Das Statron 3217/16 Projekt

[Peter (pbn)]

Hallo,
vor einigen Wochen wurde der Dachboden entrümpelt.
Zwei ältere lineare Labornetzteile der Fa. Statron vom Typ 3217 mit 30 V 
/ 10A aus dem Jahr 1984 kamen zum Vorschein, ich konnte sie nur noch als 
defekt einstufen.

Bei einem Gerät funktioniert die interne Regelung ab einer 
Ausgangsspannung von ca. 20V nicht mehr, das zweite, mechanisch stärker 
korrodierte Gerät reagiert beim Verändern der Ausgangsspannung mittels 
Poti sehr träge bei gleichzeitig zusammenbrechendem Ausgangsstrom.

Der örtliche Wertstoffhof ist natürlich ein williger Abnehmer für solch 
ergiebige Kupferlieferanten.

Allerdings kann man im Artikel Labornetzgeräte folgenden Text lesen:
>Besonders die Kosten für Gehäuse, dessen Bearbeitung und beim linearen 
Labornetzgerät die des sehr großen Transformators werden gern außer Acht gelassen, 
obwohl diese den Löwenanteil der Kosten beim Selbstbau eines Labornetzgerätes 
ausmachen. Hat man natürlich ein passendes Gehäuse und einen großen Trafo zum 
Beispiel aus dem Elektroschrott holen können, kann der Selbstbau immer noch eine 
attraktive Möglichkeit sein, an ein hochwertiges linear geregeltes Labornetzgerät 
zu kommen.

Ja genau, das ist es.
Ich behalte sie.

Da wird einiges an Arbeit entstehen, gibt es Schaltpläne, was ist mit 
den Bauelementen, sind sie ersetzbar, kann man heutzutage evtl. noch 
etwas von damals partizipieren?
Oder sogar etwas Neues entwickeln?

Durch puren Zufall gesellte sich zwischendurch ein weiteres Statron 
Labornetzteil dazu, ein 3216 mit 30V / 20A aus dem Jahr 1989. Es ist 
ebenfalls defekt, keinerlei Ausgangsspannung. Der 38 kg Bolide ist in 
einem schlechten Allgemeinzustand, so ist der innere tragende 
mechanische Rahmen total verzogen, Leitungen sind abgerissen...

Ohne Schaltplan geht natürlich gar nichts, ein diesbezüglicher Anruf in 
Fürstenwalde war erfolglos. Das ein Überlassen von Schaltplänen 
kostenpflichtig ist liegt in der Natur der Dinge, aber das Ersuchen 
wurde leider konsequent abgelehnt. Schade.

Es gibt aber noch das Reverse Engineering, so schwer ist das nicht.
Im www findet man ein paar alte Scans vom Statron 3217, einmal die 
komplette Betriebsanleitung incl. Schaltplan aus dem Jahr 1979. Das 
entspricht meinen beiden Geräten welche im Jahr 1984 produziert wurden.

http://www.blunk-electronic.de//datasheet/schematics/STATRON3217_img.pdf

https://elektrotanya.com/statron_3217.zip/download.html

http://www.train-z.de/datasheet/schematics/STATRON3217.zip

https://www.radiomuseum.org/r/statron_labornetzteil_3217.html#images


Diese lesenswerte Betriebsanleitung ist als etwas gekürztes und 
aufbereitetes PDF hier am Beitrag angehangen, dort wird vom 
Entwicklerteam ausführlicher auf die Eigenschaften der 3217er Geräte 
eingegangen.

Meine beiden 3217 (Bj. 1984) entsprechen denen aus dem Bj. 1979, die 
einzige Änderung von Statron ist ein Tausch der beiden ursprünglichen, 
parallel geschalteten Längsregler-Leistungstransistoren KD607 (10A) 
durch den KD502 (20A).
Ab etwa dem Jahr 1986 gab es eine größere Revision der Reglerelektronik, 
der Schaltplan ist in zwei TIF-Grafiken bei den o.a. Links zu finden.

