Restauratie van de 22RH545 MFB-STUDIO

545-studio

In dit verslag lees je hoe een set Philips 22RH545 Electronic MFB Studio boxen volledig worden gerestaureerd. We gaan versleten onderdelen vervangen, alles schoonmaken en de boxen worden opnieuw afgeregeld. Ook aan het uiterlijk van de boxen wordt aandacht besteed; de textielfronten en de gevreesde klepjes die altijd afbreken. Maar hoe zit het nou met die 22RH545 MFB box?

Het Motional Feedback concept blijkt een goede stap van Philips en al snel wordt er gesproken over een professionele uitvoering van dit systeem. Het idee ontstaat voor een actieve studiomonitor en het team wordt naar de tekentafel gestuurd voor het ontwerp van de 22RH545 MFB-STUDIO. De 22RH545 is de grootste Motional Feedback Box die Philips heeft gemaakt. Met de 30cm woofer AD12100/MFB en een totaal vermogen van 100 Watt was deze niet bedoeld voor de huiskamer maar voor professionele doeleinden: een studio-monitor. Het is dus niet gek dat veel opnamestudio’s waaronder Wisseloord in Baarn deze boxen in bedrijf hadden. Bij de NOS heeft men jarenlang een groot aantal 22RH545 MFB boxen gebruikt voor diverse toepassingen. Ook over de grens in Duitsland was de 22RH545 een populaire verschijning; ZDF, ARD, WDR en RTL hadden allemaal 22RH545 MFB’s in de regieruimte. Vaak zijn deze boxen tientallen jaren intensief gebruikt voordat ze in de loop van de jaren negentig werden vervangen door modernere luidsprekerboxen.

22rh545-party

Deze professionele Motional Feedback box is niet alleen in opnamestudio’s gebruikt. Dankzij de indrukwekkende weergave en degelijke constructie is de 22RH545 ook veelvuldig toegepast in bioscoopzalen, theaters, buurthuizen, muziekzalen en andere (semi)professionele locaties waar intensief gebruik gewenst was. Regelmatig hoor ik verhalen over bioscopen her en der in het land waar de filmzalen vol hingen met MFB’s. Onder andere bioscoop Babylon in Den Haag waar vroeger een hele rij 22RH545 MFB’s onder het scherm op de grond zou hebben gestaan. De rest van de zaal was overigens ook met MFB’s ingericht; hier hingen 22RH544’s. Dit moet een ongekende muziekervaring zijn geweest! Helaas heb ik nooit meer concrete informatie hierover gevonden en zijn er ook geen foto’s te vinden van deze bioscoop. Mocht iemand hier meer van weten, stuur mij gerust een e-mail !

Restauratie van een set 22RH545 electronic MFB Studio boxen.

De 22RH545 mag dan wel een professionele MFB box zijn, tegen één ding is hij net zo min opgewassen als zijn kleine broertjes en zusjes: de tand des tijds. De boxen zijn inmiddels veertig jaar oud en zijn, in tegenstelling tot apparatuur voor de consumentenmarkt, niet altijd even voorzichtig behandeld. Sporen van extreme omstandigheden zijn vaak niet alleen aan de buitenkant maar ook aan de binnenkant van de boxen terug te vinden. De elektronica heeft net zo veel geleden onder slijtage en temperatuurschommelingen als bij “gewone” MFB boxen. Daarom is een complete elektronische restauratie ook hier beslist geen overbodige luxe wanneer je het maximale resultaat uit deze boxen wilt halen.

Uitkasten.

545-uitkasten (Small)

We beginnen met het uitkasten van de versterkermodule. Wat is dat toch een mooi woord; uitkasten. Het is een term die Philips al in de tijd van de buizenradio’s al gebruikte. Het uit de kast halen van het elektronische deel van het apparaat had soms best wat voeten in aarde. Bij de 22RH545 is dat niet anders; je moet er even handigheid in krijgen. Als eerste wordt het stoffen frontje voor de middentoner verwijderd en wordt de middentoner uit de kast geschroefd. Draadjes los, let op de plus en min! Door het gat van de middentoner wordt een dikke platkopschroef los gedraaid. Door het kleine gaatje rechts van de middentoner kan een tweede platkopschroef worden losgedraaid. Tevens kan met de hand door het luidsprekergat de stekker met luidsprekerbekabeling worden losgemaakt van de connector op het versterkerchassis. Vervolgens worden de vier inbus boutjes losgedraaid waarmee het metalen plaatje rond de bedieningsknoppen vast zit. Het plaatje kan er nu af. Ik verwijder ook even de bovenste twee draaiknoppen. Nu is er ruimte om tussen die knoppen het stekkertje van de LED’s los te maken. Vervolgens worden de vier platkopschroeven losgedraaid waarmee het knoppenpaneel tegen het front van de box zit bevestigd. Dit kan nu naar achteren zakken We hebben nu alle bevestigingspunten van de versterkermodule aan de voorzijde van de box los gemaakt. Tenslotte worden aan de achterkant van de box de drie schroeven aan de bovenkant van het achterpaneel losgedraaid. Als die eruit zijn, kan de gehele versterkermodule naar achteren toe uit de box worden getrokken. Op naar de operatietafel!

