Ultraschall-Gerät reparieren

OP #8061260
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wir haben hier ein Ultraschall-Reinigungsgerät, EMAG Emmi 12HC. Das Gerät hatten wir neu gekauft, nach ca 12 Monaten war es plötzlich tot. Emag hat es dann (etwas widerwillig) umgetauscht. Das neue war nun wieder, nach ca 15 Monaten plötzlich defekt, Emag kann/will keine Ersatzteile liefern, also Selbsthilfe.

Relativ schnell war klar, dass einer der MosFets in der Endstufe komplett durch ist. Denselben Typ bestellt, vorsichtshalber beide getauscht: prima es läuft wieder ... aber nur ca 2 Wochen, dann war es wieder durch, dasselbe Fehlerbild. (Anm. das Gerät wird immer nur für wenige Minuten betrieben und die Wanne ist immer korrekt mit Mindest-Wasser befüllt - einen Bedienfehler würde ich mal ausschliessen). Also wieder die MosFets getauscht und kurz darauf wieder defekt. Das ist in den letzten 5 Jahren das dritte US-Gerät, welches irgendwann den Geist aufgibt - und das waren alles unterschiedliche Geräte der nicht allerbilligsten Preisklasse - wobei die Schaltungsdesigns offenbar ziemlich ähnlich sind. Im Prinzip gibt es einen ca 37 kHz Oszillator der entweder per Trafo oder Optokoppler eine MosFet Endstufe betreibt, die dann die Piezos ansteuert.

Offensichtlich ist wohl der kaputte MosFet nicht die Ursache. Hat irgendwer Erfahrung mit der Reparatur von solchen Geräten und könnte mir helfen ?

Wenn ich die Technik hier recht verstehe, dann liegt der optimale Arbeitspunkt (hohe Impedanz Z) von einem solchen Piezo in einem sehr schmalen Band. Dh. wenn sich entweder die Anregungsfrequenz ändert oder der Piezo sich verändert (Alterung, mechanische Verspannung etc), dann rutscht man in einen Bereich niedriger Impedanz, dh die MosFets müssen deutlich mehr Strom treiben ... und tschüß. Ist diese Annahme korrekt ?

Der Aufbau dieser Piezo-Elemente (Sandwich aus Alublock, Kristallscheibe, Alublock) ist so, dass die Arbeitsfrequenz durch mechanische Spannung eingestellt, also durch diese sichtbare Verschraubung. Vermute ich richtig, dass dies der "schwächste" Punkt ist und sich im Lauf der Zeit ändert ?

Wenn dies das Problem ist: dann sollte man entweder ganz tolle Piezo-Elemente verwenden, die sich nicht verändern (gibts das?) - oder die Elektronik müsste sich bzgl Frequenz auf den Punkt mit der höchsten Impedanz Z selbst einregeln ... ok das würde erklären warum die "professionellen" Geräte (bei zB meinem Zahnarzt) die über Jahre funktionieren, deutlich über 1000 Euro kosten.

Als "Reparatur" könnte ich also evt herausfinden wie sich die Piezos verändert haben und dann (wenn möglich) die Ansteuerfrequenz passend einstellen - ist das realistisch?

Die bisherigen Geräte haben immer ca 200-400 Euro gekostet, dh es ist einerseits monetär von Interesse, dass die mal länger als 2-3 Jahre laufen, aber es nervt auch, wenn so etwas ständig wieder kaputt geht und Sondermüll produziert.

Falls jemand sinnvoll helfen kann wäre es toll. Danke

: Verschoben durch Moderator
#8061277
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Matthias D. schrieb:

Falls jemand sinnvoll helfen kann wäre es toll.

Solche Platinen gibt es recht günstig

https://de.aliexpress.com/item/1005006129111954.html

Das Hauptproblem dieser Ansteuerungstechnik ist, dass sie nicht unbedingt in Resonanz schalten, und dann die Verluste zu hoch werden. Die Resonanz verändert sich je nach Umgebungsbedingungen.

Bessere Platinen verwenden einen variablen Oszillator (PLL oder uC) der die Frequenz nachregelt um in Resonanz zu bleiben.

Die habe ich als Ersatzteil aber noch nicht gefunden.

