Defekter BOSS CS-3: "Leichenschau", oder - aus Defekten lernen

Ich habe seit einigen Jahren einen defekten BOSS CS-3 Compression Sustainer herumliegen. Das Gerät hat irgendwo um 2014 herum den Geist aufgegeben. Die Umstände sind mir nicht klar, er ging irgendwann einfach nicht mehr.

Was mir noch in Erinnerung war: Die LED leuchtete nicht mehr und es wurde nichts mehr komprimiert - das Gerät soll ja Dynamik verringern, also die leisen Töne lauter und die lauten Töne leiser machen. "Sustainer" bezieht sich darauf, dass auch die ausklingenden Töne wieder angehoben und so verlängert werden können.

Das Gerät habe ich einfach in den Schrank gelegt, mit dem Hintergedanken, dass es irgendwer eventuell reparieren kann. Mittlerweile traue ich mir elektrotechnisch etwas mehr zu als noch vor sechs Jahren, deshalb dachte ich, dass ich ja eventuell jetzt dieser "Irgendwer" sein könnte. Ein interessantes Übungsobjekt zum Lesen von Schaltungen und zur Logik der Fehlersuche und -behebung bietet der BOSS allemal und ich muss mich nicht ärgern, wenn ich das Gerät noch kaputter "repariere".

Zuerst habe ich das Effektgerät mal an mein kleines PC-Oszilloskop (Vellemann PCSU200) angeschlossen, das auch einen eingebauten Funktionsgenerator besitzt. Ich habe mir hierzu ein paar Hilfskabel zusammengelötet, die sehr hilfreich sind auch bei der Spektrum-/Frequenzganganalyse von Gitarren-Equipment:

Hilfskabel zur Schaltungsanalyse mit PC-Oszilloskop: 6,5 mm Klinke auf Cinch (Funktionsgenerator) sowie 6,5 mm Klinke auf BNC (Oszilloskop Kanaleingang)

Ich habe einen 500 Hz Sinus auf den Eingang gegeben und am Ausgang mit dem Oszilloskop gemessen, was ankommt.

Erster Funktionalitätstest des Effektgerätes: Was funktioniert überhaupt?

Es ist ersichtlich, dass irgendetwas in dem Gerät noch arbeitet, beim Ein- und Ausschalten sieht man am Ausgang eine Amplitudenänderung. Ich gehe also davon aus, dass die Ein-/Aus-/Bypass-Schaltung (Flip-Flop) noch funktioniert.

Beim Drehen an "Level" (erster Regler) verändert sich ebenfalls die Amplitude, auch beim Drehen an den anderen Knöpfen. Ganz tot ist das Gerät also nicht. Die LED bleibt aber aus, deshalb schaue ich mir diese als erstes an.

Ich messe zuerst die Spannung am Netzteileingang zwischen + und - . Hier haben wir die zu erwartenden 9 Volt Gleichspannung.

Messung der Eingangsspannung

 

Wenn ich allerdings die Spannung zwischen Anode der LED und Gehäuse messe, sind hiervon nur noch etwas mehr als 6 Volt übrig:

Messung der Spannung LED Anode gegen Gehäuse Nullpunkt

Schauen wir uns also den Schaltplan an; diesen findet man im Internet, offenbar allerdings nicht von BOSS direkt, sondern analysiert und nachgezeichnet von Enthusiasten. Dieser Schaltplan sagt nun aber ganz klar, dass an der LED 9 Volt anliegen sollen:

Schaltplan: Status-LED mit zusammengehörenden Komponenten

Der Aufbau ist hier eventuell etwas anders, als man das mit LED in Effektgeräten kennt. Statt einer Spannung und einem Vorwiderstand, liegen die 9 Volt direkt an der Anode der LED an. Die Spannungsregulierung erfolgt über eine Zener-Diode hinter der LED (D9). Diese hat eine Durchbruchspannung von 5v6, also 5,6 Volt - bedeutet: eng begrenzt im Bereich dieser Spannung wird sie leitend, der Stromkreis wird geschlossen und die LED sollte leuchten.

Der Widerstand hinter der Zener-Diode fungiert nur als Spannungsteiler, um den Transistor (Q3) dahinter nicht zu sehr zu belasten. Wie man liest, verwendet BOSS diesen Aufbau mit Zener-Diode, weil hier beim Abweichen von der Eingangsspannung die LED schwächer leuchtet und dann - je mehr die Eingangsspannung fällt - gar nicht mehr. Dies ist besonders bei Batteriebetrieb ein Indikator, die Batterie zu wechseln.

