Reparatie Fluke 8920A RMS AC meter

blackdog

Golden Member

Hi,

Hierbij een klein verslag van mijn Fluke 8920A AC/DC RMS meter die er mee op was gehouden met werken, dit was de tweede keer sinds ik dit apparaat heb.
Alleen was de defect wat ik vandaag gerepareerd heb een andere.

Zoals ik wel vaker heb aangegeven ben ik erg gesteld op dit apparaat, dit omdat het goed zijn werk doet en prettig is in het gebruik.
Deze meter was al overleden voor ik een maand naar een erg warm land vertrok en
nu ik weer terug ben en mijn werkbanken opnieuw aan het indelen ben was het tijd om te zien of ik dit meetinstrument kon repareren.

Ik had een redelijk goed gevoel dat reparatie mogelijk was, behalve de speciale RMS converter zijn er weinig speciale onderdelen gebruikt.
Er is nog een speciaal onderdeel en dat onderdeel is defect in een tweede meter van dit type dat ik hier heb voor onderdelen,
dat is de voeding transformator die extra schermen heeft om de wikkelingen.
Maar omdat bij het inschakelen het analoge metertje bewoog ging ik er vanuit dat de transformator nog heel was.
Het digitale display bleef trouwens dood bij het inschakelen.

Hoe ben ik begonnen met deze reparatie

Dat is door de Service documentatie er bij te pakken en hieronder staat een link naar de PDF file.
De tweede link is de folder van deze RMS meter

Service Documentatie
www.bramcam.nl/8920/Fluke_8920A_8921A_Manual.pdf

Marketing Folder
www.bramcam.nl/8920/Fluke-8920-Folder.pdf

In de Service Documentatie heb ik als eerste het voeding deel opgezocht en bekeken hoe het in elkaar steekt.
Het geheel bestaat uit drie regelaars voor + en - 15V en een 5V regelaar.
Het vreemde is dat voor de -15V een opamp en een powertransistor is gebruikt, terwijl het ook met een negatieve regelaar had kunnen worden uitgevoerd.
Misschien is de keuze op deze configuratie gevallen i.v.m. de slechtere onderdrukking van stoorsignalen bij de uA7915?

https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-02.png

.
Het twee plaatje, zo zit de meter er van binnen uit.
Hier werkt de meter al weer, maar dat is voor de uitleg niet zo van belang.
Het gele kader geeft het voeding deel aan op de hoofd print.
Bijna niet zichtbaar, direct achter de twee TO220 regelaars en de elco bevind zich de power transistor voor de -15V.

Als eerste had ik in de documentatie de testpunten opgezocht zoals in het schema vermeld staan, TP206 voor de +15V, TP207 voor de +5V en TP208 voor de +15V.
Ik had de meter de keren dat hij niet werkte vrij snel weer uitgezet toen het digitale display niet werkte, dat was een goed plan!

Als eerste de +15V gemeten, deze was goed, toen de +5V gemeten, ook goed, toen de -15V gemeten, laten we zeggen een paar tiende van een Volt.
Toen snel met de speciale probe diverse delen wat temperatuur betreft getest Auw! dat was de powertransistor van de -15V.
Met de Ohm meter na het verwijderen van de 230V kabel de -15V bus gemeten, en deze was een paar tiende van een Ohm.

Deze meter bestaat uit een aantal printen, dus de volgende stap was het bepalen op welke print de sluiting te meten was,
niet vergeten, dat kan ook op meerdere printen zijn!
De eerste print die ik loshaalde was de gene boven het gele kader, deze is voor de DC LOG uitgang en dit is een optie print die je kan aanschaffen.
Bij het loshalen van deze print bleef de kortsluiting aanwezig, dus toen moest de versterker print gedemonteerd worden.
Deze bevind zich onder de metalen afscherming.

https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-00.png

.
Hier is de versterker print verwijderd uit de kast en er staat een klein groen kader om de tantaal(het zal eens niet..) die was gaan hemelen.
In het groter gele kader is het voedingsdeel weer zichtbaar, maar weer niet goed de powertransistor van de -15V, tussen de dikke en de dunne elco. :-)
https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-01.png

.
In het groene kader de defecte tantaal, ik heb hem er hier al uit gesoldeerd, maar even terug gezet op zijn plek voor de foto.

https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-03.png

.
Hierbij de oorzaak van het ongerief.
https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-04.png

.
En dit is een elco die wat groter is van waarde, maar een mooi lage ESR heeft.
https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-05.png

.
De meter zit weer in zijn behuizing en wordt hier getest met 10KHz en een niveau van 1V.
Ik heb ook nog een frequentie sweep gedaan tot 30MHz en dat zat allemaal binnen de specificaties,
met extra aandacht zou ik het nog wat beter kunnen krijgen maar dat kost veel tijd en die heb ik nu niet,
denk aan 15 a 20 afregelpunten en voldoende opwarming van de gebruikte apparatuur, daar moet ik een middag voor inplannen als ik het wil optimaliseren.

