Das Phaenomen
Samsung SyncMaster steht auf den beiden Monitoren, die auf dem Schreibtisch meines Mitbewohners standen. Erworben hat er sie im Abstand von vier Monaten. Nun sind sie im gleichen Abstand kaputtgegangen. Somit hatten beide eine effektive Lebenszeit von 3 Jahren und 4 Monaten. Das verblueffende hieran ist nun die Gleichheit der Lebenszeit. Und bei meinem anderen Mitbewohner kuendigt sich der Defekt auch schon an. Ich habe auch so einen Monitor auf dem Schreibtisch. Und beaeuge ihn misstrauisch.
Natuerlich kenne ich die Badewannenkurve fuer die Ausfallwahrscheinlichkeit elektronischer Komponenten, hier sei sie kurz skizziert.
| | | (P)| | | | | | \ | | | / | | / | \ ./ | | ,-' | \ ,-' | `--------------' -+-|--------------------------------|--(t)--> | Ersteinsatz Lebenszeitende |Am Anfang des Produkteinsatzes gibt es eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass Teile durch Produktionsfehler beim "ersten Einschalten" einen Defekt aufweisen und zum Ausfall des Geraets fuehren. Dem schliesst sich die "normale" Lebenszeit an, in der ein Ausfall ohne aeusseren Einfluss relativ unwahrscheinlich -- wenn auch nicht unmoeglich -- ist. Diese neigt sich schliesslich dem Ende zu und nun sind es Verschleisseffekte, die einen Ausfall wahrscheinlicher werden lassen; allerdings steigt die Ausfallwahrscheinlichkeit hier lange nicht so steil an, wie sie zu Beginn des Lebenszyklus abgefallen ist.
Die spannende Frage ist also, wie entwirft man eine Schaltung so, dass sie nach einer moeglichst praezise vorgegebenen Zeit des "natuerlichen Schaltungstodes" stirbt? Dazu seien hier die Ausfallursachen der Monitore betrachtet.
- In einem Fall blieb der Monitor komplett dunkel. Zuvor liess er sich nur durch eine Reihe von Betaetigungen des Ein-Aus-Tasters zum Leben erwecken.
- In einem Fall flackerte der Monitor nach Einschalten eine Weile, konnte sich aber meist im hellen Zustand stabilisieren. Irgendwann jedoch nicht mehr, so dass es bei einem Flackern von ~1-20 Hz blieb.
- In einem Fall meldet sich der Monitor nur noch sporadisch beim Betriebssystem des angeschlossen PCs.
Wie wuerde ich es anstellen
Guten Morgen, Q.
Zugegeben, das war ein bisschen sehr James Bond, aber es macht klar, was die Designziele sind: Zunaechst Zuverlaessigkeit, denn das bringt Kundenzufriedenheit. Nach der Garantie/Gewaehrleistungszeit dann darf sich langsam ankuendigen, dass das Geraet den Geist aufgeben wird. Ein Flackern der Hintergrundbeleuchtung beim Einschalten macht dies wunderbar klar und wird den Kunden im Idealfall zum Ersatzkauf des gleichen Modells bringen, denn bisher hat er ja gute Erfahrungen damit gemacht. Schliesslich ausschleichender Entzug: Laesst sich der Monitor anfangs noch mit 5 Schaltspielen zum Einsatz bringen, kann dies wenig spaeter nurmehr mit 50 Schaltspielen erreicht werden. Kaeme es hingegen zu einem aprupten Ausfall, schlimmtenfalls mit Geraeuschen, Geruechen oder sonstig wahrnehmbarer Zerstoerung, waere dies kontraproduktiv. Denn niemand wird sich ueber ein langsam dahinsiechendes Geraet oeffentlich auslassen. Ueber eines, dass knistert, knallt oder qualmt hingegen schon eher. Gruesse vom PR-and-Sales-Department.
Ihre heutige Aufgabe: Entwickeln Sie eine Stromversorgung, die den folgenden Kriterien genuegt:
Sie haben eine Woche.
Was also gibt es fuer Moeglichkeiten, dies zu erreichen?
- Programmierung. Natuerlich koennte man ein solches Verhalten in einem der intelligenten Bausteine unterbringen -- dies birgt aber das Risiko der Entdeckung und waere recht oeffentlich; schlimmstenfalls waere wegen der einfachen Nachweisbarkeit sogar mit Schadenersatzforderungen zu rechnen. Also lieber nicht.