Ich konnte an der LED einen Spannungsabfall von ca. 1 Volt messen. Das war der erste Hinweis, dass die LED eher nicht defekt ist, sondern die Spannung einfach zu gering ist, um sie zum Leuchten zu bringen.

Meine erste Idee war nun, dass mit der Zener-Diode etwas nicht stimmt. Also habe ich diese einfach zum Testen überbrückt - und siehe da, die LED leuchtet:

Überbrückung der Zener-Diode: Die LED leuchtet!

Es folgte Ausbau der Zener-Diode und Einbau einer neuen 5v6 (1N4734).

Die entlöteten Lötaugen der Zener-Diode

Die neue Zener-Diode (D9)

Die LED leuchtete mit der neuen Zener-Diode nun!

 

Die LED leuchtet nach Tausch der Zener-Diode nun auch im Normalzustand

Meine Hoffnung, dass sich dann die Spannungen auch wieder eher in Richtung 9 Volt verhalten, so wie es sein sollte, wurden allerdings enttäuscht. Im Rückblick konnte das auch nicht sein.

Was sich aber geändert hatte war, dass der Spannungsabfall an der LED nun minimal größer war. Aber auch an der Zener-Diode konnte ich nur 5,01 Volt messen. Das ist nichtmal die nominale Durchbruchsspannung. Warum leuchtet die LED dann jetzt plötzlich?

Nachdem ich die originale Zener-Diode ausgebaut hatte, habe ich sie mit einem Komponententester geprüft. Dieser arbeitet leider nur mit 5 Volt, deshalb kann er die tatsächliche Durchbruchsspanung nicht messen, allerdings erkannt er, dass ich eine Diode angeschlossen hatte. Also war sie doch nicht defekt?

Ich kann hier nur Vermutungen anstellen.Unter Umständen gibt es gewissen Streuungen bei den Zener-Dioden. Ich messe an der neuen Zener-Diode einen Spannungsabfall von 0,7 Volt. Also leitet sie bei den 5,01 Volt Eingansspannung nicht ganz, aber zumindest ein bisschen. Genug offenbar, dass die LED nun leuchtet.

In der Schaltung befindet sich an anderer Stelle noch ein Spannungsteiler, an dem man 4,5 Volt messen sollte:

Schaltbild: Spannungsteiler an anderer Stelle - hier 4,5 Volt

 

Auch hier messe ich nur ca. 3,5 Volt.

Das eigentliche Problem scheint nun die Spannungsversorgung im Effektgerät zu sein. 6,43 Volt statt 9 Volt und 3,5 statt 4,5 Volt sind eine ganze Menge - ich glaube es ist nicht übertrieben zu sagen, dass die Spannung im Gerät zusammengebrochen ist. Was kann da die Ursache sein?

An der Netzteilbuchse haben wir noch 9 Volt gemessen, also fangen wir mal hier an und verfolgen von dort die Schaltung.

Schaltbild: Schaltung der Versorgungsspannung

Wir haben wie oben dargestellt den +9 V Bus, zu dem parallel eine Diode (D1) und ein Kondensator (C1) liegen. Ich vermute, dass die Diode ein Verpolungsschutz ist, der Kondensator zum Ausfiltern von Wechselspannungsoberwellen in der Schaltung ist. An beiden dürfte kein Spannungsabfall messbar sein, ich habe sie vorsichtshalber dennoch testweise komplett ausgebaut.

Leider bestand das Problem der zu niedrigen Versorgungsspannung immer noch, schlimmer noch: Am Widerstand R32 habe ich eine Spannung von ca. 2 Volt gemessen, die hier einfach gen Erde verschwindet! Wir haben es also mit so etwas wie einem "partiellen" Kurzschluss zu tun.

Im Schaltbild ist abgedruckt, dass der Widerstand R32 und die Diode D10 in neueren Modellen "gejumpered" sind. Also habe ich beide Komponenten testweise auch noch ausgebaut und mit einer Drahtbrücke überbrückt. In diesem Block der Schaltung waren nun also nur noch die Spannungsquelle, der Gehäusenullpunkt sowie - rechts im Bild - die + und - Anschlüsse der IC's 1,2 und 4.

