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Reparatur eines Endverstärkers OMNITRONIC P-1000

 


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Vorwort

Im Herbst 2021 hatte ich die Gelegenheit, einen unzuverlässig funktionierenden Verstärker mit der Bezeichnung OMNITRONIC P-1000 zu reparieren - ein Gerät für den Einbau in ein 19"-Rack mit 2 Höheneinheiten und einer Masse von ca. 17kg.
Die Bezeichnung P-1000 steht hierbei für eine RMS-Ausgangsleistung von 1000 Watt, die sich laut Bedienungsanleitung zu je 500 Watt an 4 Ohm pro Stereo-Kanal aufteilen.

Leider findet man zu diesem Gerät noch weniger Informationen, als zum zuvor reparierten Xtension X 1000.
Auf der Rückwand ist als Hersteller die Firma OMNITRONIC SHOWEQUIPMENT GmbH genannt, hinter der sich die vom Xtension X 1000 bereits bekannte Firma Steinigke in Waldbüttelbrunn bei Würzburg als Hersteller und Großhändler solcher Geräte verbirgt.

Nach eigenen Angaben wurde der OMNITRONIC P-1000 bis 2009 vertrieben und auf deren Webseite werden sowohl eine Bedienungsanleitung als auch sog. "Servicedokumente" für die P-Serie zur Verfügung gestellt.


Das Problem:
Eine Bedienungsanleitung ist für Reparaturen wenig hilfreich und die Servicedokumente beschränken sich auf Schaltpläne zweier Versionen für den Endverstärker, von denen einer (Version 1.0) praktisch nicht lesbar ist und der andere (Version 2.0) für die Verstärker-Leiterplatte mit der Kennzeichnung P-1500-1# allenfalls in Fragmenten zutrifft und zudem auch unvollständig und fehlerhaft ist.
Ebenso fehlen Prüfpunkte und Angaben zum Abgleich der vorhandenen 9 Trimmpotentiometer.

Zum Netzteil und zur Leiterplatte für die LED-Aussteuerungsanzeige auf der Frontplatte gibt es überhaupt keine Informationen.
OMNITRONIC P-1000
Der OMNITRONIC P-1000

Wenn ein solches Gerät repariert werden soll, dann muss man praktisch ohne Unterlagen auskommen. Eigentlich ein Unding für ein Gerät, welches maximal vielleicht 20 Jahre alt ist - insbesondere auch im Hinblick auf die vorhandene CE-Kennzeichnung, mit der nicht zuletzt eine Dokumentationspflicht verbunden ist.


Aufbau des Verstärkers

Auf der Frontplatte befinden sich im wesentlichen 2 Potentiometer zur Einstellung der maximalen Lautstärke, die LEDs der Aussteuerungsanzeige und einige Status-LEDs.
Die Rückwand ist mit den Buchsen der Ein- und Ausgänge sowie mit einigen Schaltern zur Einstellung diverser Betriebsmodi bestückt.


Frontplatte
Frontplatte des OMNITRONIC P-1000
 
Rückwand
Rückwand des OMNITRONIC P-1000


Nach Entfernen des Deckelbleches blickt man in ein relativ übersichtliches und ordentlich aufgebautes Gerät.

Im Gegensatz zu älteren Geräten sind z. B. alle Verbindungen zumindest an einer Seite steckbar ausgeführt, was eine Reparatur erheblich erleichtert.
Nachteilig ist dagegen, dass mit Ausnahme der Bauteile an Frontplatte und Rückwand sämtliche Leiterplatten und Komponenten mit dem Bodenblech verschraubt sind - man kann also nicht "mal eben" das Bodenblech abschrauben, um z. B. an die Lötstellen zu gelangen.

Vorn in der Mitte befindet sich die Netzteil-Leiterplatte mit den 6 Ladekondensatoren, welche im positiven und negativen Versorgungszweig jeweils eine Kapazität von insgesamt knapp 15000µF ergeben.



