Réparation de la carte CPU Williams Systèmes 3, 4, et 6.

Traduction réalisée par J.M Hubin.

Circuit intégré de test pour vérifier les fonctions de base du CPU et du driver « hors » du flipper.

CI amélioré permettant le « flash-test » des mémoires (depuis le 13/3/2002).

VERSION 3 : Encore une amèlioration pour le test mémoires. Grace a Oliver Kaegi de Suisse, il a amener l'ideé d'utiliser les led sur la carte pour des meilleurs indications sur la progression du test mémoires.

A partir du 8/8/2011 j'ai changer d'eprom type 2716 vers 2732, le program de test est adapter a ce type d'eprom.

A mon grand étonnement, je n’ai pratiquement trouvé aucune information sur la réparation de ces CPU. Même le site le plus connu de méthodes de réparation, les pages de Clay sur le site marvin3m.com, ne donne pas d’aide pour ces premiers types de flippers électroniques Williams. ( Depuis 10/11/2002 il y a un guide pour les modèles 3/7 chez marvin3m.com. On utilise mon eprom de test également pour le dépannage des plaques cpu et driver) Même repairconnection.com qui fait des réparations de cartes n’accepte plus les cartes des systèmes 3 et 4. Seul le site français d’Arcajeux donne un très bon article sur ce sujet, mais il fait la remarque de les traiter très soigneusement s’il fonctionnent encore . Il dit textuellement : « On ne touche pas un flipper Williams qui marche. Le démontage ainsi que le transport sont une source d'ennuis quasi infaillible!!!... ».

Le site d’Arcajeux peut être trouvé ici .....   

Comme je l’ai dit, j’ai été surpris en lisant tout cela. Ces flippers ont été dans des bars, cafés et luna-parks, où souvent ils ont été mal traités et déplacés. Le fait de ne plus pouvoir les toucher m’a paru bien curieux.

Par hasard, je n’ai aucun de ces flippers dans ma collection (de 15 machines). J’ai acheté récemment un banc de test, qui ne fonctionne pas, plus quelques CPU et cartes driver, et ainsi j’ai commencé à vérifier moi-même où les problèmes se trouvaient.

Le début

Entre 1977 et 1984, un certain nombre de modèles de CPU ont été utilisés. Les plus anciens, types 3 et 4, peuvent être identifiés facilement : le type 3 a un emplacement pour IC14 mais il n’y a pas de support soudé dessus. Le système 4 a un IC en plus : IC26 et le support de IC14 est présent. Vous pouvez voir ces cartes sur les photos ci-dessous. Sur la carte système 3, le support pour IC14 est présent parce qu’un certain nombre de ces cartes ont été adaptées par leurs propriétaires. C’est un must d’ajouter IC14 comme je l’explique plus loin.

Carte CPU type 3 (avec support pour IC14)

J’ai numéroté les IC pour que vous puissiez bien voir leurs places. Ils ne doivent pas tous être présents en même temps ! Remarquez aussi le point orange en bas à droite : c’est un condensateur de 33pF dont le rôle est expliqué plus loin dans ce texte.

Carte CPU type 4. Vous voyez un support supplémentaire pour IC26. Ici aussi les IC's ont ét numérotés pour la clarté, mais ils ne doivent ou ne peuvent pas être tous présents sur la carte.

Il y a aussi un type entre les deux, qui est prévu pour IC14 et IC26, mais n’a pas les supports soudés.

Tout cela n’est pas très important, car il est possible de de convertir ces cartes en type 4, moyennant quelques petites modifications.

Le type 6 est reconnaissable car le support de piles est situé à la droite de la carte. .

Carte CPU type 6. Elle a le support des piles à droite.J’ai numéroté les IC pour bien voir leurs emplacements. Tous ne sont pas nécessairement présents sur la carte ! Remarquez le jumper dans le coin supérieur gauche, il connecte la résistance R27 et le condensateur C23, (tous les 2 sur la face supérieure) Ceci est nécessaire pour travailler " hors flipper" quand seulement le 5 volts est branché comme expliqué dans « manuel »

Pratique.

