Williams System 3-7 tekniikkaa



Williams aloitti elektronisten flipperien valmistuksen vuonna 1977, jolloin Hot Tip ja Lucky Seven -flippereitä sai sekä EM että elektronisena versiona samaan tapaan kuin Gottliebinkin ensimmäisiä elektronisia. Näin päästiin vertailemaan EM ja SS versioiden kestävyyttä ja tuottoa muuten samanlaisilla koneilla. Williams ei kuitenkaan tehnyt enempää koneita kahdella tekniikalla, ja vaikka tuotantolinjalta tulikin vielä muutama EM kone alkoi niiden aika olla lopullisesti ohi.

Ensimmäisten koneiden elektroniikka sai nimen System 3. Ennen näitä koneita oli Williams kokeillut täysin erilaisella järjestelmällä tehden muutaman kappaleen protosarjan elektronisia Aztec ja Grand Prix-versiota. Ilmeisesti nämä protot ovat olleet Systeemit 1 ja 2, joita siis ei koskaan ole sarjatuotannossa ollut. System kolmosta seurasivat 4,6 ja 7 - viitonen jäi ainoastaan parin keila- ja baseballpelin elektroniikkaan mutta flippereissä sitä ei käytetty. Kaikki nämä ovat perusrakenteeltaan samanlaisia, niiden jälkeen kehitetyt System 9, 11 ja WPC järjestelmät eroavat jo enemmänkin eikä niihin puututa tässä. (System 8:aa käytettiin jälleen vain yhdessä baseballpelissä)

Tässä vielä muistin virkistämiseksi lista peleistä.

System 3 (11/1977 - 8/1978) :

Hot Tip, Lucky Seven, World Cup, Contact, Disco Fever

System 4 (10/1978 - 3/1979) :

Pokerino, Phoenix, Flash, Stellar Wars

System 6 (7/1979 - 10/1980) :

Tri Zone, Time Warp, Gorgar, Laser Ball, Firepower, Blackout, Scorpion, Algar, Alien Poker

System 7 (11/1980 - 2/1984) :

Black Knight, Jungle Lord, Pharaoh, Black Knight Limited Ed., Solar Fire, Barracora, Cosmic Gunfight, Warlok, Defender, Time Fantasy, Joust, Firepower II, Laser Cue

Vuodet 1977-1980 olivat nopean kehityksen aikaa. System 7 oli muistikapasiteetiltaan riittävä jo mutkikkaammillekin peleille, joten sitä päästiin käyttämään yli kolmen vuoden ajan.

Nämä järjestelmät perustuvat Motorolan 6800 (system 3,4) tai 6802 (system 6,7) prosessoreille. 6820 tai 6821 PIA-piirien avulla ohjataan 7 segmentin plasmanäyttöjä, joissa oli aluksi 6 ja myöhemmin 7 numeroa tulokselle, sekä kentän solenoideja ja kytkimiä. RAM-muistia oli korteilla aluksi 256 tavua ja myöhemmin 512 tavua. Kirjanpito ja asetukset säilyvät 256x4 bitin CMOS muistissa. ROM-muistina käytettiin alussa 512 tai 2048 tavun maskirommeja ja myöhemmin jopa 4 kilotavun maski- tai E-prommeja, joita mahtui eri systeemien korteille 4-6 kappaletta. Mitään erikoispiirejä ei Williams näissä korteissa käyttänyt, joten korjaus on vielä nyt 25 vuodenkin kuluttua mahdollista, joskaan ei nuo vanhat Motorolat enää ihan joka kaupan hyllytavaraa ole.



System 3-kone (Disco Fever) sisältä. Vasemmalla ylhäällä CPU-kortti, sen alla driverkortti ja oikealla virtalähde. Äänikortti on System 3 ja 4 peleissä kabinetin vasemmassa kyljessä mutta System 6:ssa se siirtyi tauluun, virtalähteen yläpuolelle. Pienehkö muuntaja näkyy oikeassa alakulmassa. Huomaa driverkortin liitäntä suoraan CPU-kortin päälle piikkirimaan.

