Ripariamo un DMD (Dot Matrix Display)

Di Aurelio Punzi

Tutta la produzione di flipper dagli anni 90 in poi è stata caratterizzata dall’utilizzo di un visore grafico DMD come segnalatore di punteggio ed animazioni grafiche più o meno complesse che hanno contribuito a rendere più attraente la partita. Questi visori grafici non sono altro che un evoluzione dei display numerici ed alfanumerici degli anni 70, e funzionano quindi con lo stesso principio. Sono formati da un contenitore in vetro con all’interno degli elettrodi a forma di segmento o di puntino. Nel contenitore viene immesso sottovuoto un gas raro che ionizzato da corrente elettrica emette radiazione luminosa arancione. Per questo principio vengono denominati anche display al Plasma.

Caratteristiche di funzionamento:

Tensione di alimentazione: 150-225 V circa (dipendente dal modello)

Durata in ore di funzionamento: circa 20.000

Queste caratteristiche si riferiscono alla singola ampolla di vetro, che possiamo trovare nei flipper con display numerici ed alfanumerici.

L’evoluzione dei display alfanumerici sono i DMD grafici. Questa generazione di display al plasma viene fornita dalle ditte costruttrici completa di scheda elettronica di pilotaggio in multiplexer, quindi ha bisogno per il suo funzionamento oltre alle alte tensioni per accendere il display anche di basse tensioni per il funzionamento dei circuiti integrati.

La prima versione dei display grafici è stata utilizzata per breve tempo dalla DATA EAST e si differenzia dalla attuale per la quantità di punti visualizzabili e per la scheda di gestione che si trovava tutt’uno con il display. Davanti il display di 128x16 punti, dietro il circuito di pilotaggio ed il microprocessore (Z80) che sovrintende alla visualizzazione di cifre ed animazioni. Sulla scheda c’è uno zoccolo dove trova posto la eprom con il programma di gestione diverso per ogni flipper. Questa versione è ormai fuori produzione.

Il display non si accende quando è esaurito oppure quando si è aperta una falla nell’ampolla e quindi il gas è fuoriuscito. E’ molto difficile trovare un display completamente esaurito per cause naturali (20.000 ore di funzionamento continuato quanti anni sono???), più comunemente si sgasano per le falle. La valutazione empirica che si può fare è quella di guardare attentamente tutta la finestra di vetro ai bordi della chiusura con la resina grigia. Una fuoriuscita di gas ed il conseguente ingresso di aria lasciano una leggera traccia in corrispondenza della fessura all’interno del vetro simile a quella che lascia il fumo di un fiammifero appoggiato ad un muro bianco. Se vedete dei puntini all’interno del display che sono anneriti, non significa che il display sia esaurito poiché ci sono display che funzionano tranquillamente con questo difetto. Il difetto è di fabbricazione perché la griglia con i puntini appoggia per errore sul vetro anteriore e così l’accensione del gas a lungo andare annerisce il vetro. Se non notate nulla di strano non vi preoccupate e passate sotto.

In questo caso se abbiamo un altro flipper che funziona, smontiamo il display e lo proviamo sull’altra macchina così eliminiamo tutti i possibili guasti relativi alla scheda display e alle alimentazioni. Quindi se lo stesso display non funziona neppure sull’altra macchina possiamo isolare il problema al modulo del visore. Come prova incrociata ora proviamo il display sicuramente funzionante sulla macchina che stiamo riparando: funziona? Ok ora concentriamoci su quello guasto (vai al paragrafo "Analizziamo il display guasto").

In questo secondo caso dobbiamo controllare per prima cosa la presenza delle tensioni sul connettore di alimentazione (che è quello più grosso con i pin piegati a 90 gradi).

