Reinigung und Pflege von HF-Steckverbindern

Da ich gerade ein neues, altes Cal-Kit für den (ebenfalls neuen, alten) VNA bekommen habe, kam das Thema Reinigung, Pflege und Wartung von hochwertigen HF-Steckverbindern auf meine Tagesordnung. Speziell bei höheren Frequenzen kann eine solide Dreckschicht das Messergebnis schon signifikant beeinflussen. Insbesondere bei empfindlichen Messungen, wie der Reflektion eines recht guten Abschlusswiderstandes, kann der Einfluss gut sichtbar sein.

 

 

 

 

 

 

HF-Stecker haben die Eigenschaft mit der Zeit so eine schwarze Dreckschicht anzusetzen. Woher die genau kommt, ist mir unbekannt, es ist aber irgendwie immer diese schwarze Pampe. Vermutlich ist es Staub, Metallabrieb und Hautfett. Wohl auch ein Grund warum an nicht wenigen Vektor-Netzwerkanalysatoren Handschuhpflicht herrscht.

 

Als Grundlage dieses Artikles kann man die (uralte) Application-Note 326 von HP sehen. Dort gibt es ausführliche Beschreibungen zu einzelnen Steckertypen. Als bestes Reinigungsmittel wird flüssiges Freon (FCKW) empfohlen, damit bewirbt man sich aber nicht gerade als Umweltengel. 🙂

Alternativ wird Isopropanol genannt. Das ist auch meine Wahl: Leicht zu bekommen (auch hochrein), nicht giftig und auch zu Hause händelbar.

Anritsu, der Hersteller meines Cal-Kits, empfiehlt “Denatured Alcohol”, also Brennspiritus. Diese Wahl finde ich persönlich etwas seltsam, denn a) ist Brennspiritus meines Wissens nach etwas aggressiver als Isopropanol und b) enthält er irgendwelche Additive zur Vergällung, die dann auf den Kontaktflächen verbleiben oder chemisch reagieren. Ich habe mal gelesen, dass diese Additive auch korrosiv wirken können, weshalb Brennspiritus generell nicht für die Reinigung von Elektronik empfohlen sei. An anderer Stelle stand, dass teilweise Aceton mit drin ist, und das will ich nun wirklich nicht an meinen Bauteilen haben. Aceton greift viele Kunststoffe in sehr kurzer Zeit an und die Halterungen der Innenleiter von Steckverbindern mit Luftdielektrikum sind soweit ich weiß nicht aus Teflon. Hier bin ich aber gerne auch für Korrekturen zu haben, vielleicht mache ich ja mit Isopropanol auch alles falsch und riskiere Schäden an Geräten und Bauteilen?!

Hier sieht man einen 3,5 mm Testport meines VNA

In 3,5 mm-GND-Kontaktfläche hat sich dieser dunkle Dreck abgesetzt, dies gilt es zu Reinigen.

Nach einer vorsichtigen Reinigung sieht die Kontaktfläche dann so aus:

Man sieht gut, dass der Dreck recht gut ab gegangen ist und nun das Metall wieder frei liegt.

Nur wie wird sowas gemacht? HP empfiehlt spezielle Tücher und Wattestäbchen, die man bei Ihnen kaufen konnte. Die Dinger gibt es bestimmt auch heute noch bei Keysight, nur für den Heimbastler zu wohl eher wenig attraktiven Preisen. Wattestäbchen hat aber auch hierzulande jeder zu Hause und die Dinger sind netterweise gegen erstaunlich viele Lösemittel resistent. Also eigentlich gut geeignet, aber:

So wird das nichts 🙂

Ich behelfe mir mit einem kleinen Trick, ein Wattestäbchen, ein Zahnstocher und etwas(!) Isopropanol.

Von dem Wattestäbchen wird mit den Fingern ein bisschen was abgezupft.

Hier sollte man Handschuhe tragen, um die Watte nicht beim Hantieren mit Hautfett zu verunreinigen.

