Ostin diagnostiikkalaitteiston lapsuudenajan C64:n korjaamista varten. Se osoittautui todella päteväksi välineeksi erinäisten vikojen paikantamiseen. Mutta, yhtä vikaa en millään meinannut saada korjattua. Testi herjasi PLA vikaa, vaikka tein testejä kahdella eri koneella, ja kahdellakin uudella PLA:lla. Yksi alkuperäinen PLA oli oikeastikin rikki, mutta molemmat uudet ja yksi vanha olivat ehjiä.
Ylimääräisen PLA:n hankin virheellisen testituloksen seurauksena. Kuvittelin ensimmäisen olevan jollain tapaa rikki / potevan yhteensopivuusongelmia – koska tällaisia tapauksiakin on raportoitu. Syynä virheelliseen testitulokseen oli yksittäisen dippikytkimen asento.
Testilaitteisto
Testilaitteisto koostuu kuudesta osasta: jumpperipalikan moduulista (vasen ylä), softa ROM-moduulista, näppäimistö donglesta, kasettiportti moduulista, peliporttimoduulista ja sarjaporttidonglesta (oikea ala).
Syyllinen
Testilaitteessa, eikä testattavissa PLA-piireissä ollut vikaa, vaan syy oli käyttäjässä. Merkittävässä roolissa olivat ohjeet, jotka kitin mukana seurasivat. Ohjeiden tiedot olivat täysin oikein, mutta ne olisivat voineet olla selkeämmät. Ongelman ydin / ohjeiden epäjohdonmukaisuus johtuu siitä, että ohjeita ei ole tehty mukana tulevalle ROM-softamoduulille, vaikka samat asettelut siitä löytyykin (ja jotka saa aseteltua oikein ohjeiden mukaan).
Ohjeissa on järkeä, kun sitä vertaa sitä varten suunniteltuun ROM-moduuliin. Tässä vaihtoehtoina ovat selkeästi joko HI tai LO kullekin valinnalle, sekä GAME ja EXROM voivat olla joko auki tai kiinni (open/close). Myös järjestys on yhtenevä ohjeen kanssa.
Toisin oli mukana tulleen Versa64Cart:in kanssa. Tässä GAME, EXROM, A15, A14 ja A13 tila valitaan yksittäisten dippikytkimien avulla, jonka lisäksi järjestys on erilainen. HIGH/LOW asennosta kerrotaan SW1-dippikytkinpaketin vasemmalla reunalla. Kaikki tieto oikein tekemiseen on tarjolla, mutta palasia täytyy hieman osata yhdistellä.
Vaikka tekniikan kanssa olisi kuinka paljon paininut, niin uudet asiat ovat aina uusia. Tuskailin ohjeiden kanssa alusta lähtien, en käsittänyt miksi järjestys ei voi olla looginen ja miksi ohjeet eivät voi kertoa kytkinten asentoa – kuten normaalisti esim. automaatio maailmassa. Kun sain testiohjelman käyntiin muutaman yrityksen jälkeen, olin tyytyväinen. Paitsi, että epähuomiossa tuo GAME-dippi oli jäänyt väärään asentoon – tämän virheasennon raapustin myös ohjelappuseen. Tämä ei estänyt softan käynnistymistä, koska valinta ei vaikuta käynnistettävän ohjelman valintaan (ohjelma valitaan A15-13 dipeillä).
Ohjeet
Alla alkuperäinen ohje näyttää tältä:
Alla päivitetty versio taulukosta. Vaikka taulukon esityssuunta onkin vaihtunut ristiin, tämä ei ole ensisijainen parannus oikeiden asetusten tekemiseksi. Yksi suurimmista ongelmista oli dippikytkimien epälooginen järjestys, joka tähän versioon on muutettu. Tässä järjestys vastaa VersaCartin dippikytkimiä ja jumppereita, sulkuihin on merkitty kunkin dippikytkimen numero. Nämäkään päivitykset eivät poista kaikkea epäselvyyttä.
GAME (1)
EXROM (2)
A15 (3)
A14 (4)
A13 (5)
ROM
HI
LO
LO
LO
LO
LO
C64 Diaggnostics 586220++
LO
HI
LO
LO
HI
HI
DeadTest
HI
LO
HI
LO
LO
LO
C64 doctor
HI
LO
HI
HI
HI
LO
1541 Diag
HI
LO
HI
HI
LO
LO
BlackBox V3
HI
LO
HI
LO
HI
LO
SYS700 Assembler & SYS32777 Monitor
HI
HI
LO
HI
LO
LO
C128 Diag 588121
HI
HI
LO
HI
HI
LO
C128 Diag2 789010
Sekavaa
Eniten hämmennystä aiheutti HI / LO ja Open / Closed -esitystapa. Levyn pintaa dippikytkimien viereen on painettuna HI / LO, joka tarkoittaa signaalin tilaa / tasoa, eli Hi = jännite löytyy ja LO = jännite puuttuu / maadoitettu. Tämä saavutetaan kytkimillä käänteisesti, eli kun kytkin on yläasennossa (ON), niin signaali on LO. Kun kytkin on ala-asennossa (OFF), signaali on HI. Jos tässä kohdin erehtyy miettimään HI/LO tarkoittavan kytkimen fyysistä ylhäällä/alahaalla oloa, niin metsään menee. Kunhan mieltää, että kytkimen asento ON = LO ja OFF = ja HI, niin homma toimii. Mutta on tämä silti sekavaa.
Eikä epäjohdonmukaisuudet lopu tähän. ROM:in tapauksessa esitetään jumpperipalikan fyysistä sijaintia, eli onko se HI / LO-kohdassa. Tämä menee siis juuri niin kuin levylle on painettu.
Oman mausteensa soppaan lisää GAME ja EXROM dippien esitystapa, joka onkin yhtäkkiä Open / Closed, vaikka nämä sijaitsevat dippikytkimen paikoissa 1 ja 2, jolloin ON / OFF esitystapa olisi se kaikkein järkevin. Tässä vaihteeksi esitettiinkin signaalin tasoa tekstillä, Open = HI (OFF) ja Closed = LO (ON). Loogista. Toki tämä kaikki on loogista, kun ROM-moduulina on oikea ’alkuperäinen’ moduuli, mutta se on kaikkea muuta VersaCartin kanssa.
Virhe
Vaikka asian laita selvisikin, on tämä käänteislogiikka jotenkin todella hankala mieltää. Aina sai olla pyörittelemässä, miten päin niiden kytkimien pitikään olla. Tämän takia piirsinkin ohjelappuun dippien asennot siinä järjestyksessä kuin ne levyllä ovat. Jonkun syyn takia GAME dippi oli jäänyt väärään asentoon. Ongelmallisinta tässä on, että kaikki ’toimii’ kuten pitää, oli GAME kummassa asennossa tahansa. Ainoa sivuvaikutus on, että PLA testi joko toimii tai ei toimi.
