Labornetzteil Test: Korad / RND 320 KA3005P - mit Videos
Kalibration, Modifikationen und Drehgeber-Reparatur
Das Labornetzteil RND 320-KA3005P (baugleich zu Korad) liefert 30V und 5A bei einer Auflösung von 10mV und 1mA und bietet zudem 5 programmierbare Speicherplätze, eine Strombegrenzung sowie zuschaltbaren Überspannungsschutz und Überstromschutz. Eine ordentliche Ausstattung bei einem Preis von ca. 80 Euro zum Testzeitpunkt. Trotz Schwächen verdient das Gerät eine Kaufempfehlung aufgrund des guten Preis-Leistungsverhältnisses. Der Testbericht beinhaltet zudem eine Abgleich-Anleitung (Kalibration) und Modifikationen.
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Das Testgerät
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Das (BxHxT) 11 x 16,5 x 26,5cm große und 4,2 kg schwere Gerät benötigt nur wenig Platz und macht einen soliden und optisch ansprechenden Eindruck. Die Gummifüße und der Trafo verleihen dem Gerät einen festen Stand. Zusätzlich wären je nach Einsatz ein Aufstellbügel und ein Tragegriff sinnvoll.
Funktionen
Das Labornetzteil bietet fünf programmierbare Speicherplätze von M1 bis M5. Nach dem Einschalten ist standardmäßig M1 vorgewählt, unabhängig davon, welcher Speicherplatz vor dem Ausschalten genutzt wurde. Für den fünften Speicherplatz gibt es keine separate Taste. Man erreicht ihn, indem man M4 drückt und dann kurz den Drehregler betätigt. Vermutlich liegt dies daran, dass frühere Versionen anscheinend nur über 4 Speicherplätze verfügten, die M5-LED signalisierte damals, ob die Bedienfeldsperre LOCK aktiviert ist. Anscheinend hat sich der Hersteller im Laufe der Zeit dann entschieden, einen fünften Speicherplatz hinzuzufügen.
Es gibt noch weitere Unterschiede zu älteren Versionen. So wurde u.a. das 8 MHz Quarz für den Microcontroller durch ein 12 MHz Quarz in neueren Versionen ersetzt. Ursprünglich drei 2200µF Kondensatoren wurden durch einen Kondensator ersetzt. Auch der Kühlkörper wurde verändert und weitere Kleinigkeiten. Das Testgerät gehört der neuesten Generation an (Dezember 2018). Die jeweiligen Versionsnummern sind auf den Platinen aufgedruckt.
Der Ausgang wird per Tastendruck ein-/ausgeschaltet. Nach dem Einschalten ist er standardmäßig getrennt. Nach jedem Wechsel von einem zum anderen Speicherplatz wird der Ausgang automatisch abgeschaltet.
Drückt man die Voltage/Current-Taste kann man den Spannungs- und Strom-Wert einstellen. Die geringste Auflösung beträgt 10mV und 1mA. Mithilfe der Cursor-Tasten kann jede Digitalstelle ausgewählt und mit dem Drehregler geändert werden, auch im laufenden Betrieb.
Zum Speichern wählt man den gewünschten Speicherplatz aus, stellt Spannung und Strom entsprechend ein und drückt dann entweder erneut auf den gewünschten Speicherplatz oder wartet alternativ, bis die Anzeige aufgehört hat zu blinken.
Streng genommen sind es eigentlich nur 4 vollwertige Speicherplätze, denn ein Speicherplatz ist immer aktiv. Sobald man manuell Spannung oder Strom ändert, werden diese Änderungen in den Speicherplatz übernommen, der gerade aktiv ist, auch dann, wenn man keine Speicherplatz-Taste drückt und nur das Blinken abwartet.
Das Bedienfeld kann durch langen Tastendruck (2s) auf die Lock Taste gesperrt und auch wieder entriegelt werden. Die Sperre behält ihre Gültigkeit aber nur bis zum Ausschalten. Nach dem Wieder-Einschalten ist sie standardmäßig aus.
Der Tastenquittungston (Beep) bleibt dagegen dauerhaft aktiviert bzw. deaktiviert.