La première difficulté avec les flippers Williams est que, quand le CPU ne fonctionne plus, dans un grand nombre de cas, toutes les bobines sont activeés et toutes les lampes allumées. Cela entraîne la fonte des fusibles, des bobines ou de leurs drivers. La même chose arrive si vous allumez le flipper sans sa carte CPU. Et aussi si un seul signal « blanking » manque... . C’est suffisant pour donner une très mauvaise réputation à ce type de flipper. Le réparateur doit enlever les cartes CPU et driver, et se munir de quelques fusibles pour faire ses recherches car il n’y a pratiquement plus d’indications. Les informations données par les 2 leds sur la carte ne sont pas assez fiables.

Il sera donc plus sûr de placer les cartes sur un banc de test et la réparation ne pourra pas se faire dans le flipper.

Ma solution à ces problèmes est double.

A)Faire quelques modifications et des « pré-réparations » sur la carte et être débarrassé des problèmes dus à l’âge de la carte.

B) Utiliser un banc de test (avec seulement une alimentation 5 volts) et un IC spécial de test, que je vous propose de télécharger gratuitement…

Mes tests viennent de quelques règles simples.

Tous les supports d’IC DOIVENT être remplacés ! Ne pensez pas échapper à cette règle.Il y en a au moins 5 sur le CPU et 3 sur le driver. Même quand les cartes paraissent bonnes sans traces de corrosion ,par les piles, ni d’autres dommages, il y a toujours un grand nombre de mauvais contacts qui rendent le CPU non fiable.

Convertissez toujours votre carte vers le système 4, les modifications ne sont pas importantes. En utilisant IC14 qui remplace IC21, 22 et 26, vous ne devez pas remplacer ces supports qui ne seront plus utilisés.

Faites la modification du circuit « reset », c’est un travail de 10 minutes (il n’est plus nécessaire sur le type 6).

Vérifiez le circuit de l’oscillateur. Si nécessaire, ajoutez un condensateur de 33pF sur le cristal, un travail de 5 minutes.

Vérifiez et réparez les mauvaises soudures.Il y en a toujours dans le connecteur qui relie la cpu avec la carte driver!

Avec toutes ces modifications, j’ai remarqué que ces cartes CPU fonctionnent bien et de façon sûre. Je peux les manipuler normalement, les mettre sur le banc de test, y faire des soudures sans avoir de problèmes particuliers.

1) Les supports d’IC doivent être changés, leur qualité ne résiste pas au temps et à la corrosion. Prenez votre temps et soyez très soigneux. Soulevez délicatement le plastique seul avec un tournevis plat. Ensuite dessoudez les pins, un par un. Enlevez la soudure avec une pompe à dessouder ou une tresse à dessouder. Ressoudez un nouveau support de la meilleure qualité, ils ne coûtent pas beaucoup plus cher et sont nettement meilleurs.Si vous ajoutez IC14 (ce qu’il vaut mieux faire), il n’est pas nécessaire de changer IC21, 22 et 26. Il faut aussi remplacer les supports du CPU (IC1) et du PIA (IC18). Cela prend un peu de temps, mais c’est indispensable.

2) Et IC14 ? Williams utilise des « game roms » et des « roms ». Les roms sont des eproms 2716 qui sont en IC17 et IC20. Les « game roms »sont au nombre de 2 ou 3 et placées en IC21, 22 et 26. Ce sont des roms 7614. Ces 2 ou 3 roms peuvent être placées dans une seule eprom 2716 (qui a 4 fois la capacité d’une 7614). Cette eprom 2716 sera placée en IC14 et remplacera les 2 ou 3 autres.Sur tous les sites où vous trouvez des images de roms, et même chez Williams, vous trouverez l’image pour IC14.Le contenu des anciennes 7614 ne peut plus être trouvé. Si vos anciennes 7614 sont encore bonnes, vous pouvez les laisser, mais n’oubliez pas de remplacer leurs supports et vous n’avez alors pas besoin d’IC14.