System 4 on aivan saman näköinen. Merkittävin muutos on pelin ohjelmistossa, asetusarvot voi nyt syöttää sisään etuoven painonapeilla eikä CPU-kortin DIP-kytkimillä niinkuin aiemmin. Kytkimet ovat silti vielä kortilla, joten System 3 ja 4 kortit ovat suoraan keskenään vaihtokelpoiset. Neloskoneissa ei käytetty enää 512 tavun maskirommeja, joten niissä on yksi ROM-kanta vähemmän. Tarpeen vaatiessa kannan voi lisätä mutta järkevintä on polttaa softa 2 kB (2716) epromeihin, jotka käyvät kaikkiin kortteihin.



System 6-kone (Alien Poker). Äänikortti on saanut paikan virtalähteen päältä. CPU-kortti on hieman muuttunut, mm. paristopidin on siirtynyt eri paikkaan. Driverkortilla ja virtalähteessä ei ole merkittäviä eroja.



System 7-kone (Black Knight). CPU-kortti on taas hieman muuttunut. Driverkortti on sama, samoin äänikortti. Pari tasasuuntaussiltaa, jotka ennen olivat taulun seinään kiinnitettyjä, on siirretty virtalähdekortille, samoin muuntaja on löytänyt tiensä takaisin kabinetin sisään, josta se System 3:ssa nostettiin tauluun.

Virtalähdekortti

Osasijoittelukuva
Kytkentäkaavio



Virtalähdekortti pysyi suunnilleen muuttumattomana System 3:sta System 7:aan. Kortilla on 3 ampeerin 5 voltin regulaattori suuressa jäähdytyslevyssä, joka tekee jännitteet CPU ja driverkorteille. Kahdella diodilla tasasuunnataan jännite muuntajalta tätä regulaattoria varten. Regulaattoripiiri on hyvin suojattu eikä juuri hajoa. Sen sijaan tasasuuntausdiodit ovat ehkä hieman alimitoitettuja. Oikosulkuun mennyt diodi polttaa sulakkeen, katkennut diodi pudottaa 5V jännitteen alhaiseksi eikä kone käynnisty. Vika, joka vaivaa kaikkia vanhoja virtalähteitä, myös näitä, on elektrolyyttikondensaattorien kuivuminen. Regulaattorille menevän jännitteen suodattaa C15, 12000 uF elko. Kun se huononee, voi koneen käynnistyminen alkaa kestää pitkään, kone voi resetoitua kesken pelin tai toimia epämääräisesti. Hieman lämpötilasta riippuen, elkojen ikä on 5-15 vuotta, joten kyllä ne alkavat vaihtokunnossa olla näissä koneissa.

Plasmanäytöt vaativat +100V ja -100V. Nämä jännitteet tehdään samanlaisilla kahden transistorin kytkennöillä, toisessa on PNP ja toisessa NPN trankut. Jännitteen arvon määrää 100V zeneri, eikä sitä tarvitse säätää. Joskus näistä vikaantuu reguloinnin tehotransistori. Tilalle ei käy mikä tahansa, vaan jännitekeston pitää olla ainakin 200V. Alkuperäisiä ei enää saa, eikä valitettavasti samalla jalkajärjestyksellä helposti minkäänlaisia. Tilalle sopii MJE340 (NPN) ja MJE350 (PNP) kun kaksi jalkaa kääntää ristiin.



Jäähdytyslevyyn on syytä laittaa piitahnaa. 100 voltin jännitteitä suodattaa kaksi 100 uF elkoa, joiden kuivuminen päästää verkkohurinaa näytön jännitteisiin aiheuttaen numeroiden vilkkumista, mikä on merkki konkkien vaihtotarpeesta. Ehkä ei ole pahitteeksi vaihtaa 100V zenerien tilalle vähän pienempiä, esim. 91V. Näyttöjen ikä pitenee reilusti ja niitähän voi olla jo hankala saada. Näytöt himmenevät jonkin verran alennetulla jännitteellä mutta eivät häiritsevästi.

Driverkortti

Osasijoittelukuva
Kytkentäkaavio sivu 1
Kytkentäkaavio sivu 2



Driverkortti liittyy suoraan prosessorin väylään piikkirimaliittimen avulla. Koska tässä liittimessä menee nopeita signaaleita eli suuria taajuuksia, on sen kunnollinen toimivuus tärkeää. Jos liitin pätkii tärinässä, sekoilee peli vähän väliä.