Die abgezupfte Watte kann man dann, wie Spagetti mit der Gabel, auf die Spitze des Zahnstochers aufwickeln, zwischen den Fingern etwas drehen zum Verfestigen, und schon hat man sich ein Mini-Wattestäbchen gebaut:

(Zweihändig geht’s besser 🙂 )

Ein ganz kleiner Dip ins Isopropanol, die Watte soll nur feucht sein. Ich habe mir mal so eine Pumpflasche gekauft, die ist für sowas wirklich praktisch, in der Kappe bildet sich nach einem Pumphub ein kleiner See in den man das Wattestäbchen eintunken kann. Kann ich absolut empfehlen, die Dinger kosten nicht die Welt.

Mit dem feuchten Wattestäbchen dann vorsichtig kreisend den Stecker reinigen. Aber höllisch aufpassen nicht den Innenleiter zu verbiegen.

Quillt eine Menge Isopropanol aus der Watte, war es zu viel. Das Beste ist, wenn gar kein Reinigungsmittel in den Stecker eindringt. Erstens könnte das Lösemittel irgendwas beschädigen und zweitens wird der Dreck im Zweifel nur in den Stecker rein gespült und bleibt dort für immer. Daher würde ich auch nie irgendwelche Sprays direkt in den Stecker sprühen, da rutscht der Dreck auch nur tiefer ins Innere und verursacht letzten Endes nur noch mehr Ärger.

Ich nehme immer den Stecker in die linke Hand und den Zahnstocher in die Rechte und lasse den Zahnstocher dann zwischen den Fingern kreisen. So kann man sehr schön am Rand entlang fahren und rotiert gleichzeitig die Watte.

Wichtig: Den Zahnstocher sehr vorsichtig und gerade einführen. Niemals schräg in den Stecker rein, dann läuft man Gefahr unabsichtlich den Innenleiter zu verbiegen.

Hier ein Beispiel von der Menge an Dreck, die ich aus einem Satz des Cal-Kits heraus geholt habe. Man sieht, es hat sich gelohnt, da sammelt sich schon einiges an. Die Kontaktflächen sind alle wieder blank. Man sollte dann etwas warten, dass alles Reinigungsmittel sicher rückstandslos verdunstet ist, bevor man die Plastikkappen wieder aufsteckt.

Die Gewinde außen reinige ich immer mit einem Pinsel und etwas Isopropanol, einfach den Dreck heraus bürsten. Wie man sieht, verschwindet der schwarze Dreck auch vollständig und die schöne, vergoldete Oberfläche kommt wieder zum Vorschein.

Bei keinem der beiden Reinigungsvorgänge sollte man irgendwie Kraft aufwenden. Es ist eine Aufgabe, die durchaus etwas Geduld erfordert. Aber wenn man sich den Wert eines einzelnen Bauteils mit 3,5 mm/2,92 mm Steckern vergegenwärtigt (selbst ein einfacher f-f Adapter kostet schnell über 50€!), was sind da schon fünf Minuten mehr oder weniger bei einer Reinigung, die vielleicht einmal im Jahr nötig ist.

Ich hoffe, dass dies für den einen oder anderen hilfreich ist.

Bis dahin beste 73.

 

 

Gasableiter im Tektronix 576

Beim Aufräumen sind mir ein paar Gasableiter untergekommen. Diese kleinen, weißen Pillen, die ganz gerne auch mal in Schaltnetzteilen drin sind. Ich bin beileibe kein Experte auf dem Gebiet, aber ich meine, das ist die gröbere Kelle zum MOV, der wieder die gröbere Kelle zur Schutzdiode (Zener) ist. Daher ist ein Überspannungsschutz immer mehrstufig Gasableiter-MOV-Zener. Im Überspannungsfall zündet erst die Diode, dann der MOV und dann der Gasableiter. Sollte das Unsinn sein, bitte ich um einen Kommentar unten. 🙂

Nun besitze ich ja seit kurzem einen wunderbaren Tektronix 576 Kennlinienschreiber. Dieser ist auch in der Lage ziemlich hohe Spannungen (bis 1500V!) an den Prüfling zu geben und müsste also locker ausreichen einen solchen Gasableiter kontrolliert durchzuzünden. Also rein mit dem Teil in den Tek und vorsichtig Gas geben. Und tatsächlich erkennt man schön die “Kennlinie” des Ableiters.