Der momentane Stand beim 3217 ist wie folgt definiert:
- für mein 3217 Gerät (1984) werde ich den gif-Originalschaltplan von 
1979 als leicht retuschiertes jpg liefern, er ist mit KiCad neu 
gezeichnet und erscheint ebenso als png
- meine beiden 3217 Geräte wurden repariert und funktionier(t)en, 
anschließend erfolgte die Demontage des baulich schlimmeren Gerätes, es 
ist mechanisch restauriert und wird gerade mit heutigen, handelsüblichen 
Ersatz-Bauteilen neu aufgebaut, die Reglerelektronik bleibt auf dem 
ursprünglichen Stand von 1979
- das zweite Gerät ist weiterhin mit den DDR-Originalbauteilen bestückt 
und funktioniert, es wartet auf die Restauration plus anschließenden 
Aufbau mit völlig neuer Elektronik
- von der 3217 Revision (ca. 1986) ist der tif-Originalschaltplan als 
leicht retuschiertes jpg lieferbar, auch hier er ist mit KiCad neu 
gezeichnet und erscheint ebenso als png

Der Stand beim 3216:
- das reverse engineering ist abgeschlossen und der der Schaltplan von 
meinem 1989er Gerät konnte erstellt werden und erscheint als png
- das Gerät ist momentan vollständig zerlegt, mehrere defekte 
Bauelemente wurden ermittelt, dieses Gerät wird als letztes mit völlig 
neuer Elektronik neu aufgebaut.

Ich muss das Projekt aufteilen, es ist zu mächtig und wird 
unübersichtlich. Es gibt getrennte Postings mit entsprechend angehängten 
Dateien, das erste mit Schaltplänen zum 3217 folgt sogleich.

Es ist mein erstes Posting in diesem Forum und ich hoffe das ich die 
Ratschläge bzgl. Dateiformate/Dateigrößen einigermaßen umgesetzt habe.
Änderungen, Verbesserungen oder wenn ihr Bugs entdeckt immer her damit.

VG pbn

[Peter (pbn)]

Hallo,

Statron 3217   (1979 bis ca. 1985)

Hier ist der Schaltplan vom 3217 (1979) aus den bereits genannten 
DL-Links. Er ist leicht retuschiert, es wurden keine inhaltlichen 
Änderungen vorgenommen.

So wurde eben vor 45 Jahren gezeichnet, am Reißbrett. Die 
Übersichtlichkeit vom Schaltplan ist erschwert, der arme Zeichner(in) 
von damals musste rechts ganz schön quetschen, das Zeichenblatt war zu 
ende.

Ich möchte gar nicht weiter darauf eingehen denn am neu gezeichneten 
Schaltplan ist alles übersichtlicher.

Zur weiteren Erhöhung der Übersichtlichkeit wurde bei allen neu 
gezeichneten Schaltplänen das externe Buchsenfeld nicht mit aufgenommen, 
ich verzichte auf die Fernsteuerungsmöglichkeit und den Master/Slave 
Betrieb zweier Geräte.

Die Fehlersuche:

- die analogen Zeigermessinstrumente sind mangelhaft, zwei defekt, ich 
habe bereits neue, ebenfalls analoge Zeigermessinstrumente
-die alten Relais mit den offenen Kontakten waren nicht mehr 
funktionsfähig, entfernt
- bei einem Netzteil sind sämtliche Bauelemente entfernt (auch von den 
Reglerplatinen) und überprüft, C7 und C11 haben nur noch einen Bruchteil 
ihrer Kapazität, ein Fehler gefunden, das ist ein Teil der 
Frequenzgangkompensation der Operationsverstärker A109 (µA709), ich 
konnte HF-Schwingungen messen
- das andere Netzteil, da hatte sich bei der 25A Verpolungsschutzdiode 
D15 am Ausgang der Anschlußdraht selbst entlötet und D11, der 
Leistungs-Längsregeltransistor KD502 war defekt
(vermutlich wurde irgendwann ein Akku falsch gepolt angeklemmt)
- die Glimmlampen sind entfernt, werden durch LED ersetzt

Bis auf die beiden kleinen Scheibenkondensatoren im pF-Bereich war 
ansonst alles i.O., selbst die großen Elkos sind nach 40 Jahren voll 
funktionsfähig.