Driverkortilla on kolme PIA-piiriä. IC11 hoitaa kytkinmatriisin lukemisen. PIA:n B-puolen linjat syöttävät matriisia 7406-puskurien kautta, ja A-puolella luetaan sulkeutuneet kytkimet 4049-puskurien kautta. Jos kentällä tapahtuu paha oikosulku, eli kelojen 24V pääsee kytkinmatriisiin, ovat jommatkummat puskuripiirit ensimmäisenä vaarassa. Itse PIA palaa harvemmin. Kenttään menevissä johdoissa on suojana 1k vastus mutta sekään ei aina auta. Joten huoltomiehen kannattaa pitää virta pois päältä konetta säätäessä sillä yleisin tapa saada 24V kytkimiin on oikosulkea kentän johtoja ruuvimeisselillä...

Toinen PIA, IC12, ohjaa lamppuja. Kuten kytkimetkin, myös lamput ovat 8x8 matriisissa. PIA:n B-puoli kytkee matriisin sarakkeita +18 volttiin 7408 puskurin ja kahden transistorin kautta. A-puoli kytkee matriisin rivejä maahan 7406-puskurin, kahden transistorin ja tyristorin kautta. Lamppurivin viemä virta mitataan 0.4 ohmin vastuksen yli ja kun se nousee tarpeeksi, liipaistuu tyristori ja katkaisee rivin ohjauksen. Näin eivät lamput pala rikki vaikka matriisin ohjaustaajuus pienenisi tai jopa CPU pysähtyisi. Tämä näppärä ohjaustapa on käytössä vielä nykyäänkin.

Kolmas PIA, IC5, hoitelee solenoidit. Ne jaetaan kahteen osaan, normaalit ja kytkimellä ohjatut. Normaalisolenoideja ohjataan vain CPU:n komennoilla. Kytkimellä ohjattuja solenoideja ovat bumperit ja slingshotit. Niiden toiminnan pitää olla niin nopeaa että CPU ei näissä koneissa ehtinyt kytkinmatriisin kautta niitä hoitelemaan. Ohjaus tehtiin niin että kentän kytkimen sulkeutuminen ohjaa suoraan solenoidin päälle, mutta sitä voidaan ohjata myös CPU:lta, joten testaus onnistuu. PIA:n A ja B portit ohjaavat 7408 puskurin ja kahden transistorin kautta 16 normaalia solenoidia. Kytkinohjatuissa on 7408 puskuri, 7402 NOR-piiri ja samat pari transistoria. Solenoidi toimii jos kentän kytkin vetää 7408:n toisen tulon alas tai jos PIA vetää toisen. Näihin PIA-ohjauksiin on käytetty PIA:n kontrollisignaaleja koska sekä A että B puolet olivat jo varatut normaalien solenoidien ohjaukseen.

Tämä Williamsin driverkortti on hämmästyttävän kestävä. Lamppupuolella ei yleensä ole vikoja. Solenoidien ohjaintransistorit palavat jos jostain syystä solenoidi jää vetämään. Jokapaikan yleisdarlington TIP122 käy tilalle. Lamppuohjainten jännitettä syöttävä puoli menee joskus, TIP42:ia saa melkein joka maitokaupasta. Vanhemmiten saattavat PIA-piirit hajota, joten niitä kannattaa varata varastoon muutama kappale niin kauan kuin niitä halvalla saa. Oikosulkutilanteissa 7406 ja 4049 puskurit suojaavat PIA-piirejä mutta palavat itse. Niitä kannattaa myös pitää saatavilla.

