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Etwas mehr über das RIM RN 4005 Netzgerät (von 1973)

40 Jahre sind sie alt
Das Katalogbild 1974

Dieses RN 4005/2A war zu seiner Zeit technologisch super und für den Preis unschlagbar gut. Die Prospektdaten hatten 2 Eckpunkte, nämlich von 0 Volt bis 40 Volt linear regelbar und das bis zu 3A Stromstärke. Dazu gab es eine Überstrom- Abschaltung. Das hatten die Wenigsten. Die meisten bzw. die anderen hatten (nur) eine Strombegrenzung. Das bedeutet, das Test- oder Reparatur-Objekt schmorte damit weiter vor sich hin oder brannte völlig ab.

Da das RN 4005 "alternativlos" (ist doch gut hergeleitet oder) war, hatten wir uns über Konzept oder Verbesserungen nie Gedanken gemacht. Dann stand es (während meiner EDV-Zeit) zwei Jahrzehnte im Schrank und "darbte" = alterte vor sich hin.
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Die Technik entwickelte sich weiter

Als ich etwa 2005 wieder mit dem Reparieren von Hifi-Geräten (zuerst Tonbandgeräten) anfing, wurden die beiden RIMs heraus geholt, versagten aber ihren Dienst. Es dauerte dann doch noch einige Jahre, bis ich mir dann doch die beiden neuen modernen ELV Netztgeräte PPS 5330 angeschafft hatte. Das war natürlich ein deutlicher Sprung nach vorne. So standen die RIMs noch eine Zeit lang in Wartestellung.

Nun habe ich mir die beiden RIMs im Feb. 2016 zur Brust genommen. Ab und zu braucht man doch mal 40 Volt mit 2 Ampere. Doch beide mussten erst repariert werden. Es waren die Elkos, die nicht mehr wollten und eine Diode machte einen Kurzschluß, das war nicht gut. Jetzt gehen sie beide wieder.
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Bei Inbetriebnahme nachgemessen . . .

Das original Foto
das Chassis ohne Karte
die beiden 2N3055

Ich wollte natürlich mal sehen, was diese Geräte aus 1974 heute noch für Eigenschaften haben. Das Bausatz-Manual kommt am Ende des Artikels im Klartext. Ein Highlight ist der getränkte Netz-Trafo. Er soll sekundär 44 Volt Wechselspannung bei 2,2 Ampere (100 Watt) abgeben können.

Doch der Trafo kann etwas mehr. Beim Anschluß einer 24Volt / 70 Watt (LKW-) Halogenbirne fließen bei 24 Volt Gleichspannung etwa 2,5 Ampere, exakt die auf dem Leuchtmittel spezifizierten 70 Watt. Das kann man außen an den (von mir abgeglichenen) Instrumenten sehen.

Innen sieht es aber anders aus: Der Netztrafo liefert (bei 230 Volt Netzspannung) sekundär unbelastet 48,2 Volt, wobei diese Sekundär-Spannung bei 70 Watt Last (an 24 Volt) auf etwa 44,8 Volt einbricht. Hinter dem Gleichrichter messe ich 63 Volt Gleichspannung im Leerlauf und nur noch 53 Volt bei 70 Watt Last (also bei 24 V und 2,5A).

Der Verbrauch des Netzgerätes steigt damit von 15 Watt primär im Leerlauf auf 125 Watt Netzaufnahme bei 70 Watt (24 Volt * 2,5A) Nutz-Last. Die Differenz zu den an den Regeltransistoren angelieferten 53 Volt wird in Wärme umgesetzt und die beiden unbelüfteten Kühlbleche werden nach wenigen Minuten sehr sehr heiß.

Die nach draußen abgegeben Lastspannung regelt die Regelung sauber aus. Der Regelkreis funktioniert bislang. Die Messungen mit der variablen "elektronischen Last" kommen noch.
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Den überarbeiteten Schaltplan erhalten Sie auf Anfrage per E-Mail.

