beiden Datenleitungen versehen. Bei Apple-Geräten muss das Widerstandsnetzwerk nachgebildet werden.

Symptom: Schlangenölhaltiger Akustikgitarren-Tonabnehmer (Luftschall, ähnlich jenem) soll um einen Körperschall-Tonabnehmer ergänzt werden. Dazu noch Extras, die sich teilweise widersprechen und nur mit Umschalter gelöst werden kann, will man nicht aus der Gitarre ein Sieb machen:

• Akku laden via Phantomspeisung
• Alternativer Anschluss eines Kopfhöreres
• Symmetrischer Ausgang
• Mischen in der Gitarre
• Zweikanal-Ausgang (Luft- und Körperschall getrennt)

Mit Duchgangsprüfer konnte festgestellt werden, dass eine Klinkenbuchse ohne Schaltkontakt X1 verwendet wurde; stattdessen wird faulerweise der Minuspol der 9-V-Batterie mit dem R-Anschluss (2) auf Masse (1) gelegt: Einschalten durch Einstecken des Steckers, natürlich mit lautem Krachen am angeschlossenen Verstärker + Lautsprecher. Zweipoliger 6,3-mm-Klinkenstecker erforderlich, ein dreipoliger geht nicht.

Lösung: Zur Umsetzung der gewünschten Funktionalität über eine einzige Klinkenbuchse ist ein Umschalter unerlässlich. So ist eine mehr oder wenig trickreiche Ausgangsmatrix erforderlich. Zudem soll der Umschalter möglichst unauffällig aber seine Stellung klar erkennbar sein. Wie sich zeigt genügen vier Schaltstellungen, wenn der Ausgang stets niederohmig genug ist.

Der IC1 TS922 mit einer Stromergiebigkeit von 80 mA am Ausgang eignet sich zum direkten Treiben von 32-Ω-Kopfhörern und kann so auch längere Studioleitungen verzerrungsfrei treiben. Die eigentliche Schwierigkeit bei der Umsetzung des o.g. Vorhabens ist die Beschaffung und der 3D-Druck von Sonderbauteilen:

• Klinkenbuchse mit Schalter. Eine gute Alternative ist eine gewöhnliche, offene Stereo-Klinkenbuchse mit Mikrotaster an der Spitze. Das hat den Vorteil, dass es beim Einstecken nicht donnert, weil so die Betriebsspannung von den Kontakten ferngehalten wird und die Batterie erst bei vollendetem Einstecken zugeschaltet wird. Das erfordert ein geeignetes Blechteil oder 3D-Druck für den Taster-Halter.
• Kleines logarithmisches Potenziometer 10..220 kΩ mit Seitenrändel für die Montage im Schallloch (für Piezo-Körperschall-Tonabnehmer, gegenüber dem anderen Potenziometer für den Luftschall-Tonabnehmer).
• Kleiner Umschalter mit 4 Positionen und
  • 3 Ebenen zum direkten Schalten von Audiosignalen (sperrig, brummanfällig wenn Platine abgesetzt; Schaltplan ggv2) oder
  • 1 Ebene zum Ansteuern von Analogsignalschaltern 74HC4053 (komplexere Leiterplatte; Schaltplan ggv3). Etwa so einer oder jener mit 2 Ebenen
  oder ein Mikrocontroller mit Fortschalt-Taste und Modusanzeige mit 2-3 LEDs. (für die Lösung mit Analogsignalschalter)

Symptom: Bild schwarz, Ton läuft weiter. Häufig beim Einschalten in Ordnung, nach einigen Minuten wird das Bild schlagartig hellgrau mit horizontalen Streifen, um dann innerhalb von 15 s schwarz zu werden: Sieht aus als würde jemand langsam Pech über den Bildschirm ausgießen. Daher kommt eine defekte Hintergrundbeleuchtung nicht infrage.

