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MA 5D Multimeter

Die Vorgeschichte

Das MA 5D ist ein weit verbreitetes  und hochwertiges Tischmultimeter mit einer fünf-stelligen Anzeige. Es punktet besonders mit seiner hohen Auflösung und seinen vielen Messbereichen. 

Nach der Reparatur von drei dieser Multimetern fasse ich im folgenden die häufigsten Fehlerquellen zusammen.                        (Das folgende Bild zeigt zwei der ehemals defekten Multimeter)

Die Fehlerquellen 

Während meiner Reparaturen sind mir zwei große Fehlerquellen und mehrere kleine Probleme aufgefallen. Die Abarbeitung der Fehler wird in folgender Reihenfolge durchgeführt:

  1. Defekte Wahlschalter (Messbereich und Messgröße)
  2. Defekter Analogschalter IC - ICL8053
  3. Kleine Probleme

 

Fehlerquelle 1 - Defekte Wahlschalter

Alle drei reparierten Multimeter hatten einen gemeinsamen Fehler: Mindestens einer der zwei Drehschalter war defekt. Bemerkbar macht sich dieser Fehler, indem die Anzeige des MA 5D in jeder Schalterstellung immer die gleichen oder komplett zufällige Werte darstellt. 

Das Problem liegt hierbei in der mechanischen Konstruktion der Schalter. Jeder Knauf der zwei Drehschalter bewegt intern fünf Schaltmechanismen. Im Laufe der Benutzung trocknet das Schmiermittel der Schleifkontakte aus und die Drehbewegung wird schwerfälliger. Die zusätzlich auftretende Last sorgt schließlich für den Defekt der Schalteinheiten. In dem nachfolgenden zwei Bildern ist die Plastikstruktur der Schalter zu sehen. Der Knauf samt Vorrichtung zum Einrasten der Schaltpositionen ist mithilfe von Pressverbindungen mit den Schalteinheiten verbunden. Drei Plastikstifte dienen der Kraftübertragung zwischen den einzelnen Bauteilen. Die Stifte der ersten Schalterstufe sind aufgrund der hohen Last durchgebrochen.

Als Reparaturlösung werden Schrauben anstelle der gebrochenen Plastikstifte eingesetzt. Hierzu werden drei der sechs Löcher in der defekten Schalterstufe durchgebohrt. Wichtig ist, dass die vorher unbenutzten Löcher verwendet werden, da sonst die Schalteinheit nicht wieder zusammengefügt werden kann. Es werden M2 Schrauben mit einer Länge von 20mm verwendet. Auch Plastikschrauben (wie im nächsten Bild) oder sonstige Metallstifte können verbaut werden. 

Beim Zusammenbau der Schalteinheiten ist es ist extrem wichtig die Orientierung der einzelnen Schaltelemente wiederherzustellen. Hierzu habe ich beim Ausbau Markierungen ins Plastik geritzt. Falls die originale Ausrichtung verloren geht muss die Schalterposition mithilfe des Schaltplans ermittelt werden: Zuerst müssen die noch eingebauten Drehschalter in eine definierte Position gebracht werden, da sie oftmals zwischen zwei Positionen stecken bleiben. Im Anschluss kann mithilfe eines Multimeters die Schalterposition gemessen werden. (Für den Messgrößen-Wahlschalter sind in der Galerie zwei Bilder zur Ermittlung der Schalterpositionen vorhanden.) Die reparierte Schalterstufe, samt Drehknauf kann nun entsprechend der vorgegebenen Schalterposition aufgesteckt werden. 

Fehlerquelle 2 - Defekter ICL8053

Der infrage kommende  Analogschalter ist eine bekannte Fehlerquelle des MA 5D. In einem der Multimeter war dieser Chip defekt und in einem anderen war er durch eine Ersatzplatine ausgewechselt. Der ICL8053 ist mit der Kennzeichnung V47 im Datenblatt gekennzeichnet.

Die Symptome dieses Fehlers belaufen sich darauf, dass alle Messbereiche eine "2" anzeigen, außer der Kapazitätsbereich. Die Ziffer zwei bedeutet Überlauf des Messwertes. Die Messung von Kapazitäten erfolgt nicht mithilfe des ICL8053, weshalb sie in dem beschriebenen Fehlerfall noch problemlos funktioniert.

Die Lösung des Problems besteht in der Auswechslung des geforderten Chips.

 

Es folgen Bilder der Ersatzplatine. Mehr Informationen hierzu können https://www.mikrocontroller.net/topic/502737 entnommen werden.

Zur Schaltung:

Sämtliche TO-92 Komponenten der Platine sind "PN 4119" N-Kanal J-FET's. Zusätzlich gibt es einen dual-OpAmp, den            "TLC 27L2C", und einen quad analog switch, den "DG 309DY". Die passiven Komponenten bestehen aus einer Zener-Diode, mehreren 12k PullUp/Pulldown Widerständen einem SMD Kondensator, sowie einem Trim-Kondensator. Letzterer dient zur Nullpunktabgleichung, die nun nicht mehr automatisch von Statten geht. Auf der linken Seite befindet sich zwei Pin Leisten mit jeweils 7 Pins, welche im DIP14 Format angeordnet sind. Oben rechts ist eine Komponente in SOT416 Form verbaut. Aufgrund der Markierung "2G" oder "20" kann ich kein passendes Bauteil finden, ich gehe jedoch von einem J-FET oder Transistor aus. Im Schaltplan ist als Platzhalter ein "BF545A" eingesetzt.

Zwei wichtige Anmerkungen zum Schaltplan: 

  1. Kein Anspruch auf Vollständigkeit
  2. Alles wird in der Draufsicht dargestellt, weshalb die DIP14 Steckerleiste spiegelverkehrt in der Zeichnung ist (der nicht benutzte Pin dient dabei als Orientierung).

 

Fehlerquelle 3 - Kleine Probleme

Ein unvermeidbares Problem ist der auftretende Defekt der Abdeckung des Sicherungshalters. Wie im ersten (großen) Bild dieses Artikels zu sehen ist, sind die Schlitze der Abdeckungen angebrochen. Die Schlitze dienen zur Öffnung des Sicherungshalters, damit die Messsicherung ausgewechselt werden kann. Ich habe bisher keine Lösung dieses Problems gefunden.

Ein zweites Problem ist, dass der Netzteil-Transformator im inneren des MA 5D bei Netzbetrieb (240V) sehr warm wird. Ich weiß nicht ob dieses Verhalten standardmäßig nach der Produktion aufgetreten ist, oder aufgrund des Alters zum Vorschein kommt. Eine Lösung ist die Verwendung von Batterien. Diese Alternative ist jedoch kostspielig, da die geforderten Zellen heutzutage rar sind. Außerdem kann ein Lüfter an das Multimeter angebaut, oder ein externes 5V Netzteil verwendet werden. Beide dieser Methoden erfordern, dass Löcher in das Gehäuse gebohrt werden. Ich betreibe meine eigenen MA 5D mit Batterien.

Galerie

Hier sind weitere Bilder des Auseinander- und Zusammenbau zu finden.

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