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Die Daten aus dem Handbuch bzw. aus dem RIM Katalog:

RIM RN 4005 / 2 A
Hochstabilisierendes und regelbares Gleichspannungsnetzgerät mit elektronischer Sicherung in semiprofessioneller Ausführung

I. TECHNISCHE DATEN:

Ausgangsspannung: 0,1 - 40 Volt -
kontinuierlich einstellbar und erdfrei
Ausgangsstrom; 2A (6-40V)
Elektronische Sicherung: 50 mA - 2 A -
kontinuierlich einstellbar

Halbleiter - Bestückung:
2 Leistungstransistoren: 2N 3055
1 Kleintransistor: 40 361 oder BCY 56
3 Transistoren: BC 109 (npn)
2 Transistoren: BC 177 (pnp)
4 Dioden: OA 202
1 Zenerdiode:" BZY 83 C 6 V 2
1 Zenerdiode: BZY 83 C 10
1 Zenerdiode: BZY 83 C 12
1 Zenerdiode: BZY 83 C 15
1 Silizium-Gleichrichter: B80 C2200
1 Brückengleichrichter: B250 C75
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II. ALLGEMEINES;

Das geregelte Netzgerät "RN 4005/2A" dürfte als Konstantspannungsquelle sowohl für Reparaturwerkstätten - da preisgünstig - als auch für Labors - durch Einhalten der von letzteren geforderten Kenndaten - interessant sein. Das Gerät entspricht schaltungstechnisch dem neuesten Stand der Transistortechnik (von 1974). Das heißt, daß die Möglichkeiten, die die gemischte Verwendung von npn- und pnp-Transistoren bietet, voll ausgeschöpft wurden.

Die Bedienung des Gerätes ist sehr einfach. Mit dem (Spannungs-) Regler R29 kann der gewünschte Wert der Ausgangsspannung eingestellt werden. Die elektronische Sicherung wird mit R27 auf die gewünschte Ansprechschwelle eingestellt. Die elektronische Sicherung ist schaltungstechnisch so ausgelegt, daß bei erstmaligem Einschalten des Gerätes die Ausgangsspannung sofort da ist. Überschreitet während des Betriebes der Ausgangsstrom den eingestellten Stromwert, so wird die Ausgangsspannung abgeschaltet.

Mit der "Rückholtaste" S4 kann die Ausgangsspannung wieder eingeschaltet werden. Wird die "Rückholtaste" betätigt, wird gleichzeitig der Lastkreis vom Ausgang des Gerätes getrennt, um bei einem eventuellen Kurzschluß an den Ausgangsbuchsen das kurzzeitig ungeschützte Netzgerät nicht zu gefährden.

Für die elektronische Sicherung sind zwei Abschaltgeschwindigkeiten vorgesehen. Dabei ist zu beachten, daß bei Stellung "schnell" das Gerät bei geringsten Überstromimpulsen schon abschaltet.

(Wie funktioniert das wirklich ????)

Mit Hilfe der Rückholtaste kann das Netzgerät meist nur dann wieder eingeschaltet werden, wenn kurzzeitig S3 in Stellung "normal" geschaltet wird.

Die Funktionseinheiten

Schaltungstechnisch besteht das "RN 4005/2A" aus den Funktionseinheiten

1. Netzgleichrichtung,
2. Referenzspannungsquelle,
3. Regelverstärker,
4. Längsstransistoren,
5. Meßkreis und
6. elektronischer Sicherung.
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1. Netzgleichrichtung:

diese Diode war defekt

Da das Gerät eine Ausgangsspannung bis zu 100mV herunter einstellbar abgeben soll, ist es notwendig, außer der zu regelnden (Last-) Spannung noch eine Hilfsspannung (das sind volle 160 Volt ?????) für den Betrieb des Regelverstärkers, der Referenzspannungsquelle und der elektronischen Sicherung vorzusehen.

