Wartungsarbeiten an analogen Oszilloskopen

[JackRyan]

Um unsere Hifi-Klassiker reparieren zu können, braucht man zwangsläufig ein Oszilloskop. Da gibt es natürlich eine große Auswahl an unterschiedlich alten Geräten, vom alten Röhrenoszi bis zum modernen volldigitalisierten.

Ist das Budget beschränkt, so fällt die Wahl oft auf ein analoges Oszilloskop aus den 1970ern oder 80ern. So auch bei mir.

Es handelt sich hier um ein Advance Instruments OS250 mit einer Bandbreite von 10MHz, Baujahr 1974.

Wie bei den Hifi-Klassikern auch, brauchen auch diese Geräte nach knapp 40 Jahren eine Überholung. Darum soll es in diesem Thread gehen. Die Arbeiten wurden alle im letzten halben Jahr durchgeführt. Wie auch bei allen anderen Geräten gilt: Ein Oszilloskop wird mit hohen Spannungen betrieben (hier 175V, -1,2kV,2,2kV), das ist potentiell lebensgefährlich !!!

Das Servicemanual ist über google zu finden.





Nachdem ich das Oszi einer Sichtprüfung unterzogen und dabei den Netzstecker erneuert und den Schutzleiter in diesem angeschlossen hatte (das war vorher nicht der Fall !!) päsentierte es sich so:



Man sieht einen Strahl, der allerdings etwas schief ist. Bei manchen Oszilloskopen gibt’s ein Poti für die Trace Rotation, hier muss man die Bildröhre manuell drehen.




Das fehlen des zweiten Kanals stellte sich als verstellte DC-Balance heraus. Ein kurzer Dreh am Poti neben der BNC Buchse und es waren zwei Linien zu erkennen. Der genaue Abgleich erfolgte später.


Auch bei Oszilloskopen müssen die Schalter und Potis gereinigt werden. So sahen sie vorher aus:






Ich mache das mit Wattestäbchen und etwas Metallpolitur, anschließend reinigen mit Wattestäbchen und KontaktWL, versiegeln mit Oszillin T6.




Um die Schalter des Y-Preamps reinigen zu können, musste ich die Front zerlegen. Da kann man ein paar Stunden einplanen.



Der Trafo hat zwei Primärwicklungen mit einigen Anzapfungen, sodass das Oszilloskop an jeder Netzspannung betrieben werden kann. Ich habe es auf den 240V Betrieb umgelötet:





Auf der Netzteilplatine waren zur Siebung der -1,2kV acht Axialelkos mit 4,7µF 450V verbaut. Diese waren schon am auslaufen, was man auch riechen konnte (Fisch ).



Nachdem die alten Elkos entfernt waren, habe ich die neuen F&T eingebaut. Vor dem Löten sah das so aus:



Fertig:




Unterhalb des Trafos sind auch noch drei Siebelkos verbaut. Diese sind für ±28V und 175V zuständig.



Auch hier erfolgte der Austausch gegen neue, spannungsfestere.





Zum Abschluss wurden alle Betriebsspannungen kontrolliert und noch einige Kalibrationen (DC Balance, EHT) durchgeführt.


Um auch die Optik etwas zu verbessern habe ich den Rahmen um den Bildschirm, das Bodenblech, den Deckel sowie die beiden Aluleisten an der Seite neu lackiert:



An der Front habe ich auch einen Satz neuer Schrauben verbaut:



Abschlussbild des Inneren:



Nun wird mir das Oszilloskop hoffentlich noch lange gute Dienste leisten. Ein zweites 100MHz Oszilloskop ist auch schon fast fertig, die Arbeiten dort waren sehr ähnlich. Ich werde hier demnächst noch ein paar Bilder davon posten.

