How to fix/replace Bernina Record 830 sewing machine motor capacitor

*DISCLAIMER*
I am a professional working on the field of electrical power engineering and I know what I’m doing.
During this repair you are dealing with 230VAC mains voltage which can be lethal if one gets electric shock from it. Always remember to detach the power plug when dealing with internal wiring. I shall not take any responsibility for any property damage or personal injuries which could occur during following this guide. If you don’t completely understand content of this guide, then don’t do repairing by yourself but instead ask some electrician to do it.
**DISCLAIMER**

My mother told that her Bernina Record 830 sewing machine (from 70’s) started to make odd hissing and emitted weird odor from it’s motor compartment. I opened it and noticed that motor/RFI-interference capacitor pack was leaking. One might find new capacitor pack in the ebay, but thanks to Swiss engineering there is a schematics and component values printed on a capacitor pack so one can make a new pack out of separate capacitors. Capacitors need to be mains rated.
bernina2

Components needed:
Two 2000pF (2nF) X1/Y2 capacitors
One 60nF (0.06uF) X1 capacitor (replaced this with 47nF)
One 20nF (0.02uF) X1 capacitor
Heat shrink tube or eletrical insulation tape to cover capacitor legs/soldering joints
Suitable insulated wire (I used 0.5mm diameter speaker wire altough it is not allowed for 230VAC installations, but still it is thicker and better insulated than machine’s original internal wires)

schema
Colors present to wire colors inside the motor compartment. In some other country variants green/yellow earthing wire might be transparent. Our machine is Scandinavian/Finnish variant.

I managed to find all the capacitor’s from old CRT TV circuit board. I first tested the circuit by soldering them together in the air with test wires. For testing, I recommend to make extension cord in which 60 watt incandescent light is connected in series with sewing machine. This way, if there is a short circuit, one doesn’t blow a fuse or cause more damage to machine under repair. Machine worked perfectly with new capacitors, so I fitted them separately in the motor compartment and soldered new wires between them.

bernina3

1. Final position for two 2000pF capacitors (blue ones)
2. Final position for the 20nF capacitor (the yellow one)
3. Final position for the 60nF capacitor (the red one)

Only problem was, that only place where 60nF capacitor would fit, is on the front side of the motor (when machine is placed in operating position). This prevents the installation of motor compartment cover (facing the machine chassis), so machine “loses” it’s double insulation (class 2 electrical appliance in EU area with so called “europlug”). Finger protection is on a same level than before.
It might be possible to install the 60nF capacitor in the hollow next to 20nF capacitor, but I didn’t want to do that, since in there it blocks the hole used to replace motor brushes. OK, the only disadvantage is that in case brushes have to be replaced, one has to open to motor compartment like in this repair, but still. My suggestion is to make a new plastic or plexiglass compartment on top of the motor compartment for new capacitors.

Also, there are wires going to lamp and to the bottom block so I wouldn’t count on the double insulation, considering this machine is made in the 70’s when regulations for electrical appliances were less strict compared nowadays regulations. I’m planning to convert this machine to class 1 appliance (protective earthed) by drilling a hole to machine’s chassis, installing earthing point to it and replacing the original 2-wire power cord with 3-wire earthed cord. I’m also going to buy stand-alone residual current device (RCD) to be used with the sewing machine.

bernina1
Operational again. Let’s see if it’ll last next ~40 years with new caps. Under the sewing machine there is a broken subwoofer also waiting to be repaired.
testcord
Modified extension cord with E27-socket connected in series with AC outlets. Cord is meant for testing purposes only and it prevent’s blowing the fuse and doing more damage in appliance under repair in case of a short circuit.

As one can see, this extension cord is against electrical regulations even without bulb socket connected to it.
1. Powerplug is so called europlug meant to be used with double insulated class 2 appliances
2. Power cord is only single-insulated
3. Sockets are class 0 sockets with no protective earthing contact and meant to be used in dry areas only. With this kind of sockets, cord plug should be class 0 type with round shape so it won’t fit to class 1 wall sockets

For appliance classes, see Appliance classes in Wikipedia

APC Back-UPS RS 800 cooling fan modification

After my UPS went end-of-warranty, I decided to try to extend it’s life by improving it’s cooling. Like many consumer-class UPS’s, this one also has solid plastic casing with only a few small ventilation holes, so UPS runs quite warm even in standby/online mode and would most likely fail after few years. Lead batteries also suffer from higher temperatures and their lifetime decreases.