Lasciamo collegato lo spinotto, ed a flipper acceso cominciamo con un tester digitale a controllare le tensioni. Poniamo il puntale negativo sui pin di massa (GND) cioè il n° 4 o il n° 5 (contati guardando il display dal dietro dalla parte opposta da dove sono saldati i connettori), e cominciamo a controllare:

Pin 1 VSN –120V

Pin 2 VRW –108V

Pin 3 (non c’è perché e tranciato)

Pin 4 GND

Pin 5 GND

Pin 6 Vcc +5V

Pin 7 VCM +12V (serve solo ai BABCOCK)

Pin 8 VSP +60V

Manca qualche tensione? E’ tutto a posto? Anche se le tensioni sballano di qualche volt non c’è problema. Occhio solamente che la differenza tra la tensione al pin1 e quella al pin 2 sia almeno di 11 volt.

NB. La tensione di 12 volt al piedino 7 serve solamente ai display di marca BABCOCK perché montano un set di circuiti integrati della Texas Instruments che hanno bisogno di questa tensione. I display CHERRY non la utilizzano, comunque tutti i flipper forniscono la tensione nel caso uno debba sostituire ad esempio un display CHERRY con un BABCOCK.

Se le tensioni ci sono, controlliamo la presenza del flusso di dati sull’altro connettore.

Pin 1 DE abilitazione dati di colonna

Pin 2 GND

Pin 3 RDATA treno di 5 bit seriale dei dati di linea

Pin 4 GND

Pin 5 RCLK clock di sincronismo dei dati di linea

Pin 6 GND

Pin 7 COLLATCH segnale di latch di colonna

Pin 8 GND

Pin 9 DOTCLK clock di sincronismo dei dati di colonna

Pin 10 GND

Pin 11 SDATA treno di bit seriale dei dati di colonna

Qui abbiamo bisogno di un oscilloscopio senno’ non ci capiamo nulla. Il tester in questo caso non serve a niente. Controlliamo i 6 flussi dati che arrivano e cioè: Il clock di linea e di colonna, il dato di linea, il dato di colonna e il latch di colonna ed il data enable di colonna. Su questi pin dobbiamo vedere un treno di onde quadre che variano in continuazione, escluso i clock e il latch che sono onde quadre fisse. Il segnale di enable varia per far variare la luminosità dei pixel. Se i segnali di data sono fissi, vuol dire che la scheda pilota del display manda un segnale di schermo spento, quindi il problema risiede altrove. I dati ci sono tutti? Ok, vai al paragrafo "Analizziamo il display guasto".

La prima prova consiste nel sapere se i puntini nell’ampolla si accendono e quindi di conseguenza il display è buono (per lo meno la parte più costosa e cioè l’ampolla). Saldiamo due fili isolati ai pin 1 e 8. Il pin 1 fornisce –120v e il pin 8 60v. La tensione relativa tra i due capi è quindi 180 V (occhio alla scossa!). Colleghiamo in serie al primo filo una resistenza da 10kohm ed in serie al secondo una da 100kohm. Così facendo simuliamo il pilotaggio dei circuiti integrati sulla scheda di controllo di un singolo punto. Ora saldiamo il primo filo ad una linea (scegliamola centralmente) del display. Il punto lo riconosciamo perché è da saldare dopo la fila di resistenze dove partono i collegamenti per l’ampolla. Ora saldiamo un filo sull’uscita delle colonne (sempre centralmente). Fatto questo diamo tensione al flipper. Se tutto va bene si dovrebbe accendere il punto che è dato dall’intersecazione della linea e della colonna che abbiamo scelto, quindi l’ampolla è buona ed il guasto è da ricercare tra gli integrati di pilotaggio sulla scheda posteriore al display.

MODULO CHERRY

Il modulo di pilotaggio di un display CHERRY è composto da:

1 Interfaccia d’ingresso con integrato 74HD04

2 Interfaccia di adattamento della tensione del segnale di clock e di dato-linea

3 Integrato pilota delle 32 linee HV5222P della Supertex

4 Due integrati pilota delle 128 colonne (ognuno pilota 64 colonne)

5 Filtro di alimentazione e diodo zener di protezione sovratensioni

1 L’interfaccia d’ingresso si occupa di squadrare i segnali digitali ed adattarli all’ingresso dei singoli integrati. Un guasto ad uno dei due 74HD04 farebbe mancare uno o più dati essenziali alla visualizzazione. Il display quindi potrebbe restare spento.