Defekt: T-CON-Platine 5351 in Gerätemitte. Ein alter Hut. Das Bild lässt sich durch leichtes Drücken auf die T-CON-Platine wiederherstellen. Ursache sind schlechte Lötstellen am Spannungsversorgungs-Chip ISL9860 im QFN-Gehäuse. Offenbar sind die Lötflächen an diesem Gehäuse schlecht lötfähig, entweder durch schlechte Fertigung oder durch Überlagerung in feuchter oder gar korrosiver Umgebung.

Pins 11..30
Pins 31..40 sowie 1..10
Oh! Nur Halbbild!

Reparatur: Da mir ein Lötkolben mit feiner Spitze sowie gutes Flussmittel zur Verfügung steht, habe ich die Ränder des Schaltkreises neu verlötet, ohne ihn vorher abzulöten. Eine feine Spitze lässt sich aus einer gewöhnlichen Kupferfinne eines Uralt-Lötkolbens jederzeit herausfeilen; einer Dauerlötspitze darf man das nicht antun!

Ergebnis: Fehler verschwunden aber neuer Fehler: Grüner senkrechter Balken im dritten Bildviertel. Ursache ist ein wacklig gewordener Stecker: Diesen angedrückt ist das Bild nun perfekt und weder biege- noch klopfempfindlich.

Symptom: Mausetot

Frontansicht
Typenschild
Gewechselter Transistor
Transistor-Rückseite
Freigeräumter Kühlkörper
Endstufen-Schaltkreis mit Haarriss
Endstufen-Schaltkreis mit Wölbung
Endstufen-Schaltkreis: Kühlfläche
Adaptierung

Defekt: Auf Hauptplatine pnp-Transistor im TO-126-Gehäuse ausgebrannt. Austausch (hier durch SD350) bewirkt starke Erhitzung desselben und hohe Leistungsaufnahme (ca. 20 W) beim Einschalten. Daher ist dieser Transistor nicht die eigentliche Defektursache, sondern der Endstufenschaltkreis LA4631. Dieser hat Beinahe-Kurzschluss zwischen den Pins 7, 8 und 10. Einen nicht ganz baugleichen Ersatz gibt es beim ausgequetschten Ali (عالي) für ca. 3€. Für einen Maschinenbauer sollte es nicht allzu schwer fallen, ein passendes, zusätzliches Gewindeloch in den Kühlkörper zu bohren. Das baugleiche Teil gibt's auch, wäre mir aber ein bissel teuer. Sollte der Ersatz alsbald wieder ausfallen, würde ich IMHO eine (Energie sparende) D-Endstufe fliegend einbauen. — Es wurde entschieden, den teureren Ersatz (20 €) zu kaufen, um mir Nacharbeit zu sparen, aber denkste!

Defektursache: Schließlich wurde aus der Nase herausgezogen, dass irrtümlich ein 48-V-Werkzeugakku angeschlossen wurde. Naja, alles klar! Ich denke mal dass der Besitzer nun weiß was er tut und was er nicht tun sollte. Bei einem Ausleihgerät bietet es sich wohl an, eine Verpol- und Überspannungs­sicherung aus Diode, Z-Diode mit Thyristor und Fahrzeug-Flach­sicherung („crowbar“) einzubauen, um in einem solchen Fall nur die Sicherung wechseln zu müssen.

Hoppla! Der schnelle Chinese schickt statt der (im Versandfoto gezeigten, teureren) Bauform mit 2 Schraubkerben jene mit 1 Schraubloch in der Mitte. Der übliche Betrug — nicht mein Bier, hab's nicht selbst bestellt. Nun ja, ein neues Loch in den Kühlkörper bohren ist ja nicht schlimm, aber völlig unerwarteterweise sind diese beiden Bauformen nicht pinkompatibel: Der defekte Chip hat 12 Beine (im Raster von 2,54 mm), der gelieferte hat 13 Beine im gleichen Raster. Wohlgemerkt, bei gleicher Bauteilbezeichnung! Letzteres geht auf das Konto des japanischen Herstellers. Recherchen ergaben sogar eine dritte Bauform, als 12-poliger DIL-Schaltkreis mit Kühlfahnen in der Mitte ähnlich A210E. Leider ist nur zum 13-poligen Schaltkreis Dokumentation und damit die Anschlussbelegung zu finden; so bleibt eine möglicherweise fällige Adaption erst mal aufwändig mittels Platinenlayout zu erraten. Deshalb das Problem erst mal mit dem schnellen Chinesen klären und retour / Elektronikschrott / adaptieren+einbauen. Bei so viel Gezeter hätte man gleich eine D-Endstufe einbauen können.

