Am C-Turm ist dank [Ralf] eine Richtfunk-Strecke für das Internet aktiv. Seit November läuft im Turm ein Raspberry Pi, der das Batteriemanagement überwacht. Diese Strecke ist mehrmals ausgefallen. Die Fehleranalyse und Reparatur ist nachfolgend beschrieben.
Nach etwa 4 Wochen fiel die Richtfunkstrecke zum ersten mal aus. Nach einem Wintersturm im Dezember war das Internet zum Turm weg. Eine erste Besichtigung ergab nichts. Eine der Antennen hatte jedoch alle Einstellungen vergessen. Nachdem die Einstellungen wieder alle gesetzt wurden, lief die Anbindung wieder.
Nach kurzer Zeit fiel die Richtfunkstrecke wieder aus, wir entschlossen uns, die Antenne auszutauschen. Das Internet war immer noch weg, die Turmseite hatte ein Problem. An der Richtfunkantenne war äußerlich nichts feststellbar, allerdings war das Netzwerkkabel warm. Die Antenne erhält über das Netzwerkkabel auch seine Stromversorgung. Auffällig war, das alle Akkus im Turm entladen waren. Am nächsten Tag (Solarzellen haben die Akkus wieder geladen) wurde festgestellt das die Antenne 5A Strom zog. Es musste irgendwo ein Kurzschluss sein. Die Teile vor dem Netzwerkkabel konnten ausgeschlossen werden, der Kurzschluss musste entweder im Kabel zur Antenne oder in der Antenne sein.
Das Antennengehäuse war braun verfärbt, der Stecker für das Netzwerkkabel mit der Antenne verschmolzen. Das Kabel musste abgeschnitten werden um die Antenne zu demontieren.
Damit die Richtfunkstrecke wieder läuft, wurde eine neue Richtfunkantenne angebracht.
Zur Post-mortem-Analyse wurde die Antenne zerlegt. In der Mastschelle war ein Wespennest. Um an die Elektronik heranzukommen musste das Gehäuse aufgebrochen werden. Der Deckel vorne am Strahler war aufgeklebt oder verschweißt. Danach konnte man die Leiterplatte herausziehen.
Um den Netzwerkstecker war alles verschmort, eine Diode war deutlich geschädigt. Der Rest der Elektronik war optisch in Ordnung. Die Nadeln am linken Ende der Leiterplatte sind die Antennen und Reflektoren für das WLAN-Signal. Im Deckel ist ein Blechreflektor der das Signal zurück zum Parabolspiegel wirft. Vom Parabolspiegel geht es dann zur Gegenseite.
Anhand der noch lesbaren Bedruckung konnte die Diode als Littelfuse TVS-Diode identifiziert werden. Eine TVS-Diode ist eine spezielle Schottky-Diode, diese begrenzt zum Schutz der Elektronik die Spannung auf eine bestimmte Höhe.
Diese Diode wurde nach dem auslöten Vermessen, die Diode war intern kurzgeschlossen. Das deutet auf eine Überlastung hin. TVS-Dioden haben die Eigenschaft, bei Überlastung bevorzugt in den Kurschlussfall zu versagen, um die nachfolgende Elektronik zu schützen. Nach dem Ausbau wurde mit Isopropanol die Leiterplatte vom Ruß gereinigt. Der kaputte Netzwerkstecker wurde auch entfernt. Beim Putzen konnte festgestellt werden, das die Lötaugen für die Diode abgerissen sind. Durch die große Hitze hat sich der Kleber zwischen Kupferfolie und Basismaterial gelöst.
Eine 24V TVS-Diode war keine zur Hand, deswegen wurde eine 28V TVS-Diode sowie ein neuer Netzwerkstecker eingebaut. Die kaputten Lötaugen wurden mit Lötzinn überbrückt. Der nachfolgende Funktionstest war auf anhieb ein Erfolg. Die Status-LED leuchtete und die Webseite antwortete. Der Netzwerkstecker hat dann noch eine Abschirmung erhalten, die von der orginalen Netzwerkbuchse gefleddert wurde.
Um das Gehäuse wieder Dicht zu bekommen wurde großzügig Heißkleber eingesetzt. Nach dem Zusammenbau nochmal eine Funktionsprüfung.
Grund für den Ausfall
Da die Diode so massiv überhitzt war, muss längere Zeit Überspannung angelegen haben, welche schließlich die Diode zerstört hat. Eine TVS-Diode schützt nur gegen kurzzeitige Spannungsspitzen. Die Diode ist eine SMBJ24A, also eine Diode für nominal 24V. Laut Datenblatt bricht die Zenerdiode zwischen 26,7V und 29,5V durch.
Darin lag der Grund für den Ausfall. Am C-Turm wird die Batteriespannung direkt in das Netzwerkkabel gespeist. Die Batteriespannung kann zwischen 20V und ca. 30V schwanken. Somit war die Diode immer dicht an ihrer Durchbruchspannung betrieben, bis sie irgendwann versagte. Die Leitung von der Batterie ist mit 20A abgesichert, diese Sicherung hat nicht ausgelöst. Das Orginal Ubiqi-Netzteil hat nominal 25V Ausgangsspannung, da ist eine TVS-Diode mit 24V schon sehr grenzwertig. Die neue Schutzdiode mit 28V ist hier sicherlich ein Sicherheitsgewinn.
Um die nächste Antenne nicht zu zerstören ist die Versorgungsspannung nun auf 23V begrenzt.
