Matrix w pinballu.

[Pinball Wizard]

Switch matrix

Podobnie jak w przypadku żarówek zaznaczam, że jest kilka niezależnych systemów nadzorujących stan switchów. Osiem z nich – tzw. dedicated switches lub direct switches jest jednym końcem połączonych z masą (minusem zasilania) i CPU czyta ich stan za pomocą komparatorów. Są to zawsze przyciski testowe w drzwiczkach i te od wrzutników. Gdy switch zostanie zamknięty, to komparator odczytuje zmianę potencjału i wysyła do procesora odpowiedni sygnał. Przy tych switchach nie występują diody. Podobnie jest ze switchami sterującymi fliperami (przypominam, że tak w swoich artykułach nazywam tzw. „łapki”) jak i EOSami ale występują one jedynie wtedy, gdy w maszynie znajduje się płytka fliptronic i ona właśnie je obsługuje. W starszych maszynach styki sterujące fliperami nie są kontrolowane przez CPU. Ktoś powie, że przecież naciskanie tych przycisków powoduje lane change, czyli przełączanie aktywnego przelotu kuli w górnej części playfieldu najczęściej nad bumperami. Owszem, to prawda, ale CPU otrzymuje ten sygnał nie bezpośrednio ze styków a poprzez transoptory umieszczone w ich obwodach.
Dlaczego zastosowano takie rozwiązanie? Nie mogły być wszystkie switche włączone w switch matrix? Jest po temu ważny powód. Pomijając przyczyny takiego zdarzenia (przeważnie czysto ludzkie), może dojść do podania napięcia 50 V (75 V) na obwody switch matrix a wtedy najczęściej dochodzi do „ubicia” układu scalonego, który strobuje tę macierz (ULN2803 oznaczony na płycie CPU jako U20) i żaden switch nie jest czytany. Gdyby przyciski testowe były również włączone w switch matrix to nie było by możliwe wykonanie żadnego testu przez co naprawa była by niebotycznie trudniejsza.