Demonteren.

De versterkermodule is systematisch opgebouwd en kan eenvoudig worden gedemonteerd voor betere toegang tot de afzonderlijke printplaten. Hiervoor wordt het achterpaneel van de rest van de module gescheiden door een aantal schroeven los te draaien. Het achterpaneel met koelribben bevat de drie eindversterkers voor lage, midden en hoge tonen. De drie verbindingsstekkers die naar de rest van de elektronica lopen, trek je eenvoudig los, waarna de beide delen van elkaar gescheiden kunnen worden.

IMG_6232
IMG_6233
IMG_6234
IMG_6235

De Revisie.

Reviseren, restaureren, opknappen, groot onderhoud. Het is de bedoeling dat deze boxen weer als nieuw gaan functioneren en hiervoor moeten bepaalde onderdelen beslist worden vervangen. We beginnen uiteraard met de elektrolytische condensatoren (elco’s) want die zijn het meest gevoelig voor slijtage in een elektronische schakeling. De chemische samenstelling verandert waardoor de eigenschappen van de elco ook veranderen en deze dus niet meer doet wat hij moet doen. De capaciteit neemt af en de inwendige weerstand neemt toe, waardoor schakelingen niet meer juist functioneren.

Ik begin meestal met het vervangen van alle elco’s op het basisdeel van de module, dus het deel waar de transformator op zit. Wanneer je dit deel op de zijkant zet met de trafo-kant op tafel, kun je mooi aan beide kanten bij de bodemprint komen om de oude elco’s te verwijderen en de nieuwe te plaatsen. De printplaten in de 22RH545 MFB STUDIO zijn dubbelzijdig en voorzien van doormetaliseringen. Hierdoor is het net wat lastiger om onderdelen te verwijderen dan bij een enkelzijdige printplaat. Je bent dus iets langer bezig met het verwijderen en vervangen, maar het is een zeer dankbare klus.

IMG_4924
IMG_0288
IMG_4921
IMG_4930

Op de bodemprintplaat zit C797, een axiale elco van 470uF. In alle 545’s die ik tot nu toe heb gerestaureerd is deze in meer of mindere mate aan het lekken. Zie de foto hierboven voor een enthousiast exemplaar dat nodig aan vervanging toe is. Op de rechtse foto zie je de bodemplaat die voorzien is van allemaal mooie nieuwe elco’s. Vergeet niet dat er ook een elco op het frontpaneeltje met de knoppen zit. Deze wordt zichtbaar nadat je het blikken afdekplaatje verwijdert dat met 3 schroeven vast zit.

De grote beker-elco’s op de voedingsprint verdienen even wat extra aandacht. Deze hebben drie grote soldeerlippen waarmee ze in de printplaat zijn gesoldeerd. Elco’s met deze bevestiging zijn tegenwoordig niet meer in de handel dus we zijn genoodzaakt om hier een alternatieve oplossing voor te bedenken. In het begin soldeerde ik flexibele (luidspreker)draad aan de pootjes van de nieuwe elco’s zodat ik ze in de bestaande gaatjes kon solderen. Tegenwoordig boor ik per elco één nieuw gaatje zodat ze rechtstreeks op de printplaat gemonteerd kunnen worden. Beide oplossingen werken prima, maar het extra gaatje is simpelweg een snellere oplossing. Ook kan dan de montage beugel vervallen waarmee de elco’s op hun plek gehouden worden.

IMG_4932
IMG_0291
IMG_0290
IMG_0298

Hierboven zie je de twee voedingselco’s voor de symmetrische spanning voor de bas versterker. Aan de andere kant van het metalen scheidingsplaatje zitten nog drie elco’s. De dikke blauwe elco die daar zit, kan zonder extra gaatjes te boren direct worden vervangen door een nieuw exemplaar. Deze past precies in twee van de drie gaatjes van de oude elco. De overige twee kleinere elco’s zijn de ontkoppel-elco’s voor de middentoner en tweeter. De 1500uF voor de middentoner vervangen we door een 2200uF Nichicon Fine Gold en de 680uF voor de tweeter vervangen we door een 1000uF Nichicon Fine Gold. Dit zijn speciale hoogwaardige audio elco’s. Dat de waarden iets afwijken van het origineel maakt niet uit; iets groter kan geen kwaad. Omdat de versterkersignalen actief worden gefilterd, beïnvloeden we met de grotere elco’s geen filtereigenschappen.