Einbau „falscher“ Chip: Das Pin 13 weglassend sollte es sofort funktionieren, aber es geht nur der rechte Kanal. Verdacht auf defekten Chip (es sind ja genug da), nochmal gewechselt (Steckernetzteil ziehen, Oszi-Masse (Antennenleitung) abklemmen, Platine an 'zig Verbindern abstecken, Empfängerplatine herunterwürgen, Elko auslöten, Chip abschneiden, abschrauben, Wärmeleitpaste wegwischen, Pins auslöten, Löcher freisaugen, Chip-Beine biegen, Pin 13 hochbiegen, Wärmeleitpaste auftragen, einfädeln, anschrauben, anlöten, Elko einlöten, malträtierten Leiterzug flicken, Steckverbinder wieder alle anstecken, Empfängerplatine aufsetzen, Masseverbindung für Oszi wiederherstellen) und — wieder das gleiche Ergebnis: Am Pin 12 (Ausgang) liegt keine Gleichspannung und kaum Wechselspannung an, ist hochohmig. Ich befürchte dass das Datenblatt nicht stimmt und eins der freien Pins (9, 11, 13) irgendwohin angeschlossen werden muss.

Gelöst: Durch scharfes Hingucken beim „Durchklingeln“ eines weiteren Schaltkreises (es wurden ja 10 geliefert) entpuppte sich der vermeintliche Ausgang (Pin12) als unverbundenes Pin. Stattdessen sind die Pins 8 und 9 von der Diodenstruktur (Flussspannungen gegen Masse und Speisespannung) auffallend gleich: Der Lautsprecher ist am Pin 9 anzuschließen. So tut es nun eine Brücke zwischen Pin 9 und Pin 12. (Trivial, ohne Foto.) Da hätte von Sanyo auch ein 10-poliger Schaltkreis gereicht. Beim nächsten Mal löte ich eine Buchsenleiste ein…

Modell: Jabra Evolve 75

Symptom: USB-Buchse herausgerissen, dadurch Akku nicht ladbar und Gerät unbenutzbar.

Info: Das übliche Problem ist das Zerfleddern des Mikrofonkabels innerhalb des rechten Kopfhörers. Das ist in einem Youtube-Video recht ausführlich (allerdings mal wieder nur englisch und mit unerträglicher Werbung) beschrieben. Siehe bei mir mit Text und Bildern. Ich habe „Bluetooth-Headset“ mit „Funk­sprech­garnitur“ übersetzt.