Die zu regelnde (Last-)Spannung, die sogenannte (Last-) oder Oberspannung, wird in der Brücke GL1 (B80-C3200/2200) und dem dicken Ladekondensator C1 (100uF/63V) gewonnen.

Die Hilfsspannung (am Ende nur 27 Volt) wird in der Anordnung GL2, C6, C7 und R17 und R18 erzeugt. Die Netzspannungsabhängigkeit von Zenerdiodenschaltungen läßt sich merklich verkleinern, wenn diese Anordnungen mit "Stromeinprägung" (was ist denn das ???) betrieben werden. Das heißt in unserem Fall, R17 und R18 (je 6,8 KOhm) ist sehr viel größer als der Ersatzwiderstand der Last (welcher Last ???).

2. Referenzspannungsquelle:

Die Referenzspannungsquelle wird aus der Anordnung D3 (15V), D5 (10V), D6 (6,2V), R19 und R20 gebildet. D4 (12V) erzeugt lediglich eine für den Betrieb des Regelverstärkers und der elektronischen Sicherung notwendige negative Spannung. Die Spannung, die über D6 (6,2V) steht, ist die eigentliche Referenzspannung. Ihr Fußpunkt liegt auf dem Pluspol der Ausgangsspannung.

3. Regelverstärker;

Der Regelverstärker (nur Spannung oder auch Strom ?) scheint auf den ersten Blick recht kompliziert. Man darf sich nicht durch die Tatsache verwirren lassen, daß der Verstärker mit seiner Versorgungsspannung auf dem Pluspol der Ausgangsspannung "schwimmt".

Die Eingangsstufe wird aus "Longtail-pair" T7 und T8 (2x BC109B) gebildet. Die Basis von T8 (rechts) ist über R26 mit dem Fußpunkt der Referenz und der Plus-Ausgangsbuchse verbunden.

Die Plusseite der Referenz ist über den Trimmerwiderstand R21 und über den Widerstand R22 mit dem "Summenpunkt T" verbunden. Dieser Summenpunkt ist über die Parallelschaltung C9 und (Spannungs-) Regler R29 mit dem Minuspol der Ausgangsspannung verbunden.

Am Summenpunkt entsteht also eine "Einströmung ??" vom Sollwertgeber, der Referenz und dem Istwertgeber, dem Minuspol der Ausgangsspannung. Die beiden Ströme sind einander gegengesetzt.

Herrscht proportionales Gleichgewicht, so ist die Spannung am Summenpunkt und damit an der Basis von T7 (links) gleich der Spannung an der Basis von T8 (rechts). Damit ist der Kollektorstrom von T7 gleich dem von T8. Oder anders ausgedruckt: die Ausgangsspannung stimmt mit dem eingestellten Sollwert überein.
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Wird dieses Gleichgewicht durch Netzspannungsschwankungen oder Laständerungen gestört, so ergibt die Stromänderung in T7 über die Verstärkerstufe T4 und dem Treiber T3 eine Änderung des Basisstromes in den Längstransistoren T1 und T2, bis wieder Gleichgewicht herrscht.

Der Kondensator C9 hat dabei die Aufgabe, schnelle Störgrößen ohne Verzögerung auf den Eingang des Regelverstärkers zu geben.

Wichtig ist, daß die Basen von T7 und T8 - und das geht klar aus dem Schaltbild hervor - direkt mit den Ausgangsbuchsen des Gerätes verbunden sind.

Der Innenwiderstand der Regelanordnung beträgt weniger als 0,05 Ohm. Läge zwischen dem Meßpunkt (wo ist der ???) und der Ausgangsbuchse ein Draht (z. B. Kupfer, 0,7mm 0) von 20cm Länge, so würde der Innenwiderstand bereits um ca. 10 mOhm anwachsen.