Jak widać elektronika obsługująca switch matrix znajduje się na płycie CPU. Z lewej strony na dole jest złączka J205 direct switches, nad nią złączka J212 cabinet switches następnie połączone równolegle J206 i J207 dla kolumn macierzy i również połączone równolegle J208 i J209 dla wierszy. Jedynie J205 nie należy do switch matrix. Procesor jest informowany o właściwym działaniu switch matrix dzięki obecności switcha numer 24 opisanego jako „always closed”. Jest on umieszczony (chociaż w rzeczywistości w ogóle go nie ma, jest tylko dioda wlutowana pomiędzy odpowiednią kolumnę i wiersz) na płytce coin door interface a podłączony do CPU poprzez złączkę J212. Jeśli nawet odłączymy od CPU wszystkie złączki od J206 do J209, to procesor i tak zobaczy tę diodę. Jeśli jej nie zobaczy, to przy włączaniu maszyny do prądu zobaczymy komunikat o konieczności sprawdzenia bezpieczników F114 i F115. Dlaczego? Pisałem o tym przy omawianiu lamp matrix – dla przypomnienia: switch matrix do właściwego działania potrzebuje napięcia +12 V i to stabilizowanego. Te bezpieczniki są zamontowane właśnie w obwodach dających to napięcie. Jeśli +12 V nie dotrze z jakiegoś powodu do płyty CPU to procesor nie zobaczy switcha 24 i wyświetli wspomniany komunikat. Na zdjęciu są widoczne również układy scalone i pozostałe elementy obsługujące switch matrix. We wcześniejszych egzemplarzach CPU z serii WPC bezpośrednio nad tymi obwodami umieszczono pojemnik na baterie. Nie muszę dodawać jak na działanie tego obwodu wpłynąć może wylany „kwas” z baterii, których właścicielowi nie chciało się wymienić albo nie wiedział, że trzeba to robić. Pamięć CMOS podtrzymywana przez te baterie w czasie, gdy maszyna jest wyłączona trzymała zawartość nawet, gdy napięcie spadło dużo poniżej nominalnego a w baterii zaczynał się proces erozji obudowy. Dlatego mamy plagę zniszczonych CPU. Naprawa skutków wylania baterii jest niebywale trudna a często po prostu niemożliwa. Bywa, że jedynym sposobem na ożywienie maszyny jest rekonstrukcja switch matrix na nowej płytce i podłączenie jej w odpowiednie miejsca CPU, ale wówczas już nasza maszynka nie będzie wyglądała „fabrycznie”.
Oprogramowanie procesora kontroluje stan macierzy co kilka milisekund i jeśli znajdzie jakiś zamknięty switch wykonuje odpowiednią procedurę np. dolicza punkty, zaświeca żarówki załącza cewki itp. Jeśli switch od cewki (np. bumper) zamknie się na stałe, to procesor go ignoruje żeby nie spalić cewki. Jeśli jakiś switch nie jest użyty przez kilka gier (lub nie zadziała z powodu uszkodzenia) to przy kolejnym włączeniu maszyny do prądu zobaczymy test report i stosowny komunikat o niedziałających switchach. Switch matrix podobnie jak lamp matrix ma osiem wierszy i osiem kolumn. Od tej reguły są jednak odstępstwa. Kilka tytułów potrzebuje więcej niż sześćdziesiąt cztery switche np. Indiana Jones, Twilight Zone czy Star Trek: The Next Generation. Dziewiątą kolumnę uzyskano za pomocą 8-driver PCB.
Podczas lokalizacji uszkodzeń wygodnie jest określić najpierw czy uszkodzenie jest na płycie CPU. Odpalamy maszynę, wchodzimy w switch edge test i odłączamy wtyczki od J206 do J209. Po ich wyjęciu powinniśmy widzieć jako zamknięty (kropka w odpowiednim polu macierzy) jedynie switch 24. Ten z kolei powinien zgasnąć, gdy wyjmiemy wtyczkę J212 i zaświecać się po włożeniu jej z powrotem na miejsce. Można to robić z powodzeniem przy włączonej maszynie oczywiście zwracając uwagę na opisywane wcześniej klucze na wtyczkach. Pomyłka jest wykluczona jeśli nie pchamy wtyczki na siłę tylko patrzymy który pin jest zatkany we wtyczce a wycięty w gniazdku. Jeżeli maszyna używa tzw optoswitchów (w skrócie opt) to musimy pamiętać, że te są „normalnie zamknięte” co jest sygnalizowane obecnością kropki w odpowiednim polu macierzy. Gdy wyjmiemy wtyczki J206 do J209, to wszystkie opta powinny zgasnąć (mowa o wspomnianej już kropce w odpowiednim polu podczas testu) a pozostać może jedynie switch 24. Jeżeli tak się dzieje, to z dużą dozą pewności elektronikę odpowiedzialną za obsługę switch matrix mamy sprawną. Jeśli jakieś inne niż 24 switche pozostały zamknięte, w szczególności cały wiersz lub kolumna, to mamy uszkodzony układ U20 (kolumny) lub U18 i U19 (wiersze). Jeżeli pinball nie używa opt, to wszystkie switche mają być otwarte oczywiście poza 24. Zakładamy wszystkie wtyczki z powrotem i teraz zaczynamy sprawdzać działanie każdego switcha po kolei.
Konstrukcyjnie można wyróżnić cztery główne rodzaje switchów: microswitche (te z drucikiem lub blaszką mające plastikowy korpus z reguły przykręcane dwiema śrubkami), switche blaszkowe w formie zanitowanego pakietu (głównie targety, bumpery i EOSy ale nie tylko), optoswitche czyli wyłączniki fotooptyczne składające się z diody LED i fototranzystora pracujących w podczerwieni i Eddy sensory a bardziej po polsku: indukcyjne czujniki zbliżeniowe. Oprócz nich są jeszcze wahadło tilta, slam switch w drzwiczkach i czasami pod playfieldem. Czy switch należy do switch matrix możemy określić po diodzie przylutowanej najczęściej bezpośrednio do jego końcówek (nie dotyczy opt).
Podobnie jak w lamp matrix jest nadrzędna zasada kolorystyki przewodów – do anody diody (koniec obudowy bez białego paska) zawsze idą przewody białe z kolorowym paskiem a do switcha zielone z kolorowym paskiem. Kolory pasków są podane na rysunku serwisowym podobnie jak numer układu scalonego i jego końcówki.



Uszkodzenia i jak je usuwać.