De versterkers.

Nu alle werkzaamheden aan de basismodule zijn afgerond, gaan we verder met de printplaten van de versterkers. Hiervoor wordt het andere deel van de module er weer bij gepakt. Hierop zitten de drie versterkerprinten voor laag, midden en hoog. De tweeter versterker staat in het midden, haaks op de grote print voor de basversterker en de print voor de middenversterker. Het vervangen van de elco’s op de tweeter versterker gaat eenvoudig want je kunt overal goed bij.

IMG_4927
IMG_0307
IMG_6239
IMG_4929

De basversterker en middenversterker moeten even worden losgemaakt zodat we bij de onderkant kunnen komen. Ze zitten elk met een aantal schroefjes vast op twee metalen beugeltjes. Het is nodig om de strak vastgebonden bekabeling los te maken zodat je de printplaten makkelijk van hun plek kunt halen. De bekabeling zit vast met de bekende montagedraad en twee tie-wraps. De tie-wraps knip ik door en de montagedraad bewaar ik. Hiermee wordt de bekabeling straks weer netjes op zijn plek gebonden. Als de printplaten los zijn, kunnen we de elco’s vervangen. Ook de instelpotmeters voor ruststroom en versterkerniveau worden preventief vervangen. Een uitzondering hierop is de meerslagen potmeter voor het tweeterniveau. Hiervoor is geen passende vervanger beschikbaar dus deze moeten we goed schoonmaken en weer terugplaatsen. Zet de nieuwe potmeters alvast in de middenpositie, straks regelen we ze netjes af.

DC beveiliging.

Een berucht fenomeen bij de 22RH545 MFB is de woofer DC beveiliging. De versterker voor de woofer is symmetrisch opgebouwd, waardoor geen ontkoppel elco nodig is. Dat is mooi, maar het risico is wel dat bij een storing in de eindtrap een gevaarlijke gelijkspanning direct op de woofer komt en de spreekspoel verbrandt. Blijkbaar kwam dit regelmatig voor en daarom plaatste Philips vanaf stempeling PL05 een aanvullend printje in de 22RH545 MFB box. Hierop zit een handjevol componentjes en een relais dat in geval van nood de woofer kan loskoppelen om de schade te beperken.

IMG_4933
545-pl05

Speciaal voor de vroege 22RH545 exemplaren die deze module nog niet hebben, heeft MFBfreaks een exacte kopie van het originele printje ontwikkeld. In de webshop is dit als zelfbouw setje te koop en zo is elke 22RH545 eenvoudig te voorzien van deze onmisbare beveiliging. De woofer voor de 22RH545 was vroeger gewoon bij Philips als reserve onderdeel beschikbaar, maar tegenwoordig zijn ze moeilijk te vinden. En dan nog een stuk duurder dan zo’n beveiligingsmodule. Voorkomen is dus beter dan genezen!

IMG_0263
IMG_0264
IMG_0265

Aansluiten en testen.

Wanneer alle onderdelen zijn vervangen, gemonteerd en alles weer netjes is bevestigd, kan de versterker worden aangesloten op de box. Hiervoor is het gebruik van een verlengkabel zeer aan te raden omdat de elektronica dan niet onbereikbaar in de box hoeft te worden geschoven. Aangezien ik regelmatig 22RH545 MFB boxen restaureer, heb ik een verlengkabel gemaakt waarmee ik de box en de versterkermodule met elkaar kan verbinden. De box staat op de grond of naast de versterker op tafel. De verlengkabel bestaat uit twee connectoren uit een oude 544 MFB die door middel van enkele lengtes luidsprekerkabel met elkaar zijn verbonden. Voor het MFB signaal heb ik afgeschermde kabel gebruikt. Tevens heb ik op de verlengkabel een aantal aansluitingen gemaakt om de luidsprekers makkelijk te kunnen afregelen.

545-verleng
IMG_0301
IMG_0302
IMG_0304

Afregelen.

Bij het afregelen van de 22RH545 moet, net als bij alle MFB boxen, onderscheid worden gemaakt tussen twee zaken. Enerzijds het afregelen van de ruststroom in de afzonderlijke versterkers en anderzijds het afregelen van de versterkerniveaus voor een optimale toonbalans en lineaire frequentierespons van de box. Allereerst de ruststroom, die is niet zo lastig. We meten telkens met de universeelmeter over één van de twee emitterweerstanden van een versterker, te beginnen bij de tweeter versterker. Hier wordt een spanning van 50mV ingesteld, af te regelen met het kleine instel potmetertje R997. Dit komt overeen met een ruststroom van 50mV / 1,5 Ohm = 33,3 mA. Laat de meter zo’n tien minuten zitten en stel indien nodig de ruststroom bij tot deze stabiel blijft. Hetzelfde doen we bij de middenversterker. De spanning over een emitterweerstand wordt hier ingesteld op 12mV met behulp van instel potmeter R1040. Dit komt overeen met een ruststroom van 12mV / 0,39 Ohm = 30,77mA. Voor de laag versterker stellen we 16mV in over een emitterweerstand met behulp van R1086. Dit komt overeen met een ruststroom van 16mV / 0,39 Ohm =  41mA. Als alle ruststromen goed zijn ingesteld kunnen we de versterkerniveau’s afregelen.