Miksi testi toimii, mutta tulos on väärin? A13…15, sekä ROM valitsevat käytetyn softan muistipaikan, kun taas GAME ja EXROM ovat fyysisten signaalien reitittämistä. Jos GAME on väärässä asennossa, niin PLA:ta ei ilmeisesti koskaan valita (chip select) testattavaksi, vaan testi tehdäänkin virheellisesti BasicROM:iin. Ei ihme, että tuloksena on vika.
Lisää paranneltu ohje
Lopuksi vielä viimeisin versio taulukosta, joka mielestäni on se kaikkein selkein esitystapa Versa64Cart:ia käytettäessä. Tämä kertoo kunkin kytkinten fyysisen asennon. Ja selvyyden vuoksi: ON = kytkin yläasennossa, OFF = kytkin ala-asennossa. ROM valinnan H/L tarkoittaa kummassa paikassa jumpperi sijaitsee (ROMH / ROML).
NES:iin (Nintendo Entertainment System) oli saatavilla vielä jokunen vuosi sitten Hi-Def NES modifikaatio, eli HDMI -lähtö. Tätä ei valitettavasti enää saa, eikä tässä muodossaan tule enää koskaan saamaankaan. Ehkä joku vaivautuu suunnittelemaan uuden version uudemmalla FPGA:lla jonain päivänä.
NES:in oma komposiitti -kuvalähtö on varsin huonolaatuinen, ja sille olisi luonnollisesti mukava tehdä jotakin. Tämän takia Hi-Def NES:in poistuminen markkinoilta oli suuri harmi. Modin hankkimista mietin useaankin otteeseen, mutta lykkäsin hankintaa, kun ehtiihän se myöhemminkin. Tämä mahdollisuus tuli ja meni – liika odottaminen kostautui.
Hi-Def NES:in jälkeen seuraavaksi paras vaihtoehto on NESRGB. Tämä on täysin analoginen kuvaliitännöiltään – vaikka itse kuvaprosessointi tapahtuukin digitaalisesti. NESRGB tarjoaa komposiitti, S-Video sekä RGBs kuvaliitännät. Näistä huonolaatuisin on komposiitti (ei juurikaan parempi NES:in omaan verrattuna), parasta kuvaa tarjoaa vuorostaan RGBs.
NESRGB:n hyväpuoli on, että se on kuvanmuodostukselta viiveetön – siinä ei ole minkäänlaisia videobuffereita, skaalauksia tai muutakaan kuvankäsittelyä. Se tarjoaa väripalettien vaihtamismahdollisuuden, mutta tämäkin tapahtuu muokkaamalla väripaletin asetuksia – ei videodataa manipuloimalla.
Pientä kritiikkiä
Ensimmäistä kertaa mitä tahansa modia tehtäessä, kaikki on tekijälleen uutta. Tällöin mahdollisimman selkeä ohjeistus on plussaa. Suunnittelijan sivuilla on tavallaan paljon tietoa ja hyvät kuvaohjeet, mutta ne ovat peräisin pääasiassa levyn 1. versiosta. Lisäksi joitain asioita ei selitetä ollenkaan – eikä välttämättä edes mainita ohimennen.
Levystä on tehty vuosien varrella useampia versiota. Aiemmissa versioissa on ollut bugeja, joihin löytyy korjausohjeet suunnittelijan sivuilta. Uusin, ilmeisen bugivapaa ja eniten ominaisuuksia sisältävä versio on 4.1. Tosin kotisivuilla mainitaan uusimman version olevan 4.0.
Ensimmäistä kertaa sivua lukiessa olin hieman hukassa eri versioiden, laitemallien, hajautetun tiedon ja osin sekavan asettelun myötä. Kun sivua on pyöritellyt useamman kerran ja tehnyt ensimmäisen asennuksen, sisältö on alkanut aukeamaan. Tärkeintä on katsoa Front loading NES sekä Notes for version 4 -sivuja, joista löytyy tarvittavat asennusohjeet ja tiedot. Tosin, expansion audio -laajennuksesta sivuilla ei jostain syystä mainita mitään. Etsivä löytää tähänkin varsin hyvät ohjeet aivan toisaalta. Olisi tietty ollut kiva, jos kaikki ohjeet löytyisivät yhdestä paikkaa – ja paremmin jäsenneltynä.
Kolvattavien jumppereiden osalta olisin toivonut, että nämä olisi kaikki listattu yhdelle sivulle. Nyt versioon 4-liittyvät erot on listattu omalle sivulleen, ja kaikki yhteiset ominaisuudet toisaalle. Tämäkään ei ole ongelma, kun asian tietää. Ja kun ensimmäistä kertaa tehdessä ei tiedä ja kun toimivuuden kanssa sattuu tulemaan ongelmia, niin taas ihmetellään ja selvitellään asioita.
Modaaminen
Modifikaation tekeminen on varsin yksinkertaista, suunnittelijan nettisivuilta löytyy asennusohjeet ja YouTubesta löytyy asennusvideoita. Tästä syystä en ala käymään läpi yksityiskohtaisempia asennusohjeita.
Modin tekemiseen tarvitsee joitakin työkaluja – joista tärkein on kunnon tinaimuri. PPU -piirin irrottamista ilman kunnon tinaimuria ei kannata edes yrittää. Kun piiri on irti, loppu onkin varsin helppoa. Piirikanta PPU:n tilalle, piikkirimat NESRGB levylle sekä piikkiriman jalkojen trimmaus, PPU:n juottaminen NESRGB-levylle (alle ei voi asentaa piirikantaa, osat ei mahdu kotelon alle). Tämän jälkeen onkin äänijohtojen, sähkönsyötön, kuvaliitännän, sekä väripaletti valitsimen (joko valintakytkin tai peliohjain) johtojen juottaminen.
NESRGB:n alapuolelta näyttää tältä. Ohut ruskea johto on expansion audio-singaali, valkoinen latta wireless-kitin liittimille menevä (huomattavasti siistimpi kuin irtojohdoilla toteutettuna)
Kuvaliitäntää varten on saatavilla optiona SNES:in MultiAV liitäntä. Tätä kutsutaan hieman harhaanjohtavasti wireless kitiksi. Wirelesillä tarkoitetaan tässä sitä, että asentaminen toteutetaan flex-kaapelia käyttäen, sen sijaan että liittimelle vietäisiin kasa yksittäisiä johtoja.
Wireless-kitin NESRGB-pää
Jumpperit
Levyltä löytyy yhteensä 11 juotettavaa jumpperia. Koska sivuille tieto oli sijoitettu kolmeen eri paikkaan, kasasin jokaisen selityksen yhteen listaan. Käyttämäni asetukset lihavoituna.