[stephan1892]

Sieht ja aus wie Neu!! An solchen Geräten bin ich bis jetzt immer vorbeigegangen (Flohmarkt,Elektronikmärkte).
Gruss Steffen

[JackRyan]

So hier der zweite Reparaturbericht:

Es handelt sich um ein OS3600. Als Hersteller steht an der Front: Gould. Dazu muss man wissen, dass die englische Firma Advance Instruments Mitte der Siebziger von der amerikanischen Firma Gould gekauft wurde. Beim OS250 steht das Gould auch schon auf der Rückseite. Beide Oszis wurden aber in England gebaut.
Das OS3600 dürfte etwa 1983 gebaut sein, manche Elkos und ICs scheinen auch von 79/80 zu stammen. Es ist ein Zweikanal 100MHz und hat gegenüber dem OS250 einige "Spielereien" mehr. Auf der "Haube" hat es noch ein digitales Multimeter, mit dem extern Widerstände, Spannungen und Ströme gemessen werden können. Dazu kann man den Eingang auch auf "Scope" stellen und so einige Messungen machen. Das muss ich mir noch genauer ansehen. Es folgen einige Bilder und weniger Text, wenn Fragen bestehen einfach stellen

Ausgangszustand:







Netzteil:


















Ohne DMM:



Von Unten:




Schritt 1: Schalterreinigung:







Y-Preamp ausgebaut und zerlegt:








Schritt 2: Netzteilsanierung (Trafo auf 240V umgestellt)

Hochspannungsnetzteil, geprüft, ein Elko gewechselt und Rückseite gereinigt:

















Die Skala hat eine regelbare Beleuchtung durch zwei 12V Lampen. Eine ist defekt und R hat die bestellen leider nicht geliefert...geht aber erstmal so:




Alle Reparaturarbeiten waren erfolgreich, die Betriebsspannungen wurden alle nachgemessen (bis auf die High Voltage), Kalibrationen waren keine notwendig.



Das DMM zeigt hier den Offset zwischen den beiden oberen Rechtecken an. Schaltet man das DMM auf EXT verschwindet das obere Rechteck wieder.

Das Oszi funktioniert nun wieder einwandfrei. Der Schönheitspreis geht klar an das OS250, auch die Haptik ist dort besser, weshalb es für Hifi mein Hauptoszi bleiben wird. Die Restauration des OS3600 hat auch eine ganze Weile gedauert. Gut, dass alle ICs und Halbleiter noch in Ordnung sind, so war das alles noch recht "einfach". Am aufwendigsten war die Demontage des Y-Preamps und die dortige Schalterreinigung. Alle Druckschalter haben eine Oszillinkur bekommen, das DMM ein neues Poti.

[hf500]

Moin,
die acht Elkos in dem kleinen Scope, sind die einfach nur in Serie geschaltet?
Wenn ja, sollte regelmaessig ueberprueft werden, ob sich die Spannung ueber ihnen gleichmaessig aufteilt. Eigentlich gehoeren noch Parallelwiderstaende zu den Elkos, die die Spannungsaufteilung uebernehmen. Der Querstrom dieses Spannungsteilers sollte etwa das Dreifache des Leckstromes der Elkos betragen. Dann kann man sich die Nachmesserei ersparen.

Ganz allgemein noch fuer Mitleser, die sich mit Oszilloskopen nicht so auskennen:
Der Sockel und die Fassung der Bildroehre sind ihr "gefaehrliches Ende", im Gegensatz zu Fernsehbildroehren, wo nur etwa 150V anliegen. Die Katode der Oszilloskopenroehren liegt dagegen auf etwa -1 bis -1,5kV, ebenso das restliche Strahlerzeugungssystem, damit man die Ablenkplatten auf eine "ertraegliche Spannung" fuer die Ablenkendstufen legen kann. Hier findet man Spannungen von einigen 10V, max etwa 200V. Die "groesseren" Oszis haben dann auch noch eine Nachbeschleunigungsspannung von bis zu 15kV, ihr Anschluss am Kolben ist idR. besser isoliert als die Fassung, die "nackig" vor einem liegt. Geraete bis 20MHz kommen oft noch ohne grossartige Nachbeschleunigungsspannung aus, hier wird die Roehre mit insgesamt etwa 2kV betrieben.

