Sind meistens Turbopumpen. Reparierbar sind nur deren Ansteuereinheiten, die Umrichter.
Ein Umrichter für Turbopumpen-Motoren (Vakuumpumpen, sicherlich nur von der Firma Leybold) mit 1 kHz maximaler Ausgangsfrequenz. Laut Datenblatt, welches nicht im Internet auffindbar ist, sondern anscheinend nur in Papierform; zur Verfügung steht hier eine PDF-Kopie. Englisch selbstverständlich. Das ergibt 1000 U/s oder 60000 U/min für das Drehfeld.
Kaputt mit Fehlerkode 7. Das bedeutet, die 7. Bargraph-LED blinkt in Verbindung mit einer leuchtenden Error-LED. Das Datenblatt meint: Kostenpflichtige Reparatur beim Hersteller.
Beim Betrachten des Anschlusses zum Motor fällt auf,
dass es sich offenbar um einen Dreiphasen-Drehstrommotor handelt.
Sicherlich ein Asynchronmotor.
Weiterhin gibt es drei dünne Drähte bspw. für den Lagegeber
oder einen Tachogenerator.
Gefunden habe ich aber jeweils nur Kollektoren von Transistoren,
also nur Ausgänge.
Angeblich sucht das Gerät verschiedene Pumpenmodelle aus.
Vermutlich können die drei Hilfsleitungen bidirektional arbeiten,
ich habe auf der Platine nur den Eingang nicht finden können.
Auf einer fest eingelöteten vertikalen Platine befinden sich
12 n-Kanal-Leistungs-MOSFETs IRF1310 ohne weitere Kühlung.
Sie bilden 3 Halbbrücken, jeweils 2 Transistoren sind
parallelgeschaltet.
Mit insgesamt 3 typischen High-Side+Low-Side-MOSFET-Treiberschaltkreisen.
Nichts besonderes.
Alle Transistoren in Ordnung.
Die gemessenen und per Oszilloskop beobachteten Spannungen wiesen keine Auffälligkeiten auf, also alles in Ordnung.
Die andere vertikale Platine mit Zusatzkühlkörpern auf vielen MOSFETs ist für das Netzteil. Beide befinden sich im Luftstrom des Lüfters. Da die Stromversorgung in Ordnung ist, wurde hier nicht weiter gesucht.
Könnte es sein, dass ein Motor angeschlossen sein muss?
Es zeigte sich, dass das Gerät den Fehlerkode 2 anzeigt! Nicht die 7. Laut Datenblatt „Motor nicht angeschlossen“. Korrekt. Aus- und Wiedereinschalten bringt Fehler 7. Länger ausgeschaltet lassen, wieder einschalten: Fehler 2. Ein testweiser Motor ist nicht greifbar, genauer, unter Normalbedingungen ohne Vorvakuum ein unkalkulierbar teures Risiko: Einige tausend Euro kostet nur die Pumpe. Hm.
Mal eingeschaltet lassen und gucken was passiert.
Gleich zwei Mikrocontroller aus der
C166-Familie
sind eingebaut, einer auf der Haupt- und einer auf der Hilfsplatine.
Guckt man mal bei den üblichen Elektronik-Versendern,
ist der XC164 ziemlich teuer für so 'ne simple Steuerung.
Die Hilfsplatine kann übrigens unangeschlossen bleiben,
das Fehlerbild bleibt gleich.
Ein Vierfach-OPV TL074 wird ziemlich heiß. Klar dass nicht der OPV kaputt ist sondern anormal belastet wird. Die Vierebenen-Platine lässt sich nur sehr schwer „disassemblieren“, und einer der OPVs hat ungewöhnliche Spannungsverhältnisse: Eine Doppeldiode am Ausgang würgt den negative Speisespannung führenden Ausgang gewaltsam gegen Masse ab. Komischer Schaltungsteil! Kann eigentlich gar nicht sein; wer macht nur so einen Unsinn?? Egal ob Fehler 2 oder Fehler 7.
Mühselig die Leiterzüge verfolgt und ein rätselhaftes einsames unbeschriftetes SMD-Bauteil gefunden, eingerahmt von 4 Widerständen und 4 Flachsteckern. Ein Kondensator in so weiter Ferne? Keine weiteren Anschlüsse?
Mal überschlafen … könnte auch ein Thermistor sein. Die Platine eingebaut und den Ventilator angeschlossen, noch mal einschalten: Der OPV bleibt kalt, aber die vier Widerstände heizen! Es handelt sich also um einen — „Massenflussdetektor“. Die 4 Flachstecker helfen für laminare Luftströmung. (Ging das nicht anders? Oder sollte es möglichst unauffällig sein?) Weht kein Wind, wird der Thermistor zu warm und der OPV kippt. Er ist als reiner Komparator mit Referenzspannung 2 V beschaltet. Das wird vom Mikrocontroller wohl irgendwo/irgendwie ausgewertet und führt offensichtlich zum Fehler 7.
Kippt der OPV allerdings später, bleibt das Problem unbemerkt. Noch so 'ne Seltsamkeit. Bleibt zur Zusammenfassung:
Typisch Industrieelektronik. Keine weiteren Fragen.
Im Innern ist noch ein hilfreicher Diagnosestecker, auf den die wichtigsten Spannungen herausgeführt sind.
Als das eigentliche Problem erwies sich die schlechte Luftumwälzung
im Einbauort des Umrichters, einem 19″-Schrank.