Das Innere des Verstärkers
Das Innere des Verstärkers OMNITRONIC P-1000
Links und rechts der Netzteil-Leiterplatte sind die beiden Ringkern-Transformatoren sowie - etwas versteckt unter den roten, blauen und weißen Leitungen - die Gleichrichter zu erkennen.
Beide Stereo-Kanäle werden bei diesem Verstärker also getrennt versorgt.

Gemäß der Informationen in diversen Foren sind die beiden Ringkern-Transformatoren ein Hinweis darauf, dass es sich bei diesem Gerät um die "alte Version" bzw. um die "erste Serie" handelt.
Wenn das gleichbedeutend mit der Version 1.0 ist, dann ist gerade der Schaltplan dieser Version praktisch nicht lesbar - falls er denn überhaupt einigermaßen zutrifft, was ebenfalls keineswegs sicher ist.


Die Transformatoren werden über jeweils einen Heißleiter (NTC) eingeschaltet, welche nach etwa zwei Sekunden von einem Relais überbrückt werden. Dieser Soft-Start dauert zwar etwas länger, als die Methode mit dem Vorwiderstand, ist m. E. aber eleganter.
Die Lautsprecher-Ausgänge werden nach ca. 4 Sekunden freigegeben.

Der gesamte hintere Bereich wird von der Verstärker-Leiterplatte eingenommen, auf der sich auch die beiden Kühlkörper der Treiber- und Endtransistoren befinden.
Die Kühlkörper sind vergleichsweise klein und werden von je einem temperaturgesteuerten 24V-Lüfter zwangsgekühlt.

Die Endstufe besteht aus den Komplementärtransistoren C5198 (NPN) und A1941 (PNP), von denen jeweils 5 Stück parallel geschaltet sind.
Die Treibertransistoren befinden sich unterhalb der Kühlkörper und sind deshalb von oben nicht sichtbar.

Des weiteren sind auf der Verstärker-Leiterplatte insgesamt 9 Trimmpotentiometer verbaut, zu denen es keine Hinweise zur Funktion und zur Einstellung gibt. Es wurde lediglich herausgefunden, dass die auf der Leiterplatte mit VR103 und VR203 bezeichneten Trimmer der Einstellung des Ruhestromes und die Trimmer VR105 und VR205 der Einstellung der Schaltschwellen für die Lüfter und den Protect-Modus dienen.


Fehleranalyse

Der Beschreibung nach hat der Verstärker zwar grundsätzlich funktioniert, ist aber aus unerklärlichen Gründen zeitweise auf Störung gegangen - ein Verhalten, für das ein Wackelkontakt oder möglicherweise auch ein Temperatureffekt als Ursache angenommen werden kann.

Beim Hantieren mit dem Gerät und den damit verbundenen Erschütterungen konnte der Fehler reproduziert werden, was nun eindeutig für einen Wackelkontakt sprach.
Zeitweise wurden auch die beiden Lüfter eingeschaltet, an denen eine schwankende Drehzahl zu beobachten sowie vermeintliche Lagergeräusche zu hören waren.

Beim "Abklopfen" der einzelnen Bauteile stellte sich heraus, dass sich einer der Leistungstransistoren auf der Verstärker-Leiterplatte sehr leicht bewegen ließ - er steckte so locker in den Lötstellen, dass man ihn beinahe mit den Fingern aus der Leiterplatte ziehen konnte.
Dies passt wiederum zu einer Information, die ich in einem Forum gefunden hatte - demnach soll die Qualität der Lötstellen bei diesem Gerät nicht die Beste sein.

Über die Ursache schlechter Lötstellen lässt sich trefflich spekulieren, aber kein Hersteller wird sich mit Absicht solche Probleme einhandeln. Auch wenn es nur ein schwacher Trost ist gibt es m. E. eine recht plausible Erklärung für schlechte Lötstellen in Geräten aus dieser Zeit.

