Jeder eingefleischte Elektroniker kennt den Spruch: "Wenn etwas sofort funktioniert, dann stimmt was nicht!" Sicher - die
Fehlersuche kann bei manchen Projekten interessanter sein, als der eigentliche Aufbau. Ich
meine aber, daß man es damit keinesfalls übertreiben soll.
Aus eigener langjähriger Erfahrung kenne ich das Gefühl nur zu gut das eine oder andere "Objekt"
mit kühnem Schwung dem Mülleimer oder dem (hoffentlich geöffneten) Fenster überantworten zu wollen. Solch
brutal-finale Affekthandlungen schaffen für den Moment zwar eine gewisse Genugtuung, doch die
Frage nach der Ursache des Fehlschlages bleibt damit - leider - offen...
Damit sich solch traumatischen Erlebnisse in Grenzen halten, möchte ich hier zu diesem Thema
einige meiner praktischen Erfahrungen veröffentlichen. Sie sind garantiert kostenlos!
Der geneigte Surfer möge aber bitte nicht jedes Wort auf die Goldwaage legen, denn ein wenig
Spaß muß schließlich auch noch sein.
Hilfs- und Prüfschaltungen
Löten - allgemeinverständlich
Fehler finden und beseitigen
1. Die Fehleranalyse
Vor allem unter Einsteigern ist die Meinung dass eine Schaltung auf Anhieb funktionieren wird, wenn
man sie exakt nach Bauanleitung aufbaut, weit verbreitet. Das mag für kleine Baugruppen
zutreffen, bei komplexeren Systemen wie etwa Transceivern gestalten sich die Verhältnisse allerdings etwas
anders.
Grob eingeteilt ergibt sich bei den Ursachen folgendes Bild: An erster Stelle stehen Bestückungsfehler,
dicht gefolgt von Löt- und Verdrahtungsfehlern. Hingegen spielen die allseits
gefürchteten Bauteildefekte eine eher marginale Rolle. Diese inoffizielle Statistik resultiert aus den
Ergebnissen der Inbetriebnahme einiger hundert Geräte.
Häufige Bestückungsfehler sind Bauteilverwechslungen (Farbcode bei Widerständen) und das
Vertauschen der Anschlüsse bei Transistoren, wobei HF-Transistoren im TO-131
Gehäuse (BF961, 981 etc.) zu den Spitzenreitern zählen.
Typische Lötfehler sind Zinnbrücken und nicht richtig gelötete Bauteile. Zinnbrücken
bilden sich gern, wenn zu wenig Flußmittel verwendet wird. Das im Lötzinn enthaltene Flußmittel
reicht mitunter nicht aus.
2. Die Fehlersuche - im allgemeinen
Prinzipiell gibt es zwei Methoden, nämlich die systematische und die empirische
Fehlersuche. Letztere ist, genau betrachtet, eine zwar unwissenschaftliche,
aber in seltenen Fällen durchaus wirkungsvolle Handlung eine Schaltung zum Leben zu erwecken.
Sie sollte jedoch äußerst sparsam und mit Umsicht eingesetzt werden, denn gewisse Nebenwirkungen
sind nicht auszuschließen. Wenden wir uns also besser der systematischen Fehlersuche zu.
Zunächst die übliche Checkliste:
- Wurden alle erforderlichen Bauteile ordentlich bestückt (Lötstellenqualität)?
- Sind die Bauteile gemäß Bestückungsplan eingelötet und montiert -
Elkopolarität (!)?
- Sind wirklich alle Beinchen der IC´s bzw. Fassungen angelötet?
- Gibt es Differenzen zwischen Schaltplan und Bestückung?
Bis jetzt sind wir noch ohne Meßmittel ausgekommen, aber nun wird´s ernst. Das wichtigste
Meßgerät für den Elektroniker ist das Multimeter. Ebenso wichtig sind zwei vernünftige
Meßleitungen nebst Anschlußklemmen bzw. Prüfspitzen.
Die nachfolgenden Hinweise beziehen sich auf Baugruppen und Geräte, die mit Niederspannung versorgt werden.
Arbeiten an Netzspannung führenden Teilen darf nur der Fachmann ausführen!
Die meisten Selbstbau-Projekte werden heute mit 12 bis 24 V Gleichspannung versorgt, bei den
Bausätzen von KN-Electronic ist es - bis auf die FET-Endstufen - eine Gleichspannung von
5 bis 14 V.