Jumppereilla on seuraavat tarkoitukset:
J1 – Paletin vaihtotapa (auki = ulkoinen kytkin, kiinni = NES ohjain) J2 – Ulkoisella palettikytkimellä valittavat vaihtoehdot (auki = vaihtoehdot 1-3, kiinni = vaihtoehdot 4-6). Asetuksella ei vaikutusta kun J1 = kiinni. J3 – Sähkönsyötön lähteen valinta (auki = erillinen regulaattori [suositeltu edestä ladattavalle NES:lle], kiinni = sisäinen regulaattori [muut versiot]) J4 – Televisiojärjestelmän valinta (auki = NTSC, kiinni = PAL) J5 – Luma trap komposiitti-videolle (auki = PAL, kiinni= NTSC) J6 – Resetin toimintasuunta (auki = negatiivinen toimisuunta [Famicom ja NES päältä ladattava], kiinni = positiivinen toimisuunta [NES edestä ladattava]) J7 – PPU-tyypin valinta (auki = NTSC, kiinni = PAL) J8 – Komposiitti syncin tyyppi (auki = TTL [ammattilaitteiden käyttämä], kiinni = 75ohm [suositeltu, kotilaitteiden käyttämä]). HUOM! TTL signaalitaso saattaa hajottaa sitä tukemattomat laitteet. J9 – RGB-lähdön alipäästösuodin (auki = ei käytössä, kiinni = käytössä). Suodinta ei kannata käyttää ainakaan, mikäli perässä on kuvaskaalain. J10 – De-jitter ajoituksen korjaus (auki = vakio, kiinni = de-jitter käytössä (toimii vain NTSC -konsolissa, jossa suositeltu käyttää) J11 – LED valojen käyttäminen (auki = valot käytössä, kiinni = valot pois)
S-video kokeiluja muutoin valmiilla asennuksella
Kovaa ajoa, paitsi…
Harvemmin mikään asennus on mennyt ykkösellä maaliin. Sama tälläkin kertaa. Käyn kohtaamiani asioita tässä läpi, sillä suunnittelijan sivulla ei ole minkäänlaista ongelmanratkaisu ohjetta. Toisaalta modi itsessään on niin yksinkertainen, että mikäli kaikki on kytketty oikein, kaiken pitäisi toimia. Eli ongelmanratkaisusivulle ei ole tarvetta, vai olisiko sittenkin? Ehkä ainakin joku lyhyt Q&A voisi olla paikallaan.
Ongelma 1: Everdrive ja CIC
Ensimmäinen ongelma ei liittynyt NESRGB:hen mitenkään. Koska minulla ei ole yhtään alkuperäistä pelikasettia, vaan Everdrive N8 Pro (jota en ollut aiemmin käyttänyt), täytyi se konfiguroida ensin. Ilman konfigurointia CIC, eli kopiosuojauspiiri estää käynnistymisen. Tämä ongelma ratkesi helposti painamalla NES:in reset-nappulaa 7 kertaa peräkkäin => Everdrive konfiguroitu.
Ongelma 2: Ei kuvaa
Seuraavan ongelman syy jäi hieman epäselväksi. Todennäköisesti DIP-kannan ja NESRGB:n piikkirimojen välillä oli jonkinlainen huono kontakti. Oman mausteensa asian selvittelyssä aiheutti Everdrive.
Ongelmana oli, että NESRGB:n kautta ei tullut kuvaa ollenkaan. Tässä kohdin on hyvä tiedostaa, että NES:in oma kuvalähtö on jotakuinkin täysin rampautunut silloin kun NESRGB on käytössä. Ja kun se ei ole käytössä, NES:in oma kuvalähtö toimii normaalisti. Jotenkin tämän tiedon olin skipannut – tämä seikka aiheutti hieman hämmennystä.
Kiinnitin pitkään huomiota väärän asian selvittämiseen, eli siihen miksi NES:in oma kuvalähtö toimi ja ei toiminut. Toisaalta NESRGB:n yksikään kuvalähdöistä ei toiminut. Lisäksi kun oskilloskoopilla tutkin PPU:n signaaleja, NESRGB:n päällä ollessa useat IO-signaalit olivat kaikkea muuta kuin selkeitä pulsseja. Ne olivat sekalaista kohinaa yms. Tästä taas tein virheellisen johtopäätöksen, että se olisi ollut syynä NES:in oman kuvalähdön kuolemiseen.
Mikäli käytössäni olisi ollut normaali pelikasetti, eikä Everdrive, sekä tieto siitä että NESRGB:n käytössä ollessa NES:in oma videolähdön signaalit ovat raskaasti modifioituja – olisi tilanne ollut ehkä hieman selkeämpi. Ongelmana oli, että kun NESRGB on käytössä, se modifioi alkuperäistä videodataa rajusti (syytä tälle en tiedä, mutta näin suunnittelija Tim asiasta kertoi). Tämän seurauksena NES:in videolähdön kautta on nähtävissä ainoastaan spritet, ja nekin vain valkoisena. Tämä ei siis ole toimintahäiriö, vaan kuuluu osana normaalia toimintaa. Everdrive toi mausteensa soppaan, sillä sen käynnistysvalikot eivät sisällä spritejä. Näytöllä näkyi siis pelkästään valkoista. Vasta Timin mainittua tuosta sprite asiasta, kokeilin käynnistää pelin sokkona (3x A-painike) ja kas, spritet näkyivät valkosina.
Yksikään NESRGB:n tarjoamista kuvalähdöistä ei kuitenkaan sisältänyt kuvasignaalia. Tahdistuspulssit siellä näkyivät, mutta ei mitään muuta. Otin Timille kuvat juotoksista yms, ja laitoin kaikki takaisin nippuun. Jatkoin tämän jälkeen oskilloskoopilla mittailua ja kas, PPU:n signaalit olivat puhtaita… ja kuvalähdöissäkin oli muuta kuin pelkkiä tahdistuspulsseja tarjolla. Johdot kiinni näyttöön ja kas, siellähän se kuva näkyykin.
Olin vikaselvittelyn yhteydessä irrottanut NESRGB:n lukuisia kertoja, joten huonoa kontaktia pidän varsin epätodennäköisenä. Ehkä FPGA tai jokin muu oheispiiri oli jotenkin jumissa, joka aiheutti toimintahäiriöitä PPU:n signaaleihin. Niin tai näin, ongelma ratkesi itsestään. Aika näyttää, toimiiko modi luotettavasti, vai alkaako se sekoilemaan.
Ongelma 3:
Kun kuvalähtöjen toimivuus oli varmistettu, asensin viimeiseksi wireless -kitin, eli tein koteloon reiän ja asettelin liittimen paikalleen. En päässyt testaamaan liittimen toimintaa, koska kaapelit olivat vielä matkalla kiinasta. Kun ne sitten saapuivat, niin ei kuvaa, ei ääntä. Yleismittari käteen ja aikani mittailtuani huomasin, että flex-kaapeli oli tullut liittimen päässä asennettua ylösalaisin. Miten lie taas olin silmät ristissä katsonut tuon, koska varsin selkeä
Kuvalähdöt
NESRGB tarjoaa kolmea erilaista kuvalähtöä, komposiitti, S-video ja RGBs. Komposiitin kuvanlaatu ei juuri poikkea NES:in tarjoamasta. Nämä liitännät tarjoillaan SNES:stä tutulla AV-liittimen kautta. 3D-tulsotettu runko poikkeaa muusta väristä, mutta on muutoin siisti toteutus.