In diesem Fall ist die Mikro-USB-Buchse abgerissen. Das Öffnen des rechten Kopfhörers geht genauso wie im Video. Die Platine ist herauszuschrauben (4 weitere T6-Schrauben) und darauf zu achten, dass weder der Druck­bibbus am Mikrofontaster verloren geht (dieser kann aus dem Tastergehäuse herausfallen!!) noch irgendwelche anderen losen Bauteile unbeachtet herunter­purzeln. In meinem Fall kam nicht nur die USB-Buchse entgegen, sondern auch noch eine SMD-Drossel, die sich als Symmetrie­drossel auf den USB-Datenleitungen entpuppte. Beide Teile haben partiell Leiter­bahnen mit abgerissen: Die USB-Buchse eine kleine Massefläche, zum Glück keine Pads. Die Drossel hat ein Pad an einem Leiter­zug abgerissen, der unter einem Ball-Grid-Array-Chip verschwindet, das ist heikel. Die USB-Buchse habe ich an Ort und Stelle wieder aufgelötet. Für eine (bei mir stets beliebte) Umschlingung der Buchse mit einem Extra-Draht ist kein Platz. Ich gehe davon aus, dass der neue Besitzer behut­samer damit umgeht. Die Symmetrie­drossel habe ich durch 2 Drahtbrücken ersetzt, wobei das abgerissene Pad durch vorsichtiges Freikratzen des Leiter­zugs kontaktier­bar gemacht wurde. Das Bau­element selbst war bis auf den einen Anschluss mit dem abgerissenen Pad nicht lötfähig, da hat es die Metallisierung gekillt. Schließ­lich habe ich doch noch den Drucktaster-Bibbus verloren und nicht wiedergefunden. Neuanfertigung aus einem klitze­kleinen Stück Kabel­binder tut's jetzt. Bei der ganzen Wurstelei ist darauf zu achten, nicht noch irgendein Kabel abzureißen; dabei hilft eine Dritte Hand sowie diverse Quader zun Anheben des Hörerbügels. Bei der Gelegenheit habe ich das Platinen­loch mit der Mikrofon­draht-Durchführung vom Schmelz­klebstoff freigemacht, in der Hoffnung, dass das Kabel dadurch länger hält. Beim Zusammen­bau ist darauf zu achten, dass der Einschalter (Schiebeschalter) richtig eingreift, der Mikrofon­taster funktioniert und das Einsprech­mikrofon sich ungehindert bis zu beiden Anschlägen drehen lässt.

Piepselkram
Noch piepslicher

Ergebnis: Erst nach dem Zusammenbau so richtig testbar und funktioniert: Es lädt und wird vom Host als USB-Gerät erkannt. Wurde daraufhin erst mal gründlich aufgeladen.

Problem: Chinesische LED-Netzteile mit dem Aufdruck „300 mA, 3..12 V“ dazu bringen, kleinere Ströme auszugeben, um die Weihnachtsbeleuchtung nicht ganz so hell leuchten zu lassen und Energie zu sparen. Und herausbekommen, was diese bei Leerlauf machen: Kaputt gehen? Hier im Beispiel geht es um ein Lichtband für 12 V, welches bspw. auf den Boden eines Schwibbogens geklebt werden soll, nicht den im Foto zu sehenden LED-Spot mit ca. 4 V.

Vermutung: Meine Vermutung ist, dass nachgeschaltete Längsregler gar nichts bringen. Man muss bei solchen Netzteilen mit Querreglern den überschüssigen Strom verheizen. Solche Netzteile sind zum (Energie sparenden) Dimmen denkbar ungeeignet!

Alles zusammen und 2 Z-Dioden
Netzteil 1
Netzteil 2
Netzteil 2 Kantenansicht 1
Netzteil 2 Kantenansicht 2

Untersuchung: Die Ausgänge der Netzteile wurden mit Z-Dioden verschiedener Spannung belastet und Spannung + Strom gemessen. Außerdem wurde am Netzteil 1 ein 3,6-Ω-Widerstand probeweise durch einen 10-Ω-Widerstand ersetzt und geguckt, was der Ball macht.

Erkenntnisse:

• Wie bereits vermutet sind solcherart Netzteil nicht gut für extra kleine Ströme geeignet.
• Die Modifikation von Bauelementen zeigt Seiteneffekte. Hier: Die gewollte Stromabsenkung durch Widerstandsänderung geht mit einer Absenkung des Spannungsmaximums einher und erweist sich als k.o.-Kriterium.
• Die Netzteile enthalten einen Eigenschutz vor Leerlauf.