Das bedeutet aber keinesfalls, dass man sorglos mit der Technik umgehen kann. Kurzschlüsse und
Verpolungen können auch bei Niederspannung mitunter recht unangenehme Auswirkungen haben.
Bei der Inbetriebnahme ist deshalb ein Regelnetzteil mit Strombegrenzung sehr hilfreich. Außerdem
sollte, falls das die Schaltung erlaubt, die Spannung zunächst langsam hochgefahren werden.
Nach dem Anschließen des Kandidaten - Polarität beachten!! -
hat sich folgende Vorgehensweise bewährt:
- Messen der Stromaufnahme - bei wesentlich höheren Strom (ab ca. 50 %) als in der
Bauanleitung angegeben, sofort abschalten!
- Beobachten des Stromes - bleibt er in etwa konstant oder steigt er an ?
- Erste Funktionsprüfung, wozu bei Baugruppen mit einer Stromaufnahme ab etwa 100 mA auch
die "Schnüffelprobe" gehört. Das ganze natürlich unter ständiger
Beobachtung des Stroms, als Zeitdauer sind 10 Minuten zu veranschlagen. Es versteht sich,
daß bei Fehlfunktionen wie etwa schneller Stromanstieg bzw. "Rauchzeichen" sofort
abgeschaltet wird.
- Funktionsprüfung bei Nennspannung und mit den angegebenen Ein- bzw.
Ausgangssignalen.
Der letzte Punkt ist gewissermaßen die Stunde der Wahrheit, denn hier zeigt sich ob das Teil wirklich so
funktioniert wie man sich das vorstellt. Ist das nicht der Fall, ist Ursachenforschung angesagt.
Ein kleiner Trost für all diejenigen, die das betrifft: Solche Fälle treten viel häufiger
auf, als in diversen Gesprächsrunden zugegeben wird. Auch Internetforen sind nur eine begrenzte
Hilfe - sofern nicht zufällig der Entwickler selbst angesprochen werden kann.
3. Die Fehlersuche - im Detail
Dazu muss man wissen, dass ab einer bestimmten Zahl von Bauteilen (rein statistisch gesehen)
ein Gerät gar nicht mehr funktionieren kann. Der Techniker betrachtet diese Angelegenheit aber völlig
anders, und die tägliche Praxis gibt ihm immer wieder recht.
- Jede elektronische Schaltung kann man sich als eine Abfolge von Funktionseinheiten vorstellen,
man bezeichnet diese auch als "Blöcke" oder "Stufen". Bei umfangreicheren Schaltungen
liegen meistens Blockschaltbilder bei.
- Als erstes ist der Fehler deshalb einzukreisen, also der Block herauszufinden, der nicht
richtig funktioniert.
Natürlich weiß ich dass dies leichter gesagt, als getan ist. Es gibt hier eigentlich
nur eine sichere Methode, und das ist die Signalverfolgung.
Grundvoraussetzung ist jedoch, dass man die Funktion der Schaltung verstanden hat. Das muss nicht unbedingt
bis ins Detail gehen. Wichtig ist auch, daß entsprechende Meßpunkte zugänglich sind.
Oft lassen sich diese dem Blockschaltbild entnehmen.
- Prüfen Sie als erstes, ob an den verschiedenen Stufen die richtige Betriebsspannung
anliegt.
- Die allseits beliebten Festspannungsregler (78Lxx, 78xx) sind schon oft als
Fehlerquellen überführt worden...
- Bei IC´s sind die entsprechenden Pin´s - möglichst direkt am IC - sowohl auf
Betriebsspannung als auch auf Masseverbindung zu prüfen. Oft kommt es nämlich vor,
daß ein IC "in der Luft" hängt, also die Masseverbindung fehlt.
- Ein besonders heimtückischer Fehler kann auftreten, wenn sich beim Einstecken des
IC in die Platine bzw. Fassung unbemerkt ein Pin nach innen umbiegt.
- Fehlende oder falsch ausgeführte Masseverbindungen verursachen in der Hochfrequenztechnik
mitunter sehr bizarre Fehlerbilder und nicht selten sind Bauteilausfälle die Folge.
- Wenn in der Schaltung Steckverbindungen eingesetzt sind, prüfen Sie diese auf eventuelle "Wackler".
Besonders Billigprodukte sind hierfür recht anfällig.
Fortsetzung folgt...