Review: Twilight Zone Clock PCB by Ingo K.
Geplaatst: 14 aug 2011, 12:38
Twilight Zone Clock PCB by Ingo K. Review
Bij deze dus een review van het PCB dat ik gekocht heb bij Ingo K. (via flippermarkt.de) voor de klok van Twilight Zone.
Even nog vermelden: ik heb in deze review gepoogd de belangrijke elektronicadetails uit te leggen zodat iemand met weinig elektronicakennis ze snapt. Bij deze dus mijn excuses aan de elektronica-experts als ik hier en daar wat "kort door de bocht" ga...
Inleiding: Het probleem
Wat is nu het probleem bij de originele klok PCB's van Twilight Zone? Bij het ontwerpen van de originele klok zijn er een aantal ontwerpfouten gemaakt en besparingen doorgevoerd die op termijn voor problemen zorgen. Het gevolg is dat bijna iedere Twilight Zone last heeft van de alom bekende "Clock is broken" foutmelding.
Een origineel PCB:
Even een korte uiteenzetting van de problemen:
Bovendien introduceren deze PCB's vaak een nieuw probleem: ze gebruiken ledjes die ze via een diode rechtstreeks op de wisselstroom van de GI aansluiten. Het gevolg hiervan is makkelijk uit te leggen aan de hand van een diagram.
In onderstaand diagram hebben we een gewone wisselstroom (zoals die op gewone lampjes arriveert) links. Rechts zien we wat er gebeurt wanneer er een diode tussen geplaatst wordt.
Dit noemt enkelfasige gelijkrichting. Het gevolg laat zich raden: De "helft van de tijd" is er gewoon geen stroom aanwezig op de ledjes. En aangezien hier in België en Nederland het spanningsnet werkt op 50Hz, halveert een enkelfasige gelijkrichter dit tot 25Hz. De lampjes gaan dus 25 keer per seconde aan en uit. En da's merkbaar met het blote oog: dat noemen we "flikkeren".
Bovendien gebruiken sommige vervangings-PCB's gewone standaardledjes. Deze hebben echter een zeer smalle lichtverdeling (soms zelfs maar 20°!). Het gevolg is dat de klok niet mooi evenredig verlicht wordt, maar dat je 4 lichtgevende vlekken op de lens gaat zien. Niet mooi dus.
Tenslotte zijn veel van de "kopie PCB's" ook ontworpen als 2 PCB's met een connector ertussen.
Het PCB van Ingo K.
Dus... is er dan geen goeie oplossing? Ik had de hoop al bijna opgegeven totdat in plots op flippermarkt.de stuitte op iemand die zelf een PCB ontwikkeld had voor de klok. De belofte was dat dit PCB niet zomaar een kopie van het origineel was, maar een nieuw ontwerp dat heel wat problemen van de baan zou helpen. Het PCB kostte 90 euro. Aangezien zo'n "kopie PCB" ook al gauw 70 euro kost, was de extra 20 euro het mij wel waard. En vandaag is het aangekomen. We zullen eens zien.
En dit is het dan:
We zien al meteen dat het bord bestaat uit slechts 1 PCB. Geen problemen meer dus met een connector. Da's zeker al positief!
Aangezien de dimensies wel nog moeten kloppen (en de opto's hoog boven het PCB moeten uitsteken) zijn er extra hoge sockets voor de minuten-opto's gemonteerd. Deze opto's zijn apart meegeleverd en moet je zelf installeren. Misschien een extra werkje, maar bedenk het volgende: als ze ooit kapot gaan, zijn ze makkelijk te vervangen. De uren-opto's aan de achterkant van het PCB zijn wel vooraf gesoldeerd. Waarschijnlijk heeft dit met de maximale diepte van het bord te maken: er zal simpelweg geen plaats geweest zijn voor pootjes en sockets onder de opto's.
Bovendien is eigenlijk bijna alles op het PCB op sockets geplaatst (behalve de uren-opto's dus). En overal zijn precisie-IC-voetjes gebruikt (en niet de goedkopere variant met veertjes).
Dan: toch wel de hamvraag: is het opto-probleem opgelost?