Zur Schaltung.

Man sieht im png (bei Bedarf kann ich auch das svg oder das KiCad 
Projekt anbieten) was die Statron Ingenieure damals entworfen haben. Das 
sind tatsächlich zwei getrennte, völlig unabhängig voneinander 
arbeitende Regler. Im Hauptregler arbeiten zwei Op-Amps, sie sind an 
ihren Ausgängen über Dioden entkoppelt parallelgeschaltet und steuern am 
Punkt M1 die Transistorkette für den Längsregler. Der eine Op-Amp ist 
für die Spannungsregelung, der zweite für die Stromregelung zuständig. 
Das ist keine Raketenwissenschaft, aber ein genialer Einfall. So haben 
sie damals die erstaunliche Genauigkeit der Ausgangsspannungskonstanz 
von wenigen mV bei starken Laständerungen bzw. dto. im 
Konstantstrombetrieb erreicht.

Der autarke Vorregler, klasse. Egal welche Ausgangsspannung vom 
Hauptregler eingestellt wird, er sorgt zuverlässig dafür, dass durch die 
gesteuerte Vollwellengleichrichtung am Haupttrafo die Eingangsspannung 
für den Längsregler (mit Vroh bezeichnet) immer nur 4…5V größer als die 
Ausgangsspannung ist.

Das bedeutet wesentlich weniger Wärmeentwicklung, ein Extrembeispiel:
Es ist ein Verbraucher angeschlossen welcher bei 2V 10A benötigt. Mit 
Vorregler beträgt die Vroh 6…7V, die Verlustleistung am 
Längsregler-Leistungstransistor ist somit 40…50Watt. Ohne den Vorregler 
wären es bei Vroh = 36V   34V x 10A = 340Watt. Das würde das 3217 so 
wie es aufgebaut ist nicht konvektionieren können. Da wären andere 
Kühlkörper nötig, selbst mit Zwangskühlung per Lüfter(n) wird es 
schwierig.

Das bedeutet aber andererseits, man könnte doch vorhandene lineare 
Netzteile, welche solch ein Feature nicht aufweisen mit solch einem 
nachträglichen Vorregler nachrüsten. Hmm.

Durch die im png-Schaltplan farbig hervorgehobenen Netzklassen wird 
ersichtlich, wie die Entwickler die Potentialhierarchie der Regler 
ausgebildet haben. Zur Zündung der Thyristoren wird eine zusätzliche 
positive Hilfsspannung benötigt, diese ist den Katoden welche auf Vroh 
liegen aufgeschaltet. Eine weitere, spannungssymmetrische Hilfsspannung 
von +/-15V ist auf der positiven Ausgangsspannung VDC aufgeschaltet, sie 
stellt die Versorgungsspannung für die beiden Op-Amps plus der 
Ansteuerung des Längsreglers dar, weiterhin dient sie als Speisespannung 
für den Referenzspannungs-IC LM723.

Dann ist da noch eine weitere Hilfsspannung von -48V. Sie ist auf -VDC 
aufgeschaltet und so werden über R53 mit 6k8 ein paar mA an den Emitter 
von Q11, dem Längstransistor geschickt. Eine kleine, negative Grundlast 
am Ausgang. Warum, es gibt da sicher einen Grund, man müsste die 
Entwickler von damals fragen. Ich lasse dies so wie es ist, auf jeden 
Fall.

Was ich nicht lasse ist mein Lieblingsbauelement, dieses fürchterliche 
Relais. Gut, heutige Relais sind zuverlässiger, darum geht es nicht. Es 
geht auch nicht darum, dass es ein Relais mit einer 220V~ Spulenspannung 
ist und immer leise brummt. Beim Ausschalten des Netzschalters schließt 
der Öffner und legt einen Drahtwiderstand von 10 Ohm / 10Watt an die 
Elkobatterie, sie wird entladen. Das ist okay, der 10Watt Widerstand ist 
für diesen kurzen Moment ausreichend thermisch dimensioniert.