Dann gibt es noch die Leuchtdioden für C.V und C.C von immer eine aktiv ist, sobald der Ausgang eingeschaltet ist.
Ist der Stromverbrauch der angeschlossenen Last kleiner als der eingestellte Ampere-Wert, leuchtet C.V (Konstantspannung).
Ãœberschreitet der Stromverbrauch der Last aber den eingestellten Ampere-Wert, bricht am Ausgang die Spannung ein und der Strom wird begrenzt auf den eingestellten Maximal-Wert und C.C (Konstantstrom) leuchtet.
Wichtig ist dabei zu wissen, dass dies keine vollwertige Schutzvorrichtung ist, denn der volle Strom fließt weiterhin. Der Ausgang wird nicht abgeschaltet. Dies ist nicht zu verwechseln mit den Schutzeinrichtungen OCP und OVP, bei denen der Ausgang komplett getrennt wird.
Der Überstromschutz OCP (Over Current Protection) bietet einen tatsächlichen Überstromschutz. Ist OCP aktiviert und zieht dann eine angeschlossene Last mehr Strom als eingestellt, schaltet das Netzteil den Ausgang ab.
Bei der Ãœberspannungsschutzeinrichtung OVP (Over Voltage Protection) wird, wie der Name schon sagt, bei externer Ãœberspannung oder Spannungsspitzen der Ausgang getrennt.
Vorteilhaft ist, dass der Überspannungsschutz OVP und der Überstromschutz OCP je nach Bedarf per Tastendruck ein- oder ausgeschaltet werden können. Natürlich können OCP und OVP auch gleichzeitig aktiviert werden, das eine schließt das andere nicht aus.
Bei höherer Spannung und sehr niedrigem Strom - in diesem Beispiel sind es 5V und 1mA - macht sich die Kapazität am Ausgang bemerkbar, auch wenn diese Konstellation zugegebenermaßen nicht oft vorkommt. Bis sich der Kondensator aufgeladen hat, läuft die Spannung hoch und erst nach ca. 2,6 Sekunden sind die eingestellten Werte verfügbar. Erst dann lässt sich auch die Überstromschutzeinrichtung OCP dazu schalten.
Positiv ist noch aufgefallen, dass der Netzschalter auch tatsächlich das Netz trennt.
Genauigkeit, Stabilität, Restwelligkeit, An-/Abschalten
Die Genauigkeit am Ausgang ist bei Spannung und Strom sehr gut, ebenso die Stabilität unter Last. Lediglich bei 4 und 5 Ampere Last war eine kleine Abweichung von 10 bzw. 20mV messbar. Die Spezifikationen (technische Daten) werden durchweg eingehalten, zum Teil schnitt das Gerät sogar besser ab.
Spannungsschwankungen im Netz von 190 bis 240 Volt wirkten sich nicht auf die Stabilität des Ausgangs aus.
Die Restwelligkeit ist sehr gut (kleiner als 2mVss) und erfüllt voll die Spezifikation von 2mVeff bzw. übertrifft diese noch.
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Überspannungen, Spannungsspitzen, o.ä. waren in keiner Konstellation zu verzeichnen, weder beim Ein- noch beim Abschalten des Ausgangs, sei es manuell oder über die Überstromschutzeinrichtung (OCP). Die Einschaltdauer ist abhängig von der Umgebungstemperatur und dem eingestellten Ampere-Wert. Je geringer der Ampere-Wert, desto länger dauert es. Je höher der Ampere-Wert, desto schneller geht es.
Lastwechsel von 0 auf Voll-Last bei 1Hz, 3 Hz, 10 Hz und 50 Hz verliefen einwandfrei (keine Überschwinger, keine Einbrüche).
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Die Messungen wurden allesamt mehrfach und mit unterschiedlichen Messgeräten, darunter namhafte Hersteller (Rohde & Schwarz, Tek, PicoScope 5444D MSO, Metrawatt) durchgeführt. Die Ergebnisse blieben aber immer dieselben.