APC Back-UPS RS800

Do note that RS 800 sends temperature information among it’s diagnostics data, but apparently there is no temp sensor inside the UPS, because every RS 800 I have seen, reports 29,2 degrees Celcius continuously as their temperature.

I’m using UPS to supply my home server, which is located in my storage room. Because of that, fan noise wasn’t problem, so I decided to make a hole into right side cover and install 80mm fan in it. Fan I bought is standard 80mm Zalman case fan which rotates 2000 RPM. There is some space between side cover and heat sinks, so using slim type fan one could possibly install the fan inside the casing. I didn’t measure the space though.

First thing to do is shut down the UPS and remove it’s batteries. For some reason, even hours after detaching batteries, there remains voltage in some of the UPS’s capacitors. I noticed this when I pressed the power button with no batteries or power cord plugged in and still, UPS’s relay clicked.

So be careful not to drop anything conductive on a circuit board.

APC Back-UPS RS800

There is only four screws visible in the back of the RS 800, but there are more screws hidden under the front cover. Front cover is only snapped on it’s place, altough quite tight. Front cover has five fasteners, two on the each side of the cover and one on the bottom. Take a flatbed screwdriver with wide tip, preferably five (5) millimeters or more and stick it between the front cover and body cover. Now just twist the screw driver and fasteners should pop off. one by one. When detaching the cover, be careful not to rip off the ribbon cable controlling front LED’s and power button.

APC Back-UPS RS800

Now one finds three screws holding the side cover. Remove these screws and also the four screws on the back cover, if not already removed. Now pull back cover a bit back and lift right side cover a bit. It has battery connectors in it, so detach them from the circuit board. Make sure to remember cable order, which from up to down is red, yellow and black. Connectors may be a bit tight, but they can be detached by swinging connectors little bit back and forth with fingers and pulling them up. Be very careful if you decide to use needle nose pliers. Now just lift off the right side cover.

First, align the fan on the right place. The exact positition is not important but of course, there is not much room because of battery compartment and transformer. First drill just one hole and put screw in it. Make sure not to drill too big holes. I used 4,2×38 millimeter screws (diameter 4,2mm and length 38 mm), si I drilled three (3) millimeter wholes.

APC Back-UPS RS800

Ups cover is plastic, so threads are formed when screw is first time screwed in the hole. Afterwards when putting screws, turn them always first counter-clockwise so that they drop on threads and then tighten them. When fan is in place, take narrow-tip marker pen and draw a circle between fan blades. Then remove the fan and make a hole with your favorite tool. I used Dremel with a disk blade to make the hole and then finished the job with milling blade and circular grinding blade. Remember to wear safety goggles, just in case. Fan is installed outside UPS and it covers the hole, so it doesn’t matter, if it looks a bit robust. Of course, feel free to use hole saw, if you want perfectly circular hole.

APC Back-UPS RS800

I didn’t have 80mm fan grill at home, so I took square shaped industrial steel grill and cut fan sized part out of it. Finally I spraypainted the grill and screw tops black.

Fan is blowing air out from UPS casing and even though there are ventilation holes in top cover and side covers on the bottom, I wasn’t sure if they are enough for air intake. Just in case, I drilled few dozen five (5) millimeter holes on the bottom cover beneath the transformer. Holes ruin the techical specs (voltage, current etc.) written on the bottom, so if you wish to save them, take a picture of them. After this, when placing UPS somewhere, put small sticks or something under it to raise it few millimeter from the floor to ensure the air flow.

APC Back-UPS RS800

If everything is set, assembly the UPS and install the fan. If front cover was difficult to remove, it is also difficult to put back. I just taped it on it’s place with transparent tape so it’s easier to remove in case I need to open UPS again.

APC Back-UPS RS800

Fan can be powered with 12VDC wall power supply which can be connected to UPS output. I however made an extension cord and powered the fan from server’s power supply

Hopefully this modification brings few years more life time to my UPS. At least now, it only feels a bit warm on the left side. Before the mod, casing was noticeably warm thoroughly.