Es sind zwei weitere Öffner verschaltet, diese schließen beide 
Messinstrumente kurz. Das ist schaltungstechnisch sauber, es sind 
µA-Meter welche mit Vorwiderständen die Ausgangsspannung sowie den vom 
Shunt gelieferten Ausgangsstrom anzeigen.

Aber wie bitte, Messinstrumente kurzschließen? Sie sind die damalige 
GUI, das grafische Benutzerinterface, die einzige Schnittstelle welche 
mir als User anzeigt was das Gerät liefert. Es geht zwar nur um kurze 
Zeitabschnitte bis die Kondensatoren entladen sind, das spielt aber 
keine Rolle.

//Ironie ON

Man lügt nicht. Der Großvater vom Dieselskandal?

//Ironie OFF


Der alte 220V Entstörkondensator, eigentlich sind es zwei 
Y-Kondensatoren, wurde durch ein heutiges 2-stufiges EMI-Filter ersetzt. 
Weitere Halbleiter-Austauschbauelemente sind in einer kleinen Tabelle im 
Schaltplan benannt. Die beiden alten OpAmps A109 (µA709), entwickelt vor 
60 Jahren, sie sind ersetzt durch heutige CA3140AEZ. Er weist gegenüber 
dem µA709 verbesserte Kennwerte auf, eine Frequenzgangkompensation ist 
unnötig und er ist, was die Spannungsversorgungspins, die Eingangs- und 
Ausgangspins betrifft, pinkompatibel. Beide A109 wurden entlötet, ebenso 
C6, C7, W14 als auch C10, C11 und W22 zur Frequenzgangkompensation. Sie 
bleiben unbestückt, statt den ICs wurden zwei DIL-Fassungen eingelötet. 
Man muss den CA3140AEZ mittig einsetzen, siehe auf den angehangenen 
Reglerplatinen-jpgs.

Die Hauptreglerplatine Statron 3208-1 und die Vorreglerplatine 3203.3-1 
sind bis auf zwei Ausnahmen (zwei 10-Gang Dickschicht-Regelwiderstände) 
neu bestückt. Sie wurden zuvor entlötet, von massiven Flussmittelresten 
gereinigt und die Kanten des Schichtpressstoff-Trägermaterials 
entgratet. Das war zwingend nötig, die Platinen klemmten massiv in ihrem 
Aufnahmekäfig.

Wie im Schaltplan bereits vermerkt, sind die beiden 15V Z-Dioden incl. 
ihren Vorwiderständen durch zwei Spannungsregler L78M15CV und MC7915AC 
ersetzt, da können selbstverständlich auch andere Typen verwendet 
werden. Für die Netzklasse +VDC-15V, sie ist nur für die negative 
Speisespannung der CA3140AEZ zuständig, reicht auch ein schwächerer 
7915.

Wer genau auf dem Foto hinschaut erkennt, dass der Keramikkondensator C4 
mit 100pF fehlt. Er hatte einen kleinen Lack Abplatzer obwohl der 
Bauteiletester 92pF anzeigt. Der C4 unterdrückt etwaige hochfrequente 
Reglerschwingungen, er wird durch einen 100pF Glimmerkondensator ersetzt 
welcher gerade geliefert wurde.
Ein weiteres, neues Bauelement, dreistellig annotiert, R103 mit 1k. Er 
erschwert ebenso etwaige Reglerschwingungen.

Beide restaurierten Reglerplatinen funktionierten auf Anhieb.

Wie bereits genannt, dass eine Statron 3217 befindet sich momentan im 
Wiederaufbau, Stand 1979, mit meinen wenigen Änderungen.

Das zweite Statron, welches noch im maroden Zustand aber funktionsfähig 
ist, muss warten.