Si vous avez besoin d’IC14, vous pouvez convertir une carte type 3 en 4 en ajoutant le support IC14 et en convertissant le circuit de sélection pour IC14. Si vous souhaitez utiliser un type 3 dans un jeu de type 6, ces modifications sont nécessaires, car un type 6 utilise toujours IC14.

Mais comment modifier la sélection ?

Comme ceci :

Trouvez IC15. Entre les pins 6 et 7, il y a une trace qui va à un point de soudure rond. Coupez cette trace et reliez le point de soudure rond avec la pin 1 d’IC15. C’est tout !!!

3) Le circuit de reset. Cette modification est présentée par Williams et se fait comme ceci (pas nécessaire sur le type 6). 

Cherchez dans le coin supérieur gauche 5 transistors et quelques résistances. Il y a 4 résistances horizontales et un condensateur juste au-dessus. Enlevez ce condensateur (C27) et la résistance au-dessus à gauche (R30). Ajoutez une nouvelle résistance (Rx) de 10 k ohms comme montré sur le dessin, entre le dessus de la diode zener et le point gauche de R30. C’est fait.

4) Le circuit oscillateur (types 3 et 4)

Ces cartes Williams utilisent un IC spécial, conçu pour travailler avec le CPU 6800. Cet IC s’occupe du circuit oscillateur, du circuit reset et d’un autre signal : « BUS 02 ».Dans certaines vieilles cartes, il y a deux parties moins utilisées, L1 et le condensateur C68. Je pense qu’à cause de cela l’oscillateur ne démarre pas toujours correctement… empêchant le flipper de démarrer. Comment vérifier ce point ? Si vous avez une carte CPU qui fonctionne, vous pouvez mettre votre main sur le cristal et l’IC. L’oscillateur ne doit pas s’arrêter. Les signaux Q1 et Q2 doivent continuer. Vous pouvez vérifier cela aux pins 3, 36 et 37 du CPU 6800. Elles doivent être à 2,5 volts. Si l’oscillateur s’arrête quand on le touche, ou s’il ne fonctionne pas et se met à fonctionner quand on le touche, alors les composants ne sont pas assez stables et il vaut mieux souder un condensateur de 33pF en parallèle avec le cristal. (C’est différent sur le type 6 où un CPU 6808/6802 est utilisé et le circuit d’horloge est différent)

5) Vérifiez toutes les soudures de tous les connecteurs, aussi bien sur le CPU que sur le driver ! Utilisez une loupe ! Je suis sûr que vous trouverez quelques joints de soudure avec des cassures autour le l’ergot. Chauffez et ajoutez un peu de soudure dessus.

Avec ces modifications, vous obtiendrez des CPU qui fonctionnent de manière fiables!!

L’IC de test

Vous pouvez télécharger le ( version 3) contenu de l’eprom test 2732 ici et créer l’IC test avec un programmeur d’eprom, …

Si vous n’avez pas de programmeur d’eprom et ne connaissez personne qui peut le faire pour vous, vous pouvez me l’acheter au prix de 15 euros .......  

Cette eprom a un petit programme qui fait les choses suivantes :

Elle met les sorties PA0 à PA7 et PB0 à PB7 de l’IC18 PIA (CPU) et des IC PIA IC11, IC10 et IC5 sur la carte driver HAUTES puis BASSES, à intervalles réguliers. De même pour les ports CA2 et CB2 de ces IC. Cela se fait à intervalles réguliers. Ce programme ne bloque pas. Cela veut dire que si une sortie d’un IC est mauvaise, le programme continue à fonctionner. Ainsi, vous pouvez utiliser une led en série avec une résistance de 2k ohms, un multimètre ou une probe logique pour lire toutes les sorties des IC et voir si toutes fonctionnent. Une led, connectée en série avec une résistance de 1000 ohms, connectée à la ligne d’adresse 6, va clignoter si le programme fonctionne bien. Les 2 leds sur le CPU vont aussi clignoter, si au moins le PIA en IC18 est bon,parce qu’elles sont reliées au PIA IC18.( Pour un type 7 c'est le display numérique qui va clignoter )Le test vérifie seulement le CPU 6800 (IC1 sur types 3 et 4), 6800/6802 (sur le type 6 et le 6820/6821) et ne dépend pas des IC mémoires (IC13,16,19) et certainement pas des eproms de programme (IC26,22,21,20,17 et 14). Bien entendu, l’IC horloge IC5 doit fonctionner correctement (il n’existe pas sur le type 6) de même que l’IC sélecteur IC15 et les buffers des adresses et des lignes de données, mais cela est facile à vérifier (voir plus loin).