Videokameraan uusi, kylmien olosuhteiden akku

Varmasti monelle tullut joskus eteen se, että ulkona talvella pakkasessa kuvatessa kameran akku hyytyy melko nopeasti. Tähän ei oikeastaan auta kuin pitää mukana useampia akkuja, joita kierrättää siten, että laittaa jäähtyneen akun taskuun lämpiämään ja ottaa taskusta lämpimän akun käyttöön.

Tässä artikkelissa oletan että laitteen akku on Li-ion/Li-Po-akku. Joistain vanhoista kameroista voi löytää NiCd/NiMh-akkuja. Jälkimmäisiinkin voi toki kennot vaihtaa samaan tyyliin, mutta itse keskityn tässä artikkelissa Li-ion-akun uudelleenkennottamiseen.

Itsellä on Panasonic NV-GS27 -miniDV-videokamera, joka käyttää 7,4 voltin Li-ion-akkua. Sen sisällä on siis kaksi 3,7 voltin Li-ion-kennoa sarjaankytkettynä. Itsellä oli yksi loppuunkulunut akku, joka oli siis luontevaa ottaa modattavaksi talvikäyttöön sopivaksi. Ajatuksena oli siis tehdä ratkaisu, jossa akkukennot ovat omassa kotelossaan johdon päässä ja kamerassa on kiinni vain akun tyhjä kotelo. Näin akkupaketin voi pitää kuvatessa vaikkapa lämpimässä takin taskussa.

Loppuun kuluneen akun sai helposti avattua viiltämällä mattoveitsellä akkua saumoista, kunnes saumat aukesivat. Kannattaa kuitenkin noudattaa varovaisuutta, sillä jos Li-ion-kennon sattuu puhkaisemaan, se voi pahimmassa tapauksessa syttyä jopa palamaan. Mutta kunhan akun purkamisessa toimii rauhallisesti ja hitaasti, eikä runnoa sitä auki suurella voimalla, ei hätää ole, eivät ne kennot kuitenkaan ihan pienestä kosketuksesta puhkea.

Kun akun on saanut auki, kennot kannattaa irroittaa siten, ettei suojapiiri vahingoitu, sillä sitä tarvitaan. Ennen sitä voit vielä mitata (jos akussa on yhtään henkeä jäljellä) kennojen plus- ja miinusnavat ja pistää muistiin. Kaksikennoisen akun tapauksessa kiinnityspisteitä on yleensä kolme. Yksi on siis koko sarjan plusnapa, toinen kennojen välissä oleva piste ja kolmas on koko sarjan miinusnapa. Irroita sitten kennot tilanteesta riippuen juottamalla tai katkaisemalla kiinnitysliuskat tai johtimet leikkureilla.

Tämän jälkeen voikin juottaa johdot kennojen kiinnityspisteisiin. Plus- ja miinusjohtoina kannattaa käyttää vaikkapa 0,75mm^2:n kaiutinkaapelia tai vastaavaa. Paksumpi johto minimoi jännitehäviöt ja kestää mekaanisesti paremmin. Kennojen väliin tuleva johto voi olla ohuempikin, siinä kun ei kulje kuormitusvirtaa lainkaan.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Nyt onkin sitten varaa valita, millaisia kennoja haluaa käyttää. Voit esimerkiksi ostaa kaksi kännykän Li-ion-akkua, juottaa ne sarjaan ja sitten johtoihin kiinni. Nämä kuitenkin ovat yleensä kapasiteettiinsa nähden kalliita.

Itse tilasin Ebaystä 18650-kokoisia sylinterinmuotoisia Li-ion-kennoja ja näille sopivan kotelon. Näihin kennoihin ei kannata yrittää suoraan juottaa johtoja kiinni, vaan käyttää tuollaista koteloa, johon kylläkin joutuu poraamaan reikiä, että johdot saa juotettua oikeisiin kohtiin. Niitä alkuperäisiä paukkulanganpätkiä ei kannata käyttää.