Innerer Aufbau
Ingesamt sind beim Testgerät die Kontakte sauber verlötet und das Erdungskabel gut am Gehäuse verschraubt.
Die Bauweise mit Trafo bringt zwar eine höhere Stromaufnahme mit sich, aber auch den Vorteil, dass in der Regel keine Störungen von Trafo-Netzteile ausgehen (Amateurfunk), wie sie Schaltnetzteile häufig verursachen. Die Wicklungen des Trafos werden umgeschaltet bzw. dazugeschaltet, zwischen 7 und 8 V, zwischen 14 und 15 Volt und zwischen 21 und 22 Volt.
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Das Gerät ist äußerst reparaturfreundlich dank zahlreicher Steckverbinder, gut zugänglicher Schrauben und handelsüblicher Bauteile, abgesehen vom Mikrocontroller. Dies und der ausreichend vorhandene Platz ermöglichen auch eigene Modifikationen.
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Schade ist, dass die Leistungstransistoren direkt - ohne Beilagscheibe und Federring - am Kühlkörper befestigt sind. Die Leistungstransistoren sind, sofern das ohne Schaltplan ersichtlich ist, mit Dioden geschützt.
Die Netzspannungsbuchse ist ohnehin am Gehäuse verankert, aber zusätzlich noch verklebt, was nicht besonders ansprechend aussieht. Schöner wäre eine geschraubte Buchse. Und mit dem überschüssigen Klebstoff könnte man gleich noch den Quarz-Baustein an der seriellen Schnittstellen-Platine fixieren.
Soweit das ohne Schaltplan beurteilt werden kann, regelt der Microcontroller über drei Widerstandsnetzwerke zu je 16 Widerständen den Ausgang, was aber recht präzise funktioniert.
Zur Verarbeitung ließe sich vielleicht noch sagen, dass der Drehregler an der Frontplatte zumindest beim Testgerät eine eher wackelige Angelegenheit war. Hier wurde die Achse etwas gekürzt und damit eine deutliche Verbesserung erreicht.
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Ein Kritikpunkt ist der Lüfter. Der Lüfter läuft ständig und ist nicht temperaturgesteuert, sondern wird je nach Last über Pulsweitensteuerung hochgeregelt. Das heißt, bei höherem Stromverbrauch, wird der Lüfter sofort hochgeregelt. Soweit noch ok. Bei Wegfallen der Last, wird der Lüfter aber auch sofort zurückgeregelt, obwohl die entstandene Hitze ja nicht schlagartig entweicht, nur weil die Last entfernt wurde. Dieses System ist daher leider nicht zu Ende gedacht. Es ist aber ausreichend Platz vorhanden, um eine günstige Thermosteuerung nachzurüsten, wenn man häufiger den höheren Ampere-Bereich benötigt.
Beim Testgerät war der Lüfter zwar nicht allzu laut, aber trotzdem hörbar. für kürzere Anwendungen oder den Hobby-Gebrauch vermag man das vielleicht zu tolerieren. Das RND steht hier aber nicht alleine da. Eine hörbare Besserung wird bereits erreicht, wenn man einen seriellen Widerstand mit ca. 15 Ohm in die Lüfter-Leitung einfügt. Ein leiserer Lüfter schadet natürlich auch nicht.
Nach einer längeren Dauerbelastung mit 3 Ampere, lag die Temperatur der Leistungstransistoren bei ca. 70° an der sekundären Trafo-Wicklung wurden etwas mehr als 30° und am Shunt 25° gemessen. Das liegt zum Teil auch daran, wie der Lüfter eingebaut ist.
Im Auslieferzustand verläuft der Luftstrom ungewöhnlicherweise vom Geräteinneren nach außen. Die warme Luft im Geräteinneren wird also über den Lüfter angesaugt und strömt dabei über die Bauteile, den Trafo, die Leistungstransistoren, den Kühlkörper und über den Lüfter, bevor sie nach außen abgeleitet wird. Das belastet auch unnötig den Lüfter, der ständig warme Luft abführen muss, wodurch auch das Fett im Lager schnell austrocknet und der Lüfter schneller defekt wird. Aus thermischer Sicht wäre es andersherum wesentlich sinnvoller.
