Für zwei Quad- oder Quattro-LNBs, typischerweise auf Astra schielend und auf Hotbird ausgerichtet, einem terrestrischen Eingang und 8 Teilnehmer.
Dieses Gerät zeigte nach einigen Jahren einen Totalausfall, wobei die Netzteil-LED aus ging und blieb. Ein einfacher Fehler, dachte ich, nur Netzteil defekt. Aber dem war nicht so: Das angeflanschte Schaltnetzteil erwies sich als in Ordnung, lieferte 19 Volt auch an 47 Ω. Mithin 0,4 A und mit 7,7 W weit mehr als die auf dem Gehäusedeckel angegebenen 3,5 W maximale Leistungsaufnahme. Die Schaltung fraß zu viel Strom, und das Netzteil schaltete sich ab. Das ist auch gut so, denn im Dachboden wäre eine Überhitzung keine gute Idee.
Der Unterschied zwischen Quad und Quattro ist da kurz erklärt. Zu erwähnen wäre, dass Quattro-LNBs prinzipbedingt Strom sparender sowie deutlich preiswerter sind — aber letztlich kommt's aufs Modell an! Quattros erwarten die Versorgungsspannung von 18 V auf nur einem Koaxialanschluss, nämlich auf Low-H.
Dass mit diesem Multischalter ein Quad-LNB angeschlossen werden kann, hat einen sehr zweckmäßigen Nebeneffekt: Sollte dieser Multischalter ausfallen (= Single Point Of Failure), kann man diesen mit preiswerten und ausfallsicheren F-Muffen überbrücken. Vier Sat-Teilnehmer sehen dann nur Astra und die vier anderen nur Hotbird. Besser als wenn alles tot ist.
Höhere Mathematik: Ein derartiger Multischalter „deaktiviert“ die Schaltmatrix im Quad-LNB, indem er mittels fester Spannungen und 22-kHz-Modulation die Matrix zu einer Einheitsmatrix festlegt. Bekanntlich verändert die Multiplikation einer Matrix mit einer Einheitsmatrix die Matrix nicht; sie ist unwirksam.
Zum Glück lässt sich das Teil halbwegs leicht öffnen. Im Innern befindet sich eine mindestens-3-Ebenen-Platine, beidseitig SMD-bestückt, sowie eine 2-Ebenen-Hilfsplatine, einseitig bestückt.
Alle folgenden Bilder zeigen den Zustand nach dem Herumbasteln.
Im Original sind keine losen Drähte oder schiefgestellte SMD-Bauteile drin.
Die vielen (192!) MELF-Dioden in der Mitte gehören zur Switchmatrix und arbeiten als HF-Schalter, indem sie normalerweise in Sperrrichtung vorgespannt sind und im Durchlassfall die HF mit durchlassen. Warum jeweils vier Dioden in Reihe geschaltet sind ist mir nicht klar:
Oben zu sehen sind 8 HF-Verstärker mit dem Transistor BFG520 (fT = 9 GHz) sowie eine Tochterplatine mit p-Kanal-MOSFETs und pnp-Transistoren, die die HF-Verstärker teilweise verdeckt. Diese Tochterplatine wird ziemlich warm, was mir sofort ungewöhnlich erschien.
An der Unterkante befinden sich die 8 Auskoppelverstärker, hin zu den
Sat-Empfängern, wiederum mit BFG520.
Auffällig sind die schwebenden Drosseln, die handbestückt sind.
Sie dienen der Auskopplung der Spannung vom Sat-Empfänger,
sowohl zu seiner Auswertung (22-kHz-Signal) als auch zu seinem —
Verbrauch.
Viel Fläche der Unterseite geht für die
Richtkoppler drauf,
die zum Auskoppeln der Sat-ZF
an die Ausgangsverstärker dient.
Dabei läuft die ZF entwender von links nach rechts oder von rechts nach links
mit abgerundeten Ecken auf einen Abschlusswiderstand von 75 Ω.