Pour bien comprendre, j’ajoute que les PIA sont les IC de sortie qui contrôlent toutes les fonctions : bobines, lampes, afficheurs.

La led de contrôle (en série avec une résistance de 1000 ohms) doit être connectée au +5 volts (=condensateur C23) à gauche du CPU avec la pince rouge et à la pin 15 de l’IC1 (CPU) avec la pince verte .

N’oubliez pas d’isoler les deux fils de la led, et a la première utilisation ,de contrôler les connections de la led en plaçant la pince verte d’abord à la masse. La led doit s’allumer, sinon, il faut inverser les deux fils de la led.

Avec la nouvelle version du programme (12/3/2001), vous pouvez lancer un test de mémoire « flash » en poussant le bouton de diagnostic présent sur la carte. En poussant ce bouton, le test normal s’arrête et vous pouvez voir 3 flashes à la led de contrôle si les 3 IC mémoires sont bons. En comptant le nombre de flashes, vous pouvez savoir laquelle des 3 mémoires est mauvaise. (voir plus loin)

VERSION 3:

Les régles de l'ancienne version restent valables, mais en plus il y a une visualisation supplémentaire avec les led's présentes sur la carte CPU.. Si les trois chip's mémoires sont bons, aprés le start du test mémoire il y a d'abort la led supérieure qui s'allume, = IC13 ok, puis la led inférieure = IC19 ok, puis led deux a la fois =IC16 ok... Si il y a un des chips mémoires mauvais, la visu change ( voir sous " Test mémoires" ).

Ainsi, cela veut dire que si le programme ne fonctionne pas, seulement quelques composants de la carte CPU sont responsables (lire le manuel)

Manuel

Le programme est utilisé avec la carte CPU hors du flipper, connectée au +5 volts (pin 3 = masse et pin 4 = +5 volts sur le connecteur 1J2). N’oubliez pas de modifier le circuit reset sur les types 3 et 4. Pour le type 6, faites un jumper entre les côtés supérieurs de R27 et de C23.Pour type 7 un jumper entre C23 et R3 côtes inférieures .

Enlevez les IC 26, 22, 21, 20 et 17. Les piles ne sont pas nécessaires. Placez l’IC test en IC17. Connectez la led de contrôle (C23 + 5volt et IC1 pin 15) et allumez.

Si la led de contrôle clignote régulièrement, vous avez de la chance et vous êtes capable de vérifier les sorties de IC18. Si elle ne clignote pas, essayez d’abord un nouveau 6800 (6808/6802 pour le type 6). S’il n’y a toujours pas de résultat,: essayez un reset manuel en connectant la pin 40 de IC1 (6800 ou 6808/6802 pour le type 6) à la masse brièvement. Vérifiez s’il y a 4,5 volts à la pin 40. Si la tension n’est pas présente, le problème est dans le circuit reset. Le plus souvent IC5 pour les types 3 et 4. Pour le type 6, le reset est fait par les transistors Q1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 et 9.

L’étape suivante, si cela ne fonctionne pas, est de vérifier les signaux au 6800 (IC1). La pin 3 doit avoir le signal d’horloge. Si elle ne l’a pas, vérifiez et suivez le signal manquant sur IC5. De même pour le second signal d’horloge sur IC1 pin 36 et 37. Le signal a environ 2,5 volts.