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Modifikationen
Bei Modifikationen bitte beachten: Entsprechende Sachkunde ist Voraussetzung. Spannungen über 40 Volt können lebensgefährlich sein. Durch Modifikationen erlöschen womöglich Garantie-/Gewährleistungsansprüche. Afug-Info.de übernimmt keinerlei Haftung.
Hinsichtlich der Kühlung wurden am Testgerät zwei Modifikationen vorgenommen.
Der Lüfter wurde durch einen leiseren ersetzt und dieser umgekehrt herum eingebaut, so dass die kalte Außenluft durch den Lüfter angesaugt wird, dann über den Kühlkörper ins Geräteinnere strömt und die warme Luft durch die ausreichend vorhandenen Lüftungsschlitze ableitet.
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Zum anderen wurde eine einfache kleine Thermosteuerung (siehe Schaltplan) nachgerüstet, damit der Lüfter je nach Temperatur eingeschaltet und geregelt wird. Am Kühlkörper liegt Spannung an: Der Temperatursensor (NTC) darf nur isoliert am Kühlkörper angebracht werden, da sonst das Gerät Schaden nehmen kann. Die kleine Platine der Thermosteuerung wurde am Trennblech befestigt. Die Verkabelung erfolgte über Steckverbinder, so dass jederzeit der Originalzustand wiederhergestellt werden kann.
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Der Original-Lüfter-Anschluss konnte für die Thermosteuerung nicht verwendet werden, da dieser über Pulsweitenregelung läuft. Stattdessen wurde Plus und Minus an den Beinchen der beiden Widerstände abgegriffen. Dort liegt eine nicht stabilisierte Spannung an, die vom Trafo her als 15 Volt AC kommt und dann gleichgerichtet wird, womit dann ca. 21 V DC anliegen (Achtung). Der Original-Lüfter wird über den ULN2003 mit derselben Spannung versorgt.
Der Lüfter stört seitdem nicht mehr und bei längerer 5A Dauerlast hat sich die Temperatur am Kühlkörper im Vergleich zu vorher um über 5 Grad reduziert. Der kleine Aufwand hat sich also gelohnt. Natürlich kann das jeder so handhaben, wie er es für richtig hält.
Für mehr Übersichtlichkeit wäre es schön, wenn die LED für den Ausgang sich mit einer anderen Farbe von den restlichen Leuchtdioden abheben würde. Das ist aber auch schnell selbst nachgerüstet.
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Der über das Netzkabel zugeführte Schutzleiter an der Erdungsbuchse an der Netzteilfront ist über 2 Kondensatoren zu je Plus und Minus verbunden. Das sollte man auch so belassen. Treten jedoch Probleme auf, können die beiden blau umrandeten Kondensatoren auf den Bildern unten an einer Stelle testweise auch hochgelegt oder abgeklemmt werden, um festzustellen, woran die Ursache des Problems liegt.
Vor dem Eingriff ist es empfehlenswert, erst das Hausnetz zu prüfen, indem man an der Steckdose, an dem das Netzteil normalerweise angesteckt ist, mit einem Multimeter die Spannung zwischen Erdung und Nullleiter misst (ACHTUNG! NUR Nullleiter, NICHT Phase). Liegt dort eine überdurchschnittliche Spannung an, liegt das Problem i.d.R. an Defekten im Hausnetz. Zum Vergleich: Bei mehreren Messungen bei meinen Steckdosen kamen Werte bis max. 0,15V heraus.
Nur in sehr, sehr seltenen Fällen kann die Ursache auch im Netzteil selbst liegen (z.B. defekter Trafo).
Bitte stets beachten, dass Netzspannung gefährlich ist und entsprechende Fachkenntnis und Sorgfalt erforderlich sind.