Einschub: IV-Kennline

Wer noch nie mit einem Kennlinienschreiber zu tun hatte, braucht an dieser Stelle vielleicht ein paar erklärende Worte. Der Kennlinienschreiber gibt die IV-Kennline eines Bauteils wieder, also Strom über Spannung.

Betrachten wir hierzu einmal eine Diode: Eine Diode Leitet wenn sie “vorwärts” mit Strom versorgt wird und sperrt wenn sie “rückwärts” mit Strom versorgt wird. Auf dem Kennlinienschreiber sieht das dann so aus:

Die X-Achse ist die Versorgungsspannung, die Y-Achse ist der Strom. Im Beispiel ist 0V in der Mitte des Monitors.

Anhand der Einstellungen sehen wir, die Versorgungspannung der Diode steigt mit jedem Skalenteiler von links nach rechts um 500 mV. Jeder Skalenteiler in Y-Richtung entspricht einem Strom von 5 mA.

Man sieht hier also von -2,5 V bis etwa 0,25 V passiert nichts, es fließt kein Strom. Ab 0,25 V (also kurz nach der Mitte) aber steigt der Strom sehr schnell an, die typische Diodenkennlinie entsteht. In dem Fall von einer Germaniumdiode.

–Einschub Ende— 🙂

 

Zurück zu unserem Ableiterchen:

Bis zur Zündspannung sehen wir keinerlei Stromzunahme. Hier ist die Spannung am EUT bereits auf 200V aufgedreht. Nach Datenblatt soll der Ableiter bei etwa 230V durch zünden.

Und tatsächlich, bei ziemlich genau 230V zündet der Ableiter und fällt auf eine Brennspannung des Lichtbogens von ca. 75V herunter. Die steile vertikale Line zeigt an, dass der Spannungsfall am Gasableier unabhängig vom Strom ist (Impedanz im Arbeitspunkt nahe Null). Das ist auch sinnvoll. Denn das heißt unabhängig von der Energiemenge, die in mein Gerät rein kommt, muss ich es (oder die weiteren Schutzstufen) nur so designen, dass es dauerhaft nur die 75V Brennspannung ab kann. Ob da nun 10 mA oder 1A durch den Gasableiter fließt, ist mir egal (okay, irgendwann geht der natürlich auch kaputt).

Wenn man der Sache ein bisschen mehr Bumms verpasst, kann man den Überschlag auch schön im Keramikgehäuse leuchten sehen und anhand der organgenen Färbung jetzt über das Gasgemisch rätseln.

Das Foto ist etwas hässlich, da durch die geschlossene Schutzabdeckung des Tek gemacht.

Ich war mir nicht 100% sicher, ob es den Gasableiter nicht doch irgendwann zerlegt und das wollte ich im Zweifel nicht abbekommen 🙂

Und natürlich ist da auch Strom drin. Mit einem Kennlinenschreiber wie dem 576 kann man sehr einfach lebensgefährliche Spannungen und Ströme erzeugen. Ein solches Gerät sollte immer mit Umsicht genutzt werden.

 

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Reparatur eines HP 11096B

Heute hab ich einen Messkopf repariert, der seit fast 10 Jahren unbeachtet bei mir rum fliegt. Hatte ich damals mit einem Rudel von 10 Tek-Tastköpfen für’s Oszi im Paket mitgekauft und dann seitdem äußerst erfolgreich ignoriert.