Lisätty SNES-AV -liitin
S-videossa kuvanlaatu paranee merkittävästi. RGBs:ää pääsin lopulta testaamaan TV:ssä, jossa scart-liitäntä. Tätä ennen yritin RGBs:ää useammalla tietokoneen näytöllä ja videotykillä, mistään ei tullut kuvaa ulos.
Jälleen kerran opin uutta asiaa kantapään kautta, vaikka asiasta olenkin joskus lukenut. Asioista oppii vasta kun ne osuvat omalle kodalle ja niitä joutuu selvittämään. VGA-liittimen kautta kulkee RGB signaalit, kuten myös tahdistuspulssit. Tahdistuspulsseja on kahdenlaisia, vaaka (H) ja pysty (V). VGA-liittimessä näille on varattuna omat pinninsä. Mutta NESRGB tuottaa vain composite sync (CS), eli yhdistelmäpulssit. Tässä siis H ja V signaalit on ympätty yhteen johtimeen.
Ilmeisesti monet näytöt kykenevät lukemaan CS-signaalit vaakapulssi (H) kautta. Ja vaikka ei osaisikaan, niin väliin voi aina laittaa logiikkapiirihässäkän, joka erottaa CS signaalin sisältämät H ja V pulssit omiksi signaaleikseen. Mutta ei tässä vielä kaikki. NESRGB tuottaa 15kHz taajuudella vaakapulsseja, nykyaikaiset näytöt eivät tätä kuitenkaan ymmärrä, vaan vaativat vähintään 24kHz. Joten pelkkä pulssien erottamisen omiksi signaaleikseen ei ratkaisisi mitään.
Tämä oli luonnollisesti pienoinen pettymys, koska tarkoitus oli saada ulos mahdollisimman hyvää kuvaa. S-video on tähän hätään ihan ok, mutta ajan kanssa asialle on tehtävä jotain. Käytännössä tarkoittaa videoskaalaimen hankkimista, esim. OSSC Pro. Homma meni siis sikäli vihkoon, että pelkkä NESRGB maksoi 95€, ja tähän päälle pitää vielä hankkia kallis skaalain. Hi-Def NES olisi maksanut noin 200€.
Vuosien varrella on tullut modattua HDMI lähtö Amiga 500, Commodore 64, PS1:een. Nämä modit eivät ole olleet mitään halpoja toteuttaa, paljon halvemmalla olisi selvinnyt, kun olisi hankkinut videoskaalaimen ja tyytynyt kunkin laitteen analogi videolähtöjen laatuun. Nyt NES:in modaamisesta tuli kokonaisuudessaan todella kallis operaatio.
Mutta eihän näitä juttuja rahan takia tehdä, vaan kiinnostuksesta tekniikkaan ja modaamista kohtaan. Ja samalla opitaan uusia asioita.
Kuvanlaatu
Komposiittilähtö on laadultaan jotakuinkin samaa luokkaa kuin NES:in oma kuvalähtö. Ehkä suurin ilo on väripalettien vaihtomahdollisuus. Eli pelien värit saa toistumaan hieman erinäköisenä eri asetuksilla. Tämä ominaisuus on toki kaikissa muissakin NESRGB:n tarjoamissa kuvalähdöissä.
S-video lähtö tarjoaa jo merkittävää parannusta kuvan laatuun. Detaljit näkyvät merkittävästi paremmin, mutta jonkinlaista varjostumista kontrastirajoissa on havaittavissa.
Edellisiä kuvalähtöjä sain kokeiltua videotykin kanssa, mutta RGBs ei toiminut yhdelläkään laitteella, joka kodistani löytyi. Vanhempien luota löytyi kuitenkin TV, jossa scart-liitäntä ja sehän toimi. TV:ssä saattaa olla jonkinlaista kuvanparannustekniikkaa käytössä (en tarkistanut asetuksia), jonka lisäksi videotykin ja TV:n välisiä kuvaeroja on hyvin vaikea verrata keskenään (kuvakoko, valovoima, tila, ei pääse rinnakkain vertaamaan). Mutta wow, voiko muuta sanoa.
En ruutua tutkinut läheltä, vaan normaalilta katseluetäisyydeltä. Melkein voisi luulla, että kuva on HDMI modin tuottamaa, toki vertailukohtaa minulla ei tähän ole. Kuva on luonnollisesti hieman pehmeä, kun HDMI:llä kaikki pikselit erottuisivat selkeästi terävin reunoin. Pieni pehmeys on vain hyvästä, sillä näin kuva on miellyttävämpi katoa. Esim. PS1:n HDMI modin tuottama kuva on luonnollisesti niin hyvä, kun se voi olla, mutta samalla siinä saisi olla hieman reunanpehmennystä. Tästä syystä NES:in pelaaminen on ainakin omille silmille miellyttävämpää kuin PS1:n.
Kannattava modi?
Ehdottomasti. NES:in alkuperäinen kuva on todella huonoa, etenkin RGBs:ään verrattuna. Jos pelaat NES:iä yhtään useammin kuin pari kertaa vuoteen, niin lämmin suositus tälle modille. Jo S-videon käyttö on merkittävä parannus, mutta analogisissa kuvaliitännöissä kannattaa aina pyrkiä käyttämään parasta. Väitän, että pelaamisesta tuulee paremman kuvan myötä paljon miellyttävämpää.
Harmittaako, kun Hi-Def NES:iä ei ole enää saatavilla?
Ei, ei enää, kun näin kuinka hyvään tulokseen RGBs pääsee. Toki täytyy päivittää kalustoa niin, että pääsen tätä käyttämään myös videotykillä.
Jos omaat kunnollisen tinaimurin, niin tämä on sellainen modi josta on helppo aloittaa. Ja jos omistat kunnollisen tinaimurin, niin sinulta löytyy varmasti riittävät taidot näihin kolvailuihin, todennäköisesti hieman vaativimpiinkin modeihin.
Pitkään harmittelin, kun Amiga 500:n tieltä tuli myytyä C64. Samoin tuli tehtyä A500:lle PC:n myötä. Ostin serkulta samaisen C64:n takaisin vuonna 2019. Samalla ostin hänen vanhan C64:n sekä A500:n. Luokkakaveri sitä vastoin oli myynyt A500:n eteenpäin, joten se ei tule pääsemään takaisin kotiin.
Keskityn tässä kirjoituksessa lapsena käyttämäni C64:n remontointiin ja modaukseen, vaikka käsissäni onkin kolme enemmän ja vähemmän viallista yksilöä. A500:sta kirjoittanen joskus tulevaisuudessa, kunhan sen kaikki salat on aikanaan saatu selvitettyä.
Vanha kone
Kyseisellä yksilöllä on ikää 40 vuotta (valmistettu 1984), joten ei ihme, että se ei enää toimi. Mikäli C64 itsessään vielä toimisikin, viallinen teholähde tulee tekemään siitä lopun. Siksi vanhaa teholähdettä ei tule käyttää ennen, kun jännitteiden oikeellisuus on varmistettu. Eikä sitä silloinkaan kannata käyttää ilman osien uusimista ja ylijännite estopiirin lisäämistä, sillä hajotessaan teholähde antaa ylijännitteen, ja kohta käsillä vasta iso remontti onkin.