Den vorliegenden "Indizien" nach müsste der Verstärker zwischen den Jahren 2000 und 2005 entstanden sein - ein Zeitraum, in dem die Elektronik-Industrie lernen musste, mit bleifreiem Lötzinn umzugehen.
Bleifreies Lötzinn lässt sich schlechter löten und braucht zudem eine höhere Temperatur, als bleihaltiges Lot. Die Temperaturprofile waren entsprechend anzupassen und das hat insbesondere bei größeren Bauteilen anfangs nicht immer zufriedenstellend funktioniert. Hinzu kommt, dass bei Geräten der Unterhaltungselektronik aus Kostengründen nicht so intensiv geprüft wird, wie z. B. bei industriell eingesetzten Geräten.
Sollte sich diese Annahme bestätigen, dann war mit etlichen weiteren schlechten Lötstellen in diesem Verstärker zu rechnen.

Um an die Lötstellen zu gelangen musste die Verstärker-Leiterplatte aber erstmal ausgebaut werden.



Ausbau der Verstärker-Leiterplatte

Zunächst wurden der Kabelbaum fotografiert und insgesamt 7 Kabelbinder entfernt.

Anschließend wurden eine Skizze der Verstärker-Leiterplatte angefertigt und die zu trennenden Stellen mit Nummern versehen. Entsprechend dieser Nummern wurden auch die angeschlossenen Leitungen mit Aufklebern gekennzeichnet.

Danach wurden insgesamt 11 Leitungen gelöst, was angesichts der Steckverbindungen kein Problem war. Die 4 Leitungen der Stromversorgung sind allerdings eingelötet und deshalb auf der Netzteil-Leiterplatte zu trennen.

Auf der Rückwand befindet sich der Limiter-Schalter, dessen Anschlüsse ebenfalls mit der Verstärker-Leiterplatte verlötet sind - dieser Schalter wurde ausgebaut und auf die Leiterplatte gelegt.


Des weiteren sind an der Rückwand insgesamt 4 Eingangsbuchsen zu lösen, die mit der Leiterplatte verlötet sind.

Im nächsten Schritt sollte die Rückwand abgenommen werden - das erleichtert später das Herausnehmen der Verstärker-Leiterplatte.
Hierzu sind insgesamt 4 Schrauben an den Seitenblechen sowie 5 Schrauben an der Bodenplatte zu entfernen. Die Rückwand kann anschließend hochgeklappt und im vorderen Bereich abgelegt werden.
Rückwand
Die hochgeklappte Rückwand
Nach diesen Vorbereitungen kann die Verstärker-Leiterplatte leicht ausgebaut werden.
Hierzu sind insgesamt 5 Schrauben zu lösen, die von der Bestückungsseite zugänglich sind.
Danach sind insgesamt 8 Schauben am Bodenblech zu lösen, mit denen die Kühlkörper befestigt sind. Hierbei kann es sein, dass sich ein mit dem Kühlkörper verschraubter Befestigungsbolzen mitdreht - dieser kann mit einer Zange oder einem passenden Schlüssel festgehalten und nach Entnahme der Leiterplatte wieder festgezogen werden.
Insgesamt scheint diese Konstruktion mechanisch etwas überbestimmt zu sein, was zu mechanischer Belastung der Lötstellen der Leistungstransistoren führen könnte.

Ein echter Kritikpunkt ist die Leiterplatte selbst, die für das Gewicht der Kühlkörper viel zu dünn ist. Jede Bewegung führt zur Verformung der Leiterplatte und erhöht die Gefahr von Leiterbahnbrüchen - hier wär mindestens die doppelte Dicke angebracht gewesen.


Prüfung und Reparatur

Wenn man die Leiterplatte vor sich liegen hat, dann sieht die Lötseite - abgesehen von ein paar dunkleren Stellen - auf den ersten Blick gar nicht so schlecht aus.