Für die neuen Reglerplatinen brauche ich den Schaltplan des 3217 von 
1986.

(dass genau Erscheinungsjahr dieses Gerätetypes kenne ich nicht, die 
dort verwendeten OpAmps erschienen um 1985)

Es geht weiter mit dem Schaltplan vom Statron 3217 ab 1986, die dortige 
Reglerplatine ist auch im 3216 eingesetzt. 😉

VG pbn

[Martin L. (makersting)]

Das ist was für Textlinguisten.

[Jörg K. (joergk)]

Martin L. schrieb:
> Das ist was für Textlinguisten.
Stimmt! Finde ich schön

[Torsten B. (butterbrotstern)]

Hut ab vor Deinem Fleiß und der Qualität! Von solchen Leuten profitiert 
die Menschheit. Danke fürs Veröffentlichen.
Ich ermuntere alle anderen Tüftler, ihre Werke der Allgemeinheit zur 
Verfügung zu stellen. Das Internet lebt vom Geben und Nehmen. So 
profitieren alle davon.

Hier mein Beitrag zu den ähnlich aufgebauten EA PS7150-04A und 
PS7032-20A:
Beitrag "Re: Netzteil EA-PS 7150-04A brummt - Fehler?" und folgende.
Und noch etwas zum kleineren 3205:
Beitrag "Statron 3205"

[Ralf X. (ralf0815)]

Martin L. schrieb:
> Das ist was für Textlinguisten.

Wer Probleme mit einem solchen LNG hat, freut sich 100%ig über so eine 
ausführliche Beschreibung.

[Armin X. (werweiswas)]

Auch wenn ich keines der Statron Geräte besitze.

Dennoch Danke für die ausführliche Beschreibung. Wenn man nicht ganz 
sattelfest in der Materie ist hilft diese Beschreibung sicherlich dem 
Einen oder Anderen sein Schätzchen vor dem Wertstoffhof zu bewahren.

Ja, es mag auch welche geben die die Nase über sooo altes Zeugs rümpfen.
Die mögen sich dann eben ein Keysight o.ä. kaufen und dies dann 
wegschmeißen wenns mal nicht mehr funktioniert.

[Peter (pbn)]

Hallo,

weiter geht es mit dem Statron 3217 (ab 1985/86).
Zunächst wieder der originale Schaltplan aus den bereits genannten 
DL-Links, ebenso leicht retuschiert, keine inhaltlichen Änderungen, als 
jpg.

Weiterhin der mit KiCad neu gezeichnete Schaltplan, so würde ich es 
heute bei einem Neuaufbau verdrahten.

Zur Schaltung.

Es kommen neue Bauelemente zum Einsatz.

Der Vor- und Hauptregler wurden auf eine einzige Leiterplatte 3217.1-1 
vereint. Die grundlegenden Reglerprinzipien sind gleichgeblieben, 
natürlich, warum etwas funktionsfähiges austauschen.
Im Leistungszweig ist der KD502 eingesetzt, der 20A Typ welcher bereits 
in meinem etwas älteren Gerät steckt.

Ja, und mein Lieblingsbauelement, das Relais. Ein gekapseltes, jetzt mit 
48V Gleichspannungsspule und nur noch mit zwei Umschaltkontakten.
Nein, da wird kein 10 Ohm Widerstand mehr zum Entladen der Elkobatterie 
geschaltet, das ist nicht mehr nötig, weil ein permanenter Bleeder mit 
150 Ohm permanent zu den Elkos verdrahtet ist. Prima, ein paar Watt 
Dauerwärme.
Das Relais schaltet nur noch die Messgeräte kurz sobald das Netzteil per 
Hauptschalter von Netz getrennt wird.

Unfassbar.

(im neu gezeichneten Schaltplan ist die Verdrahtung des Relais nicht 
mehr eingezeichnet)

Gleich geblieben ist die Einspeisung der kleinen negativen Vorlast mit 
dem 6k8 Widerstand aus eben dieser 48V Gleichspannung.

