Übersicht Deckel FP4NC:

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Reglerkarte 038030

Ebenfalls eine hochbelastete Baugruppe ist der Servoverstärker. Dies ist eine rein analog aufgebaute Baugruppe mit einzelnen Regel- und Verstärkerkarten pro Achse.
Leider sind die Abgleichdaten von der Baugröße des Motors abhängig. Bei Problemen mit dem viel größeren Z Motor ist kein Plug&Play möglich. Die Deckel Steuerung lässt nämlich zu, dass nur ein Servokanal gesteckt ist. Zwischen X und Y kann man die Regelkarten tauschen und so bin ich auf die fehlerhafte Regelkarte gekommen. Die Y und Z Motoren ließen sich bei mir nur in eine Richtung verfahren. In die andere ging die Maschine in einen Geschwindigkeitsfehler. Viele Karten haben nach Jahrzehnten da Problem plötzlich in den FP01 Fehler zu schalten. Meist ist das aufgrund der Alterung der Bauteile und damit ein Verschieben der Arbeitspunkte. Bei dem Servoverstärker lohnt es sich daher bei Problemen, alle Bauteile zu wechseln, was inzwischen vom Material ein geringer Posten ist, zeitlich aber etwas aufwändig ist. Nicht selten haben die ein oder anderen "Techniker" einen ESD Schaden an der Steuerung erzeugt, was nach Jahren/Jahrzehnten nun für Probleme sorgt.
Also erst mal wieder eine Test Station gebaut und die für Musiker bekannte Eingangsschaltung betrachtet: Das Signal aus der NRP (=Sollwert) wird massefrei und symmetrisch auf der Karte verarbeitet. Siehe auch im professionellen Audiobereich oder die Produkte der Firma Burmester, die erklären schön, die Vorteile der symmetrischen Signalverarbeitung.

R27 und R30 werden relativ heiss, da leidet die Leiterplatte. Bei späteren Karten wurden diese Widerstände durch Metallfilmausführungen ersetzt und etwas von der Leiterplatte entfernt eingelötet. Sollte man immer gleich machen.

Die 140 und 230V Version ist übrigens identisch.

Die Eingangs-OP's sind als Differenzverstärker geschalten. C41 und C22 sind als RC Tiefpass geschalten, um höherfrequente Störungen kurzzuschließen. Der Verstärkungsfaktor wird mit folgenden Potis eingestellt:
Für den Sollwert (A20 Pins 1, 2, 3) ist das das Poti R144 so einzustellen, dass bei maximaler Ansteuerungsspannung der Sollwert vor der Mischstufe +/-10V Beträgt (SW1, das mittlere Poti an der Frontplatte). Bei der Deckel ist damit die Sollwert Eingangstufe auf Verstärkungsfaktor 1 abzugleichen.
Der Motortacho geht auf A18 (Pins 5, 6, 7), der Verstärkungsfaktor ist per Widerstände auf 0,15 gewählt (X: 0,15, Y:0,14, Z: 0,24), Korrekturen werden über Poti R143 (T an der Frontplatte) gemacht.
Wenn die Maschine steht und alle Eingangsgrößen korrekt sind, sollte direkt am OP Ausgang der Wert 0V betragen. Man kann mit R146 auch Fehler des D/A Wandlers ausgleichen, damit die Maschine ruhig steht (und die Fehler der nachfolgenden Stufen...). Ist der D/A Wandler aber defekt und driftet ständig, ist nur noch ein Wechsel des DA Wandlers sinnvoll.
Wir verwenden in der FP4NC nur einen Sollwerteingang. Damit kann man zur Erhöhung der Zuverlässigkeit eigentlich den OP A18, Pins 1, 2, 3 lahmlegen, indem man den Widerstand R76 entfernt.

Über das Poti R146 kann dann der Summen-Offset eingestellt werden. Das heisst, hier kann man wieder die Eingangsstufe gezielt so verstimmen, dass die folgenden Fehler in der Reglerkarte kompensiert werden. Bei mir waren alle Karten komplett um V vertrimmt. Die Funktion von A20 (Pins 5, 6, 7) ist dann der Addierer (wie bei einem Mischpult) von Soll- und Tachowert. Die Grundverstärkung hängt von R79/80 und R75/76/77 ab. Dieser ist auf x27/x27/x20 (X, Y, Z-Achse) voreingestellt. Sollten hier grobe Änderungen gemacht werden, sollte bei definierter Vorschubfahrt (z.B. 100mm/min) auch der Istwert gemssen werden und ev. über diese Widerstände nachkorrigiert werden, damit die Schnittwerte stimmen.

Der Tacho hat übrigens einen linearen Zusammenhang von Drehzahl zu Ausgangsspannung.

Ein weiterer typischer Schaden bei den alten Geräten: gebrochene Pins durch Vibration. Bei mir war ein TDA1410/1420 defekt, die Y Achse ist nur nach hinten gefahren. Auch hier Vorsicht, die Ersatzteile lagen von 5-40 Euro pro Bauteil, Suchen lohnt sich. Ich habe mit mit diesem "obsoleten" Bauteil noch eingedeckt :-)

Am Testsockel kann man die Eingangswerte hinter den OP Eingängen messen und die Karte in der Maschine abgleichen. Geht die Karte gar nicht, oder schaltet die Maschine sofort wieder ab und meldet eine FP01, dann muß die Karte erst mal auf eine Test Station, um Stück für Stück grobe Fehler zu suchen.

Zur Überprüfung und Vergleich habe ich hier die Abgleichbauteile archivert.

Bis hier ist es ja noch recht einfach gewesen...erst mal ohne Analyse weitere Potis:
R145 (i NORM): wenn die Karte außerhalb des Racks nur mit Versorgungsspannung betrieben wird, muß mit diesem Poti der Offset (nach Warmlauf der Karte) auf 0 korrigiert werden. R90 ist ein spezifischer Widerstand (Abgleich ab Werk), der den Verstärkungsfaktor einstellt. Der ist beim Austausch der Karte auf die Neue wieder zu übernehmen. Hier wird der Kurzschlussstrom überwacht und die Karte ggf. abgeschalten.
R142 (I²t Ref) ist für den Referenzwert der Kurzschlussüberwachung zuständig.

Die Internetgemeinde hält zusammen, Stefan Baetz hat mir von seinem Regler Projekt erzählt. Er hat die drei Regelkarten selber noch mal nachgebaut und einen neuen Schaltplan gezeichnet, den er der Internetgemeinde zur Verfügung stellt. Drei Karten haben ihn mit Material und Leiterplatte 200 Euro und 18 Arbeitstage gekostet. Das günstigste Händlerangebot wäre dann 1500 Euro gewesen ;-).
Für diese selbstlose Spende einen gut lesbaren Schaltplan zur Verfügung zu stellen hätte er gerne einen Tipp, welche IC's hier auf dem Wandler verwendet wurden. Wie üblich bei Pipi Geräten wurde überall die Typenbezeichnung entfernt.