Pitkään kestänyt korjausurakka
Vianetsintää varten hankin C64 diagnostiikka laitteiston, koska aloittelevana C64 korjaajana täysin mykän laitteen kuntoon saaminen on ihan eriluokan työ kuin pääasiassa teholähteisiin liittyvien vikojen korjaaminen.
C64 Full test diag harness v1.3
Edes diagnostiikan dead test ei toiminut aluksi. Totaali toimimattomuuden syynä oli Kernal ROM:in (käyttöjärjestelmän) vika, jonka sain paikannettua sormituntumalla, eli piiri oli poikkeuksellisen kuuma. Kernalin poistamisen jälkeen diagnostiikka lähti toimimaan. Diagnostiikka toimii hyvin vähäisellä piirimäärällä, esimerkiksi CIA-piirit ja SID:in voi huoletta poistaa. Turhat piirit kannattaakin poistaa, mikäli näyttö pysyy pimeänä.
Diagnostiikka kertoo osat, joissa todennäköisesti on vikaa. Tässä vikaa on oikeanpuoleisessa CIA-piirissä, joka vaikuttaa peliohjain porttien toimintaan.
Toisessa koneessa VIC-II (näytönohjain) toimi osin, kuvan ollessa mustavalkoinen ja todella kohinainen. Mikäli VIC-II piiri on täysin rikki, ei muiden piirien poistaminen auta. Tällöin on turvauduttava piirien ristiin kokeiluun. Tällöin on varmistuttava, että piirit käyttävät samaa referenssijännitettä (löytyy 12V ja 5V mallit).
Monta rikkinäistä osaa
Mitä kaikkea vanhassa koneessa oli lopulta rikki?
Kernal ROM-piiri (käyttöjärjestelmä)
toinen CIA -piireistä (Complex Interface Adapter, eli I/O-portti ohjain)
PLA-piiri (Programmable Logic Array, eli osoitekooderi piirien valintaan)
(toisessa koneessa rikki olivat PLA, VIC-II (näytönohjain) ja Basic ROM (sisältää basic komennot))
Remontti itsessään ei varsinaisesti kestänyt kovin pitkään, vaikka kaikkinensa aikaa ehtikin vierähtää viitisen vuotta. Suurin murheenkryyni oli PLA, joka uusista piiristä huolimatta näytti testeissä vikaa, vaikka muutoin kone tuntui toimivan ongelmitta. Ongelman syy löytyi lopulta testilaitteistosta itsestään, josta tein erillisen bloggauksen.
Varaosien hankkiminen
Vanhaan koneeseen varaosien löytäminen voi olla hankalaa, sillä monen komponentin (perus porttipiirejä, vastuksia, diodeita, kondensaattoreita lukuun ottamatta) valmistus on lopetettu aikapäiviä sitten. Käytännössä vaihtoehtona on ostaa toimivaksi testattuja alkuperäisiä osia kovaan hintaan, joiden jäljellä olevasta eliniästä ei ole mitään takeita.
Mikäli koneen alkuperäisenä pitäminen ei ole tärkeää, tai koneen modaaminen/parantelu kiinnostaa, löytyy nykyaikaisia vaihtoehtoja. Hinnaltaan nämä ovat samaa luokkaa kuin alkuperäiset vanhat osat, joitain poikkeuksia lukuun ottamatta.
Esimerkiksi alkuperäiset CIA-piirit maksavat noin 40€/kpl, nykyaikainen FPGA:lla toteutettu J-CIA korvike maksaa niin ikään 40€.
Edulliset parannukset
Kondensaattori remontti on yksi helpoimmista ja edullisimmasta tehdä. Nämä kannattaa vaihtaa, sillä vaikka toimintahäiriöitä ei olisikaan, on 40v vanhan laitteen konkkien parasta ennen päiväys ollut 20-30 vuotta sitten.
Mikään komponentti ei ole ikuinen, joten risoja osia etsiessä ja vaihtaessa, kannattaa suosiolla asentaa IC kannat (DIP) osien vaihtamisen helpottamiseksi. Tämä on pieni kustannus, ja helpottaa todella paljon osien kokeilua. Asentelin kannat molemmille CIA piireille, Char ROM, Basic ROM ja Kernal ROM, sekä VIC-II, PLA ja SID -piireille. Koska muistipiireihin tai CPU:hun ei tarvinnut koskea vikoja etsiessä, ei näihin myöskään tullut kantoja asennettua. Piirejä ei kannata yrittää lähteä irrottamaan ilman kunnollista tinaimuria.
DIP-kannat piirien alle asennettuna
Komponenttien iän maksimoimiseksi on hyvä huolehtia niiden riittävästä jäähtymisestä. Ostin IC-piirien pinnalle liimattavat jäähdytysrivat. Liimasin ne lopulta vain CPU:n ja SID-piirin päälle, sillä muut piirit, joiden päälle jäähdyttimet olisivat tulleet, menivät vaihtoon viallisuutensa vuoksi. Osat päivittyivät samalla nykyaikaisiin korvikkeisiin, jotka eivät lisäjäähdytystä kaipaa.
CPU ja SID varustettuna jäähdytyslevyillä
Monet heittävät pahvisen häiriösuojan pois, sillä se estää ilmavirtaa ja täten osien jäähtymistä. Näin tein minäkin, molempien laitteiden kanssa.
Ilman pahvista häiriösuojaa
Nykyaikaisissa laitteissa on ESD suojat staattisen sähkön varalle, toisin on C64:n kanssa. Staattinen sähkö lienee yksi merkittävimmistä syistä CIA-piirien hajoamiseen. Suojien lisääminen on onneksi helppoa, eikä maksa kuin muutaman euron / ohjainportti.
ESD suojat peliporteissa
Viallisten osien korvaaminen
PLA lienee yksi yleisimmistä syistä C64:n toimimattomuuteen. PLA piirejä löytyy, jos jonkinlaista. Itselläni on rePLA/SuperPLA V4 sekä PLA20V8, molemmat ovat toimivia ja maksavat noin 20-30€/kpl.
PLA20V8
I/O-porttiohjain, eli CIA on myös varsin usein syyllinen peliporttien, näppäimistön, tai levyaseman toimimattomuuteen. J-CIA on suomalaisvalmisteinen, ja maksaa 40€/kpl. Voit korvata vain viallisen piirin, eli J-CIA toimii vanhan CIA:n rinnalla. Korvasin molemmat piirit kerralla, vaikka vain toinen piireistä oli viallinen.