Mögliche Lösung: Ein Strom-Bypass kann wie im folgenden Bild aussehen:

Mit dem Shunt (Messwiderstand) R1 wird der gewünschte Strom durch die LEDs eingestellt, und der Transistor T1 leitet den überschüssigen Strom an den LEDs vorbei. Er wird dabei, je nach Spannung, erheblich warm und muss gekühlt werden. Fehlt T1 geht das Netzteil in Blitzbetrieb über, weil der Spannungsabfall an R1 zu groß wird. Das erscheint seltsam, weil man erwarten würde, dass die LEDs ohne T1 heller leuchten würden.

Richtige Lösung: Solche Netzteile kauft man nicht! Jedenfalls nicht in Mitteleuropa. Es handelt sich um „neuwertigen Elektronikschrott“ und Brandbomben, da sogar die Sicherung fehlt, wie im Foto zu sehen. Außerdem dürfte der Trafo die Isolationsfestigkeit von 4 kV nicht halten. Sie sind für den afrikanischen Markt bestimmt, wo's nicht drauf ankommt, Brände und Elektrounfälle spielen da keine Rolle und gehören zum Alltag. Den Strombedarf einer LED-Beleuchtung ermittelt man gefälligst mit einem Labornetzgerät und dimensioniert/bastelt/kauft dafür entweder ein Kondensatornetzteil (bei Schutzisolation) oder ein passendes(!) Netzteil nach europäischen Sicherheitsstandards.

Der im zweiten Schaltbild angegebene Doppel-Hochsetzsteller für zwei LED-Reihenschaltungen, typischerweise für die Bodenillumination und die Kerzen eines Schwibbogens, funktioniert folgendermaßen: Bei Erstinbetriebnahme werden über die beiden PWM-Ausgänge die Transistoren T1 und T2 mit schmalen und breiter werdenden Pulsen getaktet, bis sich über die Shunts R1 und R2 ein Spannungsabfall einstellt. Diese stromproportionale Spannung geht über zwei einfache PI-Regler in Software; diese steuern dann die Pulsbreite. Sonderlich schnell muss der Regler nicht arbeiten, Lastwechsel bilden die Ausnahme. Mit dem Taster S1 wird zwischen ein, Start Automatik und aus umgeschaltet. Im Automatikbetrieb leuchtet D5, und nach 6 h Einschaltzeit wird für 18 h ausgeschaltet. Der Mikrocontroller speichert den Schaltzustand und die vergangenen Minuten im EEPROM, sodass kurzzeitige Stromausfälle nur zum Stehenbleiben der internen Uhr führt und bei erneuter Stromzufuhr der Automatikbetrieb die Arbeit fortsetzt. Einziger Pferdefuß des Ganzen ist, dass man einmalig zur Automatik-Einschaltzeit anwesend sein muss. Über die Eingabe von Morsekodes (?) kann man später zum Einschalten kommen.

Problem: Räumlicher Faltstern für außen mit LED-Lampe und Timerfunktion (von Lidl) schaukelt im Wind zu stark: Kann nerven, anecken oder gar vom Haken fallen. Bei Aufhängung auf Balkon mit offenen Seiten. Dabei kommt es zum Schaukeln in zwei Raumrichtungen sowie zum Verdrehen.