In het midden van het PCB zien we 2 IC's zitten die bedrukt zijn met "KA339". Dit zijn eigenlijk gewoon de alom bekende LM339-chips die zich bijvoorbeeld ook op een WPC CPU bevinden. Wat doen deze nu? De beschrijving van een LM339 is een "Quad comparator", oftewel schematisch:
Zoals we zien bevat 1 zo'n LM339 4 "comparators" oftewel "vergelijkers". Deze zitten geplaatst tussen de opto's en de switch matrix. Het gevolg is dat de opto's de switch matrix zelf niet moeten aansturen. Ze sturen de LM339 aan en die stuurt op zijn beurt de switch matrix. De opto's hoeven dus de "hoge" stromen niet meer te kunnen schakelen en (hou je vast) het PCB heeft dus niet meer van die speciale, dure opto's nodig. Dat bewijst trouwens de opto's die meegeleverd worden. Het zijn er van het type TCST1103 van Vishay ( datasheet ). Deze worden momenteel nog geproduceerd en zijn dus nog perfect te verkrijgen. En hiermee wordt dus eigenlijk het grootste probleem van het originele klok PCB opgelost.
Dan het probleem van de leds. Vooraleerst zien we dat er superfluxx leds gebruikt zijn. Deze zouden een zeer brede lichtbundel hebben en zouden het licht dus mooi moeten verdelen over de klok, maar daarover later meer. In ieder geval zorgen ze al voor een serieuze reductie van de warmte (zoals alle leds). Maar hoe zit het nu met het flikkeren?
Wel: op het PCB merken we een component met opdruk B40D. Dit is een bruggelijkrichter.
Deze is geschakeld achter de wisselstroom en dit is het gevolg:
Zoals we zien wordt dus eigenlijk de frequentie van de gelijkgerichtte gelijkstroom verdubbeld. Dat komt erop neer dat de leds aan en uit gaan aan een snelheid van 50x per seconde. En dat zou niet zichtbaar mogen zijn met het blote oog. Geen flikkeringen dus.
Ten slotte merken we nog een laatste feature op: bovenaan het PCB zijn er negen ledjes. Eén power led en acht ledjes die de status van de opto's weergeven. Zo kan je makkelijk zien of er een opto defect is zonder dat je de interne clock test van de flipperkast nodig hebt. Je kan het PCB zo zelfs testen op je werkbank. Handig...
Maar... zorgt dat niet voor storende rode lampjes in je klok? Ook daar is aan gedacht... Met een jumper kan je de status en power leds uitschakelen.
Het bord wordt standaard geleverd met 4 supperfluxx leds in kleur naar keuze (warm white of blauw). Ikzelf heb gekozen voor warm white omdat ik de look zo origineel mogelijk wil houden. Blauw ziet er (op foto) ook wel cool uit en als je twijfelt kan je (voor een kleine meerprijs) beide kleuren bestellen. De ledjes zitten toch op sockets dus wisselen is een kwestie van een minuutje werk.
De praktijktest
Ik heb dit PCB gekocht om een TZ te repareren van een kennis van me. Zelf heb ik geen TZ. Ik heb het PCB dus nog niet in een flipperkast kunnen testen, maar dat komt gauw. Dan zal ik dit stukje nog aanvullen met wat extra foto's en mijn bevindingen
Conclusie
Mijn conclusie ga ik pas trekken na de praktijktest, maar ik kan wel al zeggen dat ik totaal nog niets mis gezien heb aan dit PCB. Integendeel: op het eerste zicht lijken alle problemen die ik had met het originele PCB én met de "kopie-pcb's" opgelost. Ik ben dan ook zeer enthousiast om het zo vlug mogelijk te kunnen proberen!
Wordt vervolgd!
Bij deze dus een review van het PCB dat ik gekocht heb bij Ingo K. (via flippermarkt.de) voor de klok van Twilight Zone.
Even nog vermelden: ik heb in deze review gepoogd de belangrijke elektronicadetails uit te leggen zodat iemand met weinig elektronicakennis ze snapt. Bij deze dus mijn excuses aan de elektronica-experts als ik hier en daar wat "kort door de bocht" ga...