Ich gehe zum jetzigen Zeitpunkt davon aus, dass mit einem oder allen der IC's etwas nicht in Ordnung ist. Acht Beinchen pro IC, die direkt auf der Platine aufgelötet sind - supi!

Damit kommt der BOSS jetzt erstmal wieder in die Kiste, bis ich mal Lust habe, alle IC's auszulöten :-/

Erster Prototyp: Fußschalter für die Echolette NG-51 S

Im praktischen Bühneneinsatz wäre es besser, auch die Echolette Bandechos per Fuß bedienen zu können. Die Möglichkeit einer Fernsteuerung war sogar vom Hersteller schon vorgesehen. Hierzu findet man im Original-Handbuch folgende Darstellung.

Aus dem Echolette NG 51 S Handbuch

 

Es ist interessant, dass hier nicht die Werbeanzeige oder die Artikelnummer für eine fertig zu kaufende "Fernbedienung" abgedruckt wurde, offensichtlich war der "Do-it-yourself"-Gedanke bei Musikern in den 60ern noch weiter verbreitet. Auch steht hier nicht explizit etwas von einem Fußschalter; es geht nicht wirklich aus dem Handbuch hervor, was für eine Art der Fernbedienung dem Hersteller vorschwebte.

Mir persönlich schwebt etwas wie ein Expression-Pedal vor. Da es aber absolut illusorisch ist, eines mit einem (dreipoligen) DIN-Stecker zu finden, geschweige denn mit der richtigen PIN-Belegung, möchte ich so etwas gleich selbst bauen.

 

Ich plane ein Wah Wah-Pedal entsprechend umzumodeln, dazu aber zu einem anderen Zeitpunkt mehr. Um das Konzept zu testen, habe ich mir erstmal einen Prototyp gebaut. Da ich keine Vorbilder hierzu gefunden habe, musste ich bei Null anfangen - beziehungsweise bei dem obigen Schaubild. Ich möchte aber nicht "entweder-oder" wie oben dargestellt, sondern beides!

Die grundsätzlichen Überlegungen

Es ist klar, dass für "Ein-Aus" ein Schalter her muss, für "Kontinuierlich regelbar" ein Potentiometer. Logisch ist in der Kombination, dass der Schalter das Echo ein- und ausschaltet, wenn es eingeschaltet ist, dann müsste man die Echostärke über das Poti kontinuierlich regeln können. Der Aufbau folgt also einer linearen Logik: Fernbedienbuchse => Schalter => Potentiometer

Alles fängt an der "Fernbedienungsbuchse" an, also nehmen wir erstmal einen 3-poligen DIN Stecker und ein spezielles Kabel, das zwei Litzen und eine Abschirmung hat. Die Litzen sind PIN1 und 3, die Abschirmung ist PIN2, also die Erde.

 

Ich habe mich für das "Stairville DMX Cable 3Pin Black" entschieden, dass es bei Thomann als Meterware gibt (Artikel-Nr. 409232, 0,93 € pro Meter).

Die drei Litzen des Kabels abisoliert; rechts schon an den DIN-Stecker angelötet

 

Im rechten Teilbild von links nach rechts in der Draufsicht: PIN1 (weiß), PIN2 (silber), PIN3 (rot).

 

Beim "Ein-Aus"-Szenario haben wir es mit zwei Drähten bzw. zwei PINs des DIN-Steckers zu tun, bei "Kontinuierlich regelbar" benötigen wir hingegen alle drei Litzen und alle PINs des DIN-Steckers. Da diese drei Drähte alle durch den Schalter müssen (auch wenn hier nur zwei geschaltet werden), kommt nur ein dreipoliger Stecker in Frage, hier bietet sich der im Pedal-Bereich fast immer vorkommende 3PDT ("3 Pins, Double Throw" = 3 Pins, zwei Schaltebenen) geradezu an.

Aber wie belegt man den Schalter am besten? Ich habe hier den Stift zur Hand genommen und ein wenig Logik gespielt. Dabei herausgekommen ist folgende Konfiguration:

Erste, noch nicht ganz fertige 3PDT Konfiguration

Bei diesem Schalter sind entweder die mittlere und die obere Reihe verschaltet (und zwar immer die zwei Pins, die übereinander liegen) oder die mittlere und die untere Reihe. Also so, die einzigen beiden verbundenen Kontakte sind jeweils mit einem Kästchen umrahmt:

 

Links (grün) = Echo aus; Rechts (rot) Echo an

Man muss immer auch vom Löten her denken, hier ist das Problem, dass es zwischen den 9 Pins des Schalters eng zugeht. Deswegen fange ich so an, dass ich die drei Litzen von der Eingangs-Seite / von der Echolette auf eine Seite des Schalters direkt an den Rand lege (oben).