Sternseite, außen
Sternseite, innen
Hakenseite, Druckbett
Hakenseite, oben

Lösung: Versteifung der Aufhängung durch ① eine Stange, ② ein Rohr oder ③ eine (rostfreie) Gewindestange. Schreit nach 3D-Druckteilen. Hier wurde eine rostfreie glatte Stange Ø 3 mm gewählt und nach dem passenden Ablängen an den Enden je ein Gewinde M3×8 geschnitten. Gegenüber der weniger vorbereitungs­intensiven Gewinde­stange lässt sich so Dreck und Staub leichter entfernen. Das hakenseitige 3D-Druckteil wird auf den Haken (hier Ösen-Ø 15 mm, Draht-Ø mit Lack 3,8 mm) gefädelt und der Gewinde­stab von unten eingedreht. Das Stabende endet im Innern am Haken und wird so festgedreht, dass der Stab nicht am Haken schaukeln kann. Das sternseitige 3D-Druckteil wird einseitig mit 2 Kabel­bindern am Faltstern befestigt. So bleibt der Stern zusammen­faltbar, ohne jedesmal Kabelbinder durch­schneiden zu müssen, das 3D-Druckteil verbleibt am Stern. Die Gewinde sind so schwer­gängig, dass der Stern sich nicht verdreht. Ob man zum Abnehmen des Falt­sterns die Gewinde­stange am Stern belässt oder abschraubt ist Geschmacks­sache. Ein starres Rohr mit durch­gefädeltem Kabel sieht zwar schicker aus, aber da die beiden Enden fest installiert sind müsste man es zum Durch­fädeln zerschneiden und die (am fälligen Verbinder) verringerte Funktions­sicherheit und den Garantie­verlust in Kauf nehmen.

Verbesserung: Anstatt dass die Gewindestange direkt auf den Haken drückt und dessen Lackierung beim Festdrehen beschädigt kommt in das hakenseitige 3D-Druckteil ein weiterer, waagerechter Schlitz, in dem eins der beiden abgeschnittenen Stück Kabelbinder vom sternseitigen 3D-Druckteil als „zähes Polster“ eingeschoben wird. Das Material für Kabelbinder wird von der drehenden Stange nicht durchbohrt, und die geriffelte Seite kann fest an die Hakenunterseite drücken.

Einsatzerfahrung: Am dreiseitig offenen Balkon ist der Wind­angriff so stark, dass das M3-Gewinde im PLA nicht hält, der Stab fällt irgend­wann ab. Daher wurde die Konstruk­tion um eine einge­druckte Vierkant­mutter ergänzt.

231117: Nach 1 Wintersaison wurde entschieden, das Kabel durchzuschneiden und damit fädelbar zu machen. Das erleichtert den Fensterdurchgang und erlaubt die Verwendung eines Rohrs. Das sieht dann doch viel besser aus. Als Ausgangsmaterial dient Messingrohr Ø 6 mm Wandstärke 0,45 mm vom Hornbach, etwas Kupferdraht, das an das obere Rohrende als Öse außen angelötet wird, sowie 2 rostfreie, spitze Madenschrauben M3 × 4 mm. Für den WBS70-Balkon und normale Körpergröße werden 40 cm Rohr benötigt. Baldachin und Sternadapter werden mit je 1 Madenschraube am Rohr gesichert, das verhindert Schaukeln und Verdrehen. Als Absturzsicherung am Haken dient die angelötete Öse und in allerletzter Instanz die Lampe mit dem Kabel. Ich habe die Wagoklemmen im Muster im Baldachin platziert, tendiere für einen Nachbau jedoch eher in Richtung Netzteil für die Trennstelle. Das kommt darauf an, wie man das Kabel zu fädeln gedenkt.

Gesamtansicht
3D: Baldachin
3D: Sternadapter

Die Länge des Rohres (40 cm) und die Höhe des Baldachins (5 cm) wurden (auch) so gewählt, dass sich beides in der Originalverpackung verstauen lässt. Klarlack verhindert, dass das Rohr mit der Zeit oxidiert.

Siehe auch: Sturmsichere Aufhängung für Herrnhuter Stern mit strahlgerichteter, supersparsamer LED-Beleuchtung

Anamnese: Geht nicht. Hervorragender äußerer Zustand. Verdacht auf durchgebrannte Heizung und damit Wegwerfkandidat?

