Online seit 04.02.2006. Letzte Bearbeitung 19.03.2008
(C)opyright Rainer Steinfuehr, 2006-2008, Berlin
![]() Digitales Multimeter Voltcraft VC444 |
![]() Analoges Multimeter Metrix MX430 40000 Ohm / Volt |
![]() Analoges Multimeter Metrawatt Unigor 3n 31600 Ohm /Volt |
![]() Roehren-Multimeter CTR HRV-240 | ![]() Digitales Multimeter Voltcraft 4095 |
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| . Einsatz von Messinstrumenten bei der Fehlerermittlung und Reparatur von alten Radios. . | |
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Vorwort Diese Abhandlung kann gewisse Grundkenntnisse und einiges Hintergrundwissen vermitteln. Wollen Sie tiefer in die Materie einsteigen, ist das Studium eines (vielleicht antiquarischen) Fachbuches sinnvoll. Quellen fuer ein einfuehrendes oder auch weiterfuehrendes Fachbuch kann ich allerdings derzeit nicht nennen. Kursiv geschriebene Textteile beinhalten vertiefende Informationen. Sicherheit Nur, wenn Sie die folgenden Hinweise vom Prinzip her verstehen, sollten Sie sich an die Messung von Radios herantrauen. Bevor Sie an stromfuehrenden Radios arbeiten, beachten Sie auch unbedingt diese Sicherheitshinweise. Moderne oder historische Messinstrumente verwenden? Alte Roehren-Radios unterscheiden sich hinsichtlich der notwendigen Messtechnik etwas von moderneren Transistor- oder IC-bestueckten Radios. Das liegt an den in Roehrenradios verwendeten deutlich hoeheren Spannungen. Digitale Multimeter Heutzutage werden fuer solche Reparaturen oder Fehlerbestimmungen in der Regel sogenannte "Digitale Multimeter" verwendet, diese Instrumente haben oft einen Innenwiderstand von ueber 1 - 10 Meg Ohm. Ein fuer die Radio-Reparatur geeignetes digitales Multimeter sollte einen Gleich- und Wechselspannungsbereich von ca 0.01 V - 350 V und einen Gleich- und Wechselstrombereich von ca 0.1 mA - 300 mA einen Widerstandsbereich von 1 Ohm bis 10 Meg Ohm habe. Die tatsächliche Messgenauigkeit ergibt sich aus der Stellenanzahl der Digi-Anzeige. Gute Instrumente erreichen durchaus 0.5 % Genauigkeit. Einige angebotene Modelle haben eine automatische Messbereichseinstellung und / oder eine zusaetzliche sogenannte "Bargraph"-Anzeige. Je hoeher die Messwert-Abtastrate, desto schnellere Werte-Aenderungen koennen verfolgt werden. |
![]() Typisches hochwertiges Zeigerinstrument. Metrawatt Unigor 3n. Ganz oben die Mess-Buchsen fuer Plus und Minus und fuer Strom 10 Amp. Darunter das Anzeigeinstrument. Dann der Wahlumschalter, die mechanische Instrument-Nullpunkt-Eichung, die Ohm-Bereich-Eichung, der Ueberstrom/Ueberspannungs-Sicherheits-Schalter. Unten die Umschaltung von + und - und AC / DC und Ohm. |
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Analog-Anzeige-Instrumente (Zeigerinstrumente). Aber auch ein modernes oder auch Oldtimer-Mess-Vielfachinstrument mit Analog-Anzeige mit einem Innenwiderstand von ca. 20000-50000 Ohm pro Volt ist gut verwendbar. Fuer den Wechselspannungsbereich ist dieser Ohm / Volt Wert immer etwas geringer. Der Innenwiderstandswert pro Volt ist ueblicherweise auf der Skala vermerkt. (Rechenbeispiel fuer den Ohm pro Volt - Wert: Ein 20000 