4. Elektronische Sicherung:

Die elektronische Sicherung besteht im wesentlichen aus einem "Komplementär-Schmitt-Trigger" mit den Transistoren T5 und T6. In Ruhelage, d.h. Instrument zeigt Ausgangsspannung an, sind beide Transistoren gesperrt. Wird die Basis von T5 spannungsmäßig über den Wert der Schleusenspannung der Basis-Emitterdiode (ca. 0,65 V) angehoben, so wird T5 geöffnet. T6 wird ebenfalls über R11 geöffnet und hält über R9 die Basis von T5 offen. Die Spannung von Kollektor T6 ist praktisch gleich der Versorgungsspannung. Über R25 wird D8 geöffnet und die Basis von T8 "hochgezogen". Dadurch wird T8 und damit über T4, T3 auch T1 und T2 gesperrt.

Damit die Basis-Emitterstrecken von T7, T8 nicht durchbrechen können, sind die Basen der Transistoren T7 und T8 Über D7 gesichert. Die Spannung, die über R2 durch den Ausgangsstrom abfällt, wird über den Schleifer von R3 und R7 der Basis von T5 zugeführt. Über die Kombination Regler R27 und Widerstand R10 wird dem Summenpunkt Basis T5 ein "Saugstrom" zugeführt, der den Strom durch R27 definiert kompensiert und somit den Schwellwert der Sicherung verändert.

Die Diode D1 hat die Aufgabe, die Schleusenspannung der Basis-Emitterdiode von T5 zu kompensieren. Dadurch wird es möglich, den Widerstand R2 mit 2 Ohm noch erträglich klein zu halten, trotzdem aber die Sicherung bereits bei ca. 50mA ansprechen zu lassen. Die Diode D2 verhindert, daß bei geschalteter Sicherung der Regelverstärker den Minuspol positiver werden läßt, als den Pluspol. Die Spannung wird auf 0,64 V begrenzt.

Mit Hilfe der Buchsen "Parallel" ist es möglich, ein . . . das lassen wir alles weg, das haben wir nicht.

Ergänzung : Zum Bausatz gehören zwei DIN A2 !! große Baupläne mit allen Einzelheiten/Details auf Blatt 1 und Blatt 2.

Insgesamt ist der Bausatz sehr sehr ausführlich auf 16 Seiten A5 beschrieben, dazu die 2 seitige A4 Stückliste und ein übergroßer A2 Schaltplan für Anfänger und Sehbehinderte, alles in allem sehr komfortabel.

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III. AUFBAU:

Der Zusammenbau des Netzgerätes RN 4005/2A ist verhältnismäßig einfach und unkompliziert anhand der Pläne durchzuführen. Das gilt auch für die Bestückung der vorgebohrten und mit dem Bestückungsplan bedruckten Leiterplatte.

Die Durchführung dieser Arbeiten nach folgender Reihenfolge hat sich bewährt:

A) Bestückung der Printplatte.
B) Mechanischer Aufbau.
C) GesamtVerdrahtung.

A) Bestückung der gedruckten Leiterplatte:

Nachdem die Leiterplatte mit dem Bestückungsplan bedruckt und vorgebohrt geliefert wird, bereitet die Bestückung nach Bestückungsplan keine besonderen Schwierigkeiten, sofern man folgende Ratschläge bei Ausführung dieser Arbeiten berücksichtigt:

a) Zur Bestückung der gedruckten Platine benötigt man einen möglichst kleinen Lötkolben, der nicht Über 30W haben sollte. Auf keinen Fall Lötfett verwenden, da dieses den elektrischen Strom in gewissem Maße leitet und außerdem die Lötstellen nach einiger Zeit auflöst. Als Flußmittel genügt das Kolophonium, welches in der Seele des Lötdrahtes eingebettet ist.

b) Die elektrischen Werte der Widerstände sind meistens durch Farbringe gekennzeichnet. Die Widerstandswerte dieser Widerstände können Sie mit Hilfe des auf der Innenseite des Baumappenumschlages aufgedruckten Farbcodes leicht ermitteln.