Untersuchung: Heizung OK. Mechanisch abgewürgte Achse zum Thermostat (Bimetallschalter) mit Feinstellgetriebe. Genügt als Defektursache, da möglicherweise Kochtemperatur nicht erreicht werden kann. Aber schwer­gängig oder verharzt ist nichts, muss also mal angeeckt haben. Sehr kompliziertes Inneres mit 3 Thermostaten, 2 (damals brandneuen und irre teuren) LEDs und einer elektromechanischen Zeitschaltuhr mit Synchronmotor wie in Wasch­automaten. Angekokelte Lüsterklemme wegen verzinnten Leiterenden. Lässt sich ohne Spreizzange nicht auseinanderbauen, (nur) deshalb Aufsuchen einer professionell ausgestatteten mechanischen Werkstatt erforderlich. Zusammenbau erfordert Neujustage der Bimetallschalter. Vielleicht Ersatz der Innenschaltung durch moderne Elektronik?

Funktionsprinzip: Ohne Aufziehen der Zeitschaltuhr läuft erst mal gar nichts. TS2 ist die Übertemperatursicherung. Dieser Schalter spricht erst an, wenn kein Wasser mehr da ist, und ist mit mit einem Tupfer schwarzem Sicherungslack abgesichert. Die Schalter TS1 und TS3 sind eingeschaltet, und beide Heizwiderstände arbeiten mit 1,5 kW. Die LED „Aufheizen“ leuchtet. Die LED „Programm“ leuchtet nicht, und der Motor der Zeitschaltuhr ist kurzgeschlossen und läuft nicht. Nach einer gewissen Temperaturschwelle, vielleicht 65 °C, öffnet TS3, die Heizleistung reduziert sich auf 1 kW, die LED „Programm“ leuchtet auf und die Zeitschaltuhr läuft los. Die Temperaturregelung erfolgt anschließend mit TS1 während TS2 dauerhaft geöffnet bleibt. Bis schließlich die Zeitschaltuhr alles abschaltet.

Reparatur: Die übliche Macke von DDR-Geräten mit verkokelten Drahtenden wird mit Aderendhülsen gelöst. Heikel und langwierig ist die Justage von TS3. Daher bietet sich ein Komplett­umbau mit Einsatz eines 230-V-Relais in Selbst­halte­schaltung an, womit TS3 entfällt. Im angegeben neuen Schalt­plan hat die Anzeige „Anheizen“ zusätzlich die Anzeigefunktion „Heizen“. Die Selbsthaltung erfolgt mit einer Diodenverknüpfung und einem kleinen Konden­sator gegen 50-Hz-Relais­flattern. Der 10-kΩ-Vor­widerstand für das Relais wurde am Stell­trafo erprobt und reduziert dessen Eigen­erwärmung, denn das Relais ist eigentlich (nur) für Wechsel­spannung dimensioniert. Die nur schwach leuchtenden DDR-LEDs VQA13 und VQA23 wurden durch gleich­farbige moderne LED ersetzt, mit durch­schlagendem Erfolg für deren Helligkeit. Deren 50-Hz-Flimmern fällt gar nicht auf. Der gemeinsame „Fußpunkt“ der LEDs muss aufgetrennt werden.

Funktion: Die Kochtemperatur an TS1 wird vorgewählt und der Apparat durch Aufziehen der Zeitschaltuhr gestartet. Das Wasser wird mit beiden Heizwendeln erhitzt, während die LED „Aufheizen“ leuchtet und die Zeitschaltuhr nicht läuft. Beim Erreichen der Zieltemperatur öffnet TS1, die 1-kW-Heizung und die LED „Aufheizen“ schaltet ab, das Relais K1 zieht über D1 an und wird über D2 angezogen gehalten. Die 500-W-Heizung bleibt fortan dauerhaft abgeschaltet, stattdessen leuchtet die LED „Programm“ und die Zeitschaltuhr läuft. Mit dem Abfall der Wassertemperatur schließt TS1 wieder und regelt mithin die Wassertemperatur mit der 1-kW-Heizung, was man an der LED „Aufheizen“ verfolgen kann. Schließlich läuft die Zeitschaltuhr ab und trennt alles vom Stromnetz, und das Relais K1 fällt ab.