Ohm / Volt - Instrument wird auf 2 Volt eingestellt. Das ergibt 20000 * 2 = 40000 Ohm Innenwiderstand in diesem Bereich. Dasselbe Instrument im Messbereich 250 Volt: 20000 * 250 = 5000000 Ohm. Je hoeher also der Voltbereich, um so hochohmiger wird das Instrument.) Vor jeder Messung sollte der exakte mechanische Nullpunkt des Zeigers (und in Stellung Ohm der elektrische 0-Ohm Wert ) auf der Skala eingestellt werden. Im Rundfunkmessbereich haben sich diese Messwerk-Typen durchgesetzt: Dreheisen, Drehspul, Spannbandaufhaengung. Die Qualitaet in dieser Reihenfolge, mit deutlicher Qualitaetsreduzierung beim Dreheisen. Je geringer der Prozentwert bei der Gueteklasse, desto genauer die Anzeige. Einfache (preiswerte) Instrumente hatten 3-5 %, bessere 1,5 - 3 %, gute 0,5 - 1,5 % - immer bezogen auf Vollauschlag. Analogistrumente zeigen (dynamische) Anzeigeaenderungen mittels des sich bewegenden Zeigers besser an, als das Instrumente mit Digitalanzeige koennen. Ausnahme wären Digi-Instrumente mit einer zusaetzlichen sogenannten "Bargraph" (Balken)-Anzeige.
Roehrenvoltmeter Diese Oldtimer sind gut geeignet, haben sie doch Innenwiderstaende von mehr als 1 megOhm (1000000 Ohm). Vielen Roehrenvoltmetern fehlt allerdings der Strom-Messbereich. Vor jeder Messung sollte der exakte mechanische und elektrische Nullpunkt (und im Ohm-Bereich der 0-Ohm) des Zeigers auf der Skala eingestellt werden. Modern oder alt? Instrumente mit Innenwiderstaenden < 20000 Ohm sind nicht zu empfehlen, wenn es um niedrige Spannungsbereiche mit mittel- bis hochohmige Schaltungsteile handelt, da sie am Messpunkt die dortige Spannung zu sehr belasten koennen und den Spannungswert nach unten ziehen. Umkehrschluss: Alte und moderne Messinstrumente sind also geeignet, wenn der Innenwiderstand stimmt und ein Spannungsbereich bis 350 Volt vorhanden ist. Zu messende oder zu beruecksichtigende Werte:
Ohje! Formeln: Eigentlich kommt man mit der Kenntnis einer Formel fuer Standard-Reparaturen schon recht weit. Das Ohmsche Gesetz mit seinen Abwandlungen regelt den Zusammenhang zwischen Spannung, Strom, Widerstand und Leistung. Allerdings soll nicht verschwiegen werden, daß bei Wechselspannung und Wechselstrom die Beziehungen etwas komplizierter sind und hier vernachlaessigt werden. (In der Praxis reichen fuer Messungen an Wechselspannungen und Wechselstroemen die Messmoeglichkeiten des Vielfachinstrumentes aus. Lediglich an Stellen, wo Phasenschiebungen und daraus resultierende Vektor-Spannungen und Stroeme auftreten koennen, ist die Kenntnis von diesen Dingen notwendig. Das kommt aber nur bei kombinierten kapazitiven und / oder induktiven Bauteilen (wie z.B. Resonanzkreisen), auch in Verbindung mit in Reihe geschalteten Widerstaenden in Betracht.) Ohmsches Gesetz: U = R * I (Volt = Widerstand * Strom), daraus kann abgeleitet werden: R = U / I oder I = U / R Leistung: P (N) = U * I ( Watt = Volt * Strom) Zusammenhaenge: Sinkt eine Spannung an einem gegebenen Verbraucher, sinkt auch der durch diesen fliessende Strom und die entnommende Leistung. Erhoeht sich der Widerstand eines Verbrauchers, sinkt der durch ihn fliessende Strom und die