CPU-kortti

System 3 CPU osasijoittelukuva
System 3 CPU kytkentäkaavio

System 6 CPU osasijoittelukuva
System 6 CPU kytkentäkaavio



CPU-korteissa on eri systeemien välillä pieniä eroja. Periaatteeltaan ne ovat kuitenkin kaikki samanlaisia. Kortilla on CPU:n lisäksi yksi PIA-piiri, jolla ohjataan näyttöjä ja luetaan kortin DIP-kytkimet ja toinen painonappi. (Toinen nappi tekee NMI-keskeytyksen suoraan CPU:lle)

CPU:lla on harvoin vikoja. Yleisimmin niitä aiheuttaa vanhentuneista paristoista vuotava liemi, joka syövyttää folioita piirilevyltä ja tuhoaa mikropiirikannat. Ja nämä piirikannat ovatkin toiseksi yleisin vian aiheuttaja, oli paristoissa vuotoa tai ei. Kannat ovat halpaa mallia, jossa piirin jalkaa painaa yksinkertainen tinattu jousi. Se hapettuu vuosien mittaan ja jousipaine häviää. Kaikkein huonoimmat kannat ovat SCANBE-merkkisiä, jos korjaat viallista CPU:ta ja siinä on SCANBE-kantoja kannattaa ihan ensiksi vaihtaa ne kunnon holkkikantoihin ennenkuin mitään muita vikoja lähtee etsimään. Huono kontakti kannoissa voi aiheuttaa todella ihmeellisiä vikoja. Vuotaneiden paristojen aiheuttama sotku puhdistetaan etikkaliuoksella ja hammasharjalla, minkä jälkeen tärveltyneeltä alueelta tinataan uudelleen kaikki juotokset ja korjataan katkenneet foliot. Jos vuoto on ollut paha, voi kortin korjaus olla tosi hankalaa ja aikaavievää.

Kun kannat ovat kunnossa ja toimivaksi tiedetyt ROM:it asennettu niihin, osaa kortti testata itseään melko hyvin. Mukavaa on että kortin voi testata myös irrallaan koneesta, pelkkä 5V jännitteen kytkeminen virtaliittimeen (J2 1-3 = 0V, J2 4-6 = +5V) riittää. Tällöin pitää kortilla olevan kahden ledin syttyä hetkeksi ja sammua. Tämä osoittaa että CPU, kello ja reset-piirit ovat OK, ja ainakin käyttöjärjestelmä-ROM toimii. Jos näin ei käy, tarkista CPU-piirin toimivuus ja mittaa että CPU:n (IC1) nastaan 3 tulee n. 1 MHz kellosignaali. Väyläpuskurit IC9-IC10 voivat olla rikki. Ne voi ohittaa - ja näin on System 6:sta alkaen tehtykin - poistamalla puskuripiirit 8T28 ja kytkemällä hyppylangat kumpaankin nastoista 2-3, 5-6, 9-10 ja 12-13. Williamsin virallisen ohjeen mukaan, jos CPU-kortilla ei käytetä 512 tavun maskirommeja, ei väyläpuskureita tarvita. 8T28 piirien saanti on nykyään hankalaa ja suoraan samaan kantaan sopivaa vaihdokkia ei löydy.

Kun kortti käynnistyy niin että ledit välähtävät kerran, paina "DIAGNOSTIC" painiketta (alempi kahdesta painonapista CPU-kortilla). Nyt pitäisi ledien vilkkua kaksi kertaa. Jos näin tapahtuu, on kortti pääasiallisesti kunnossa. Näyttöongelmia voi olla, ne paikallistuvat tällöin CPU-kortin PIA-piiriin IC18. Jos jompikumpi tai molemmat ledit jäävät palamaan, on testiohjelma löytänyt vikaa:

Alempi ledi palaa: ROM vika.
Ylempi ledi palaa: RAM vika. IC13/IC16, kannat ja IC8 (7408).
Molemmat ledit palavat: CMOS RAM (IC19) vika. Tarkista myös IC12/IC7.

System 7-korteissa ei näitä kahta lediä ole. Sensijaan niissä on numeronäyttö, joka ilmaisee saman asian. Kytkettäessä virta kortille pitäisi näytöllä näkyä 0 hetken aikaa, sitten näyttö pimenee. Jos näin ei käy, vaan joku numero jää näkymään, tarkista samat asiat kuin vanhemmillakin korteilla CPU:n kellon, resetin ja väylän suhteen. Painettaessa diagnoosipainiketta pitäisi ko. näytön taas näyttää nollaa hetken ja sitten taas pimentyä. Jos näkyy joku muu numero, on jossain vikaa:

"0" CPU ei käynnisty.
"1" IC13 RAM viallinen.
"2" IC16 RAM viallinen.
"3" IC17 ROM 2 viallinen.
"4" IC17 ROM 2 viallinen.
"5" IC20 ROM 1 viallinen.
"6" IC14 Game ROM 1 viallinen.
"7" IC26 Game ROM 2 viallinen.
"8" IC19 CMOS RAM tai muistinsuojauspiiri (etuoven kytkin) viallinen.
"9" Muistinsuojapiiri viallinen (etuoven kytkin).