18650-kennoja on saatavana sekä suojapiirillä että ilman. Kennojen omista suojapiireistä ei ole haittaa, mutta tässä tapauksessa ei erityisesti hyötyäkään, koska tuo kameran alkuperäisen akun suojapiiri suojaa joka tapauksessa. Kannattaa mahdollisuuksien mukaan käyttää suojapiirittömiä kennoja, niin eivät niiden omat suojapiirit ole turhaan kuluttamassa virtaa, vaikka niiden virrankulutus mitätön onkin.

Kun uudet kennot kytkee tällä tavalla “suoraan” vanhojen kennojen tilalle, voi akkupaketin lataamiseen käyttää edelleen kameran alkuperäistä laturia. Huono puoli sen sijaan on se, että noita kennoja ei kesken kuvauskeikan voi vaihtaa, sillä nuo suojapiirit on yleensä tehty siten, että jos niistä ottaa kennot irti ja laittaa takaisin, joutuu pakettia käyttämään laturissa, että suojapiirin kytkinfetti tai fetit sulkeutuvat johtaviksi.

Jos kytkennästä haluaa sellaisen, että kennot voi vaihtaa kesken kuvauskeikan, pitää alkuperäisen akun suojapiiri ohittaa kytkemällä plus- ja miinusjohdot suoraan akun plus- ja miinus-nastoihin. Keskijohdon voi jättää pois. Tässä kytkennässä menettää alkuperäisen laturin käyttömahdollisuuden, eikä akun alkuperäinen suojapiiri suojaa enää kennoja. Tällöin kannattaa käyttää kennoja, joissa on suojapiiri, joskin sarjakytkennässä kennojen omien, yksittäisten suojapiirien toimivuus ei aina ole taattu.

Tällaisella ulkoisella akkupaketilla saa myös huomattavasti lisättyä akkukapasiteettia. Kameran alkuperäisakkujen kapasiteetti on yleensä tehoakullakin korkeintaan 2000mAh, joka on jo melkoinen möhkäle muute pienen kameran kyljessä. Parhaimpien (ainakin Panasonic ja Sanyo) 18650-kennojen kapasiteetti on 3400mAh, jollaisilla oman kameran tapauksessa kuvaisi yhtä soittoa noin kahdeksan tuntia, kamera kun kuluttaa virtaa noin 400mA.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

Kuvassa halpoja Kiinasta peräisin olevia Trustfiren 2400mAh:n suojapiirillisiä 18650-kennoja. Halvasta hinnasta huolimatta, mittasin näistä kennoista löytyvän kapasiteettia 500mA:lla purettuna noin 2600mAh. Tosin laatu vaihtelee, tilasin toiset vastaavanlaiset kennot, joista löytyi vain 2100mAh.

Lexxa 10A automaattinen tulppasulake

Lyhyt testi Hong Kongissa myytävästä 10 ampeerin Lexxa-merkkisestä automaattisesta tulppasulakkeesta. “Valmistusmaa Kiina” (paketin takana lukee) ei aina herätä sitä suurinta luottamusta, joten päätin kokeilla että varoke tosiaan toimii ja haarukoida, millä virralla sulake laukeaa nopeasti. Ruuvasin siis varokkeen paikalleen sulaketauluun syöttämään auton lämmitykseen käytettävää pistorasiaa

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Mittasin ennen testausta yksitellen, että laitteiden ilmoitetut tehot pitävät paikkansa (100 watin tarkkuudella). Mittauksiin käytin Lidlistä ostettua energiakulutusmittaria, joka tässä tapauksessa, kun kuorma on resistiivistä, näyttää kyllä oikein siinä kuin kalliimmatkin mittarit. Käytin testaukseen seuraavia kuormituslaitteita:
Auton lohkolämmitin 500W
Auton sisätilalämmitin 850W
Auton sisätilalämmitin 2000W
Hiustenkuivaaja 350W

Kuormia yhdistelemällä sain varokkeen laukeamaan ~14 ampeerin virralla arviolta noin viidessä minuutissa. Tuohon kun lisäsi vielä hiustenkuivaajan (noin 1,5A), laukesi varoke noin yhdessä (1) sekunnissa. En ottanut aikaa, mutta hiustenkuivaaja ehti hörähtää käyntiin ennen suojan laukeamista.