Sprawa najprostsza: nie działa pojedynczy switch lub kilka w różnych miejscach macierzy.
Podnosimy dechę, odnajdujemy delikwenta (czasami może się on ukrywać nad playfieldem) i zaczynamy od dokładnych oględzin stanu lutowań delikatnie pociągając za przewody i lekko gimnastykujemy końcówki diody. Jeżeli wszystko jest w porządku a switch dalej nie działa, to w przypadku microswitcha zdejmujemy środkową końcówkę, która z reguły jest konektorem wciskanym, nie lutowanym i dotykamy nią do końcówki, do której przylutowano katodę diody (z paskiem). Ponieważ konektorek jest izolowany, to musimy się upewnić, że doszło do połączenia elektrycznego. Jeśli wyświetlacz oraz stosowny beep oznajmią, że switch działa, to wymieniamy microswitch na sprawny. Jeżeli jest to switch blaszkowy, to sprawdzamy, czy któraś blaszka nie pękła oraz czy platynki nie są zaśniedziałe/skorodowane i ewentualnie je czyścimy. Jeśli te zabiegi nie przyniosły skutku, to sprawdzamy za pomocą multimetru diodę i wymieniamy na nową jeśli jest uszkodzona. Jeżeli mimo dotknięcia zielonym przewodem do katody diody procesor nie widzi switcha, to albo mamy przerwę gdzieś w przewodach zielonym z odpowiednim paskiem lub białym również z odpowiednim paskiem, albo uszkodzony jest któryś z elementów na płycie CPU.
Pomocny jest w tym miejscu prosty przyrząd w postaci diody z dwoma odcinkami giętkiego przewodu zakończonymi czymś w kształcie grota czy też igły ewentualnie minikrokodylka. Można też użyć dwóch fragmentów takiej wtyczki, jaka jest użyta do podłączenia macierzy do płyty CPU. Ja użyłem dwóch pinów w każdej złączce bo jeden kiepsko się trzyma i ma tendencje do skręcania się. Warto też diodę zaizolować kawałkiem rurki termokurczliwej.



Katodę podłączamy do pinów na złączce J206 lub J207 (to jest całkowicie obojętne do której, ponieważ są one połączone równolegle) a anodę do J208 lub J209 mając oczywiście odłączone wtyczki spod playfieldu i maszynę ustawioną w switch test. Zmieniając kolejno wiersze i kolumny sprawdzamy, czy CPU reaguje na diodę na każdym z pinów. Jeżeli elektronika jest w porządku i CPU widzi wszystkie switche, to zawęziliśmy właśnie obszar poszukiwań do pajęczyny pod playfieldem. Teraz mając np. podejrzany przewód biały z jakimś paskiem odnajdujemy pod deską taki switch, do którego ten przewód przylutowany jest tylko jeden raz. Każdy przewód w switch matrix biegnie od switcha do switcha w wierszu jak i w kolumnie. W diagramie sprawdzamy ile jest w danym wierszu (kolumnie) switchów, bo nie zawsze jest ich osiem. Gdy już znajdziemy koniec wiersza (kolumny), to za pomocą multimetru (test diody, brzęczyk) sprawdzamy ciągłość od wtyczki przy CPU do tego końca. Jeśli przejścia nie ma, to szukamy przerwy.

Optoswitche.

Występują one w kilku odmianach. Najczęstsze są zespoły dioda LED – fototranzystor. LEDy są zawsze zamontowane w obudowie z białego plastiku (zdjęcie poniżej) a fototranzystory z czarnego. Bez wspomnianej obudowy występują na płytkach ball trough. Drugi wariant również często spotykany, to transoptory szczelinowe wykorzystywane głównie jako switche przycisków fliperów (tu rozumianych jako „łapki”) po bokach skrzyni oraz przy drop targetach, obracanych przesłonach jak np. w Theatre Of Magic itp. Sporadycznie występują też rozwiązania nietypowe jak np. w Bram Stoker's Dracula, gdzie optoswitch „pilnuje” obszaru o dużej szerokości, prawie przez cały blat. W czasach, kiedy tworzono pinballe LEDy i fototranzystory wykonywano w tzw płytkiej podczerwieni bo technologia nie pozwalała zejść niżej i dlatego były one dość podatne na zakłócenia w postaci silnego światła o dużej długości fali czyli blisko podczerwieni. Obecnie nowoczesne fotoelementy pracują w głębokiej podczerwieni i z tego powodu przy remoncie pinballa wymieniam je wszystkie nie zważając na to, czy są sprawne, czy nie.