Le signal suivant à vérifier est sur le 6800 (IC1) pin 2. Il doit être de +5 volts. Enfin, vérifiez la tension sur la pin 9 qui doit être environ 2,8 volts.

Sur le type 6, on trouve l’horloge à la pin 37 (2,5 volts) et aussi 2,5 volts sur la pin 5.

Pour tous les types 3/45 et 6, vérifiez si les buffers de lignes d’adresses et de données fonctionnent. Ce sont les IC 4, 3 et 8 pour les lignes d’adresses et les IC 9 et 10 pour les lignes de données. Sur le schéma vous pouvez voir les entrées et les sorties, qui sont dessinées à l’opposé les unes des autres, par exemple A0 est IN en pin 2 et OUT en pin 3 ; A1 est IN en pin 4 et OUT en pin 5, et ainsi de suite.

Le signal d’entrée doit être le même que le signal de sortie !

Un des signaux que nous vérifions maintenant a du être mauvais si le 6800/6808/6802 a été remplacé et est donc ok!

Vous suivez tout mauvais signal jusqu’à sa source et éliminez la coupure ou l’origine du non fonctionnement.

Une dernière possibilité est la mauvaise sélection de IC17 ou IC18. Vérifiez si vous obtenez un signal aux lignes d’adresses, de données ou de sélection d’IC17 pin 20 ainsi que les signaux de sélection sur IC18 (pins 35, 36 ,23 ,24, 22 et 25). Maintenant toutes les sorties d’IC18 doivent aller haut et bas. S’il y a une sortie d’IC18 qui ne le fait pas, connectez cette sortie avec celle qui est juste à côté d’elle. Si les deux sortiesz ne donnent plus rien, c’est qu’il y a un court-cirquit sur cette sortie : vérifiez cela d’abord.

Si les deux sorties vont haut et bas quand elles sont reliées, vous pouvez être sûr que la sortie, d'abort manquante de l' IC18 est morte.

Un dernier test consiste à placer les IC d’origine dans leurs supports (sauf IC17). Leur présence ne doit pas interrompre le test. Si un des IC interrompt le test, c’est qu’il y a un problème avec cet IC. Conclusion : si toutes les sorties fonctionnent correctement, vous pouvez commencer à vérifier les IC mémoires.( voir plus loin)

Si vous voulez aussi contrôler les PIA de votre carte driver, connectez alors votre carte driver à la carte CPU, placez la rom de test en IC17 et allumez les cartes. Les leds du CPU doivent clignoter et le relais de la carte driver doit fonctionner. Ce relais est connecté à CB2 du PIA (IC5). Je RECOMMANDE le remplacement des condensateurs C31 et C32 TOUJOURS , qui sont responsables du timing et de l'output du signal BLANKING , trés important pour la carte driver !!

Le signal de blanking va à la carte driver par 1J1 pin 37. S’il n’est pas présent, il faut le suivre sur la carte CPU où IC23 est sa source.

Parfois le relais ne déclenche pas du tout parce qu’il est lent et ne réagit pas à la courte impulsion du blanking. Donc si vous n’entendez pas le relais, mesurez avec une probe à ses points de connection si l’y a quand même une impulsion, alors c' est correcte.

Maintenant vérifiez si les sorties des 3 PIA oscillent haut et bas. Attention les sorties du PIA IC5 (type 3 et 4) ou IC11 (type 6), PA0 à PA7 sont toujours forcées au niveau bas. Pour éviter ceci, connectez toutes les broches du connecteur 2J3 à la masse (7 pins à connecter à la masse avec une pince crocodile) et alors ces sorties vont aussi osciller comme les autres.

Si certains PIA ne fonctionnent pas du tout, vous devez encore vérifier la sélection du PIA sur ses pins de sélection 35; 36; 23; 24; 22 et trouver 2,5 volts à la pin 25. Si un de ces signaux manque, suivez-le jusqu’à sa source, en utilisant les schémas et la probe logique ou un oscilloscope. S’il y a seulement quelques sorties qui ne donnent rien, connectez-les à une sortie qui fonctionne. Si les deux ne fonctionnent pas, il y a un court-circuit sur la sortie qui ne fonctionnait pas. Si elles fonctionnent, c’est le PIA qui est mort.