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Optionale PC-Software
Das Labornetzteil ist auch mit einer seriellen RS232 und einer USB-Schnittstelle erhältlich. Darüber kann es optional über den PC ferngesteuert werden. Über diese, mit dem RND mitgelieferte Software ist es dann auch möglich, Spannungs- und Stromverläufe zu erstellen, die dann am Ausgang ausgegeben werden. Allerdings ist das Erstellen der dazugehörigen Tabelle mit Volt/Ampere/Zeit-Daten unnötig mühselig. Die Tabelle kann man zwar exportieren, aber es gibt keine Möglichkeit, die Daten wieder zu importieren. Bei jedem Neustart gehen die Tabellen-Zeilennummern ab 30 verloren und müssen jedes Mal manuell neu eingegeben werden. Außerdem hinken die Volt-/Ampere-Anzeigen der Software den tatsächlichen Werte am Netzteil hinterher. Beim Start der Software muss man erst über den Gerätemanager den COM-Port herausfinden und dann manuell in die Software eintragen, das ließe sich sicherlich komfortabler lösen. Das Programm-Fenster kann nicht in der Größe verändert werden, was sich möglicherweise ungünstig auf die Nutzung mit einem Tablet auswirkt und vermutlich auch die Ursache ist für Formatierungsfehler auf der Programm-Oberfläche, wenn man z.B. die Achs-Legenden einschaltet. Die Idee ist gut, die Umsetzung war zum Testzeitpunkt aber mangelhaft, so dass von der gut 220 MB großen Software, die sich mit mehreren Verzeichnissen auf der Festplatte verstreut, eher abzuraten ist.
Kalibration
Falls erforderlich, kann das Labornetzteil mithilfe eines guten Multimeter abgeglichen werden. Für optimale Ergebnisse sollte es bereits ca. 15 Minuten in Betrieb sein, bevor man mit dem Abgleich beginnt. Bei der Kalibration wird jeweils der Null-Wert und der maximale Spannungs-/Stromwert justiert. Auf die Werte dazwischen kann man keinen direkten Einfluss über die Kalibration nehmen. Die Zwischenwerte sind dennoch sehr präzise. Je genauer das Multimeter und der Abgleich ist, desto exakter ist anschließend das Ergebnis. Die Kalibration kann jederzeit wiederholt werden.
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Drehgeber Austausch / Reparatur
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Wenn das Netzteil schon länger in Betrieb war, lässt langsam der Drehgeber nach. Er kann aber einfach repariert oder ausgetauscht werden. Mit einer kleinen Modifikation kann die Lebensdauer des Drehgebers erhöht werden.
Den Drehknopf des Netzteils kann man von außen einfach abziehen. Anschließend entfernt man den Gehäusedeckel, löst die vier Schrauben (2 oben, 2 unten) des Front-Teils und die Steckverbindungen. Am ausgebauten Front-Teil entfernt man noch die Platine (geschraubt und seitlich und mittig Steckverbinder), zu der die Kabelanschlüsse gelaufen sind. Dann hat man freie Sicht auf die Drehgeber-Platine. Es ist ausreichend, nur die 3 Kontakte und die Pins der Halterung des Drehgebers abzulöten. Der Drehgeber kann über die große Öffnung am Front-Deckel nach außen durchgeschoben werden.
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Für eine Reparatur biegt man erst vorsichtig die 4 Halte-Klammern des Drehgebers auf und kann ihn anschließend zerlegen. Wenn der Kontaktring gereinigt und die Klammern alle vorsichtig ein wenig aufgebogen worden sind, ist der Drehgeber meist wieder wie neu.
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Muss der Drehgeber (24 Impulse/Rasterungen) ersetzt werden, wäre ein passender Typ z.B. der STEC12E07 des Herstellers ALPS (ca. 1,65 €, erhältlich u.a. bei Reichelt).
Die Lebensdauer des Drehgebers erhöht sich enorm, wenn man die Ursache der relativ schnellen Abnutzung beseitigt. Dadurch, dass der Drehknopf und die Drehgeber-Achse keine Führung haben, wirken beim Drehen hohe Querbelastungen auf den Drehgeber.