Es ist ein HP 11096B, ein HF zu DC Gleichrichterkopf für bis zu 30 VRMS (was immerhin etwa 20W sind!).  Der Vorteil dieses Tastkopfes ist, dass man nur einen DC-Wert ablesen muss, der dem Gleichrichtwert des HF-Signals entspricht.

Eine Vergleichsmessung bei 10 MHz zw. dem HP 3400A und dem Testkopf zeigt, dass das Ding wirklich gar nicht mal so übel ist. Das DMM ist an der Stelle mit 6,5 Stellen natürlich völlig Übertrieben, 3 Stellen reichen locker aus. Das ist auch der Charme an dem Tastkopf, man kann selbst mit dem billigsten Voltmeter HF-Leistung messen… Sofern es eine hohe Eingangsimpedanz hat natürlich.

Laut Spezifikation soll der bis über 500 MHz gehen, ist also ein nettes Teil um auch in UKW-Geräten schnell mal die Treiber-Leistung o.ä. zu prüfen. Quasi als einfacheres Gegenstück zum R&S URV5-Z7.

Wenn ihr so einen auf dem Flohmarkt für’n Euro oder zwei sehen solltet, ist vielleicht eine Überlegung wert.

Spezifikation

Messbereich: 0,25V bis 30V (ca. 0 dBm bis +42 dBm), 200 VDC Max.

Frequenzverlauf (bei 10 MOhm Last am Tastkopf):

  • +-0.5 dB 100 kHz bis 100 MHz,
  • +- 1,2 dB 100 kHz bis 500 MHz,
  • +- 3dB 10 kHz bis 700 MHz

Unterlagen, wie üblich auch bei Keysight zu finden: https://www.keysight.com/en/pd-11096B%3Aepsg%3Apro-pn-11096B/rf-probe

Eine kleine Reparatur war nötig…

Er hatte keine Spitze mehr, daher hab ich auf der Drehmaschine eine neue gefertigt. 1 mm Draht angespitzt am Schleifbock und aus Halbzeug (POM? Ich sollte mein Material beschriften… 🙂 ) eine Hülse gemacht: 2,5 mm Außendurchmesser und ein 1mm Loch, 3,5 bis 4 mm Länge. Da ich keine Körnerspitze oder ähnliches genutzt habe, ist es ein kleiner Kegel geworden. 2,55 mm ganz hinten und 2,47 mm direkt am “Mutter-Material”. Da ich die Hülse in den Messkopf hinein schieben will, ist das gar nicht mal so schlecht.

Der Tastkopf hat im inneren eine Spitze auf die die tatsächliche Spitze aufgesteckt wird. Als Adapter habe ich den Metalleinsatz eines Pfostensteckers genommen. Nachdem das ganze zusammen geschraubt war, hat die POM-Hülse die neue Tastspitze schön mittig zentriert und gegen das Gehäuse gestützt. So bekommt die Platine im Inneren nicht alles ab. Im Original war da wohl ein richtiger Metalleinsatz drin. Den habe ich nicht, so geht das bestimmt auch.

 

 

Schraubenrätsel – alt aber immer noch gut

Der Geburtstag meiner Frau stand wieder vor der Tür und wenn man schon den halben Keller mit Maschinen vollstellt, muss man ja irgendwie auch mal das Hobby etwas beliebter machen (speziell, wenn man eine Erweiterung plant 🙂 ).

Durch Zufall habe ich mir bei Youtube ein Video zum Thema Gewinde schneiden angesehen (Klick!). Der User “This old tony” stellt im Rahmen dieses Videos ein kleines Rätsel der unmöglichen Mutter her. Gelernte Metalheads werden jetzt mit den Augen rollen, “ach das…”.

Für denjenigen der es noch nicht kennt, ist es vielleicht auch eine interessante Kleinigkeit zum Verschenken. Ich hatte es vorher noch nie gesehen und fand’s witzig, also habe ich mich unter einem Vorwand kurz vor dem großen Tag ein paar Stunden in den Keller verkrochen.

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