Sulakkeen toimintavirtana voidaan siis pitää noin 15 ampeeria. Koska yleisesti käytetyn gG-tyypin sulakkeen toimintavirta (virta, jolla sulake toimii alle tunnissa) on 1,45*nimellisvirta, voidaan todeta tämä sulake turvalliseksi käyttää. Ajattelin ostaa näitä pari lisää ja testata myös ne. Lisään testitulokset sitten tänne.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

Replacing faulty electrolytic capacitors in AVM Fritz!Box 7270 DSL router and installing active cooling in it

I have an AVM Fritz!Box 7270 DSL router, which started to show failure symptoms after about three years in use. First, little by little, DSL connection started to become more and more unstable and with external DSL-modem, it’s routing speed slowed down to as low as 1Mbit/s. Rebooting the device helped for short periods, but that was also problematic. When I let the device to cool down, after that it required 5-10 minutes of warming up, before it started properly. When I first plugged the power cord in, it lighted all LEDs on red. Then after about 10 minutes, if I pulled the power cord off and put it immediately back, it started properly.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Device ran quite warm and I first thought it is the heat that makes the device malfunctioning. So I opened the casing and put a computer fan to blow towards it. As a result, box crashed after few minutes. I repeated this test few times and it crashed every time I cooled it down with fan. So all symptoms referred that device’s electrolytic capacitors are failing. I also measured voltages on capacitors and they were more or less of their tolerances.

So I checked all the capacitors and ordered same or similar ones from Capking. Replacement caps doesn’t have to be exactly same valued. 100V caps can be replaced with 63V caps, I measured that highest cap voltage was 51V (48V normal) You can also unify capacitance values a bit by rounding them up.

1000 µF 16V 3 pcs *same*
220 µF 10V 1 pcs *same*
100 µF 10V 3 pcs *replaced with 100uF/16V*
68 µF 16V 1 pcs *replaced with 100uF/16V*
47 µF 16V 1 pcs *replaced with 100uF/16V*
33 µF 16V 1 pcs *replaced with 100uF/16V*
10 µF 35V 1 pcs *replaced with 22uF/100V*
10 µF 100V 2 pcs *replaced with 22uF/100V*
4,7 µF 100V 2 pcs *replaced with 10uF/63V*

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

These pictures are taken still with old C(r)apxon capacitors. I just don’t understand why to ruin feat of German engineering with low quality capacitors. I replaced them with Rubycon and Nichicon.Those three chips ran hottest and were uncomfortable to touch so I took heat sinks left over from Arctic Cooling’s Accelero graphic card cooler. They have glue sticker in the bottom so they are easy just to press on place.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

Nichicon HZ 1000uF/16V caps are bit taller than original Capxons so the top cover won’t completely fit anymore. I cut the original fasteners from the bottom frame of and fastened top cover with tie wraps.

Like I said, box runs quite warm, so in addition replacing the faulty capacitors (which fail faster if ambient temperature is high), I also decided to install active cooling in it. I made a hole to a top cover and installed a fan in it. Fan is 60mm and powered with home made splitter from box’s power supply. Voltage is lowered to about 8 volts with potentiometer+transistor circuit. Fan is inaudible after about two meter distance even in silence at night. Fan grill is home made from some suitable steel grid and painted black.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

 

Want to adjust fan speed but can’t find potentiometer with sufficient power handling capacity? Simple and cheap option is to use normal low power potentiometer and bipolar transistor. Potentiometer can be around 2-5 kilo-ohms and transistor can be basically anything as long as it has TO-220 or some other “big” casing which can dissipate enough heat. Connect the center of the potentiometer to transistor base, one end to the collector and the other end to the emitter.

Now only transistor type (PNP or NPN) defines how this staggering two (2) component circuit is connected to series with fan. If it is PNP-transistor, it is connected on a positive side of the fan, collector to power supply positive and emitter to fan positive. If it’s NPN, you put it on negative side of the fan, collector to fan negative and emitter to power supply negative/ground. Transistor heats a bit, but it should not require additional cooling. If when fan running slowly you can touch transistor, then it is OK as is, but if it feels too hot, you can put small heat sink or metal plate (2x1cm or something, it doesn’t have to be big) on the back of the transistor. Note that the back is connected to transistor collector so don’t ground it to anything.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

So now I have fully working router again and it hopefully lasts “till the end”, since it now has quality capacitors and active cooling.