- Ausfall von Loetstellen (I). Sehr elegant. Loetstellen sind ueberall, sie verbinden saemtliche Teile der Schaltung. Einziges Problem duerfte hier die Zeitsteuerung sein, allerdings scheint es nach http://www.elektronik-labor.de/Labortagebuch/Tagebuch0211.html#tv (Kudos, bei dem Weg. Wenn eine Website ein erklaerendes Video zur Seitennavigation auf der Startseite benoetigt, ist definitiv etwas mit den Menuestrukturen im Argen...) tatsaechlich als Ursache in Frage zu kommen. Und hitzeerzeugende Bauteile gibt es in einem Schaltnetzteil auch.
- Ausfall von Loetstellen (II). Ein klassiches Problem ist die Hochspannungserzeugung: Nicht wenige Inverter in Notebooks kranken daran, dass sich der feine Draht der Sekundwaerwicklung von seinem Loetpin loest (und im Anschluss nur noch sporadisch verbunden ist, das Display flackert bei Erschuetterungen). Dieser Effekt duerfte sich allerdings nur schwerlich kultivieren lassen.
- Ausfall von Kondensatoren. Grundsaetzlich recht elegant: Kondensatoren besitzen auch so bereits einen gewissen Rest-Leckstrom. Vielleicht laesst dieser sich durch ein Betreiben am Rande der Spezifikation ueber lange Zeit entwickeln, so dass er eines Tages zu einem Defekt fuehrt? Andererseits sind Kondensatoren fuer lautstarkes Platzen bei Defekt oder ekliges Auslaufen beruechtigt.
- Ausfall anderer aktiver Komponenten. Ebenso wie die Kondensatoren bieten sich natuerlich auch andere aktive Komponenten an, so am Rande der Spezifikation betrieben zu werden, dass ihre Funktionalitaet nachlaesst -- als Beispiele seien hier Transistoren genannt, die mit einem (leicht) erhoehten Basisstrom betrieben werden, der auf lange Sicht den PN/NP-Uebergang schaedigt (oder durch Hitzeentwicklung den gesamten Kristall).
Nun aber genug der Verschwoerungstheorien und zurueck ins Leben. Was tun, wenn der Monitor hinueber, die Garantie abgelaufen und eine Reperatur nicht augenfaellig einfach moeglich ist?
Das Recycling
Recycling beginnt mit der Oeffnung des Gehaeuses. Drei Schrauben am Gehaeuse (eine davon unter dem Winkel, mit dem der Fuss befestigt ist) und ein Spachtel zum Ueberwinden der Snap-In-Teile gewaehren Zugang zum (zimlich aufgeraeumten) Innenleben. Vorsicht vor dem Kabel, dass die Bedienteile mit der Logik verbindet! Die zwei metallgekapselten Teile laesst sich auseinanderklappen, wenn man den Flachkabelverbinder vom TFT-Panel abzieht (an den Seiten sind Haken). Danach sind noch 8 Kabel von der Hochspannungsversorgung zum Panel verbunden; diese lassen sich auf Seite der Hochspannungsversorgung ebenfalls abziehen (auch hier -- Hakenkonstrukte).
Als naechstes wird das Panel weiter auseinandergenommen: Drei kleine Schraeubchen halten auf der Rueckseite die Ansteuerungslogik; anschliessend darf wieder mit dem Spachtel gegen Snap-In-Montage gekaempft werden. Danach kann man sich das Panel durch Kippen entgegenfallen lassen. Im Idealfall haelt man nun das Panel und die durch Flachbahnleiter verbundene direkte Ansteuerlogik in der Hand.
Nun benoetigt man noch den Schaltungsteil, der zwischen dem Panel und einem PC vermittelt... die entsprechende Platine ist erfreunlich leicht abzuschrauben. Die Stromversorgung wird noch von der urspruenglichen Schaltung getrennt und durch ein Steckernetzteil mit 12V ersetzt. Erfreulicherweise sind Leitungen gut beschriftet, so dass die Belegung einfach zu uebernehmen ist:
1 o---- (unbeschaltet; urspruenglich Power On) 2 o---- GND 3 o---- GND 4 o---- GND 5 o---- +12V 6 o---- +12V 7 o---- +12V 8 o---- unbeschaltet; Kommunikation mit Netzteil (Beleuchtungshelligkeit) 9 o---- unbeschaltet; Kommunikation mit Netzteil (Beleuchtungshelligkeit)Belegt man nun den Spannungseingang und einen der Signaleingaenge, kann man mit der kleinen Platine aus der Frontabdeckung den "Monitor" einschalten und erkennt bei Durchsicht auch Bilder... Nun braucht es nur noch eine Hintergrundbeleuchtung. Oder Durchleuchtung, denn das Panel kann man ja auch einfach auf einen Overheadprojektor legen (Danke an das IfI fuer 24/7 bereitgestellte Projektoren :)
Hier die Beweisfotos, denn "Pics, or it didn't happen!".