Bestückungsseite
Die Bestückungsseite der Verstärker-Leiterplatte
 
Lötseite
Die Lötseite der Verstärker-Leiterplatte


Erst auf den zweiten Blick offenbart sich das Dilemma:
Man findet reihenweise aufgebrochene und zerstörte Lötstellen in Verbindung mit abgelösten Leiterbahnen, vorwiegend an größeren Bauteilen wie Leistungstransistoren und einigen Widerständen, die mit der Leiterplatte über die Lötwelle gelaufen sind. Angesichts dessen grenzt es fast an ein Wunder, dass der Verstärker zeitweise überhaupt noch funktioniert hat.

Auch diesbezüglich erweist sich die Leiterplatte als massiver Kritikpunkt.
Bei größeren Bauteilen - insbesondere auch dann, wenn sie heiß werden - wären größere Lötaugen und breitere Leiterbahnen deutlich sinnvoller gewesen. Das erhöht die mechanische Stabilität und sorgt für eine bessere Verteilung der Wärme. Gerade im Bereich der 4 auf der Leiterplatte als R191, R192, R193 und R194 bezeichneten Widerstände ist genug Platz dafür.

Die Lötstellen der nachträglich bestückten und manuell gelöteten Bauteile sind dagegen einwandfrei.
Hier scheint sich obige Annahme zu bestätigen, dass die automatische Lötung - dem optischen Eindruck nach tatsächlich mit bleifreiem Zinn - nicht zuverlässig funktioniert hat.


Aufgebrochene Lötstellen
Aufgebrochene Lötstellen
 
Zerstörte Lötstellen
Zerstörte Lötstellen mit abgelöster Leiterbahn


Defekte Bauteile kann man austauschen, eine kaputte Leiterplatte ist dagegen meist ein wirtschaftlicher Totalschaden.
Im Rahmen einer Reparatur kann man nur versuchen, möglichst alle defekten Lötstellen zu finden und ordentlich nachzulöten - und hoffen, dass durch den Verzug beim Bewegen der Leiterplatte keine Risse in den Leiterbahnen enstanden sind.


Die 4 besagten Widerstände werden betriebsmäßig sehr warm bis heiß, was auf Dauer zur Zerstörung der Lötstellen und zum Ablösen von Leiterbahnen in diesen Bereichen geführt hat. Der Farbkodierung nach haben sie einen Wert von 590 Ohm und eine Toleranz von 5% (grün weiß braun gold) bei einem Durchmesser von 5mm und einer Länge von 15mm. Gemessen wurden Werte zwischen 560 und 570 Ohm, welche gerade noch im Toleranzbereich liegen.
Es sind jeweils zwei Widerstände in Reihe geschaltet und liegen an einer Spannung von 60 Volt; an jedem Widerstand wird somit eine Leistung zwischen 1,5 und 1,6 Watt umgesetzt.

Als Reparaturmaßnahme wurden die Widerstände auf eingepresste Lötstifte gesetzt, welche großzügig miteinander und mit den intakten Leiterbahnen verlötet wurden. Das entlastet die Leiterplatte und reduziert die Wärmeübertragung auf die Leiterbahnen.


Widerstände
Widerstände auf Lötstiften ...
 
Lötseite
... und deren Lötseite


Die Prüfung der beiden 24V-Lüfter ergab, dass einer noch intakt war - dieser wurde im Gerät belassen.

Lagerung des Lüfters
Der Zugang zur Lagerung des Lüfters
Bei dem anderen Lüfter bestätigte sich die bereits vorher bemerkte Schwergängigkeit in Verbindung mit einer schwankenden Drehzahl.

Da sich die Beschaffung des selben Typs als relativ aufwändig herausstellte, wurde der Gummipfropfen unter dem Etikett entfernt und die Lagerung mit einem speziellen Sinterlager-Öl geschmiert, welches seinerzeit z. B. auch bei Motoren von Tonbandgeräten eingesetzt wurde.
Danach lief auch dieser Lüfter wieder einwandfrei und konnte im Gerät belassen werden.