Dan nog dit, ja ik heb er aan gedacht alle druppel tantaaltjes te vervangen, maar ik heb niet voldoende op voorraad om het netjes/goed te doen.
Dus als hij weer de geest geeft, dan vervang ik ze allemaal.

https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-06.png

.
Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
Krelis Vonketrekker

Golden Member

Ik was al eerder met mijn thermische fluke camera in zo'n geval gaan meten, heb in een 7 kanaal Denon versterker snel de fout gevonden, een lekke drijver transistor.(ging in 2 seconde na aanzetten in protectie!)

zo te zien is het wel heel mooi gemaakt. Maar eens je klaar bent met het tantaal, dan kan je beginnnen met de composietweerstanden, er zitten er blijkbaar toch wat in?

RAAF12

Golden Member

terwijl het ook met een negatieve regelaar had kunnen worden uitgevoerd.

Misschien was er geen negatieve uitvoering van LM317T die in de plus rail zit? In mijn herinnering kwam de LM337 pas later op de markt.

[Bericht gewijzigd door RAAF12 op woensdag 3 april 2024 01:38:04 (14%)

flash2b

Special Member

Mooi dat die weer werkt.

Ik neem aan dat je de netspanning intern al op 240V heb gezet om wat warmte te voorkomen ?

They say attention is a shovel. It's time to dig 'em out.
miedema

Golden Member

Ha Blackdog,

Mooie Meter. Mooie reparatie. En een mooi reparatieverslag. :-)

Een ware oase in een grauwe stroom van vragen over defecte TV's en fietsaccu's door mensen die daar eigenlijk geen verstand van hebben.......

Je post werkt uitnodigend om ook weer eens wat te posten :-)

.

Het vreemde is dat voor de -15V een opamp en een powertransistor is gebruikt, terwijl het ook met een negatieve regelaar had kunnen worden uitgevoerd.

Die opzet voor de stabilisatie van de negatieve rail is vroeger vrij populair geweest.
Door de opamp een virtuele midden tussen de plus en min rail te laten regelen naar de echte nul / middenrail / massa, krijg je een negatieve rail die exact gespiegeld is aan de positieve rail. Kennelijk vond men dat toen belangrijk.

Nadeel is hier dat de negatieve rail geen stroombegrenzing heeft. Zoals die wel ingebouwd zit in de positieve regelaar.

.

Dan nog dit, ja ik heb er aan gedacht alle druppel tantaaltjes te vervangen, maar ik heb niet voldoende op voorraad om het netjes/goed te doen.
Dus als hij weer de geest geeft, dan vervang ik ze allemaal.

Ik denk dat dat wel losloopt met de andere tantaaltjes...

Het is een bekend probleem dat tantaaltjes slecht tegen piek (inrush) stromen kunnen.

Stukje schema van de 8920A:

https://www.miedema.dyndns.org/co/2024/8920A-ontkoppel-tantaal-600pix.PNG

De door jou vervangen C43 is een ontkoppel C die hard over de -15V rail staat. en die rail heeft dus geen stroombegrenzing.... Het is dus volgens het boekje (nou ja, volgens de datasheet) dat die Tantaal de inrushstroom bij het aanzetten niet leuk vindt.

Maar de andere ontkoppel C's (C40 en C48) zitten achter ontkoppelweerstandjes, die meteen mooi de stroom begrenzen. Die zullen dus niet stuk gaan.

Eerste verdachte om het ook af te leggen is het broertje van C43 in de positieve rail. Maar die positieve rail wordt gemaakt door een spanningsregelaar met ingebouwde stroombegrenzing. Die begrenzing staat natuurlijk relatief hoog, maar is hopelijk voldoende om de tantaaltjes op de plus rail heel te houden.

Met de kennis van nu zouden we tantaaltjes verder overdimensioneren, en 35V exemplaren op een 15V rail plaatsen. Maar ja, die inmiddels opgedane ervaring was er nog niet bij Fluke in 1977...

groet! Gertjan.

blackdog

Golden Member

Hi,

Krelis Vonketrekker
Met de thermische camera er naar kijken had ik ook kunnen doen.
Mijn afweging was om gestructureerd dit aan te pakken, ik had de drie meetpunten al bepaald op de hoofd print en
de massa van mijn multimeter was ook al aangesloten toen ik het meetinstrument inschakelde, dus ik kan de drie meetpunten snel meten na het inschakelen.
Liever wou ik het een en ander niet laten uitbranden.
Als je alle gegevens hebt, dan is het goed dat je al een beeld hebt, waar je wilt gaan zoeken zoals bij dit meetinstrument.