Inleiding: Het probleem
Wat is nu het probleem bij de originele klok PCB's van Twilight Zone? Bij het ontwerpen van de originele klok zijn er een aantal ontwerpfouten gemaakt en besparingen doorgevoerd die op termijn voor problemen zorgen. Het gevolg is dat bijna iedere Twilight Zone last heeft van de alom bekende "Clock is broken" foutmelding.
Een origineel PCB:
Even een korte uiteenzetting van de problemen:
- Op het originele bord worden echte lampjes gebruikt (4 lampjes van 2 watt) en die geven heel wat warmte af. Bovendien zijn er ook nog weerstanden gemonteerd over de 12V lijn van de opto's en ook die geven warmte af. En aangezien de klok een volledig afgesloten omgeving is, loopt de temperatuur zo hoog op dat de opto's kapot gaan.
- De opto's zijn rechtstreeks gekoppeld aan de switch matrix. Het gevolg is dat de opto's een relatief hoge stroom moeten schakelen. Ook dit kan op lange termijn voor problemen zorgen. De "doordeweekse" opto's zijn hier niet tegen bestand.
- De opto's die aan de voorkant van de klok gemonteerd zijn, staan volop in het licht (in tegenstelling tot bijvoorbeeld opto's aan de flipperknoppen of opto's aan drop targets). Deze toepassing heeft dus opto's nodig met hoge gevoeligheid. Opto's die echter aan deze eis én aan de vorige voldoen, worden niet meer geproduceerd. En aangezien ze kapot gaan door de warmte, wordt het een dure grap om ze alle acht te vervangen.
- Het originele ontwerp bestaat uit 2 PCB's die met een connector aan mekaar verbonden zijn. Na verloop van tijd begint deze connector te verslijten en dit zorgt vaak voor onregelmatigheden.
Bovendien introduceren deze PCB's vaak een nieuw probleem: ze gebruiken ledjes die ze via een diode rechtstreeks op de wisselstroom van de GI aansluiten. Het gevolg hiervan is makkelijk uit te leggen aan de hand van een diagram.
In onderstaand diagram hebben we een gewone wisselstroom (zoals die op gewone lampjes arriveert) links. Rechts zien we wat er gebeurt wanneer er een diode tussen geplaatst wordt.
Dit noemt enkelfasige gelijkrichting. Het gevolg laat zich raden: De "helft van de tijd" is er gewoon geen stroom aanwezig op de ledjes. En aangezien hier in België en Nederland het spanningsnet werkt op 50Hz, halveert een enkelfasige gelijkrichter dit tot 25Hz. De lampjes gaan dus 25 keer per seconde aan en uit. En da's merkbaar met het blote oog: dat noemen we "flikkeren".
Bovendien gebruiken sommige vervangings-PCB's gewone standaardledjes. Deze hebben echter een zeer smalle lichtverdeling (soms zelfs maar 20°!). Het gevolg is dat de klok niet mooi evenredig verlicht wordt, maar dat je 4 lichtgevende vlekken op de lens gaat zien. Niet mooi dus.
Tenslotte zijn veel van de "kopie PCB's" ook ontworpen als 2 PCB's met een connector ertussen.
Het PCB van Ingo K.
Dus... is er dan geen goeie oplossing? Ik had de hoop al bijna opgegeven totdat in plots op flippermarkt.de stuitte op iemand die zelf een PCB ontwikkeld had voor de klok. De belofte was dat dit PCB niet zomaar een kopie van het origineel was, maar een nieuw ontwerp dat heel wat problemen van de baan zou helpen. Het PCB kostte 90 euro. Aangezien zo'n "kopie PCB" ook al gauw 70 euro kost, was de extra 20 euro het mij wel waard. En vandaag is het aangekomen. We zullen eens zien.
En dit is het dan:
We zien al meteen dat het bord bestaat uit slechts 1 PCB. Geen problemen meer dus met een connector. Da's zeker al positief!
Aangezien de dimensies wel nog moeten kloppen (en de opto's hoog boven het PCB moeten uitsteken) zijn er extra hoge sockets voor de minuten-opto's gemonteerd. Deze opto's zijn apart meegeleverd en moet je zelf installeren. Misschien een extra werkje, maar bedenk het volgende: als ze ooit kapot gaan, zijn ze makkelijk te vervangen. De uren-opto's aan de achterkant van het PCB zijn wel vooraf gesoldeerd. Waarschijnlijk heeft dit met de maximale diepte van het bord te maken: er zal simpelweg geen plaats geweest zijn voor pootjes en sockets onder de opto's.