Die Richtkoppler selbst sind parallel geführte Streifen von ca. 2 cm Länge.
Auf der Unterseite führen sie zu den vielen MELF-Dioden.
Die Langlöcher dienen der induktivitätsarmen Anbindung der Masseflächen
auf und in der Platine zur halbseitigen „Schirmung“ der Streifenleitung
zum Auflöten eines hier nicht vorhandenen Zusatzschirms.
Eine der 8 Streifenleitungen,
nämlich die von der ersten Sat-Buchse (Low-H-1),
befindet sich auf der Platinenoberseite.
Ganz oben sind die Breitband-Richtkoppler aus handbestückten Doppellochkernen für das terrestrische Signal zu sehen. Es wird in zwei Gruppen für je vier Ausgänge vorverteilt (rechts oben).
Gleich darunter befindet sich die DiseqC-2.0-Dekodierlogik. Da DiseqC 2.0 bidirektional ist, kann auch eine Quittung zum Sat-Empfänger zurückgeschickt werden sowie der Sat-Empfänger automatisch einen DiseqC-Verteiler erkennen. (Ich habe es allerdings noch nie gesehen, dass ein Sat-Empfänger das irgendwie sinnvoll anzeigt.) Die achtbeinigen SMD-Schaltkreise sind ganz sicherlich Mikrocontroller vom Typ PIC12C508 oder vergleichbare, wie man an der Lage der Versorgungsanschlüsse UCC und GND erkennen kann. Denn diese sind in Massen saubillig. Sogar den Aufdruck lässt Microchip weg, um Geld zu sparen. Wohlgemerkt, da sind 8 Mikrocontroller drin! Für jeden möglichen Sat-Empfänger einer. Daneben die 16-beinigen 74HC138 sind alte Bekannte: 1-aus-8-Dekoder mit invertierenden Ausgängen. Deren Enable-Eingänge sind auf permanente Aktivität beschaltet. Mikrocontroller mit mehr Beinchen (d.h. Dekoder in der Firmware) sind nämlich teurer als diese beiden Schaltkreise zusammen.
Die Logik wird mit 5 V betrieben, die vom Sat-Empfänger kommen. Das bedeutet, dass dieser Schaltungsteil ohne Sat-Empfänger unversorgt bleibt und nicht vom o.g. Schaltnetzteil versorgt werden muss. Man hat sich nicht den Luxus eines Festspannungsreglers gegönnt, sondern gewinnt die 5 V mit Z-Diode und Vorwiderstand. Daher wird dieser Schaltungsteil auch merklich warm, aber nur bei eingeschaltetem Sat-Empfänger.
Rechts unten befindet sich ein großer Aluminium-Kühlkörper. Er wird für seine Größe nicht allzu warm. Hier werden aus 19 Volt aus dem Schaltnetzteil ≈ 15 Volt für die Vertikal-LNB-Polarisation gemacht. Sicherlich mit einem 7815. Die weitere Spannungsreduktion auf 13 Volt geschieht durch Siliziumdioden in Flussrichtung.
Unten in der Mitte befindet sich der Eingangsverstärker für den terrestrischen Antenneneingang. Dieser wurde ziemlich heiß, und daher ging der Anfangsverdacht dahin. Da ich diesen sowieso nicht brauche, habe ich durch Auslöten der Versorgungsdrosseln diesen Schaltungsteil deaktiviert. Damit ging das Gerät nun. Allerdings fiel es im 24-h-Test einmal aus. Das kann ich mir bei einem > 80 km entfernten Haus nicht leisten. Also weiter untersuchen.
Der Mikrocontroller (genauer: was die Firmware daraus macht) hat zwei Signaleingänge. An einem wird der Spannungspegel detektiert (13 oder 18 Volt), an dem anderen das 22-kHz-Signal zugeführt. Die Signalaufbereitung erfolgt extern mit einem entsprechenden Transistorgrab.