J-CIA
Kernal ROM, eli käyttöjärjestelmä. Vaikka piiri ei olisi rikki, voi sen tilalle vaihtaa esim. JiffyDOS:in. Se on paranneltu / tuunattu versio alkuperäisestä käyttöjärjestelmästä, joka nopeuttaa levyoperaatioita eli lyhentää latausaikoja. Ostin alunperin JiffyDos:in ja adapterilevyn (yht. 15€), mutta vaihdoin sen myöhemmin NeatROM:iin CS-adaptereineen. Hintaa paketilla 16€ + JiffyDOS lisenssi, mikäli sitä ei ennestään omista. Tämä setti korvaa samalla BasicROM:in, sekä CharROM:in. NeatROM mahdollistaa kytkimettömän käyttöjärjestelmän vaihdon, mutta koska olin tehnyt JiffyDOS:ia varten reijän pienelle kytkimelle, liitin kytkimen osaksi NeatROM:ia.
NeatROM ja CS-adapterit
Parantelua
RF-modulaattori on aikansa elänyttä tekniikkaa, jota voi käyttää vielä sitä tukevan analogisen TV:n kanssa, kuvanlaatu on kuitenkin mitä on. RF-modulaattori itsessään tuottaa häiriöitä levylle, joka heikentää kuvanlaatua. Modulaattorin poistamalla, ja korvaamalla sen hieman nykyaikaisemmalla S-video lähdöllä, saa kuvanlaatua parannettua merkittävästi. Tämä on harrasteprojekti, joten piirilevy täytyy teetättää ja osat hankkia itse. Tilasin osat viiteen korttiin, hinnaksi tuli noin 25€/kortti kaikkine osineen. Toiseen koneeseen tämän päivityksen olen tehnyt, joten toistaiseksi näitä löytyy neljä ylimääristä. Mikäli satuit kiinnostumaan, niin voit olla yhteydessä minuun.
RF-modulaattori on korvattu S-Video lähdöllä
Ultimaattisin päivitys kaikista, ja myös kallein, on HDMI liitännän lisääminen. VIC-II Kawari Large on FPGA pohjainen VIC-II piirin korvike, jolla on hintaa noin 130€. Tämän lisäksi tarvitset micro HDMI – HDMI -adapterin. Käytin tässä SmallRIG:in adapterikaapelia, jolla hintaa 15€. Mikäli haluat päästä hieman halvemmalla, eikä sinulla ole tarvetta HDMI:lle, voit vaihtoehtoisesti hankkia VIC-II Kawari Minin, jolla on hintaa noin 100€.
FPGA lukee suoraan muistista kuvadatan ja puskee sen HDMI:n kautta ulos pikselitarkasti. Kuvan skaalausta se ei tee, vaan tämä tapahtuu näytön päässä. Mikäli näytössä ei ole mahdollista valita 4:3 kuvamoodia, venyy kuva sivusuunnassa ruudun kuvasuhdetta vastaavaksi (esim. 16:9). Tietokonenäytöstäni löytyy vain Full ja 1:1 moodit, joista jälkimmäinen säilyttää oikeain kuvasuhteen, mutta ei sisällä skaalausta, jolloin itse kuva on pieni postimerkki ruudun keskellä.
Vanhojen kuorien alla pyörii osin nykyaikaisia komponentteja käyttävä kone. Hintaa näille kotelon sisäisille korjauksille ja päivityksille tuli reilu 300€. Päälle tulee vielä uusi teholähde, sekä SD-kortillinen ’lerppu’ asema, jolloin puhutaan jo 400€:stä. Tästä puuttuu vielä itse koneen hankintahinta. Hankin lisäksi kaksi TAC-2-ohjainta, niin aletaan olla aika lähellä PlayStation 5:n hinnoissa.
Vanhan korjaamisessa käyttökuntoon näin kalliilla ei juurikaan ole järkeä, puhumattakaan ajasta, jota tähän kaikkeen säätämiseen tuli käytettyä. Harva tällaisesta paketista edes 300€:tä maksaisi, en ainakaan itse maksaisi, ellen tarkalleen tietäisi mitä mikin osa maksaa ja ellei minulla samalla olisi juuri tällaiselle koneelle tarvetta. Mutta kun osa kerrallaan rakentelee mielenkiinnosta tekniikkaa ja modaamista kohtaan, niin kustannukset kasvavat kuin salaa – tosin kustannukset eivät missään vaiheessa tulleet yllätyksenä, vaan hankin osia sitä mukaan, kun jotakin mielenkiintoista ja budjettiin sopivaa osaa löytyi.
Toisaalta korjasin ja modasin laitteen itselleni, en myyntiin. Täten kustannuksilla tai jälleenmyyntiarvolla ei ole merkitystä. Tämä oli ennemminkin oppimismatka ja kokemus, sekä lapsuusaikaa lämmöllä muistelleen.
Tässä bloggauksessa käsittelen hajonneen kovalevyn vaihtoa. Levyn hajoaminen voi olla äkillinen, eli se hajoaa varoittamatta, tai sen toiminta alkaa hiljalleen heikkenemään kirjoitus ja lukuvirheiden myötä. Alussa käyn läpi varmuuskopioiden tärkeyden, sekä mikä RAID on. Tämän jälkeen siirryn varsinaisiin ohjeisiin.
Varmuuskopioiden tärkeys
Säilytän levypalvelimella pääasiassa valokuvia ja videointeja, joten niiden tallessa pysyminen on varsin tärkeää. Varmuuskopioiden tekeminen on paras tapa varmistaa tiedon säilyminen, mutta mikäli tätä ei ole automatisoitu, varmuuskopioiden tekeminen saattaa unohtua.
Varmuuskopiointi on ainoa tapa, jolla vahingossa poistettu tieto saadaan palautettua. Toisaalta tieto voi kadota hajonneen kovalevyn seurauksena. Kovalevyn hajoamisen varalta on olemassa erilaisia RAID-tasoja, joilla yksittäisen tai useammankin levyn hajoaminen ei aiheuta tietojen menetystä. Täytyy kuitenkin muistaa, että oli käytetty RAID-taso mikä tahansa, ei se estä vahingossa poistetun tiedon katoamista.
Mikä ihmeen RAID?
Redundant Array of Independent Disks, on tapa tallentaa tietoa usealle levylle siten, että levyn hajoamisen myötä tiedot säilyvät. Tämä perustuu tiedon hajauttamiseen ja pariteettidatan tallentamiseen, jota hyväksi käyttämällä hajonneen levyn tiedot voidaan luoda ’tyhjästä’. Tosin RAID 0-taso on poikkeus, siinä yksittäisen levyn hajoaminen kadottaa kerralla kaikki tiedot.
Käytössäni on RAID-Z2 (vastaa RAID 6), joka lyhykäisyydessään tarkoittaa sitä, että levyjärjestelmässä on kaksi ylimääräistä levyä. Minkä tahansa kahden levyn yhtäaikainen hajoaminen ei aiheuta tiedonmenetystä. Kolmannen levyn hajoamisen myötä kaikki katoaa. Kahden levyn samanaikainen hajoaminen on hyvin epätodennäköistä, kolmen levyn hajoamisesta puhumattakaan.