Die Reinigung der Drehschalter habe ich auch schon durchgefuehrt (Philips, Leader). Eigentlich reicht ein Wattestaebchen und Kontakt 61, um die Segmente der Rotoren zu reinigen.

73
Peter

[JackRyan]

Hi Peter,

hier mal der Schaltplan vom NT des OS250:


da sind es rechts die Elkos C301 usw. Im Einschaltmoment habe ich über einem Elko 290V gemessen, x4 = 1160V. Danach nimmt die Spannung allerdings langsam ab, mir scheint als ob mein Multimeter (trotz 5MOhm in dem Messbereich) den Elko entlädt.

Zur Spannung der Bildröhre: das OS250 arbeitet mit -1,2kV und 2,4kV, das OS 3600 mit -2,2kV und 14,3kV (das weiße Teil im EHT-Supply ist ein x6 Voltage Multiplier).

SM: klick

Reinigung der Schalter: ich habe es auch erst mit Oszillin und Wattestäbchen probiert...keine Chance (oder man braucht etwa 10 mal so lange). Ich nehme da immer nur sehr sehr wenig Metallpulitur, das ist kaum der Rede wert, macht aber einen großen Unterschied in der Reinigungsleistung. Damit geht die schwarze Schicht super herunter.

[hf500]

Moin,
versuch doch mal, ob es hilft, jedem der Elkos 2,2M Ohm parallelzuschalten. Das sollte eigentlich genuegen, die Spannung ueber den Kondensatoren dauerhaft aufzuteilen.
Grundsaetzlich ist es keine gute Idee, einfach Elkos ohne Ausgleichsmassnahmen in Serie zu schalten.

73
Peter

[audiomatic]

Der Sockel und die Fassung der Bildroehre sind ihr "gefaehrliches Ende", im Gegensatz zu Fernsehbildroehren, wo nur etwa 150V anliegen.

Peter --- Einspruch, und zwar ganz energisch : Bei herkömmlichen TV-Bildröhren liegen am Sockel erheblich höhere Spannungen als "nur 150V". Schon die Gitterspannung Ug2 liegt idR bei 400 bis 600V, und dann hätten wir noch die Fokusspannung, ebenfalls am Sockel und iHv 3 bis 6 kV - Mahlzeit! Also Jungs - keine Experimente am BiRö Sockel des ausgemusterten Röhren-TV's bitte

gruß, audiomatic

[hf500]

Moin,
die Focusspannung ist zumindest bei den juengeren Geraeten abgedeckt und ausserdem so hochohmig, dass man sie sogar beruehren kann. Sie bricht sofort zusammen.
Ich habe es versehentlich mal ausprobiert ;-) Es zwickt wie bei einer statischen Entladung.
Bei vielen Zeilentrafos wird die Schirmgitterspannung dem gleichen Spannungsteiler entnommen, der auch die Focusspannung erzeugt. Was passiert, wenn man die angrabbelt, weiss ich nicht ;-), aber Du hast recht, diese beiden Spannungen hatte ich irgendwie vergessen.
Trotzdem bleibt die Fassung einer Oszilloskoproehre "gefaehrlich". Sie ist gross und selten an ihren Anschluessen isoliert, bei vielen offenen Geraeten auch gut exponiert. Trotzdem wirkt sie intuitiv nicht so als Gefahrenquelle wie die Bildrohrplatine eines Fernsehers. Bis auf die Anschluesse der Ablenkplatten (meist 4) muss man davon ausgehen, dass alle anderen auf etwa -1kV liegen.

73
Peter

[JackRyan]

Hier noch ein Bild von der Rückseite:




Ich habe mal gerade nachgesehn, was meine Widerstandskiste so hergibt. An so hochohmigen habe ich nur 5.1MOhm da, geht auch oder schon zu viel ?