Die auffälligsten Neuerungen sind beim Vorregler ersichtlich. Die 
Transistoren sind durch zwei OpAmps B761 (TAA761) und B080 (TL080) 
ersetzt. Der B761 hat einen OC-Ausgang wobei der Emitter des 
Ausgangstransistors mit dem negativen Speisespannungsanschluss des 761 
intern verbunden ist. Der Ausgang des B761 ist mit bis zu 70mA 
belastbar.

Zur älteren 3217 Baureihe ist sofort ein verändertes Potentialdesign 
ersichtlich.

Wegen der jetzt notwendigen Potentialtrennung wird die gegenüber Vroh 
benötigte positive Zündspannung für die Thyristoren mittels einer 
weiteren Trafowicklung und Einweggleichrichtung erzeugt. Für die 
Potentialtrennung der mit dem B761 generierten Zündimpulse ist ein 
Optokoppler eingesetzt. Interessant sind die beiden Widerstände R22 und 
R23 welche den Zündstrom bestimmen. In der älteren Baureihe waren es 180 
Ohm, jetzt 33 Ohm.

Statron hat den Zündstrom deutlich erhöht.

Beim Hauptregler sind die beiden OpAmps A109 ersetzt durch B080 und 
B761, beide Entkopplungsdioden D10 und D11 sind zusätzlich an die 
Steckerleiste X4/7, X4/8 und x5/11 gelegt, im Original tif ist das nicht 
zu erkennen. Warum diese drei Punkte an die Steckerleiste gelegt sind 
ist momentan nicht ersichtlich.

Der jetzt alleinige Widerstand R3, welcher die Aufsteuerung für die 
Transistorkette Q8, Q9 und Q35 bewirkt, hat nur noch 1k und ist nicht 
mehr mit der Referenzspannung verbunden, dies ist völlig unnötig. Der 
723 wäre mit dem jetzt fließenden höheren Strom wahrscheinlich am Rande 
seiner Spezifikation. Der alte Punkt M1 ist infolge dessen niederohmiger 
ausgeführt, die OpAmps müssen höhere Ströme liefern, sie liegen aber 
immer noch im niedrigen mA-Bereich.

Ich kann dennoch zwei Fotos der Reglerplatine 3217.1-1 liefern, sie ist 
auch im 3216 (1989) eingesetzt.

Die Zählweise der beiden einzelnen, einreihigen Steckverbinder ist etwas 
gewöhnungsbedürftig. Auf der Platine ist Male, beide verdrahteten 
Buchsenleisten im Gerätekorpus sind mit einem einseitigen Führungsstift 
versehen. Die zwei auf den Fotos sichtbaren Führungslöcher zählen als 
Pin1, der erste danebenliegende Stift ist Pin2 usw.

Das dürfte reichen zum Statron 3217 der späteren Generation.
Im nächsten Posting geht es weiter zum Statron 3216.

VG pbn

[Route_66 H. (route_66)]

Torsten B. schrieb:
> Und noch etwas zum kleineren 3205:
> Beitrag "Statron 3205"

Hier mein aufgehübschter 3205.
* statt des V/A-Umschalters digitale Voltmeter eingebaut
* für deren Versorgung ein zusätzliches, erdfreies 2x9V Netzteil
* modernere LEDs für CV (grün) und CC(rot) gegen die lichtschwachen 
alten Funzeln getauscht
* diverse Elkos getauscht
* Schalter und Potis gereinigt und neu konserviert
* Kohleschicht-Einstellregler gegen Mehrgang-Metallschicht getauscht
* tschechische 723 gegen Marken-µA723 in DIP getauscht
* Alles neu justiert

[Peter (pbn)]

Route_66 H. schrieb:
> * tschechische 723 gegen Marken-µA723 in DIP getauscht

Genau!

Ist hier auch passiert. Die alten Reglerplatinen waren von Statron 
bereits auf den Einsatz einer DIP Ausführung vorbereitet.

VG pbn