Levyn vaihtamisen tärkeys
Rakentamani levypalvelin koostuu 7 kpl 3TB Western Digital WD RED NAS levystä, joista kahden levyn verran käytetään pariteettidatan tallentamiseen. Rakensin levypalvelimen vuonna 2016, eli se on lähes 8 vuotta vanha. Kovalevyillä on käyttötunteja reilu 50000h, eli reilun 6 vuoden edestä lähes tauotonta pyörimistä. Viimeiset 2 vuotta palvelin on ollut käytössä vain tarvittaessa korkean energiahinnan takia. Käynnistyskertoja levyillä näyttää olevan vain 165. Käyttötuntien perusteella ei ole ihme, että levyt alkavat hiljalleen ilmoittelemaan toimintahäiriöstä.
Toimintahäiriöstä ilmoittava levy on syytä vaihtaa uuteen nopeasti, sillä koskaan ei tiedä milloin seuraava levy alkaa piiputtamaan. Koska palvelin tekee pariteettilaskennan luentaa ja kirjoitusta levyille, on viallisen levyn poistaminen ja uuden lisääminen varsin raskas operaatio olemassa oleville levyille. Tästä voi seurata uusi levyrikko. Tämän takia odotteluun ei ole aikaa, ja niiden varmuuskopioidenkin on syytä olla kunnossa, ihan varmuuden vuoksi.
Vaihdon suorittaminen
Levyn vaihto-operaatio on varsin suoraviivainen prosessi:
1. Kirjaudu TrueNAS:iin
2. Tarkistetaan oikean yläkulman kellosta hälytykset
3. Valitaan vasemmalta Storage => Pools
4. Valitse ratas -kuvake => Status
5. Tarkista levyjen status. Kunnossa olevien levyjen tila on ONLINE, viallisessa levyssä UNHEALTY. Levy ei välttämättä ole mennyt UNHEALTY-tilaan, vaikka siinä virheitä olisikin. Virheet ovat peräisin tällöin levyn omasta S.M.A.R.T-diagnostiikasta.
6. Valitaan vasemmalta Storage => Disks
7. Käydään läpi levy kerrallaan tarkistamalla S.M.A.R.T test results. Hälytysluettelon mukaan levyistä da5 ja da6 löytyvät ongelmat. Ota samalla talteen levyn sarjanumero, sillä tarvitset sitä myöhemmin varmistaaksesi, että olet vaihtamassa oikeaa levyä.
8. Valitettavasti S.M.A.R.T test resultsin kautta ei tule hullua hurskaammaksi, sillä näkymä tarjoilee vain mystisen error koodin. Sivu kertoo myös levyn käyttötuntimäärät, jotka tässä tapauksessa on 53829 tuntia, eli noin 6 vuotta ja 2 kuukautta.
9. Kattavat testitulokset on mahdollista saada näkyviin Shell:in kautta, jonka saa valittua vasemmasta reunasta.
10. Kirjoita avautuvaan ikkunaan smartctl -a /dev/xxx, jossa xxx on haluamasi levyn laitetunnus, esim. da5. Tietoa tulee useamman sivun verran, syyllinen täytyy osta kaivaa kaiken tämän seasta. Alla kuvakaappaus osasta saamaani raporttia.
Pääasiassa useimmat rivit raportoivat vanhasta iästä. Ikä itsessään ei mielestäni ole mittari tai syy vaihdolle, toki kun levyillä alkaa olla ikää, voi olla hyvä hankkia levy, jos toinenkin varalle. Tällöin toimenpiteisiin pääsee puuttumaan heti, eikä esimerkiksi vasta 3 viikon päästä kuten minulla.
Lukuvirheiden määrä on kasvussa, samoin levyn käynnistyminen on hitaampaa, sekä jotain sektorin siirtämisiä on mahdollisesti tehty. Nämä ovat vasta ennakkoilmoituksia, ja koska energiansäästösyistä palvelin on ollut päällä näiden kolmen viikon aikana vain pari vuorokautta yhteensä, en ole pitänyt kovin suurta kiirettä levyjen vaihdon kanssa.
Toisaalta kun ennakkoilmoituksia oli jo kahdella levyllä, niin niitä voi pian ilmaantua myös muille levyille. Joidenkin mielestä ennenaikaista hötkyilyä, mutta ennemmin sitä kuin kaiken tiedon menettäminen. Vian havaittuani tein osittaiset varmuuskopioinnit ja uusien isompien varmuuskopiolevyjen saavuttua (2x 16Tb) tein täydelliset varmuuskopiot.
11. Kun vialliset levyt on paikannettu ja päätös levyjen vaihdosta on tehty, mennään jälleen Storage => Pools => Ratas -kuvake => Pool status. Etsitään haluttu levy, joka halutaan poistaa käytöstä, esimerkiksi da5. Painetaan vastaavan rivin perässä olevaa kolmea pistettä, ja painetaan Offline.
12. Levyn ohjelmallisessa irrottamisessa tulee olla huolellinen – ettet irrota vahingossa väärää levyä. Enkä suosittele irrottamaan ja vaihtamaan kuin yhden levyn kerrallaan (vaikka käytössä olisi RAID-Z2 tai -Z3).
Mikäli levy on salattu, kuten minulla, ilmestyy varotus, jossa ilmoitetaan, että Offlineen laitettua levyä ei voi laittaa takaisin Onlineen. Valitaan Confirm, ja painetaan lopuksi Offline.
13. Tämän jälkeen valittu levy menee OFFLINE-tilaan, ja levypakka DAGRADED-tilaan. Nyt voit sammuttaa palvelimen.
14. Kun palvelin on sammunut, avaa kotelo ja poista viallinen levy. Tässä kohtaa tarkista, että ohjelmallisesti irrottamasi levyn sarjanumero vastaa fyysisen levyn sarjanumeroa. Liitä uusi levy tilalle (samankokoinen tai suurempikapasiteettinen), ja käynnistä kone.
15. Käynnistymisen jälkeen mennään jälleen Storage => Pools => Ratas -kuvake => Pool status. Yksi asemista on kadonnut ja tilalle on tullut mystinen kirjainhirviö. Tämä on se puuttuva levy, joka ei ole vielä osana RAID-pakkaa. Valitaan samalta riviltä kolme pistettä, ja Replace.
16. Avautuvasta ikkunasta valitaan levy, joka halutaan ottaa uutena käyttöön. Erikoista tässä on se, että vaikka irrotin levyn da5, niin irrotuksen jälkeen aiempi da6 muuttui da5:ksi. Eli kun olen liittämässä uutta levyä systeemiin, epäintuitiivisesti valitsekin levyn da6, sen irrotetun da5:n tilalle. Koska levyni on salattu, täytyy myös salauksen tunnussana syöttää.