[JackRyan]

Vielleicht interessiert es ja den ein oder anderen:

Ich habe mal etwas mit den zwei Zeitbasen experimentiert. Im ersten Bild ist ein Sinussignal zu sehen. In der unteren Hälfte der Einzelfotos ist das Signal, darüber das selbe der zweiten Zeitbasis. Mit dem Poti am DMM kan man nun einen dritten Sinus nach links verschieben. Das geschieht von Bild 1 bis 3. Hat man ihn genau eine Periodendauer verschoben, dann zeigt das DMM die Frequenz (75 + mittlere LED = 75KHz) oder die Zeit (13.3 + obere LED = 13.3µs) an.




Man kann aber auch einen Ausschnitt aus einem Signal vergrößert darstellen (X-Achsen Zoom). Zum Test habe ich ein vom Laptop generiertes 1KHz Rechteck verwendet, das hat deutlich sichtbare Überschwinger. Im oberen Teil das Signal in einigen Perioden, darunter dann der Bildschirm im Zoom-Modus einer steigenden Flanke:

[hf500]

Ich habe mal gerade nachgesehn, was meine Widerstandskiste so hergibt. An so hochohmigen habe ich nur 5.1MOhm da, geht auch oder schon zu viel ?

Moin,
vielleicht etwas viel, aber besser als nichts. Wenn die Elkos auf einen wesentlich hoeheren Isolationswiderstand kommen, koennen diese Widerstaende ausreichen.

73
Peter

[JackRyan]

Das weiße Dichtungsband, welches ich um die Elkos gewickelt hatte, hat sich als zu weich erwiesen. Ich konnte nun nach ein paar Tagen die Elkos in den Schellen kippen und auch einfach heraus ziehen.

Also habe ich aus einer "Gummimatte" passende Streifen geschnitten und diese um die Elkos gewickelt. Nun hält das bombenfest:



Ich habe auch noch passende (blaue) 35x50mm 6800µF/63V Elkos bei voelkner.de gefunden. Die werden dort irgendwann statt der kleinen Panasonics verbaut

[JackRyan]

Noch eine Frage zu den Symmetrierwiderständen über den Elkos im OS250:

Ich habe jedem Elko 2,2MOhm (Metallschicht, 1%, 0.6W) parallel geschaltet. Nun liegt über jedem Widerstand eine Spannung von knapp 300V. Ich habe mal bei Vishay und Yageo nachgesehen, die geben diese Widerstände mit einer maximalen Betriebsspannung von 350V an, das wäre OK. Beim Verkäufer war kein Datenblatt angegeben, deshalb habe ich nachgefragt (hätte ich vorher machen sollen), auf die Antwort warte ich noch.

Wäre es vielleicht besser zwei Widerstände (z.B. 1M) je Elko in Reihe zu schalten und die Spannung pro Widerstand so in unkritischere Regionen zu bringen ?

Andererseits liegen mit R341 und R342 schon vom Hersteller zwei 2,2M Widerstände ( Carbon Composition = Kohlemasse, 0.5W ) zwischen 1kVAC und GND. Oder sollte man die ggf. auch gegen neue Metallschicht tauschen ?

[JackRyan]

Dazu noch ein Auszug aus dem Datenblatt der Elkos:



Wenn man nach Peters Empfehlung des dreifachen des Leckstromes (5min) an Querstrom rechnet:

0,008*4,7µF*300V*+4µA = 11,28µA +4µA = 15,28µA * 3 ~ 45µA

Bei 300V bräuchte es dafür einen Widerstand von 6,66MOhm


Rechnet man mit dem Leckstrom nach 1h:

15,28µA * 0,15 = 2,3µA *3 = 6,9µA -> R = 43MOhm


Danach wäre es problemlos möglich und besser zwei Widerstände von 2,2MOhm pro Elko zu verwenden.

[JackRyan]

Ich habe das so umgesetzt, dass zwei 2,2MOhm in Reihe pro Elko die Spannungsaufteilung übernehmen. Dabei muss dann jeder Widerstand nur noch 150V ertragen und 4,4MOhm sind noch niedrig genug um die Spannungsaufteilung zu gewährleisten.

Und so schaut das aus: