Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Emag Emmi 40HC Ultraschallreiniger liefert zu wenig Leistung


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von Adrian H. (tyzmon)


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Vor kurzem habe ich mir einen gebrauchten Emag Emmi 40HC 
Ultraschallreiniger unbekannten Alters gekauft, der vor Ort auch 
funktionierte, wie sich später aber herausstellte mit zu wenig Leistung.
Angegeben ist das Gerät mit "bis zu" 250 Watt Ultraschallleistung, 
gemessen per Wattmeter erreichte ich, trotz korrekter Füllhöhe lediglich 
70 Watt, was bei 4 Transducern mir doch sehr wenig zu sein scheint.

In meinen Versuchen dem Problem auf die Schliche zu kommen hatte ich 
dummerweise versucht, das Gerät mit einer kleinen Ohmschen Last statt 
mit den Transducern laufen zu lassen, was prompt dazu führte dass die 
Sicherung durchbrannte und beide Leistungs-Mosfets mit sich nahm.

Auf dem Bild zu sehen habe ich heute zwei möglichst gleichwertige 
Mosfets eingelötet, die ich noch hatte (Toshiba K2746), sowie beide 
Folienkondensatoren auf Verdacht gleich mitgetauscht, da ich schon 
öfters gelesen hatte, dass diese Probleme verursachen könnten.

Original waren es rote, keramisch ummantelte Folienkondensatoren mit dem 
Aufdruck "225J 400V", was meiner Recherche nach 2,2uF bedeuten sollte. 
Aus Mangel an passendem Ersatz habe ich zwei grüne 0,47uF Kondensatoren 
eingelötet.

Die Überraschung kam direkt: Das Gerät lief wieder und verbrauchte 
plötzlich ca 110 Watt, auch die wahrgenommene Ultraschallleistung im 
Wasser war merklich stärker. Was sich mir nicht erklärt: Manchmal steigt 
die Leistung gar auf 150 bis 160 Watt für einige Sekunden (incl 
stärkerer US-Abgabe), fällt dann aber wieder schlagartig ab auf 110.

Leider kenne ich mich noch sehr wenig mit entsprechenden 
Verstärkerschaltungen aus. Ich habe aber das Gefühl dass die Schaltung 
so aufgebaut ist dass der "Frequenzgenerator" ein Feedback aus den 
Transducern erhalten sollte und sich entsprechend auf deren optimale 
Frequenz einstellen soll - irre ich mich hier? (auf den Transducern ist 
39,7 kHz aufgedruckt).

Ich habe mehr schlecht als recht versucht die Beschaltung des 16 
beinigen ICs zu ermitteln (diese sollte in der Zeichnung stimmen, beim 
Rest bin ich mir nicht wirklich sicher, gerade bei den Transformatoren 
konnte ich nur auf Druchgang prüfen) - es würde mich sehr freuen falls 
jemand vielleicht anhand der Beschaltung erkennen kann, was dieser IC 
mit abgeschmirgelter Oberfläche sein könnte :)

Hatte jemand schon ein Mal ähnliche Probleme, bzw weiß, was ein solches 
Verhalten (als dass der Tausch der beiden Mosfets sowie der beiden 
Kondensatoren schon einen großen Unterschied macht) hervorrufen könnte?
Insbesondere frage ich mich, warum das Netzteil manchmal 150-160W 
erreicht, kurz danach aber wieder auf 110W einbricht.

Idealerweise bekomme ich die Platine irgendwann so hin dass sie stabil 
läuft, bis dahin würde ich mich aber auch über jeden Tip sehr freuen der 
zum einem besseren Verständnis der Schaltung führt :)

Edit: Die beiden erwähnten großen Kondensatoren sind in der Zeichung C5 
und C6, rechts unten.
Leider stimmen Die Bauteilbezeichnungen der Zeichnung nicht mit denen 
auf dem PCB überein - die Zeichnung hatte ich ursprünglich nur für mich 
selbst gemacht um nicht ständig auf die Platine gucken zu müssen.

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von oszi40 (Gast)


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Adrian H. schrieb:
> warum das Netzteil manchmal 150-160W
> erreicht, kurz danach aber wieder auf 110W einbricht.

Evtl. sind es
-Regelschwingungen?
-krankes Netzteil?
-Wärmeprobleme?
-vertrocknete Elkos 85Grad?
Mal U messen?
Temperatur der MOSFETS? heiß?

von Adrian H. (tyzmon)


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Vielen Dank für deine Antwort, oszi40.
Wie meinst du das mit "Regelschwingungen"?

Dass es ein Hitzeproblem ist glaube ich nicht, die Trafos werden 
allesamt nicht Mal handwarm und die Mosfets wurden nach ca 1 min Betrieb 
gerade so warm, dass ich sie nicht mehr anfassen wollte - aber das ohne 
Kühlkörper. Normalerweise ist da ein relativv großes Exemplar dran 
verschraubt.

Ich werde jetzt wohl eh erst ein Mal alle Folienkondensatoren und Elkos 
tauschen und sehen was das bewirkt. Kannst du mir sagen wie man die 
kleinen, gelben Kondensatoren nennt? Also nach was ich dabei suchen 
müsste um dafür Ersatzteile zu bekommen?

Edit: Spannung habe ich bisher an dem unbekannten Chip 15V gemessen, 
sprich der Linearregler dort müsste funktionieren.
Auf der Hochspannungsseite / Netzseite habe ich bisher noch nichts 
gemessen.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Putz mal den Feuchteschutzlack vom IC und den Transistoren, dann kann 
man bestimmt das Marking erkennen. Das sollte mit Aceton problemlos 
gehen.

Was für MOSFETs waren denn verbaut?


Die großen Kondensatoren sind übrigens mit Epoxydharz ummantelt, nicht 
mit Keramik. Und man kann da nicht irgendwelche verwenden, das müssen 
verlustarme Polypropylentypen sein.
Und die kleinen gelben sind MLCC, aber die sind nicht defekt, sonst 
würde gar nichts gehen.

von oszi40 (Gast)


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Adrian H. schrieb:
> Chip 15V gemessen

555/556? mal nachsehen ob er es sein könnte?
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0206115.htm
> kleinen, gelben Kondensatoren
Aufdruck=? Stützkondensatoren? Tantal?

von hinz (Gast)


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oszi40 schrieb:
> 555/556? mal nachsehen ob er es sein könnte?

NE556 ist 14-polig.


> Tantal?

Ach wo.

von oszi40 (Gast)


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Wäre zu einfach gewesen. Schade.

von Adrian H. (tyzmon)


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hinz schrieb:
> Putz mal den Feuchteschutzlack vom IC und den Transistoren, dann kann
> man bestimmt das Marking erkennen. Das sollte mit Aceton problemlos
> gehen.

Der IC ist leider wirklich (gründlich, der ist auf der einen Seite echt 
nen halben mm tiefer abgeschliffen) unkenntlich gemacht - den Schutzlack 
hatte ich nämlich selbst als allererstes, in der dummen Annahme dass 
schon alles wie erwartet funktionieren würde, drauf gemacht.


> Was für MOSFETs waren denn verbaut?

original waren IRFP460LC verbaut. Hab mir von denen nun aber noch zwei 
als Ersatz gekauft.

> Die großen Kondensatoren sind übrigens mit Epoxydharz ummantelt, nicht
> mit Keramik. Und man kann da nicht irgendwelche verwenden, das müssen
> verlustarme Polypropylentypen sein.

Danke für den Tipp - ich hab hier wohl leider dann die falschen geholt. 
Für den Kondensator zwischen den beiden Trafos hab ich einen von WIMA, 
FKP. Sollte wohl ein Polypropylen Modell sein. Für C5 und C6 hab ich 
welche mit der Typbezeichung MKS - sollen dann wohl Polyester sein und 
damit ungeeignet?

von Adrian H. (tyzmon)


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Habe eben die alten braunen Folienkondensatoren getauscht - einen 
kleinen neben dem gelben Trafo beim IC, einen zwischen den beiden großen 
Trafos am Ausgang. Eingesetzt habe ich dafür benannte FKP Typen vom 
blauen C.
Zusammen mit meinen grünen, aus einem alten PC-Netzteil ausgelöteten 
Kondensatoren erreiche ich konstante 140 bis 150 Watt (was, wenn ich 
größere Artikel ins US-Bad lege auf knapp 100 sinkt, denke aber das ist 
der Physik geschuldet). Diese Kondensatoren sind denke ich Mal 
Entstörkondensatoren.

Testweise hatte ich statt der grünen auch meine neuen "MKS" Typ 
Kondensatoren (2,2uF) eingelötet, mit diesen sinkt die Leistung aber 
beträchtlich auf knapp 100 Watt ab.
Was Hinz schrieb kann ich also jetzt auch definitiv bestätigen, es kommt 
wirklich auf den Kondensator an.