Transoptory nie są wpięte bezpośrednio w switch matrix, zawsze towarzyszą im płytki z elektroniką zawierającą obwody zasilania dla LEDów i komparatory, które wysyłają właściwy sygnał do macierzy. W teście opto switche zawsze są zamknięte w przeciwieństwie do switchów mechanicznych. Dzieje się tak dlatego, że dioda LED świeci na fototranzystor a ten oświetlony jest w stanie przewodzenia, czyli otwarty. Kula wlatując w wiązkę światła zasłania fototranzystor co powoduje, że przechodzi on w stan zatkania i nie przewodzi prądu. O transoptorach szczelinowych pisałem obszernie w „Traktacie o fliperach” więc nie będę się powtarzał. Zainteresowanych odsyłam do lektury.

Na koniec spróbuję wyjaśnić dziwne zjawisko opisane nawet w instrukcjach do niektórych pinballi nazwane tam jako phantom switches. Powstaje ono wówczas, gdy jeden ze switchów został z jakiegoś powodu zwarty w ten sposób, że zwarcie ominęło (zamknęło) diodę, czyli zwarta została kolumna bezpośrednio z rzędem. Może się to zdarzyć np. wtedy, gdy „latająca kula” trafi w styki microswitcha umieszczonego gdzieś na rampie lub (jak w Indiana Jones) pod ruchomym miniplayfieldem albo w innym miejscu. Po kilku takich trafieniach końcówki [microswitcha[/i] zostają „sklepane” ze sobą tak, że dioda zostaje „zmostkowana”. Bywa też, np. w maszynie Terminator 2, że switch pozycjonujący armatkę, który powinien być stale zamknięty w pozycjo spoczynkowej, został błędnie „okablowany” tzn. że biały przewód nie został przylutowany do anody diody tylko do katody lub, co raczej jest rzadkie, dioda ma zwarcie.



Na powyższym obrazku fioletową kreską zaznaczono dwa switche: Gun Home i Gun Mark. Pierwszy z nich został źle „okablowany” jak to opisałem powyżej a oba pozostają zamknięte w pozycji spoczynkowej armatki. Powoduje to zwarcie bezpośrednie kolumny 3 z wierszem 3. Jeżeli teraz zadziała switch Right Ramp Entry, to switch matrix błędnie odczyta jako zamknięty również switch Right Ramp Made. Zauważcie, że ten phantom switch znajduje się na czwartym wierzchołku prostokąta, którego pozostałe trzy wyznaczają następujące switche: 33 – źle „okablowany”, 32 zamknięty stale i 63 trafiony właśnie kulą. To jest cecha wspólna dla wszystkich maszyn występująca przy bezpośrednim zwarciu kolumny i wiersza. Dla przykładu na zielono zaznaczyłem inny prostokąt nie bacząc na to, czy taka kombinacja jest możliwa. Zawsze phantom switch pojawia się na wierzchołku leżącym po przekątnej w stosunku do punktu zwarcia w macierzy. W „zielonym” przypadku zwarty jest Low Chase Loop i jeśli zostaną jednocześnie zamknięte Right Sling i Left Ramp Entry to zadziała również Left Jet Bumper bo macierz odczyta jego switch jako zamknięty.
Ufffff, nie wiem, czy jest to wystarczająco czytelne. Jeżeli nie, to jak zawsze służę dodatkowymi wyjaśnieniami.

KONIEC


Przeniosłem część posta o switch matrix tutaj z powodu ograniczenia ilości obrazków, jakie wprowadził admin.

No, to zaczynamy nowy temat z cyklu "poradniki". Długo się wahałem, czy umieszczać teksty nie dopracowane - mam tu na myśli uzupełnienie ilustracjami i zdjęciami - ale ponieważ parcie jest dość silne (prawda Leszku? :-P ), to jednak zaczynam. Czasu mam niewiele na pisanie tego artykułu, przynajmniej w obecnym okresie, ale krótkimi skokami do przodu dam radę. Na pierwszy ogień idą matryce mimo, że wcześniejszy był postulat aby omówić DMD, bo dobrze będzie znać już pewne techniki zastosowane w macierzach (matrycach) a mające zastosowanie również w sterowaniu DMD. Dzisiaj część pierwsza. Liczę oczywiście na Ciebie NEX!

Oczywiście mam świadomość (pisałem o tym w poprzednich artykułach), że dla wielu z Was posługuję się narzeczem swahili, więc jak zwykle proszę: gdy czegoś nie rozumiecie a chcecie zrozumieć, nie krępujcie się pytać - chętnie wytłumaczę. Nie jest wstydem czegoś nie wiedzieć, prędzej powodem do wstydu jest w niewiedzy trwać.