Kalibrierung: Der Temperaturschalter TS1 muss bei normaler Wasserfüllung (Bodenbefüllung + etwa die Einkochmenge), mit Haube und bei 100 °C einige Sekunden sprudelnd kochen. Dazu braucht es einige Minuten Zeit! Zur Vorbereitung entfernt man den kleinen Wellensicherungsring am Schalter und setzt den großen Wellensicherungsring am Knopf soweit zurück, dass die Rändelkupplung durch Ziehen am Knopf gelöst werden kann. Für letzteres wird unbedingt eine gebogene Spreizzange benötigt (Sonderwerkzeug). Während des Aufheizens stellt man durch Ziehen, Drehen und Drücken des Knopfes den Ausschaltpunkt bei 100 °C an den Gerade-So-Kochmoment. Schließlich wird (bei erkaltetem Gerät und abgegossenem, idealerweise thermisch recyceltem Wasser) die Modifikation an den Wellensicherungsringen rückgängig gemacht.

Hinweis: Einweckapparate braucht man heutzutage allenfalls für sehr große Gläser. Alles kleinere geht schneller und schonender mit dem Schnell­kochtopf mit geringerem Energie­einsatz. Wenn auch weniger komfortabel.

1. Im Aufbau wurden die Steckerbezeichner K1..4 unglücklicherweise verkehrt herum (zum Schaltplan) markiert. Wie sich herausstellte, sind Zahlen im Tragblech des Flachsteck-Verteilers eingestanzt. Der große Wellensicherungsring am Knopf ist zurückgesetzt, bereit zur Kalibrierung.

Symptom: Plötzliche Plasmaentladung im Innern einer „Wandwarze“ zur Weihnachtsbeleuchtung, die 16-A-Sicherung im Sicherungskasten löste dabei aus und legte die gesamte Weihnachtsbeleuchtung lahm.

Leiterseite besputtert
Bestückungsseite mit fehlenden Bauteilen
Bestückungsseite Drahtanschluss
Leiterseite Detail
Haube mit Einschusslöchern
Besputterter Gehäuseboden

Die Fotos zeigen ein sehr wahrscheinlich illegal importiertes Netzteil, da keine Sicherung und sonstige EMV-Beschaltung bestückt zu sein scheint, wie sie für Europa vorgeschrieben ist. Der Auslöser des Plasmas ist ein sterbender Schalttransistor, der den Source-Messwiderstand (Shunt) bersten lässt und dann ein Plasma über die Pins der Netzeingangsspannung brennen lässt, bis die Haussicherung auslöst. Plasmas haben wie Glimm- und Leuchtstofflampen einen negativen differenziellen Widerstand.

Vermeidung solcher GAUs: Vernünftig konstruierte Netzteile vermeiden solche Plasmaentladungen:

• Reichlich dimensionierter Shunt (dass dieser nicht platzt bevor die Sicherung auslöst)
• Schalttransistor mit erprobter Steuerschaltung (UC3842) und Sanftanlauf
• Angepasste Primärsicherung
• Suppressordiode statt Snubbernetzwerk

Weiteres Vorgehen: Schaltnetzteile ohne Steuerchip haben ohnehin keinen spektakulären Wirkungsgrad. Daher ist es am besten, das Netzteil auszuschlachten zur Bevorratung:

• Primärelko 22µF/400V
• Sekundärelkos
• Sekundärdiode (Schottky 3 A)
• TL431 (zum Verbasteln)
• Gehäuse bspw. für Kondensatornetzteil

Symptom: 4-mm-Hohlbuchse in Subnotebook Lenovo ideapad Flex 5 hat Mittelstift verloren.

Reparatur (1 Jahr später): Abgebrochenes Plastteil der Hohlbuchse durch 3D-Druck ersetzt, den Stift durch ein Stückchen 1,5-mm²-Kupferdraht. Alles mit gestecktem Stecker als Zentrierhilfe gelötet und mit Sekundenkleber geklebt, sollte halten.

Gelötet und verklebt
3D: Winziges Druckteil

Die Buchse gibt's auch als Ersatzteil.