Was mir noch bleibt: Wie wähle ich nun passenden Kondensator aus, worauf 
kommt es an?
Oder kann der Unterschied am Ende doch an der kleineren Kapazität der 
grünen Cs liegen? (0,47uF grün vs 2,2uF original)

Im Moment erreiche ich mit den grünen zumindest das beste Ergebnis. 
Werde die Tage aber nach Möglichkeit auch passendere bestellen.

von hinz (Gast)


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Lies doch einfach mal was auf den alten stand.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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So beknackt das auch klingt - aber die Belegung des 16-pol. ICs passt 
genau auf den CD4046 (CMOS PLL). Es wird der Ausgang des PhaseComp. I 
auf den VCO Eingang geschickt und der Ausgang des 'Feedback' Transistors 
(Q1) geht auf 'Signal In' des 4046. Der Referenzeingang ist fest mit dem 
VCO Ausgang verbunden.
Klingt plausibel, so das ich auf den 4046 tippe. Auch der VCO 
Kondensator zwischen Pin 6 und Pin 7 passt.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> So beknackt das auch klingt - aber die Belegung des 16-pol. ICs passt
> genau auf den CD4046 (CMOS PLL).

Gar nicht beknackt! Da hattest du ein wahrlich gutes Auge.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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hinz schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> So beknackt das auch klingt - aber die Belegung des 16-pol. ICs passt
>> genau auf den CD4046 (CMOS PLL).
>
> Gar nicht beknackt! Da hattest du ein wahrlich gutes Auge.

Beknackt deswegen, weil ich immer noch überlege, wofür die Jungs eine 
PLL da verbauen? Der Oszillator hätte doch gereicht. Aber der Feedback 
Kreis könnte auf eine Fremdführung hindeuten und ist ja im Plan nicht 
weiter gemalt.

Ahh, ich habs - glaube ich zumindest. Der Oszillator wird mit der PLL 
auf Resonanzmaximum gezogen.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Der Oszillator wird mit der PLL
> auf Resonanzmaximum gezogen.

Ganz sicher so.

Emag ist doch noch ein wenig besser als andere.

von Adrian H. (tyzmon)


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Vielen Dank für alle Antworten, ich denke ich konnte das Problem lösen, 
wenn mir auch nicht klar ist, warum.

Der Austausch der verbauten Folienkondensatoren gegen neue, verlustarme 
Polypropylen-Folienkondensatoren hat kaum einen Unterschied gemacht, 
letztlich vielleicht knapp 20 Watt mehr.

Ich habe meinen Schaltplan noch ein Mal überarbeitet und den parallel 
zur Spulenwindung verbauten 0,01uF Kondensator eingezeichnet. Hier ist 
mir aufgefallen, dass auf der Platine Platz für zwei Kondensatoren ist, 
aber nur einer bestückt wurde. Weiterhin konnte ich mittlerweile einen 
Blick auf ein beinahe baugleiches, älteres US-Bad werfen - dort wurden 
4*0,0047 uF verbaut, also knapp 0,02uF.

Also habe ich parallel zu den verbauten 0,01uF weitere 0,01 gelötet und 
siehe da, plötzlich zieht das Bad 180 Watt und gibt diese auch sicht- 
und hörbar ins Wasser ab.
Nun weiß ich halt nicht ob irgendjemand das Bad schon Mal offen hatte, 
da vielleicht einen der beiden Kondensatoren auslötete und nie wieder 
anbrachte, ob der einfach vergessen wurde, oder ob da mit gutem Grund 
nur 0,01 uF verbaut wurden.

Was mir aber fehlt ist das technische Verständnis, warum die 
Verdoppelung der Kapazität auch eine Verdoppelung der Leistungsaufnahme 
bedeutete. Handelt es sich hierbei um einen LC Schwingkreis, der auf die 
knapp 40 khZ optimiert werden muss?

von hinz (Gast)


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Adrian H. schrieb:
> Handelt es sich hierbei um einen LC Schwingkreis, der auf die
> knapp 40 khZ optimiert werden muss?

Ja.

von Aha (Gast)


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hinz schrieb:
> Adrian H. schrieb:
>> Handelt es sich hierbei um einen LC Schwingkreis, der auf die
>> knapp 40 khZ optimiert werden muss?
>
> Ja.

Jaja, genau so ist es! Immer diese Bastler vor dem Herrn. Pfuscher sind 
die....

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Adrian H. schrieb:
> Handelt es sich hierbei um einen LC Schwingkreis, der auf die
> knapp 40 khZ optimiert werden muss?

Das ist der Witz bei diesem US-Bad. Die o.a. PLL erkennt die 
Resonanzüberhöhung an diesem Schwingkreis und rastet den Oszillator 
darauf ein. Die Resonanzfrequenz des LC-Kreises sollte mit dem der 
Schwinger übereinstimmen, dann gibts den besten Pegel.
Haben sich die Jungs/Mädels gar nicht dumm ausgedacht.

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