Mein Bericht nach (erfolgreicher) Reparatur einer Pfaff Performance 205x

[AHF]

Vor einiger Zeit hatte ich in meinen Händen eine defekte Pfaff Performance 205x. Nach Einschalten hat sich nicht viel getan: das Nählicht und die Displaybeleuchtung gingen an. Sonst: leeres Display, keine Reaktion an die Betätigung des Fußanlassers. Das Drücken der Tasten hat zwar Tastentöne ausgelöst (leises Piepsen) aber die Nähmaschine war eigentlich tot.

Bisher hatte ich null Erfahrung mit Nähmaschinen. Da ich aber studierter Elektroniker bin, dachte ich mir, dass es ein tolles Hobbyprojekt sein könnte. Nun teile ich einige Beobachtungen mit der Hoffnung, dass sie jemandem hilfreich sein können.

Im Internet konnte ich das folgende finden:

a) Reparaturservice für die Leiterplatte in der Bodenplatte der Nähmaschine

Das weißt darauf hin, dass eine Reparatur möglich (= Ersatzteile sind vorhanden) und relativ einfach ist. Bei diesem Modell ist die Platine in der Bodenplatte aber deutlich einfacher als bei den Modellen aus 90-er Jahren (PFAFF Creative 75x0). Ein Trafo, einige Spannungsregler, passive Komponente und… das war's. Mikrokontroller, Speicher, Displaytreiber, Schrittmotortreiber… befinden sich hier alle auf der "Displayplatine", die als Ersatzteil nicht verfügbar ist. Ich wusste natürlich nicht auf welcher Platine sich der Defekt befindet. Einen Schaltplan sucht man vergebens. Pinout von den Steckern, die beide Platinen verbinden, habe ich auch nicht gefunden.

Die Buchsen auf meiner Platine aus der Bodenplatte habe ich vermessen. Später habe ich herausgefunden, dass diese Platine technisch vollkommen in Ordnung war.

bodenplatte.jpg

X4:
1: ca. 37-38V
2: 41kOhm gegen GND
3: 2.9V (auf offener Buchse)
4: 5V
5: GND
6: 14V AC für das Nählicht (gemessen gegen Pin 8)
7: ca. 18-20V
8: 14V AC für das Nählicht (gemessen gegen Pin 6)
9: GND
10: ca. 5.11V (auf offener Buchse)
11: ca. 2.3V (auf offener Buchse)
12: GND

X5:
1: -
2: 37-38V
3: 5V
4: GND
5: GND
6: -

38V ist die Versorgungsspannung der Schrittmotoren
5V die Versorgungsspannung der Logik

Die Pins 2, 3, 7, 10, 11 von X4 habe ich nicht weiterverfolgt. Ich vermute eins davon wird ein Steuersignal vom Fußanlasser sein, ein anderes vom Kniehebel.

b) ein Bericht über eine unerfolgreiche Reparatur gleiches Modells, wo es auf der Displayplatine tatsächlich defekte ICs gab

Der war zwar interessant zu lesen aber hat mir keineswegs geholfen.

c) Aussagen, dass bei diesen Modellen "das Display oft kaputtgeht"

Vielleicht ist da was wahres drin, bin allerdings überzeugt, dass es oft nur so aussieht als ob die Platine defekt wäre, da das Display blank bleibt, während das Problem ganz woanders liegt.

Die Pfaff Performance 205x senkt nach dem Einschalten die Nähfußstange automatisch ab. Dazu wird ein Schrittmotor in beide Richtungen gefahren, zuerst in die Richtung "hoch" bis zum Anschlag. Ein Hallsensor überwacht diese Bewegung und wird in der "Anschlag-Position" aktiviert. Das Display bleibt so lange blank, bis dieses Signal durch den Mikrokontroller detektiert wird. Defekter Schrittmotor der Nähfußstange, defekter Hallsensor oder irgendein anderer Defekt, der das verhindert, führt dazu, dass die "Displayplatine" hängen bleibt und den Eindruck macht, das die ganz tot ist. In der Wirklichkeit wartet sie noch auf das Signal vom Hallsensor.

In meiner Nähmaschine hat sich der Schrittmotor für die Nähfußstange immer blockiert. Wenn ich ihm aber mit der Hand geholfen habe, konnte er selbstständig weiterfahren und die Nähmaschine startete danach ganz normal und lies sich ziemlich normal bedienen. So habe ich erkannt, dass das Problem eigentlich bei dem Schrittmotor oder seiner Steuerung liegt.