Bitte die Belastungswerte der Widerstände berücksichtigen! Die hochbelastbaren Widerstände (6W, 8W) dürfen infolge der Wärmeentwicklung nicht unmittelbar die Printplatten berühren. (Keramik-Abstandsperlen einfügen).

c) Beachten Sie die Polaritätsangaben bei Elektrolytkondensatoren (Pluspol) genauso wie bei den Gleichrichtern und Dioden.

d) Beim Einlöten der Transistoren muß die Bezeichnung und Reihenfolge der Transistoranschlüsse (B - Basis, C - Collector, E - Emitter) genau lt. Anschlußbild der Transistoren und Bestückungsplan eingehalten werden. Ein Vertauschen der Transistoranschlüsse kann zu dessen Zerstörung fuhren.

Verwechseln Sie auch nicht die beiden gleich aussehenden Typen BC 149 und BC 157!

Beim Einlöten der Transistoren ist zu berücksichtigen, daß diese nicht infolge Überhitzung defekt werden. Daher sind die Transistoranschlüsse etwa 5mm lang zu halten. Zur Ableitung der beim Einlötvorgang entstehenden Wärme ist die Verwendung einer Spitzzange, welche den einzulötenden Transistoranschluß hält, zu empfehlen.

e) Anschluß und Lage der Bauelemente genau lt. Bestückungsplan einhalten!

f) Keine Verdrahtungsrekorde aufstellen! Daher mit Ruhe und Überlegung diese Arbeiten durchfuhren. Die durchzuführenden Arbeiten sollen ein Hobby sein und keine Akkordarbeit!

B. MECHANISCHER AUFBAU;

Das ist seit 40 Jahren alles fertig.
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C. GESAMTVERDRAHTUNG:

Nach nochmaliger Kontrolle des gesamten mechanischen Aufbaues auf Lagerichtigkeit und Vollständigkeit beginnen wir mit der Durchfuhrung der Verdrahtungsarbeiten unter Berücksichtigung folgender Punkte:

1. Keine Verdrahtungsrekorde aufstellen, sondern mit Ruhe und Überlegung vorgehen!
2. Richtig und sauber verlöten! Keine kalten Lötstellen!
3. Anschluß und Lage der verschiedenen Leitungen, Kabelbäume und vor allem die Erdungspunkte der Leitungen genau lt. Plan einhalten!
4. Netzleitungen müssen aus gut isolierendem Schaltdraht von 0,8 mm Stärke verdrillt hergestellt werden. Im Interesse der Berührungssicherheit muß die Verdrahtung des Netzkreises, Netzdosen - Sicherungselement - Netzschalter - Primäranschluß - Netztrafo, besonders sorgfältig durchgeführt werden.
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5. Die Kennzeichnung der verschiedenen isolierten Leitungen erfolgt im Verdrahtungsplan zur genauen Kennzeichnung in Buchstaben oder Zahlen.
6. Die Leitungen zu und von den Leistungs-Transistoren 2N 3055 sowie zu den Polklemmen-Anschlüssen müssen aus gut isolierendem Schaltdraht von mindestens 0,5 mm Stärke durchgeführt werden. ------- Das wäre zu korrigieren.

7. Bei Wahl der Leitungsfarben sollte immer darauf geachtet werden, daß diese möglichst verschiedenfarbig sind und bei einer späteren Zusammenfassung zu einem Kabelbaum eine eindeutige Leltungsführung hervorgeht (Service-Erleichterung).

Keinesfalls dürfen die verschiedenen Leitungen länger gemacht werden als lt. Verdrahtungsplan unbedingt erforderlich.