Weiterhin hat er vier Ausgänge. Drei davon gehen auf den Dekoder. Der vierte generiert das 22-kHz-Antwortsignal hin zum Sat-Empfänger. Damit sind alle Anschlüsse belegt und das Ganze nur dann auf 16 Sat-Eingänge skalierbar, wenn man den 74HC138 durch zwei 74HC595 ersetzt.
Die Ausgangssignalisierung vom Mikrocontroller zum Dekoder ist invertiert zu denken, daher sind die Anschlüsse des 78HC138 „vertauscht“ und der erste Satelliteneingang ist an O7 angeschlossen.
Zunächst rätselhaft erscheint die Einbaurichtung der vier p-Kanal-MOSFETs IRF9953: Wirklich so herum! Das funktioniert, weil MOSFETs in beide Richtungen Strom leiten. So wird die Substratdiode zur Gleichstromversorgung der LNBs gleich mitbenutzt. Die Amplitude der 22 kHz soll ohnehin nur 0,7 V (Spitze-Spitze) betragen.
Nach dem Auslöten der Tochterplatine wurde klar, dass diese nicht als Energie sparendes Schaltnetzteil für die 13-V-LNBs ist, sondern ein ziemlich umständlicher, 4-kanaliger 22-kHz-Modulator. Das bedeutet, dass diese Platine nur für die Quad-LNBs zuständig ist. Bei Quattro-LNBs wird diese nicht benötigt, aber es sind Brücken erforderlich, um die Eingangsverstärker zu versorgen. (Quattro-LNBs benötigen nur eine Versorgungsspannung und niemals ein 22-kHz-Signal.)
Die Tochterplatine ist nur einseitig bestückt. Zur einfacheren Handhabung habe ich diese als erstes mit Pfostensteckverbindern versehen.
Idiotisch ist, dass:
Der Aufbau als astabiler Multivibrator
ist bei der geforderten Frequenzkonstanz von 22 kHz ± 4 kHz (also total ungenau) völlig okay.
Auf die Bilder klicken für vergrößerte Ausschnitte!
Man kann wunderschön die gedruckten Induktivitäten erkennen.
Die blauen Drosseln hatte ich bereits abgelötet.
Auch sind hier einige der 64 Richtkoppler gut zu sehen.
Zum Selber-Disassemblieren. Man kann schon fast die zugehörige Firmware erkennen. Oder erahnen.
Oben befinden sich die Breitband-Richtkoppler im Doppellochkern
für die Einspeisung des terrestrischen Antennensignal für die kombinierten
Antennen- und Sat-Wandauslässe.
Der vierbeinige HF-Transistor BFG520 befindet sich in dieser
Kameraperspektive dummerweise gerade unter der Spule.
Fein abgeschrottete SMDs rechts, Klumpenbastelei links.
Im Prinzip war kein Defekt zu finden. Aber hin oder her, gehen muss es! Und zwar sicher und nach Möglichkeit wenig Strom verbrauchen.
Der verbleibende Haupt-Stromfresser sind die vier 22-kHz-Oszillatoren. Einer reicht! Und zwar einer von denen, die mit 19 V betrieben werden. Die MOSFETs für die 13 V bekommen dann eben etwas umgekehrt gepolte Gatespannung ab — das stört überhaupt nicht. Daher habe ich drei Oszillatoren abgeschrottet. Danach ging erst mal nichts: Die kapazitive Last der Gates und von zusätzlichen Kondensatoren sorgte dafür, dass der Multivibrator nicht anschwingt. Serienwiderstände zu den Gates schaffen nicht nur Abhilfe, sondern verrunden die steilen Schaltflanken, was nur von Vorteil sein kann. Der Multivibrator mit seinem symmetrischen Ausgang ist nunmehr auch symmetrisch belastet.
Die Werte der Basiswiderstände musste ich von 33 kΩ auf 47 kΩ erhöhen, um bei rund 22 kHz zu bleiben.