Als Ursache des anfangs festgestellten vermeintlichen Lagergeräusches erwiesen sich die unzureichend angezogenen Befestigungsschrauben der Lüfter.


Inbetriebnahme

Zunächst wurde die Leiterplatte provisorisch eingebaut und angeschlossen und der Verstärker eingeschaltet. Hierbei wurde weder eine Störung festgestellt noch war das Gerät erschütterungsempfindlich - der Wackelkontakt war offenbar behoben.

Danach wurde der Verstärker für ca. 1 Stunde im Leerlauf betrieben, um einen Temperaturausgleich zu bewirken. Hierbei wurde festgestellt, dass die Kühlkörper von Channel 2 deutlich wärmer wurden, als die Kühlkörper von Channel 1. Die Messung der Leerlaufströme ergab einen Wert von ca. 76mA für Channel 1 und den etwa 3-fachen Wert von nahezu 240mA für Channel 2.

Als Leerlaufstrom wird hier der gesamte Strom bezeichnet, der von jedem Endverstärker ohne Eingangssignal aufgenommen wird und ist nicht zu verwechseln mit dem Ruhestrom der Endtransistoren - dieser ist nicht bekannt und wär sowieso nur sehr umständlich zu messen bzw. einzustellen. Da die Kühlkörper aber im Wesentlichen von insgesamt 10 Endtransistoren erwärmt werden ist anzunehmen, dass der Ruhestrom der Endtransistoren von Channel 2 zu hoch war.
Um die Kühlkörpertemperatur beider Kanäle anzugleichen wurde der Leerlaufstrom von Channel 2 mit dem Trimmpoti VR203 auf etwa 120mA reduziert.

Danach wurden die Lautsprecherausgänge mit jeweils einem 4-Ohm-Lastwiderstand beschaltet und auf beide Kanäle gleichzeitig ein sinusförmiges Signal (1 kHz) eingespeist; die Überwachung der Ausgangsspannung erfolgte hierbei mit einem Oszilloskop.
Beide Kanäle arbeiteten einwandfrei und vor allem traten auch keine unerwünschten Schwingungen auf - der Verstärker war somit wieder funktionstüchtig.

Der nachfolgende Leistungstest hat gezeigt, dass die angegebene Leistung von 2 x 500 Watt an 4 Ohm - aus welchen Gründen auch immer - nicht ganz erreicht wurde.
Nach meiner Messung setzte die Begrenzung bereits bei einer Ausgangsspannung von etwa 120VSS ein, woraus sich eine Leistung von "nur" 2 x 450 Watt errechnet.

Mit einem Dauertest sollte abschließend die korrekte Funktion der Zwangskühlung geprüft werden und ein solcher Test ist in Ermangelung geeigneter Lastwiderstände nur bis zu einer Leistung von etwa 100 Watt pro Kanal möglich - diese Leistung war für den Test aber nicht erforderlich.
Bereits bei einer Ausgangsleistung von nur 2 x 50 Watt hat es selbst im relativ kühlen Hobbyraum kaum eine Minute gedauert, bis beide Lüfter nahezu zeitgleich anliefen, und erst ab einer Leistung unterhalb 2 x 20 Watt wurden sie zwischendurch zeitweise abgeschaltet.
Man kann also davon ausgehen, dass bei einem Gerät, welches z. B. im Sommer bei etwas höherer Umgebungstemperatur betrieben wird und/oder im Rackschrank eingebaut ist, die Lüfter auch ohne nennenswerte Leistungsabgabe praktisch ständig eingeschaltet sind und der Verstärker entsprechende Geräusche verursacht.
Ob das seine Richtigkeit hat, sei dahingestellt - die temperaturabhängige Steuerung der Lüfter funktionierte jedenfalls und deshalb wurde an dieser Stelle alles so gelassen, wie es war.




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(Letzte Aktualisierung: November 2021)
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