IV. INBETRIEBNAHME:

Nach einer nochmaligen Aufbau- und Verdrahtungs-Gesamtkon-trolle unter Verwendung sämtlicher Pläne kann die stufenweise Inbetriebnahme des Netzgerätes einschließlich Abgleich folgendermaßen durchgeführt werden:

Vorbemerkung:
1. An den PrimäranschlUssen des Netztrafos, Netzsicherungselement, Kaltgeräte-Netzdose, Netzschalter etc. liegt eine lebensgefährliche Netzspannung. Daher darf das Gerät nur in berührungssicherem Zustand betrieben werden und der technisch versierte Amateur sollte bei Betrieb des Gerätes ohne Gehäuse zum Zwecke der Überprüfung und des Abgleichs sich dessen voll bewußt sein und daher wohlüberlegt und berührungssicher die Überprüfung durchführen.

2. Rutschen Sie nie bei der Durchführung der Abgleicharbeiten mit der Prüfspitze oder dem Schraubenzieher aus! Ein eventuell daraus resultierender Kurzschluß kann sofort zur Zerstörung der Transistoren führen.

3. Die Kühlbleche dürfen mit dem Chassis nicht leitend verbunden sein!

Bevor wir das Netzkabel einstecken und mit der nächsten Netzsteckdose verbinden, ist der Schleifer des Reglers R21 in die lt. Plan gezeichnete Stellung zu bringen und die Sicherung 0,8 A mittelträge einzusetzen.

Nun kann das Gerät mit 220 V verbunden und eingeschaltet werden.

4. Einstellen der Ausgangsspannung:

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  1. Schalten Sie an die Ausgangsklemmen ein möglichst genaues Spannungsinstrument.
  2. R29 Rechtsanschlag: Stellen Sie mit Hilfe von R21 eine Ausgangsspannung von 40V ein.
  3. Stellen Sie R16 so ein, daß das eingebaute Instrument ebenfalls genau 40 V anzeigt.

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5. Einstellen der elektronischen Sicherung:

R3 Linksanschlag, R27 Rechtsanschlag.
Belasten Sie nun den Ausgang mit 2A und stellen Sie R3 so ein, daß die elektronische Sicherung kurz vor dem Abschalten ist. Bei einer Belastung von nur einigen Milliamperes mehr als 2A muß die Sicherung schlagartig durchschalten und die Ausgangsspannung zu Null werden. Wird die Belastung verringert, so kann über die Rückholtaste das Gerät wieder eingeschaltet werden.

6. Messen der Störspannung:

Schalten Sie parallel zum Ausgang ein empfindliches Breitband-Millivoltmeter, und messen Sie bei verschiedenen Belastungen die Störspannung. Liegt sie über 200uV, so schwingt das Gerät aller Wahrscheinlichkeit. In diesem Fall wird der Styrof1ex-Kondensator C3 zusätzlich auf die Platine gelötet.

der Rest . . . . .

7. Überprüfen Sie, ob zwischen Chassis und Polklemmen eine Spannung anliegt. Die Ausgangsspannung muß "erdfrei" sein.


V. PRAKTISCHE HINWEISE:

1. Wird mit dem Netzgerät RN4005/2A z. B. ein Leistungsverstärker mit Spannung versorgt, so schaltet die elektronische Sicherung scheinbar schon vor dem Erreichen des MaximalStromes ab. Das ist jedoch ein Trugschluß. Der Verstärker bezieht keinen Gleichstrom vom Netzgerät, sondern im Rhythmus seiner Aussteuerung einen Wechselstrom.
Das eingebaute Amperemeter zeigt aber nur den Mittelwert des Stromes an.

2. Das Gerät darf nur in seinem allseitig geschlossenen und berührungssicherem Gehäuse mit guter Kühlung betrieben werden. Die Gehäuseperforation darf nicht mit Papierunterlagen etc. zugedeckt werden.

3. Beachten Sie bitte beim Selbstbau die VDE-Bestimmungen, die der Verband Deutscher Elektrotechniker zur Gefahrenvermeidung beim Betrieb elektronischer Geräte aufgestellt hat.

Wir wünschen beim Aufbau und Betrieb dieses Gerätes viel Erfolg.

Ihre RIM-electronic 1973
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