Keinokuormakytkentä tietokoneen powerille

Jos sinulla pyörii ylimääräisenä tietokoneen virtalähde, siitä saa näppärästi 12 ja 5 voltin (ja 3,3V) virtalähteen omiin harrastuksiin. Nykyiset virtalähteet ovat kaikki ATX-standardin mukaisia, eli niissä ei ole erillistä virtakytkintä, jolla ne saisi käymään. Virtalähteen käynnistäminen ilman emolevyä on kuitenkin helppoa. Otat klemmarin tai hyppylangan ja yhdistät emolevyn liittimessä olevan vihreän (PWR ON) värisen johdon maahan. Kaikki mustat ovat maita, valitset vain jonkun niistä. Varmista myös että virtalähteen takana mahdollisesti oleva pääkytkin on 1-asennossa.

Kaikki powerit eivät ilman kuormaa suostu käynnistymään ja vaikka suostuisivatkin, niin jännitteet saattavat olla vähän mitä sattuu. Tämä johtuu siitä, että virtalähteissä on yleensä viiden voltin linjassa takaisinkytkentä, jolla virtalähde valvoo kuormitustaan ja pyrkii pitämään jännitteet kohdillaan sen mukaan, kuinka paljon viiden voltin linjaa kuormitetaan.

Itsellä oli juurikin vastaava tilanne. Käytän vanhaa tietokoneen poweria virtalähteenä Imax B6-akkulaturille, joka kuormittaa virtalähteestä vain 12 voltin linjaa jonka jännite oli noin 11 volttia, kun viiden voltin linjassa ei ollut lainkaan kuormaa.

Keinokuorma on helppo saada aikaan esimerkiksi tehovastuksilla tai polttimolla. Vastukseksi sopii vaikkapa viiden (5) ohmin tehovastus (väh. 10W), joka ohmin lain mukaisesti (I=U/R) kuormittaa viiden voltin linjaa yhden (1) ampeerin virralla ja saa aikaan 5 watin tehohäviön vastuksessa. Vastus kuumenee huomattavasti, joten sen sijoitteluun on syytä kiinnittää huomiota. Jos haluat käyttää polttimoa, sopiva on esimerkiksi 12V 35W polttimo, joita käytetään mopoissa ja moottoripyörissä. Tällaisen polttimon resistanssi on noin 4 ohmia.

Itse tein säädettävän kuorman käyttäen transistoreita, jotka on kiinnitetty tuulettimella varustettuun jäähdytyslevyyn. Koska transistorien läpi menevä virta riippuu niiden kantavirrasta ja virtavahvistuksesta, on niistä helppo tehdä “säätövastus” kantavirtaa rajoittamalla ja muuttamalla. Oma kytkentä on jotakuinkin seuraavanlainen ja säätö arviolta 0,5-3 ampeeria:

kuorma

Transistoreina käytin NPN-tyyppisiä TIP112 -darlingtontransistoreita, kantavastuksina 0,25 watin kiinteät vastukset ja 10 kilo-ohmin trimmeripotentiometri. Ledi on kytkennässä vain mukavana lisänä, että näkee, milloin kuorma on päällä. 100 milli-ohmin vastus lähdössä merkkaa sulaketta, joka on syytä olla olemassa. Kuormassa ei ole estoa väärälle jännitteen kytkentäsuunnalle, joten jos sen kytkee väärinpäin, toimivat transistorit kuten diodit ja käytännössä oikosulkevat syöttölinjan. Sama tilanne tapahtuu, jos transistorit jostain syystä käytössä (esim. kuumenemisen seurauksena) hajoavat ja jäävät oikosulkuun.

Sopivia vastusarvoja kannattaa haarukoida esim. Circuit Simulatorilla. Muista vaihtaa transistorien hFE (virtavahvistus) vastaamaan käyttämiäsi transistoreita. Simulaattorin antamat virta-arvot ovat vain suuntaa-antavia. Kun alat testata kytkentääsi, varmista että lähdet liikkeelle niin, että kantavirta on pienimmillään (potentiometri suurimmillaan).

OLYMPUS DIGITAL CAMERA