Pin 1 der Fernbedienungsbuchse muss in jeder Schalterstellung durchgereicht weden, weil wir ihn im "Ein-Aus"-Szenario gar nicht benötigen, dann aber im "Kontinuierlich regelbar"-Szenario. Deshalb überbrücken wir die linke Reihe von oben nach unten komplett mit einem Draht (man sagt dazu auch "Jumper").

Die "grüne" Schalterstellung ist die "Aus"-Stellung, denn PIN3 und PIN2 werden hier kurzgeschlossen (mittleres grünes Kästchen, PIN2 kommt von rechts oben über den Jumper), das Echo geht komplett zur Erde, man hört kein Echo mehr.

Die "rote" Schalterstellung ist die "Ein"-Stellung: PIN1, PIN2 und PIN3 haben je ein aktives Bein in den roten, aktiven Kästchen.

Die überbrückten PINs des Schalters habe ich mit den Drahtenden von Kondensatoren und Widerständen erstellt, die ich immer aufhebe, wenn ich eingelötete Beinchen abschneide. Diese Drahtenden sind meist ziemlich starr und etwas dicker und eignen sich perfekt als Jumper.

Die eingelegten Jumper; noch nicht verlötet

 Nun wird das Kabel vom DIN-Stecker kommend angelötet.

 

Die rote Litze ist im Bild  noch nicht angelötet

Nun wird die zum Poti weiterführende Seite angelötet. Hier bin ich etwas vom Plan abgewichen und habe die Erdverbindung nicht Mitte-rechts angelötet sondern Mitte-unten. Das macht aber keinen Unterschied und ich habe meine drei Litzen nahe beieinander und kann sie besser zum Poti führen.

Der fertig verlötete Schalter

Nun werden die Litzen an das Poti angelötet. PIN3 ist der Schleifer, PIN1 und PIN2 gehen jeweils an eines der entfernten Enden, so wie es in der Darstellung im Handbuch ersichtlich ist. Ich habe hier noch keine Gedanken daran verschwendet, an welche Seite PIN1 und PIN2 gehen müssen; später im Wah Wah-Gehäuse muss ich mir dies noch genau überlegen, weil ich es gerne so hätte, dass das Echo beim nach vorne Treten des Pedals zunimmt und beim Zurücktreten entsprechend abnimmt.

In die Teilekiste gegriffen: 500 kOhm Poti linear

 

 

 

So sieht das fertige Konstrukt aus:

 

 

Die fertige Verkabelung

 

Um das ganze Konstrukt zum Testen wiederstandfähiger zu machen (die Drähte zwischen Schalter und Poti lassen sich wunderbar löten, sie brechen aber bei mechanischer Belastung gerne ab), habe ich es auf ein dünnes Holzbrett geschraubt.

 

Prototyp von unten

Prototyp von oben

Hier ist der erste Test des Prototypen.

 

 

Ich hätte es wissen können, als ich einfach in die Teilekiste gegriffen habe: Das 500k Poti ist linear, das ist nicht ideal für den Regelweg, weil so ziemlich jede hörbare Veränderung nur im letzten Drittel stattfindet. Ich werde hier ein logarithmisches Poti im fertigen Fußschalter verwenden.

 

Soviel zum ersten Test, für mich funktioniert das Ganze schon ziemlich gut, jetzt muss ich es in das Wah Wah-Gehäuse einbauen und ich habe auch schon ein paar Ideen für das äußere Design des Pedals. 

Dazu später mal mehr...

Der "englische Patient": Reparatur eines mehrfach defekten Watkins Copicat IC 300 Bandechos

Man möchte fast von multimorbid sprechen bei dem englischen Patienten, den ich am Wochenende wieder zum Leben erweckt habe. Ein typischer Ebay Kauf, der auf den ersten Blick schon nicht funktionieren konnte. Fehlender Jockey Arm und dann hatte noch jemand das Ausgangskabel beschnitten.

Zum Glück hatte der Patient ansonsten keine innerlichen Verletzungen - trotzdem wurde die Reparatur zur Freestyle-Operation: KFZ-Teile wurden auch verwendet!