Die vier p-Kanal-MOSFETs habe ich drin gelassen. Sicherlich wollte man damit die beiden LNBs unabhängiger machen. Denn womöglich bügeln Quattro-LNBs die 22 kHz platt. Das würde beim gemischten Anschluss (wie bei mir) dazu führen, dass das Quattro-LNB (für Hotbird) die 22 kHz für das Quad-LNB (für Astra) wegnimmt und damit den Empfang vom High-Band von Astra vereiteln.
Bei der Bastelei ist einer der MOSFETs drauf gegangen.
Deshalb ist auf dem Foto oben ein anderer Typenaufdruck zu sehen.
Ganz auf den Oszillator verzichten kann ich nicht, da an der Sat-Antenne sich mindestens ein Quad-LNB befindet. Immerhin hat das den Vorteil, dass man bei ausgefallenem Multischalter wenigstens vier Anschlüsse mit einem Satelliten weiter betreiben kann, wenn man den Multischalter durch vier F-Muffen brückt.
Oder durch 8 Muffen, die vier weiteren Teilnehmer müssen sich dann fest mit Hotbird begnügen.
Nach ein paar Wochen wieder Ausfall, Netz-LED aus.
Stecker gezogen, gesteckt: Bleibt aus.
Stecker gezogen, 2 Tage gewartet, gesteckt: Bleibt aus.
Vom warmen Dachboden heruntergeholt und auf den Arbeitsplatz gelegt,
Stecker gesteckt: Geht wieder.
Klassischer Sch…fehler!!
Ein paar Stunden laufen gelassen: Wird ziemlich warm aber fällt nicht aus.
Die Wärmeentwicklung kommt aus dem Netzteil (Transistor),
von den HF-Vorstufen sowie von dem einen noch
verbliebenen 22-kHz-Oszillator.
Der kann durch eine CMOS-Schaltung ersetzt werden.
Wie man sieht, ein 4093 ist einer meiner Lieblings-Schaltkreise.
Im Gegensatz zum vorgegebenen Platinenlayout und der Eagle3d-Visualisierung habe ich's auf einer Lochrasterplatte aufgebaut. Die Z-Diode auf der Masseseite des Schaltkreises bewirkt eine CMOS-sichere Speisespannung von rund 14 Volt und für die p-Kanal-MOS-Transistoren (auf der ursprünglichen Platine) eine günstige Steuerspannung von UGS = +1..–13 V (Horizontal: 18 V) bzw. +5..–9 V (Vertikal: 14 V)
Der Oszillator wird nun nicht mehr warm, und die Gesamtleistungsaufnahme (Primärseite Netzteil) sinkt von 5 W auf 4,6 W. Nicht viel, aber immerhin sichtbar. Sicherheitshalber den Kondensator auf der Primärseite im Netzteil (47 µF 50 V) gewechselt, ohne Änderung.
Der schwarze Dämpfungs-Schaumstoff an den Innenseiten der beiden Deckel zeigte Auflösungserscheinungen: Ich bekam schwarze Finger beim Berühren: Kohlenstoff. Um das spätere Absetzen auf der Platine zu vermeiden habe ich diesen Schaumstoff herausgerissen. Falls dieser zur HF-Dämpfung eingesetzt wurde, wäre es wohl besser, diesen mit einer — hoffentlich HF-inerten — Zusatzfolie einzukapseln.
Da keine Durchleitung terrestrischer Signale vorgesehen ist, kann die Stromversorgung des Gerätes und der LNBs abgeschaltet werden, wenn es keinen Fernsehzuschauer gibt. Dazu wurden die 5-V-Anschlusspunkte der acht Mikrocontroller angezapft und mit Dioden zusammengefasst. Daran schließt sich ein Widerstand von 270 Ω und die LED eines Optokopplers MOC3023 an. Dieser hat einen Triac-Ausgang. Normalerweise ließe sich damit das Netzteil direkt primärseitig schalten. Sicherheitshalber habe ich einen alten Thyristor KT201/600 und einen Widerstand 180 Ω in Kette geschaltet, der zwischen Gleichrichter und Ladeelko angeordnet wurde. Dieser Thyristor verträgt 3 A und nicht nur 100 mA Dauerstrom.