Spannung steigt an. Gleichspannung, Wechselspannung: Gleichspannungen. Batterien und Anodenspannungs-Teile eines Netzteils liefern Gleichspannung. Hier ist die Polaritaet immer gleich. So liegt an dem dem Mittelkontakt einer Batterie immer Plus (+) und an der Aussenumhuellung immer Minus (-). In einem typischen Roehrenradio wird am Chassis oft Minus liegen, waehrend die Gleichspannung in Bezug dazu Plus-orientiert sind. Aber Achtung: Das kann auch anders sein! Beispiel fuer eine solche andere Polaritaet: einige alte Autoradios. Es gab Autos mit Minus am Chassis (Normalfall), aber auch mit Plus am Chassis (Ausnahme). Wechselspannungen dagegen wechseln zyklisch ihre Polaritaet. So wird bei unserem Wechselspannungs-Netz 50 mal pro Sekunde diese Polaritaet in einer Sinuskurvenform geaendert. So werden bei einem Wechselspannungs-Geraet auch die Roehren mit Wechselspannung geheizt und auch die Skalenbirnen mit Wechselspannung versorgt. Messinstrumente zeigen in der Regel Effektiv-Spannungen an. Unser Wechselspannungs-Stromnetz hat so z.B. 230 Volt effektiv. Das heisst, der tatsaechliche Spitzenspannungswert beim sinusförmigen Spannungsmaximalwert ist höher. Der Effektivwert liegt bei 70.7 % des Spitzenwertes. Milli, Mikro, Nano, Piko und Kilo, Mega Spannungen, Stroeme und Widerstaende koennen in erheblich abweichender Groeße auftreten. So kann in einem Radio ein Widerstand von 1 Ohm aber auch von von 3000000 Ohm ( 3 Mega-Ohm, 3 MOhm) eingebaut sein. Es koennen auch Spannungen von 0.01 Volt ( 10 Milli-Volt, 10 mV) bis zu 350 V anfallen. Stroeme von 0.0001 Ampere ( 1 Mikro-Ampere, 1 uA) bis zu 3 Ampere fließen.
Wie wird nun gemessen?
Erste Messversuche.
Verhalten von Bauteilen bei Widerstandsmessungen:
Meßbereiche: Grundsaetzlich waehlt man bei Instrumenten, die keine automatische Bereichswahl haben, immer zuerst einen hohen Messbereich aus. Also z.B. wird eine Spannung von 150 Volt erwartet, so stellt man den Messbereich auf den naechst hoeheren Bereich, z. B. 250 Volt, um eine Überlastung des Instrumentes zu vermeiden. Das gilt sinngemaeß auch fuer die Strommessung. Wechselspannung oder Wechselstrom, Gleichspannung oder Gleichstrom oder Widerstandsmessung ist auszuwaehlen. Ist dann der Anzeigewert zu gering, kann der naechst niedrige Meßbereich gewaehlt werden. Analoge Instrumente verlieren oft Meßgenauigkeit, wenn nur im linken Viertel der Skala angezeigt wird. Deshalb hier den Mesßbereich so waehlen, daß der Zeiger in der rechten Haelfte landet.
Reihen- und Parallelschaltung von Verbrauchern Bauelemente von Radios werden oft in Reihe geschaltet oder parallel zu einander vom Strom durchflossen, auch Kombinationen sind moeglich. Typisch erkennt man das an den Roehrenheizkreisen. Bei der Serienschaltung fliesst der Strom nacheinander durch jeden Heifaden der vorhandenen Roehren und durch den Vorwiderstand. Ist ein Heizfaden oder der Vorwiderstand defekt, koennen alle Roehren nicht heizen (siehe weiter unten Beispiel 4). Bei der Parallelschaltung wird der Strom unabhaengig von den anderen Roehren durch die einzelne Roehre fliessen. Faellt ein Heizfaden aus, heizen die anderen Roehren weiter.