Yleisiä vikoja

Huonojen mikropiirikantojen aiheuttamat viat tulikin jo mainittua, mutta se on tosiaan yleinen ongelma näissä koneissa. Niinikään kontaktihäiriöt CPU:n ja driverkortin välisessä piikkirimassa saavat aikaan omituisia vikoja. Liitin kannattaa puhdistaa hyvin, ja lisäksi on juotokset korjattava molemmilta puolilta. Hyvin usein vanha tina murtuu liittimen piikin ympäriltä ja liitos alkaa pätkiä. Sama pätee myös kaikkiin muihinkin liittimiin, ei kestä kauaa kuumentaa jokaisen piikin juotos ja lisätä vähän uutta tinaa ja sillä saa varmistettua liittimien toimivuuden taas 20 vuodeksi.

Kaikkien elektrolyyttikondensaattorien kuivuminen on tosiasia. Mittaamalla yleismittarin vaihtojännitealueella rippelin kondensaattorilta voi sen kuntoa arvioida. Tähän tarvitaan sellainen mittari, joka AC-alueella suodattaa tasajännitteen pois. Voit kokeilla omaa mittariasi mittaamalla esim. pariston jännitettä, sen pitäisi AC-alueella näyttää nollaa. Jos kondensaattorin rippeli on yli 20% tasajännitteestä, esimerkiksi mittari näyttää DC-alueella 20 V ja AC-alueella 4 V, pitää se vaihtaa uuteen. Kunnollisella kondensaattorilla ei rippeli ylitä 5%:ia.

Jos kone ei käynnisty ollenkaan, tarkista ensin sulakkeet. Mittaa virtalähteen lähdöstä jännitteet - katso kytkentäkaaviota. Kuivunut elko voi olla syynä. Driverkortin oikosulku voi estää CPU:ta käynnistymästä. Voit irrottaa driverkortin kokonaan, jolloin CPU:n pitäisi startata ja näyttöjen lähteä toimimaan. Jos näin käy, on driverkortilla vikaa. Oikosulku, pätkivä liitin tai rikkinäinen PIA.

Ole varovainen testatessasi käynnistymätöntä konetta. Joku kela voi jäädä vetämään jatkuvasti, tällöin palaa sekä kela että driverkortin transistori. Kunnes saat CPU:n henkiin, onkin viisasta irrottaa kelojen ja ohjattujen lamppujen sulakkeet F2 ja F3 virtalähdekortilta. Tällöin ei isompaa vaaraa ole. Tarkista varmuuden vuoksi virtalähteen +100 V ja -100 V lähdöt ettet polta näyttöjä liian suurella jännitteellä. Virtalähdekortti on tietysti saatava ensin toimimaan ennenkuin muita kortteja alkaa ihmetellä.

Joskus käy niin että paristojen kytkindiodi D17 palaa oikosulkuun. Tällöin paristot yrittävät latautua kun koneessa on virta päällä. Alkaliparistot eivät tykkää tästä ollenkaan ja saattavat jopa räjähtää! Joten jos alat laittelemaan konetta, joka on seissyt varastossa pitkään, ei ole paha homma mitata D17 silloin kun paristot ovat irti. Jos diodi on ehjä, ei muuta kuin uudet paristot kortille taas pariksi vuodeksi.

Yksi tyypillinen vika on droptargetbankeissa. Niiden kytkimillä olevat diodit täristävät itsensä irti helposti, jolloin targetti lakkaa rekisteröimästä. Diodi kannattaa laittaa lyhyillä johdoilla ja vaikka tipalla kuumaliimaa kiinni niin se ei heilu. Joissain koneissa on myös pieniä elkoja bumpereiden tai droptargetien kytkimillä, niiden kanssa sama juttu.




Takaisin