2 Questa interfaccia si occupa attraverso quattro transistor di portare il livello dei segnali digitali per il pilotaggio delle linee che arrivano dal 74HD04 che è di 0-5V al livello adatto all’ingresso del HV5222 che è di 0-12V relativo a se stesso. In effetti l’integrato lavora a 12V ma la tensione relativa rispetto agli altri integrati è di un centinaio di volt. Questo per pilotare correttamente il display.

3 Questo integrato pilota le 32 linee ad una tensione di -120V pur funzionando a 12V perché lavora "appeso" (chi sa l’elettronica capirà, gli altri prendano il dato per buono…).

4 Questi integrati invece lavorano a 5V per la sezione logica quindi non hanno bisogno di interfacce tra loro e i 74HD04, hanno quindi anche un ingresso di 60V per il pilotaggio delle colonne del display.

5 Il filtro di alimentazione livella le tensioni attraverso dei condensatori e si occupa pure di ricavare la tensione relativa di 12V per l’integrato HV5222P. Il diodo zener serve ad evitare sovratensioni che danneggerebbero l’ HV5222P.

MODULO BABCOCK

Il modulo di pilotaggio di un BABCOCK è composto da:

1 Interfaccia d’ingresso con integrato 74HD04 e con integrato DS88L12

2 Integrato di adattamento della tensione dei dati digitali di Clock e di dato-linea

HCPL 2231

3 Integrato pilota delle 32 linee della Texas Instruments SN75558N

4 Quattro integrati pilota delle colonne della Texas Instruments SN75555N

(ognuno pilota 32 colonne)

5 Filtro di alimentazione

1 L’interfaccia d’ingresso a differenza dello CHERRY è composta da due integrati diversi poiché gli SN75555 lavorano a 12V mentre i segnali che arrivano dal flipper sono a 0-5V. Il primo integrato 74HC04 si occupa di squadrare il segnale, mentre il DS88L12 porta i livelli logici a 0-12V. Come si può notare dallo schema del display che trovate fra quelli del flipper, i segnali che vanno all’integrato SN75558 passano per il 74HC04 e poi vanno direttamente all’HCPL 2231. Questo integrato lavora più o meno come il DS88L12, quindi porta i livelli logici a 0-12V relativi al SN75558. In pratica il livello 0 è a –120V mentre il livello 1 è a –108V.

2 Vedi sopra per la spiegazione.

3 Questo integrato accetta i segnali di datolinea e di clock e li decodifica su 32 uscite che sono le linee del display. Il circuito lavora appeso a 12V. La sua tensione di lavoro rispetto a massa è però di –120V per pilotare correttamente il display.

4 Questi quattro integrati uguali, si dividono il pilotaggio delle colonne. Ciascuno pilota 32 colonne. Lavorano a 12V ed hanno un ingresso di +60V per il pilotaggio del display.

5 Il filtro d’ingresso si riduce ad un paio di condensatori che filtrano le tensioni che arrivano dal flipper.

In questo caso (assodato che la parte elettronica del flipper funziona) il guasto risiede sulla scheda del retro del display. Il sistema di pilotaggio in multiplexer accende un punto alla volta in sequenza. Vale a dire che velocissimamente vengono pilotati dal primo all’ultimo tutti i pixel. L’integrato delle linee abilita una alla volta le linee da 1 a 32 in sincrono con quelli delle colonne che per ogni linea decidono di punto in punto quali dei 128 pixel devono accendersi e a quale luminosità. Un guasto al pilota delle linee, potrebbe far si che su una sola linea vengano concentrate le immagini di tutte le 32 linee, oppure che i pixel della linea 30 (per esempio) finiscano su una qualsiasi delle altre linee, oppure che metà della linea 30 finisca sulla linea 31… Cominciamo col controllare il flusso di dati dal connettore fino ai vari integrati, quindi prima del 74Hc04, dopo di lui, dopo l’adattatore di livello e fino all’ingresso dei singoli integrati pilota del display.