Die warme Luft zirkuliert einfach innerhalb des Schrankes.
Dies wird befördert durch die Luftauslasslöcher auf der Oberseite
und nicht an der (ansonsten nutzlos großen) Gerätefrontplatte.
Da das Gerät ein Heiligtum darstellt (d.h. nicht angebohrt werden soll),
wurde ein
Luftleitblech in
SolidEdge
(Studentenversion) konstruiert, welches dem Gerät
(jeweils 2 nebeneinander) Außenluftzufuhr erzwingt.
Es ersetzt eine darüber angeordnete 19"-Abdeckplatte.
Nach reichlich 3 Jahren Betriebszeit wieder der gleiche Fehler. Nach Aussage des Nutzers wird das Exemplar wärmer als die anderen. Konnte und brauchte ich so nicht nachvollziehen, auch im kalten Zustand kommt stets Fehler 7. Nach Ausschalten, Öffnen des Deckels (!) und Einschalten verschwand dieser Effekt, Fehler 2 für fehlende Pumpe. Ich habe nun keine weitere Idee als den Heißleiter auszulöten. Den 100-kΩ-Widerstand nun auch. (Der Heißleiter wurde einseitig angelötet, um wiederbestückt werden zu können.) Sollte jetzt „für immer“ gehen, allerdings ohne jeglichen Übertemperaturschutz. Ich kann nur vermuten, dass der Heißleiter selbst oder etwas an der OPV-Beschaltung derart besch*ssen defekt ist, dass bei mechanischem Verzug eine falsche Übertemperaturmeldung kommt. Typische SMD-Probleme. Es kann aber auch sein, dass weitere, noch unentdeckte Temperatursensoren dafür verantwortlich sind, etwa in oder in der Nähe der Mikrocontroller. Dann wäre diese Maßnahme vergeblich.
Fehlerbild: Hochspannungsgenerator (5 kV 10 mA 20 W) für Vakuumpumpe defekt. Mit zweitem Generator funktioniert die Pumpe, es liegt also am Generator.
Innere Versorgungsspannungen ±15 V okay. Hochspannung einschalten (Brücke an SubD-Buchse zwischen Pin 3 und 7): Gegentakt-Wechselrichter okay. Sekundärspannung okay. Hochspannung am Flachstecker okay. Innere Hochspannungsleitung okay; der Buckel dazwischen ist ein Widerstand 3,3 kΩ. Frontseite zeigt „Hochspannung“ sowie „kein Strom“ an, okay. Rückfrage: „Fehler: Kein Fehler! Was ist da genau?“
Fehlerbild (aus der Nase herausgezogen): Die nicht gesehene Pumpe meldet „keine Funktion“. (Also ist sie wohl irgendwie mit Eigenintelligenz ausgestattet.)
Also mal sehen, was unter Belastung passiert. Bei angeschlossenem (erst mal zusammengesammeltem und -gelöteten, gar nicht so einfach für diese Leistungsklasse!) Lastwiderstand 2,77 MΩ flossen 1,7 mA bei 4,7 kV. Macht 8 W Leistung.
Die Bargrafanzeige zeigte immer noch keinen Strom an. Hm. Am Ausgang „1 V ≙ 1 mA“ (BNC frontseitig sowie SubD-Buchse 1-6) sowie am OPV TL084 liegen 14,5 Volt an. Auch wenn man die Hochspannung abschaltet. Der Ausgang „1 V ≙ 1 kV“ (SubD-Buchse 4-8) hatte korrekt 4,7 Volt, sowie genügend genaue 0,01 V bei abgeschalteter Hochspannung.
OPV TL084 gewechselt (zum Glück alles gesockelt): Alles okay. Bargrafanzeige zeigt „1 mA“ an, rundet also nicht auf „2 mA“. War's das? Oder habe ich den OPV kaputt gemacht, als ich mit der Oszispitze einen Überschlag-Lichtbogen gleich am Anfang produziert hatte? Nun ist mir nicht klar, ob der OPV bereits vorher kaputt war oder erst jetzt. Da ein (ganz gebliebener) TL082 viel näher angeordnet ist, gehe ich mal davon aus, dass der TL084 schon vorher tot war. OPVs in der Nähe von Hochspannung sterben ab und zu mal, das ist bekannt.
Dieses Ansteuermodul zeigt zu hohe Netzspannung an: 270 V~ statt 230 V~,
und verweigert die Funktion.
Eine Untersuchung des Innern zeigte — nichts!
Eine unglaublich komplizierte Anordnung
von fürchterlich komplexen Platinen — alle mindestens 4-lagig,
und kein Spannungsteiler für die Netzspannung zu sehen.
Stattdessen ein Hybrid-Modul namens P634A03,
was möglicherweise ein komplettes Schaltnetzteil darstellt
und wo vermutlich der Fehler drinsteckt.
Es ist undokumentiert und unbeschaffbar.
Nichts zu machen. Ich würde einen Spartrafo oder einen Spannung reduzierenden konventionellen Trafo (dann in Reihe, Polarität ausprobieren) vorschalten. Vielleicht reichen dafür bereits 24 V Sekundärspannung, der ist nicht allzu groß. Ansonsten, ENAS hat Geld: Wegwerfen oder als Ersatzteilspender aufheben. Ein Ersatzgerät wurde inzwischen beschafft — es war wohl eilig.