Schaltplan fehlt, ist trivial
Manchmal will man im Dachboden einfach wissen,
Wenigstens für einen oder einige Sat-Empfänger-Anschlüsse.
Diese Information liegt binärkodiert an den Eingängen der 74HC138 an. Eine kleine Siebensegmentanzeige und Siebensegmentdekoder V40511D lag gerade in der Bastelkiste herum. So gibt es etwas mehr Komfort als mit einfach nur 4 Leuchtdioden: eine für „aktiv“ und drei für die Anzeige der Auswahl.
Schaltplan fehlt, ist trivial
Irgendwie frage ich mich immer wieder, warum man es nicht hinbekommt, die Verteiler so zu bauen, dass:
Was es auch nicht gibt sind prioritätskodierende Multischalter mit der Eigenschaft:
Sowas ist natürlich nur 'was für Privathaushalte, nichts für Mietwohnungen. Und eher etwas für Fernsehgucker mit Migrationshintergrund. Sowie Riesenschüsseln. Etwas für den Freak. Es spart den Verkabelungsaufwand und die Kosten einer Multifeed-Antenne erheblich (auch deren Masse und Windlast) und ermöglicht weitestgehend Mehrteilnehmerempfang trotz dafür prinzipiell nicht geeigneter Single- und Dual-LNBs. In der Praxis gucken die Teilnehmer fast immer kollisionsfrei. Ein DiseqC-2.0-Controller könnte bei Kollision melden, mit wem gerade Kollision besteht. Unicable-LNBs würden sogar derartige Kollisionen vermeiden.
Ein nunmehr gesichteter Kathrein-Multischalter (allerdings mit nur 4 Eingängen) erwies sich als deutlich Strom sparender ausgelegt, obwohl jener viel älter ist. An dieser Stelle zeigt sich also der Unterschied zwischen deutscher und chinesischer Qualität.
Wenn ein Sat-Verteiler ausfällt, sollte man die Schüssel und das LNB
mal genauer ansehen.
Nicht nur die Anschlussbuchsen, die noch gut in Silikon eingegossen waren,
sondern auch mal das übrige Gehäuse!
Vögel haben die Mikrowellen-Membran durchgepickt, und da kommt natürlich Wasser hinein. Zur Zeit der Ausfälle war es allerdings außergewöhnlich trocken: Wasser ist demnach keine direkte Erklärung.
Ohne dieses LNB bleibt der Sat-Verteiler erstaunlich kühl, fast so wie das o.g. Kathrein-Gerät. Ein neues, diesmal Quattro-LNB, kostet 12€. Lohnt wahrscheinlich nicht die Reparatur, wenn's auch noch zuverlässig sein soll.
Netzteil tot. Der verwendete achtbeinige Schaltkreis ist ein SSC620. Ich konnte nichts weiter feststellen als dass der selbst eingebaute Thyristor Unterbrechung hatte. Nach Austausch des Thyristors derselbe Effekt nach 3 Wochen. Nun habe ich einen kräftigeren Thyristor eingebaut. Mal sehen was dann passiert.
Vorsichtshalber habe ich noch einen LM317 und eine Hohlbuchse angebaut, mit der der Anwender auf ein externes Netzteil umstecken kann, wenn es mal wieder spinnt; dann ohne Energiesparfunktion. Da dieser Spannungsregler eine Reversdiode erfordert, ist diese Hohlbuchse gleichzeitig ein Spannungsausgang mit ≈18 V. Die Widerstandsbeschaltung ist hier 1 kΩ und 13 kΩ.