Interpretation der gemessenen Werte Messung unter Verwendung von Schaltbildern Es sollte immer der Versuch unternommen werden, ein zum Geraet passendes Schaltbild zu verwenden. In meinem Online Shop stehen ueber 12000 Schaltbilder bereit, hier ein Blick auf die Liste der lieferbaren Schaltbilder. Wenn in Schaltbildern Spannungswerte angegeben sind, hat man man schon Anhaltspunkte fuer das Messen von Spannungen. Diese gezeigten Spannungswerte sollten nicht mehr als 20 % abweichen. Oft fehlen diese Angaben aber voellig oder teilweise. So ist das grundsaetzliche Verstaendnis der Radio-Funktion und Bauteile notwendig, um Messwerte interpretieren zu koennen. Generell kann gesagt werden: Spannungen werden in Schaltbildern zumeist gegenueber Masse (das ist oft das Chassis des Radios) angegeben und gemessen. Minus an Masse. Es gibt hier aber auch Ausnahmen, weil Gittervorspannungen auch durch ein Hochlegen des Minus-Pols ueber einen Widerstand im Minus-Zweig erzeugt werden koennen.( Viele Schaltbilder enthalten einen Hinweis auf das bei der Werksmessung verwendetete Instrument, beziehungsweise auf dessen Ohm pro Volt Verhaeltnis. Wenn Sie z.B. ein Instrument mit 50000 Ohm pro Volt haben, im Schaltbild ein 10000 Ohm pro Volt Instrument erwaehnt wird, werden Ihre Spannungsmessungen, insbesondere in Niedervoltbereich, etwas hoehere Werte anzeigen.) Es gibt aber auch Spannungsmessungen, die nicht Masse als Bezugspunkt haben. Will man z.B. den Spannungsabfall ueber den Anodenwiderstand einer Roehre messen, kann das mit einer Messung machen, indem einfach nur ueber diesen Widerstand gemessen wird. Alternativ kann aber auch noch mit zwei Messungen gegenueber Masse vorgegangen werden: Messung 1 vor dem Widerstand, Messung 2 nach dem Widerstand. Differenz errechnen. Spannungsmessungen koennen in vielen Faellen Fehlerquellen einkreisen. Die Anodenspannungen und bei Roehren mit Schirmgittern auch diese Spannungen sollten gemessen werden. Typische Gleichspannungen von Trioden-Anoden liegen bei 50-200 Volt, von Pentoden-Anoden bei 70-250 Volt. Auch die Steuergitter haben zumeist eine gegen Kathode der Roehre gerichtete Negativ-Spannung von einigen Volt. Ist hier das Steuergitter positiv gegenueber der Kathode, liegt meist ein Fehler vor. Die Spannungen an den Heizfaeden koennen jeweils ueber den Heizfaden gemessen werden. Heizspannungen koennen Gleich- oder Wechselspannungen sein. Messung ohne Verwendung von Schaltbildern Steht kein Schaltbild zur Verfuegung, muss auf das eigene technische Verstaendnis zurueckgegriffen werden. Anhaltspunkte fuer richtige Spannungen an Roehren bieten dann Roehren-Datenbuecher. Diese Datenbuecher (mit Anschlussbelegungen der Roehren) sind antiquarisch noch gut zu beschaffen. Franzis bietet wohl auch noch Neuauflagen. Diesen Datenbuechern sind insbesondere typische Anodenspannungen und Stroeme, Schirmgitterspannungen, Gittervorspannungen, Heizspannungen und Stroeme zu entnehmen. Gezeigte Sockel-Beschaltungen der Roehren werden zumeist von unten betrachtet im Uhrzeigersinn angegeben. Im Grunde genommen, koennen alle wichtigen Spannungen eines Radios direkt an den Roehren gemessen werden. Um festzustellen, ob ueberhaupt die Gesamt-Anodenspannung des Netzteils vorhanden ist, genuegt eine Spannungsmessung an der Anode der Lautsprecher-Endroehre. Fehlt diese Spannung, ist entweder der Lautsprechertrafo defekt oder das Netzteil selbst. Auch das im vorigen Absatz gesagte gilt hier sinngemaess. In kritischen Faellen kann man sich auch einen Schaltbildauszug selber aus dem Geraet aufnehmen.