Bovendien is eigenlijk bijna alles op het PCB op sockets geplaatst (behalve de uren-opto's dus). En overal zijn precisie-IC-voetjes gebruikt (en niet de goedkopere variant met veertjes).
Dan: toch wel de hamvraag: is het opto-probleem opgelost?
In het midden van het PCB zien we 2 IC's zitten die bedrukt zijn met "KA339". Dit zijn eigenlijk gewoon de alom bekende LM339-chips die zich bijvoorbeeld ook op een WPC CPU bevinden. Wat doen deze nu? De beschrijving van een LM339 is een "Quad comparator", oftewel schematisch:
Zoals we zien bevat 1 zo'n LM339 4 "comparators" oftewel "vergelijkers". Deze zitten geplaatst tussen de opto's en de switch matrix. Het gevolg is dat de opto's de switch matrix zelf niet moeten aansturen. Ze sturen de LM339 aan en die stuurt op zijn beurt de switch matrix. De opto's hoeven dus de "hoge" stromen niet meer te kunnen schakelen en (hou je vast) het PCB heeft dus niet meer van die speciale, dure opto's nodig. Dat bewijst trouwens de opto's die meegeleverd worden. Het zijn er van het type TCST1103 van Vishay ( datasheet ). Deze worden momenteel nog geproduceerd en zijn dus nog perfect te verkrijgen. En hiermee wordt dus eigenlijk het grootste probleem van het originele klok PCB opgelost.
Dan het probleem van de leds. Vooraleerst zien we dat er superfluxx leds gebruikt zijn. Deze zouden een zeer brede lichtbundel hebben en zouden het licht dus mooi moeten verdelen over de klok, maar daarover later meer. In ieder geval zorgen ze al voor een serieuze reductie van de warmte (zoals alle leds). Maar hoe zit het nu met het flikkeren?
Wel: op het PCB merken we een component met opdruk B40D. Dit is een bruggelijkrichter.
Deze is geschakeld achter de wisselstroom en dit is het gevolg:
Zoals we zien wordt dus eigenlijk de frequentie van de gelijkgerichtte gelijkstroom verdubbeld. Dat komt erop neer dat de leds aan en uit gaan aan een snelheid van 50x per seconde. En dat zou niet zichtbaar mogen zijn met het blote oog. Geen flikkeringen dus.
Ten slotte merken we nog een laatste feature op: bovenaan het PCB zijn er negen ledjes. Eén power led en acht ledjes die de status van de opto's weergeven. Zo kan je makkelijk zien of er een opto defect is zonder dat je de interne clock test van de flipperkast nodig hebt. Je kan het PCB zo zelfs testen op je werkbank. Handig...
Maar... zorgt dat niet voor storende rode lampjes in je klok? Ook daar is aan gedacht... Met een jumper kan je de status en power leds uitschakelen.
Het bord wordt standaard geleverd met 4 supperfluxx leds in kleur naar keuze (warm white of blauw). Ikzelf heb gekozen voor warm white omdat ik de look zo origineel mogelijk wil houden. Blauw ziet er (op foto) ook wel cool uit en als je twijfelt kan je (voor een kleine meerprijs) beide kleuren bestellen. De ledjes zitten toch op sockets dus wisselen is een kwestie van een minuutje werk.
De praktijktest
Ik heb dit PCB gekocht om een TZ te repareren van een kennis van me. Zelf heb ik geen TZ. Ik heb het PCB dus nog niet in een flipperkast kunnen testen, maar dat komt gauw. Dan zal ik dit stukje nog aanvullen met wat extra foto's en mijn bevindingen
Conclusie
Mijn conclusie ga ik pas trekken na de praktijktest, maar ik kan wel al zeggen dat ik totaal nog niets mis gezien heb aan dit PCB. Integendeel: op het eerste zicht lijken alle problemen die ik had met het originele PCB én met de "kopie-pcb's" opgelost. Ik ben dan ook zeer enthousiast om het zo vlug mogelijk te kunnen proberen!
Wordt vervolgd!
)