Das Signal vom Hallsensor lässt sich auch "künstlich" erzeugen, auch wenn der Schrittmotor defekt ist oder sogar komplett fehlt. Der zweite Pin (von links) an der Buchse X8 muss nach dem Einschalten der Nähmaschine an die Masse gezogen werden. Wichtig ist, dass der Mikrokontroller auf die Flanke reagiert, nicht auf den statischen Zustand, d.h. festverdrahten kann man den Pin nicht. Runterziehen auf Masse muss erst einige hundert Millisekunden nach dem Einschalten stattfinden. Die Masse ist auf einem der Nahbarpins vorhanden (Pin 1, wenn ich mich gut erinnere).

hallsensor_buchse.jpg

Pfaff Performance 205x haben 3 Schrittmotoren, alle vom Typ NMB-MAT PM42S-048, um das folgende zu steuern:

- höhe der Nähfußstange
- seitliche Position der Nadel
- Stofftransporter

Das sind 2-Phasen Schrittmotoren, d.h. die haben 2 Windungen. Einen defekten Schrittmotor kann oft an Abweichungen des Widerstands der Windungen erkennen. In meinem Fall konnte ich ca. 12 Ohm messen, auf beiden Windungen des Schrittmotors der Nähfußstange. Das passt sowohl zum Wert aus dem Datenblatt als auch zu den Messwerten an den anderen zwei Motoren.

Die elektrische Kontrolle der Position der Nähfußstange hat aber, auch nachdem ich die Nähmaschine erfolgreich einschalten konnte, ganz falsch funktioniert. Beim Anheben der Nähfußstange sollte der Schrittmotor kontinuierlich in eine Richtung fahren. Er hat aber manchmal einzelne Schritte in die Gegenrichtung gemacht oder einzige Schritte ausgelassen. Da ich bisher keine Erfahrung mit Schrittmotoren hatte, wusste ich nicht ob das eher auf defekten Motor oder Schrittmotortreiber hinweist. Den letzteren könnte ich vermessen, zu Hause fehlt mir aber dafür ein Oszilloskop. Wenn ich praktische Erfahrung mit Schrittmotoren hätte, wüsste ich auch sehr wahrscheinlich was genau bedeutet, dass die Schritte sich beim Drehen der Motorachse mit der Hand "spüren lassen sollten". Eigentlich sollte so ein Motor sich sehr leicht drehen lassen, die spürbaren Schritten sind eher sehr sanft. Mein Motor war definitiv schwergängig, was ich aber zu der Zeit nicht erkennen konnte.

Erst später ist mir auch eine andere Idee eingefallen: die Position der Nadel ist mit +/- Tasten manuell verstellbar, was Umdrehungen des Motors um einzelne Schritte auslösen sollte. Der Schrittmotor der Nähfußstange und der Motor der Nadelposition sind ziemlich baugleich und verfügen um einen identischen Stecker. Man könnte also den Schrittmotor der Nähfußstange an die Buchse vom Schrittmotor der Nadelposition anschließen um den "verdächtigen" Motor mit einem 100% richtig funktionierenden und präzise kontrollierbaren Schrittmotortreiber anzusteuern. Bei mir wäre es sofort aufgefallen, dass auch dann der Motor Schritte auslässt oder manchmal zurück fährt. Das wäre ein absolut sicherer Hinweis auf defekten Motor.

Was ich stattdessen gemacht habe, war eine Suche nach Ersatzteilen:

- UDN2916EB ist der Schrittmotortreiber. Leider "eingestellt" seit 2012. Trotzdem konnte ich einige erwerben und austauschen. Komisch, dass das Herstellungsdatum auf 2020 deutet aber funktionieren tut der wunderbar. Hat leider nichts gebracht, da die Ursache woanders war.

motortreiber_1.jpg

motortreiber_2.jpg

motortreiber_3.jpg

- NMB-MAT PM42S-048 ist der Schrittmotor selbst. Einzeln nicht zu bekommen (daher habe ich mit dem Austausch des Treibers angefangen). Plötzlich hat jemand einige Motoren dieses Types aus Demontage aus Fiskalkassen auf einer Internetplattform angeboten. Gleich gekauft und ausgetauscht. Die Nähmaschine funktioniert seitdem wieder tadellos. :)

Am Ende war das eine sehr spannende Erfahrung und ich konnte recht viel über Nähmaschinen lernen. Jetzt habe ich keine Angst mehr weitere zu warten. :)

Und übrigens: wenn jemand Interesse hat, hätte ich noch einige von diesen Motoren. Das Zahnrad muss aber selbst aus dem defekten abmontiert und auf den "neuen" angebracht werden.

[Achim (js_hsm)]

Danke für die gute ausführliche Beschreibung

Gruß, Achim

[Ärmel]

Klasse Reparatur...
Gut zu wissen, dass wir hier nun einen Experten für diese Probleme haben...
Auch von mir vielen Dank für die ausführliche Schilderung.
Grüße Heinrich