Ableitungen von Fehlervermutungen Sind gemessene Anoden- oder Schirmgitterspannungen zu niedrig, kann vielleicht eine Roehre zu viel Strom ziehen, z.B. wegen zu geringer Gittervorspannung. Aber auch ein Anoden- oder Schirmgitterwiderstand kann hochohmig geworden sein. Auch ein Abblockkondensator in der Zuleitung der Anoden- oder Schirmgitterspannung kann einen Feinschluss haben. Deshalb ist es sinnvoll, immer auch von der Roehre aus gesehen hinter dem Anoden- oder Schirmgitterwiderstand die Spannung zu messen. Ist auch diese Spannung zu gering, kann ein Fehler im Netzteil vorliegen. Sind gemessene Anoden- oder Schirmgitterspannungen dagegen zu hoch, kann vielleicht eine Roehre zu wenig oder gar kein Strom ziehen. Ursache könnte eine "taube" Roehre sein oder eine zu hohe negative Steuergittervorspannung. Spannungen im Netzteil Hier ist die Spannung hinter dem Anodenspannungsgleichrichter (am Lade-Elko) und dann hinter der Siebdrossel oder dem Siebwiderstand am Sieb-Elko zu messen. Oft gibt es dann in diesem Stromzweig noch weitere Siebwiderstaende, die zu weiteren Sieb-Elkos fuehren. Ist ein Elektrolyt-Kondensator als Fehler ermittelt worden, muss beim Ersetzen auch die Polaritaet und die Spannungsfestigkeit geachtet werden (der Becher hat Minus, der Mittel- oder Innenanschluss hat Plus). Beispiele von Messungen mit resultierender Fehlervermutung:
Beispiel eines Schaltbildes eines typischen Radios mit einigen Spannungsangaben: In Schaltbildern wird gezeigt, wie Bauteile eines Radios mit Draehten verbunden sind. Durch diese Draehte fliesst der Strom. Dabei sind bei scheinbaren Leitungskreuzungen diese nur elektrisch verbunden, wenn sie durch einen runden Punkt auf der Kreuzungsstelle gekennzeichnet sind. Mit dem Messinstrument in Stellung Volt (Gleichspannung) wurde der Fehler (gelb markiert, gemessen 95 Volt statt 170 Volt) ermittelt und in Stellung Ohm des Instrumentes der defekte Widerstand von 200 KOhm statt 15 kOhm ermittelt. Die dicke durchgezogene Linie ist die Masse (Chassis) des Radios und liegt an Minus. Die Anode (A) der Roehre EF14 kann mit Hilfe des kleinen Sockelbildes dieser Roehre dem richtigen Loet-Stift zugeordnet werden. Weitere Abkuerzungen bei dieser Roehre: G1 = Gitter 1 oder Steuergitter, G2 = Gitter 2 (Schirmgitter), K M G3 = Kathode und Fanggitter und Schirmung, F = die beiden Heizfaeden. Das kleine Schaubild der Roehre zeigt den Blick auf die Roehrenfassung von unten. Weitere Mess- und Pruefgeraete Mit einem Vielfachinstrument kann also schon ein grosser Teil der Geraetefehler bestimmt werden. Es gibt aber noch einige Bereiche, wo z. B. ein Oszilloskop (frueher Oszillograph genannt) mehr Moeglichkeiten bietet. So koennen damit z.B. mit Hilfe eines Sinus- oder Rechteckgenerators schnell Verzerrungen in Baugruppen erkannt werden. Weiter kann das ordnungsgemaesse Schwingen der Mischer-Oszillatoren geprueft werden. In Verbindung mit einem HF-Messender koennen ZF-Durchlasskurven geprueft und sogar abgeglichen werden und Pruefungen hinsichtlich eines eventuellen Abgleich des HF- und ZF-Teils vorgenommen werden. Wer sich also genauer und detailierter mit der Fehlerbestimmung von Radios, aber auch Tonbandgeraeten, usw. beschaeftigen moechte, sollte ein gutes oben beschriebenes Vielfachinstrument, ein Oszilloskop, einen modulierbaren HF-Mess-Sender und einen NF-Tongenerator (oder zumindest einen Signalgeber) anschaffen. |