Eine etwa 3mm starke Scheibe aus stabilem, beliebigem Material wie Holz, Plastik oder Metall (Innendurchmesser 9,9mm / Außendurchmesser ca. 24mm), die am Netzteilgehäuse mit Sekundenkleber befestigt wird, sorgt für die nötige Führung und Stabilität. Der Außendurchmesser ist so gewählt, dass der Rand der Scheibe mit der äußeren Innenseite des Drehknopfs abschließt. Falls der äußere Rand des Drehknopfes innen nicht exakt rund ist, kann man bedenkenlos den Außendurchmesser der Scheibe verkleinern, bis sich der Drehknopf durchgehend leichtgängig dreht.
Der Innendurchmesser der Scheibe sollte aber so gewählt werden, dass er den Drehknopf-Hals spielfrei umschließt. Auf diese Weise werden Querbelastungen beim Drehen fast auf Null reduziert. Das merkt man auch gleich beim Drehen, das sich dann viel wertiger anfühlt.
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Da die Drehgeber-Achse im ursprünglichen Zustand nicht mittig durch die Öffnung verläuft, kann man leider keine Durchführungsbuchse verwenden. Die Scheibe ist aber eine einfache, effektive Lösung. Ist der Drehknopf wieder montiert, ist die Scheibe nicht mehr sichtbar.
Um die Scheibe exakt platzieren zu können, nimmt man am besten den Drehknopf zu Hilfe. Den Hohlraum in der Innenseite des Drehknopfes füllt man rundherum gleichmäßig mit Schaumgummi auf. Obendrauf legt man die Scheibe (je nachdem evtl. die Oberfläche etwas aufrauen). Auf der Oberseite der Scheibe trägt man dann etwas Sekundenkleber auf (Heißkleber ist nicht geeignet). Die Scheibe aber nicht am Drehknopf festkleben, dieser dient nur als Führung. Anschließend setzt man den Drehknopf samt Scheibe auf die Achse des Drehgebers. Dann sollte die Scheibe genau an der richtigen Position am Netzteilgehäuse festkleben. Zur Kontrolle kann der Drehknopf wieder abgezogen (und der Schaumgummi entfernt) werden. Die Scheibe kann man evtl. noch etwas andrücken, ohne sie dabei zu verrutschen. Die Drehgeber-Achse sollte dann sauber mittig durch die Öffnung der aufgeklebte Scheibe verlaufen. Der verbliebene Randspalt zwischen Drehgeber-Achse und Scheibenöffnung wird vom Drehknopfhals ausgefüllt. Der Drehknopf sollte ebenso sauber, gerade und leichtgängig auf den äußeren Scheibenrand passen, ohne dass der Drehgeber belastet wird.
Als Material eignet sich alles, was stabil ist wie z.B. Holz, Plastik, Metall. Notfalls kann auch evtl. eine Beilagscheibe o.ä. verwendet werden. Wichtig ist, dass der Innendurchmesser exakt stimmt. Der Außendurchmesser ist nicht ganz so maßgebend. Es wäre natürlich gut, wenn dieser auch passt.
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Kurz zusammengefasst
Positiv:
+ günstig
+ Genauigkeit / Stabilität
+ Ãœberstromschutz (OCP), zuschaltbar
+ Ãœberspannungsschutz (OVP), zuschaltbar
+ programmierbare Speicherplätze
+ Ausgang schaltbar
+ sehr reparaturfreundlich (Steckverbinder, herkömmliche Bauteile)
+ Trafo
+ geringe Restwelligkeit unter 2mVss
Negativ:
- Lüfter nicht temperaturgeregelt
- unübliche Luftstromrichtung (evtl. Lüfter umdrehen)
- keine andersfarbige LED für Ausgang
- optionale Software verbesserungsbedürftig
- u.a.
Kaufempfehlung: ja (Preis-/Leistungsverhältnis)
Fazit
Im Gesamtpaket ist das Labornetzteil trotz Schwächen angesichts des Preis-/Leistungsverhältnisses eine Empfehlung wert. Positiv hervorzuheben ist, dass das Gerät sehr übersichtlich und service-freundlich aufgebaut ist und auch Platz für eigene Modifikationen bietet.
Dezember 2018
Alle Angaben beziehen sich nur auf das Testgerät.
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