Maar ook ik zoek/onderzoek apparatuur met de thermische camera, als ik dit handig vind voor de storing waar ik dan mee bezig ben.

kris van damme
Het zou kunnen dat er wat verloop is in de composietweerstanden, maar dit meetinstrument werkt nog perfect, we gaan zien wat de tijd gaat brengen.
Het voordeel is dat dit en laag vermogen meetinstrument is, dat komt de composietweerstanden meestal ten goede.

RAAF12
De leeftijd zou ook een optie kunnen zijn, maar NS en TI had deze tegelaar al in 76/77 al in hun databoeken staan,
dus het kan op het randje geweest zijn, met b.v. een te hoge prijs voor een nieuw product.
Wat mij opviel aan de -15V regelaar was, dat er geen enkele beveiliging behalve de trafo zekering was opgenemen, zelfs een basis weerstand voor Q207 was schijnbaar te duur. ;)

flash2b
Over de Netspanning instelling, daar heb ik overheen gekeken, als ik vanmiddag op tijd terug ben, schroef ik hem nog even open.

Dank voor de opmerkingen,

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
Kruimel

Golden Member

Interessant om eens een topic te zien met de benodigde beelden en links toegankelijk in de tekst verwerkt, dat maakt het makkelijk lezen. Ik denk dat je wel ergens een vierkant haakje bent vergeten waardoor je hele tekst vanaf een punt dik gedrukt is:

Het sterven van een tantaal is wat mij betreft wel een trigger om me af te vragen wat er aan de hand is. Ik weet dat ze vaak defect lijken te raken door piekstromen, maar de theorie achter deze componenten impliceert dat ze het meeste last hebben van piekspanningen, die op een gestabiliseerde rail geen probleem zouden moeten zijn. Daarom zou ik even een scoop op de -15V rail drukken bij het inschakelen.

Waar heb je dat schema vandaan? Ik zie namelijk in de service manual dat U211 een LM307N is, maar dat is een ongecompenseerde opamp met een emittervolger direct aangesloten met een gain van 0,5. Ik zou niet verwachten dat dit stabiel zou zijn en dat zou aanleiding kunnen geven tot een overspanning op de -15V rail, waardoor je tantaals degraderen. Een LM301 is de gecompenseerde variant, als die er in zit zou het geen issue moeten zijn. <- fout de datasheet gelezen... 8)7 De transistor is (volgens de 'service manual') een D45C5, die met 40MHz nog best snel is.

blackdog

Golden Member

Hi,

Aan de hand van de opmerking van flash2b heb ik de RMS meter weer even open gemaakt en de Netspanning schakelaars bekeken wat hun stand betreft.
Dit plaatje laat de toestand zien waarin de schakelaar stonden, 220V dus. :-)
https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-07.png

.
Hierbij een plaatje van de opstelling, met een Ohm meter meet ik de DC weerstand om er zeker van te zijn dat de RMS meter in de goede configuratie voor de Netspanning staat.
De hoogste Ohm waarde moet wel de 240V stand zijn.
En voor iedereen die nog denkt dat ik voor dit soort klusjes een 7,5 of 8,5 Digit DMM gebruik, ik moet jullie teleur stellen, snelle metingen doe ik met deze DMM zoals op de foto staat. ;)
https://www.bramcam.nl/8920/Reparatie-8920a-08.png

.
En helemaal rechts de notitie die ik had gemaakt om de voeding meetpunten snel te kunnen vinden.

Kruimel
Dan je, je had gelijk, ik had waarschijnlijk een rechte haak weg ge-edit, dit is nu hersteld.
Wat betreft de opamp, dat is een LM307, zeg maar een soort LM741 alleen wat betere DC spec's.
Verder is deze opamp net als de LM741 zo traag als een slak op een teerton, de transistor die er achter staat heeft een hoge Ft, ik dacht rond de 40MHz.
Dus er is geen probleem met fase marge en dus geen generatie van de opamp met de gebruikte snelle power transistor.

Natuurlijk zou ik het anders hebben gedaan, maar ik laat het zo, ik zoek geen extra werk. :-)

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
Kruimel

Golden Member

Je hebt gelijk, ik had de datasheet die ik vond (waar afwisselend de LM307 en 301 worden getoond, heel handig) verkeerd gelezen: de LM307 is de gecompenseerde van de beide, en de LM301 is ongecompenseerd. In dat geval is er niets aan de hand. :)

edit: Ik gebruik zijn grotere broertje, de BM869 vaker. Die BM235 heb ik een EEVBlog editie van, maar ik vind de updatefrequentie te inconsistent en te laag, zeker als er iets langzaam verandert.

Op woensdag 3 april 2024 15:36:17 schreef blackdog:
[...]de transistor die er achter staat heeft een hoge Ft, ik dacht rond de 40MHz

Inderdaad:

Op woensdag 3 april 2024 10:07:34 schreef Kruimel:
De transistor is (volgens de 'service manual') een D45C5, die met 40MHz nog best snel is.