La valutazione che è da fare è se il problema risiede nei pilota di linea o di colonna. Un flipper Williams Bally ci aiuta col sonoro e con la schermata iniziale "press enter for test report". Se in sincrono col caratteristico "bong bong bong" si accendono i pixel del display, cerchiamo di capire se le colonne si accendono con criterio e magari se le linee non corrispondono. In questo caso (che è capitato a me) la colpa è dell’integrato pilota di colonna che può essere HV5222 oppure SN75558. E’ da sostituire (se riuscite a trovarlo!!!!!), magari con uno che è montato su un display sgasato o esaurito. La dissaldatura va fatta rigorosamente con un saldatore ad aria calda sennò rovinate tutto il circuito stampato.

Se il problema risiede nelle colonne la faccenda si potrebbe complicare perché i segnali transitano attraverso i due o quattro integrati, quindi il guasto di uno potrebbe coinvolgere gli altri. Se un integrato blocca i dati agli altri può succedere che tutti i pixel si accendano, oppure che non se ne accenda nessuno. Se avete fortuna e beccate una sezione del display in panne, seguite i terminali dei pixel coinvolti e troverete l’integrato partito. Occhio che la non apparizione di sezioni di grafica sul display, può anche dipendere dalla memoria ram guasta sulla scheda display del flipper.

Questo è per il 99% dei casi dovuto al distacco dei pin metallici dall’ampolla di vetro. Difatti le vibrazioni di anni di lavoro causano sovente questo problema. Quindi non date la colpa subito agli integrati che magari non c’entrano niente. Il distacco dei pin metallici si ha sui modelli vecchi di display, cioè quelli con i pin metallici che escono dal corpo e si saldano sul circuito stampato. Il distacco avviene sempre sul bordo del vetro ed è difficilissimo risaldarli perché ciò che spunta dal vetro è un moncherino infinitesimale di metallo. In questo caso ci viene incontro un prodotto portentoso che è la pasta conduttiva all’argento.

Trattasi di un prodotto fatto a forma di pennarello che emette dalla punta una pasta di argento conduttiva fatta apposta per riparare sezioni di circuito stampato. La pasta asciugando si salda sui terminali metallici. Si può acquistare sul catalogo RS e costa un patrimonio, ma ne vale la pena!!

Ora con il pennarello in mano, facciamo fuoriuscire dalla punta una piccola goccia di pasta, la mettiamo dove c’è il moncherino di metallo (facendo attenzione a non arrivare dove ci sono gli altri terminali), e fatto questo avviciniamo di nuovo con un cacciavitino o con l’unghia la parte del piedino che arriva al circuito stampato.

Questo deve annegare leggermente nella goccia in modo da ricreare la connessione. Applichiamo ora un po di pasta sul tutto in modo che il terminale anneghi bene. Dopo qualche ora la pasta asciuga ed il gioco è fatto. Per rendere più durevole la riparazione, una volta assodato che il contatto c’è, possiamo annegare il tutto in una goccia di resina gommosa a due componenti (epossidica) in modo che il piedino non si stacchi di nuovo. Ovviamente vi possono capitare casi estremi con 5-6 e più terminali staccati dalla parte delle linee e delle colonne (specie sui flipper con lo shaker), ovviamente il lavoro si allunga, ma il risultato è sempre perfetto.

C’è un infiltrazione d’aria, il display sta morendo. Requiem.

Il display è a fine vita, finchè va, lascialo andare (possibile che abbia fatto 20.000 ore acceso...??).

Considera però che un display a fine vita assorbe più corrente e rischiate di guastare l’alimentatore sulla scheda del pilota display...

Tuttora c’è una sola marca che costruisce i display al plasma ed è la BABCOCK che ha assorbito la CHERRY nel 2000. La circuiteria dei display attuali è un po’ diversa per via delle nuove generazioni di integrati pilota della Supertex.

Spero di essere stato esauriente, per dubbi e perplessità ci sentiamo nella mailing-list di Tilt!. Ultimo consiglio: non comprate un display in Italia perché vi salassano!!!!!! Considerate di mettervi d’accordo con altri per comprarne due o tre da Marco’s. Costano 115 dollari, non 250 e più euro come in Italia. Giochino finale per i collezionisti: che flipper è quello che si vede talvolta sullo sfondo?