Die einfachen Platinen muss man anpassen durch Ändern der Kondensatoren bis sie wenigstens bei korrekt gefülltem Bad in Resonanz sind.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/655800/Elma.pdf

Beitrag "Emag Emmi 40HC Ultraschallreiniger liefert zu wenig Leistung"

Beitrag "Re: Bandelin RK 1028 BH"

#8061292
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Die einfachen Platinen muss man anpassen durch Ändern der Kondensatoren bis sie wenigstens bei korrekt gefülltem Bad in Resonanz sind.

Wenn das so wichtig ist dann sollte man vielleicht nicht immer die Mindestmenge einfuellen, sondern "Normalvoll" machen?

Allerdings wundert es mich das es keine Schutzschaltung irgendwelcher Art gibt wenn das Einhalten der Resonanzbedingung so wichtig ist. Grob falsche Fuellmengen koennen doch bei Kunden ein haeufiger Fehler sein der innerhalb der Garantiezeit immer zum Umtausch fuehrt weil die natuerlich nie ihren Fehler zugeben. Da muss ich doch als Hersteller was gegen machen.

Noch ein Nachtrag, wenn man das Geraet sowieso schon offen hat, dann wuerde ich mal schauen ob man die Stromaufnahme nicht messen kann, wobei das ging ja sogar direkt an 230V und dann mit verschiedenen Wasserstaenden zwischen min und max pruefen ob es da ein Minimum gibt.

Vanye

: Bearbeitet durch User
#8061334
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Hallo,

bei meinem um die 25 Jahre alten Emmi 05 waren die Fets auch schon durch. Ich tippe auf Hitzetod durch schlechte Montage. Die Schrauben waren locker und keine Wärmeleitpaste o.ä. dazwischen. Glaube ich hab dann auch IRF840 statt IRF830 verwendet, ist schon ne Weile her. Auf jeden Fall läuft das Gerät seitdem.

Gruß Peter

Angehängte Dateien:
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OP #8061405
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Danke an alle, das bestätigt meine Vermutung dass die "guten" Geräte mit PLL oder dergl sich auf Veränderungen einstellen und damit wohl auch länger leben.

Ich werde mal versuchen ob ich für die Piezos einen Frequenzgang aufnehmen kann und vielleicht kann ich dann auch die Frequenz anpassen. Ewig Zeit/Geld wollte ich da aber nicht reinstecke.

Vorhin habe ich das hier gefunden https://de.ifixit.com/Document/iWm6Aba1UKxgnoQ3/EMMI-12HC.pdf?referrer=wiki%3A632829 Interessant ist: mein 12HC hat definiv eine andere Platine bzw Bestückung.

#8061406
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Vanye R. schrieb:

Wenn das so wichtig ist

Dass das auf die Haltbarkeit der Bauteile so einen immensen Einfluss haben soll, kann ich mir auch nicht vorstellen. Da ist ja nicht nur das Wasser, auch die zu reinigenden Teile würden das beeinflussen. Das würden die Hersteller doch sicher berücksichtigen und so bauen, dass das hält. Ich lasse mich aber gerne eines Besseren belehren und würde mich über eine entsprechende Erklärung freuen.

: Bearbeitet durch User
OP #8061754
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Noch eine Frage zum Verständnis: die Schallwandler werden hier (so lese ich das in allen Artikeln) im Resonanzfall betrieben, dh. bei minimaler Impedanz Z. Wenn ich also vermute dass die MosFets durchgehen, weil eine "Frequenzverschiebung" stattfindet, wie kann das sein, wenn mutmasslich die Impedanz im Fehlerfall höher wird ? Ich finde keine Hinweise, dass die Geräte im Antiresonanzpunkt arbeiten.

Was diese "Kondensatoren" angeht: ja, den Verdacht hatte ich natürlich auch (der Kondensator ist immer Schuld) und habe die/den (mehrfach) gegen neue getauscht, hatte aber bisher nicht den gewünschten Effekt. Wobei ein defekter Kondensator kaum erklärt, warum das Gerät zunächst normal funktioniert und erst nach einigen 10...60 Minuten Betriebszeit wieder die MosFets durchschiesst. Eine ansteigende Erwärmung => Hitzetod der MosFets konnte ich nämlich nicht feststellen.

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