[Bericht gewijzigd door Kruimel op woensdag 3 april 2024 15:48:36 (27%)

flash2b

Special Member

Mooi dat die nu op 240V staat. Ik had hetzelfde probleem om de juiste stand te identificeren, je moet naar de inkeping kijken en niet naar de rode of witte cirkels.

Met de huidige netspanningen >230V heb ik al meer meetinstrumenten op 240V gezet en bij deze Fluke is het gemakkelijk te doen zonder solderen.

They say attention is a shovel. It's time to dig 'em out.
RAAF12

Golden Member

/offtopic

@Miedema

Een ware oase in een grauwe stroom van vragen over defecte TV's en fietsaccu's door mensen die daar eigenlijk geen verstand van hebben.......

Goed zo, maak van je hart geen moordkuil :)

@BD Mooi apparaat! Wat doet dat relative reference LEDje?

[Bericht gewijzigd door RAAF12 op woensdag 3 april 2024 16:58:18 (12%)

blackdog

Golden Member

Hi RAAF12,

Die functie geeft je voor een willekeurige aangeboden spanning een "0" functie in het dB bereik.

Dus als je bij zeg 1KHz 318mV meet en je gaat naar de dB stand, dan kan je kiezen voor een dB waarde t.o.v. een referentie waarde, of je drukt de "REL" toets in.
Dan wordt je 318mV je dB "0" waarde.

Dit gebruik ik veel.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
Krelis Vonketrekker

Golden Member

Bram, toch nog even terug te komen op de thermische camera, mogelijk zou je ook matige tantaaltjes vinden, bij werking, een hogere temp. dan de andere, WEER DAT DING OPEN SCHROEVEN........

maartenbakker

Golden Member

Ik heb ook wel eens horen vertellen dat een goede symmetrie van de voedingsspanning minder kans geeft op latch-up condities. Zal ook afhangen van hoe goed ze gelijktijdig opkomen.

Ik denk dat tantaaltjes die geen piekstromen zien maar wel een relatief hoge spanning, ook gewoon stuk gaan. Misschien wel wat langzamer en misschien ook niet meteen vol in sluiting. Ik weet dat zulke tantaaltjes in de signaalweg wel eens willen gaan rommelen, knetteren en ruisen.

www.elba-elektro.nl | "The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."
miedema

Golden Member

Nog een leuk weetje over de Fluke 8920A:

Als je de Impedance Reference schakelaar op 1000 zet, dan kun je rechtstreeks dBV meten.

(dBV is gebruikelijk in de audiowereld. Het zijn spannings dB's, 0dBV=1V)

groet, Gertjan

Kruimel

Golden Member

Op woensdag 3 april 2024 18:17:06 schreef maartenbakker:
Ik heb ook wel eens horen vertellen dat een goede symmetrie van de voedingsspanning minder kans geeft op latch-up condities. Zal ook afhangen van hoe goed ze gelijktijdig opkomen.

Latch-up van wat dan? Zonder context is dat een betekenisloze uitspraak, zeker omdat opamps meestal helemaal niet met de massa zijn verbonden.

Ik denk dat tantaaltjes die geen piekstromen zien maar wel een relatief hoge spanning, ook gewoon stuk gaan.

Exact, ik wil zelfs zo ver gaan dat spanning een belangrijker reden is voor falen dan stroom. Als hij de piekstromen al 45 jaar overleeft zal dat niet de oorzaak zijn van het overlijden nu tenzij die op één of andere manier zijn gegroeid. Tantaals drogen namelijk niet uit.

maartenbakker

Golden Member

Die latchup is inderdaad dubieus, ik ben niet nagegaan of dat hier ueberhaupt van toepassing zou zijn.

www.elba-elektro.nl | "The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."

Ha heer miedema,

dB naar Spanning (Volt)

Volt, dBV en dBu zijn drie eenheden die spanningsniveaus beschrijven die door elkaar worden gebruikt in professionele audio, gebaseerd op het referentiepunt.
Zoals @heer miedema aangeeft er zijn verschillende referenties in het audio domein en kan met metingen soms verwarrend zijn,
denk aan de VU meter.....
Onderstaande audiotools bieden een snelle en gemakkelijke manier om ertussen te converteren.

Een opsomming dBV verwijst naar een spanningsgrootte die verwijst naar 1 volt, terwijl dBu verwijst naar 0,775 volt.
dBV = dBu - 2.21
Volts = 10(dBu / 20) x 0.775
dBu = dBV + 2.21
Volts = 10(dBV/20)
dBu = 20 log (Volts/0.775)
dBV = 20 log (Volts)

Zoals @blackdog aangeeft bij sommige meters is de offset in te voeren, dus omrekenen niet nodig.

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.