Versterker Niveaus.

Afregelen van de 22RH545. Het is jarenlang een behoorlijk probleem geweest en slechts een handjevol techneuten had een bruikbare oplossing paraat. Maar waarom was het zo lastig? Wel, om de simpele reden dat Philips de afregelprocedure nog nauwkeuriger (lees: complexer) had gemaakt dan bij de overige MFB boxen.

Het spreekt voor zich dat de eisen bij een studiomonitor anders liggen dan bij een luidsprekerbox voor consumentengebruik. Niet alleen moet de weergavekarakteristiek uitermate vlak zijn zonder enige kleuring, ook de technische constructie moet berekend zijn op intensief gebruik. Om die reden werd voor de 22RH545 een vrijwel onbeperkt ontwikkelbudget uitgetrokken. Dit vertaalde zich onder andere in de degelijke constructie met dubbelzijdige printplaten maar ook in het feit dat de boxen individueel werden gemeten en afgeregeld voordat ze de fabriek verlieten. Dit had als resultaat dat de boxen maximaal +/- 1 dB af konden wijken van de voorgeschreven specificaties. Twee boxen zouden dus onder de meest extreme omstandigheden maximaal 2dB weergave verschil kunnen geven bij bepaalde frequenties. Dit is een behoorlijk strakke marge. Ook bij reparatie aan een box zou deze weer binnen dezelfde specificaties moeten vallen, bijvoorbeeld wanneer een luidspreker vervangen zou worden. Om dit te bereiken bedacht Philips een systeem waarbij alle luidsprekers voor de 22RH545 vooraf werden getest en voorzien van een stickertje met millivolt-waarde. Wanneer de luidspreker in de box zou worden ingebouwd, hoefde de service technicus alleen maar de versterker in te stellen op de waarde die op de sticker stond en de box zou alsnog binnen de strenge specificaties vallen. Helaas bleek het hele systeem in duigen te vallen en zijn de stickertjes nooit op de luidsprekers terecht gekomen. Het afregelen van de 22RH545 volgens de Service Manual is dus altijd een onmogelijke procedure gebleken.

545-afregel

Wie ervaring en apparatuur heeft om door middel van een microfoon en spectrum analyzer metingen te verrichten (en het liefst ook een dode kamer tot zijn beschikking heeft) kan in principe de afregelprocedure van Philips volgen. In dat geval worden de woofer, middentoner en tweeter namelijk bij een bepaalde ingangsspanning en frequentie afgeregeld op een geluidsniveau van 89,5 dB. Dat is het niveau waarbij de spanning over de luidspreker dus eigenlijk op dat stickertje had moeten staan. Het meten op deze manier is echter slechts voor een enkeling weggelegd. Ergens op het internet circuleerden afregelwaardes die afkomstig zouden zijn van een Duitse service technicus die bij één van de publieke omroepen zou hebben gewerkt. Echter, hoe betrouwbaar die informatie is en hoe deze meetwaarden tot stand zijn gekomen is niet te controleren. Andere reparatiecollega’s hebben in de loop der jaren alle 545’s die ze ter reparatie kregen éérst gemeten en die waarden gebruikt voor het uitrekenen van een gemiddelde referentiewaarde. Het ging hierbij echter in alle gevallen om boxen die reeds 30 jaar oud waren en waarbij de instellingen hoogstwaarschijnlijk flink verlopen waren. Ook deze methode is dus niet representatief voor het correct afregelen van de 22RH545 MFB box.

MFBfreak Salvador Con besloot de oplossing op een andere manier te zoeken. Hij is begonnen met het verzamelen van meetrapporten, welke destijds bij elke 22RH545 uit de fabriek werden geleverd. Elke box werd individueel gemeten en een rapport hiervan werd meegeleverd bij de verkoop. Op deze rapporten stonden ook de instelwaarden voor de luidsprekers vermeld. Door middel van een aantal van deze rapporten heeft hij een gemiddelde kunnen berekenen voor de originele fabrieksinstellingen. Het resultaat hiervan is misschien niet 100% nauwkeurig maar schetst een betere referentie dan in jaren beschikbaar is geweest. Hoe meer meetrapporten bekend raken en gebruikt worden voor deze berekening, des te meer zal het resultaat representatief zijn voor de gemiddelde waarde.