Voici le dispositif pour tester la carte driver. Placée en IC17, mon eprom-test (Vous remarquez que les 2 supports voisins ont été remplacés.

Le connecteur 2J3 a été complètement mis à la masse.

Conclusion

Une fois que vous savez que les sorties des PIA fonctionnent, vous pouvez utiliser les tests standards des bobines et des lampes qui se trouvent sur le flipper Ou vous pouvez utiliser le test de la carte driver qui est disponible sur ce site.

Test des mémoires

Une fois que le test PIA est bon, nous testons les mémoires. Poussez le bouton de diagnostic sur le CPU. Le test PIA s’arrête et les leds du CPU vont s’arrêter sur une position qui dépend du moment où on a poussé.( donc allumées ou éteintes )En aucun cas cela n’a d’importance.( ATTENTION; j'ai déja ut des cas ou le bouton ' diagnostic' sur la carte ne marche pas...alors mettez a la masse un brèf instant pin 6 du chip cpu , cela a le même effet )

Nous regardons la led de contrôle et après un court moment où elle est éteinte, les flashes doivent apparaître. Le premier est pour IC13 ok, le second pour IC19 ok et le troisième pour IC16 ok. Si vous avez les 3 flashes, le test retourne automatiquement au test normal des PIA et tout doit commencer à clignoter de nouveau.

IMPORTANT : Un " Flash" signifie que la led de contrôle s’allume ET s’éteint. Exemple : Si le led s’allume, s’éteint, se rallume et reste allumée, c’est UN flash.

Pas de flash signifie que IC13 est mort, un flash IC19 est mort et 2 flashes IC16 est mort.

VERSION 3:

Ici on a également une indication par les deux led's présentes sur la carte. En cas de bon fonctionnement, apres un petit timing de début , il y a la led supérieure qui s'allume puis s'eteinte = IC13 ok, puis la led inférieure s'allume te s'eteinte, = IC19 ok. Et en dernier les deux led s'allument et s'eteignent, = IC 16= ok. Si un de chips est mauvais ou pour une autre raison fonctionne pas correctement, voila ce qui se passe; Les deux led s'allument et restent allumeés, = IC13 mauvais. Les deux led's qlignotent une fois et restent allumees, = IC19 mauvais. Les deux led's qlignotent 2x et restent allumeés IC 16 = mauvais.

En cas de panne de mémoire, dans 85% des cas, c’est l’IC mémoire qui est mauvais, donc remplacez-le d’abord, placez un support en place pour une prochaine fois. Si après le remplacement, le test indique que le même IC mémoire est mauvais, vous devez contrôler les signaux de sélection sur cet IC. Comme le test va continuer de tester l’IC aussi longtemps que le résultat ne sera pas bon, il est facile de contrôler les différents signaux de sélection que vous pouvez vérifier avec la probe (c’est le mieux) ou avec un voltmètre.

Pour la mémoire 6810, vous devez trouver pin 1 = masse; pin2 à 9= 1 à 2 volts ; pin 10 = 2,5 volts ;pin11 = 0 volt ; pin 12 à 16 =autour de 3 volts ; pin 17 a 23 2 volts ; et en dernier +5 sur la pin 24.

Pour la 5101, vous trouver: pin 1 à 6 = 2 volts, pin 7-8 = 0 volt, pin 9 à 16 = 1 à 2 volts, pin 17 = 3 volts, pin 18 = 0,5 volt, pin 19, 20 et 21 autour de 3 volts ; en en dernier pin 22 = 5 volts.

J’espère que ce document technique aidera beaucoup de monde et je vous souhaite beaucoup de succès !!

Si vous avez des questions, envoyez-moi un email (courrier en français !) ....

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