17. Palvelin rouskuttaa noin minuutin, jonka jälkeen tulee ilmoitus onnistuneesta levynvaihdosta. Ikkunan voi sulkea.
18. Vaikka kaikki käyttäjän toimenpiteet ovat tehtynä, on vaihto kaikkea muuta kuin valmis. Koska uusi levy on täysin tyhjä, ei se vastaa RAID-Z2 konfiguraatiota. Eli puuttuvat tiedot on kopioitava muilta levyiltä. Toisaalta muut levyt eivät sisällä sitä tietoa mitä tällä levyllä pitäisi olla, vaan palvelin joutuu laskemaan olemassa olevien levyjen tiedoista puuttuvan datan pariteettien perusteella, tätä toimenpidettä kutsutaan resilvering:ksi. Tämän operaation kesto riippuu niin käytettyjen levyjen koosta, levyillä olevan tiedon määrästä kuin RAID-pakan leveydestä (minulla 7 rinnakkaista levyä yhdessä poolissa).
Alussa arvio näytti yli 24 tuntia, mutta aika lyhenee todellista nopeammin. Todellisuudessa aikaa kului noin 13 tuntia.
19. Kun puuttuva data on saatu luotua ja siirrettyä levylle, on operaatio lopullisesti valmis.
Helppoa, mutta kuumottavaa
Vaihto-operaatio oli hieman jännittävä, sillä tämä oli ensimmäinen kerta, kun jouduin tämän tekemään – ja vielä kahdesti peräkkäin. Etenkin tuo kohdan 12 levyn irrottaminen ja siitä tullut varoitus, että levyä ei voi enää liittää takaisin hieman epäilytti. Pienen selvittelyn jälkeen selvisi, että mitään epämääräistä tai ennakoimatonta ei ole tapahtumassa. Kunhan vaan sen oikean levyn irrottaa, ettei joudu tekemään yhtä ylimääräistä resilvering kierrosta.
Toinen jännityksen aihe oli, miten olemassa olevat levyt kestävät tuon 13 tuntia kestävän rääkin, niin ikään kahdesti. Jo aiemminhan levyt olivat huutaneet noin 17 tuntia varmuuskopioinnin merkeissä. Onneksi ongelmia ei esiintynyt, eikä levyille ilmaantunut myöhemmin tehdyssä S.M.A.R.T testeissä virheitä.
LightScribe on vuonna 2004 HP:n kehittämä tekniikka, jolla polttavan CD/DVD-aseman saa kirjoittamaan laserilla levyn etikettipuolelle. Tätä tekniikkaa tukevia asemia minulla on ehtinyt olla vuosien varrella, mutta en tekniikkaa ole koskaan aiemmin käyttänyt. Levyjäkin tätä varten tuli aikoinaan ostettua, mutta yhtään niistä en ole käyttänyt.
CD-levyjen polttelu vuonna 2024 lienee todella harvinaista, LightScribe tulostelut sitäkin harvinaisempaa, sillä HP kuoppasi tekniikan vuonna 2014. Lisäksi suuri kysymys on, pystyykö tekniikkaa ylipäätään käyttämään Windows 11.
Yllättävä tarve
En edes muista, koska viimeksi olisin CD-levyä polttanut. Edellisestä datalevyn käyttämisestäkin on useampi vuosi aikaa. Fyysinen media on jäänyt kuin varkain pois.
Tarve ei varsinaisesti ollut yllättävä, sillä se on ollut olemassa aikaa ennen LightScribe tekniikkaa. Ostin ruotsalaisen artistin (Guppi) levyn sen julkaisuvuonna 1999. Liekkö jo samana tai viimeistään seuraavana vuonna lainasin levyä kaverille. Koska pelkäsin, että kuoret vaurioituivat, lainasin pelkän levyn erillisissä kuorissa. Todennäköisesti tämä päätös edesauttoi levyn katoamista, sillä levyssä itsessään ei ole mitään järjellisiä merkintöjä sisällöstä.
Guppi – Hippiyuppiguppi -levyn pinta
Levy on ollut kadoksissa yli 20-vuotta, tyhjä kotelo sitä vastoin on ollut ainakin kuudessa muutossa mukana. Tällaiset 2 vuosikymmentä pitkät projektit eivät tunnu olevan minulle mikään uusi asia 😀
Niin tai näin, olen todella pitkään miettinyt puuttuvan levyn polttamista. Levyn kuoret tulivat taas kerran siivouksen yhteydessä vastaan. Tällä kertaa etsin LightScribe levyt, sekä tarkistin, että koneessa oleva asema tukee tekniikka.
Asema
Pöytäkoneesta löytyy lukeva BluRay -asema, sekä kirjoittava CD/DVD-asema. Asema on tyypiltään Samsung SH-S223C. Tietojen mukaan tämän pitäisi tukea tekniikkaa, mutta hyppään tässä kohdin hieman asioiden edelle kertoakseni, että ei tue. LightScribe softa ei tunnistanut asemaa ollenkaan. Kaapissa ylimääräisenä ollut LG GH22NS40 ei niin ikään tukenut tekniikkaa. Onneksi jo pitkään romutukseen menossa ollut kone oli edelleen tallella ja siinä asema paikallaan. Aseman tyyppi oli Samsung SH-S223L ja tämä onneksi tekniikkaa tukee.
Asenna ensin LSS, ja tämän jälkeen layout ohjelma. HP:n ohjelma on vuodelta 2007, ja se toimii suorilta käsin Windows 11:ssa ilman tarvetta säätää yhteensopivuustiloja.
Käyttäminen
Täytyy muistaa, että LightScribe ei tue värejä ja tulostus on harmaasävyinen (levypohjia löytyy kuutta eri väriä). Myös tulostuksen kontrasti on varsin vaatimaton, joten tämäkin on syytä ottaa huomioon. Koska kunnollista ja etenkään riittävällä resoluutiolla varustettua levykuvaa ei löytynyt, piirtelin alla olevan kuvan tulostusta varten.
Valitsin täysin tyhjän mallin, ja lisäsin siihen tekemäni kuvan. Kuvan zoomaus on hyvin epätarkkaa ja muutenkin ohjelman ominaisuudet ovat todella heikot. Onneksi kuvaa voi sentään vapaasti liikutella, mutta siihen se sitten jääkin. Esikatselua kannattaa käyttää, sillä suunnittelunäkymän skaalaus ei tunnu täysin vastaavan esikatselun näkymää. Piirtämäni levyn tulostusalueen rajatkaan eivät istu kunnolla kohdilleen, vaikka niiden pitäisi olla millilleen kohdallaan. Lopulliset asettelut ja säädöt tein esikatselun avulla.
Esikatselunäkymässä listataan LightScribeä tukevat asemat. Kontrastiksi kannattaa valita paras, vaikka se ottaa eniten aikaa, noin 17 minuuttia. Normaali ottaa 14 min ja luonnos 10 min. Vaikka kontrastiksi valitsee paras, niin tuo kuvassa näkymä harmaa läntti ei juurikaan tulostettaessa näy.
Se harmaa läiskä näkyy vaivoin kuvassa, ja todellisuudessa jopa vielä huonommin. Jos tuon läiskän tarkoitus mietityttää, niin se kuvaa i-kirjaimen punaista pistettä, ja valon heijastumaa sen pallopinnasta. Alkuperäinen levy oli väriltään punainen, ja heijastuman kohdalla pilkisti levyn värjäämätön pinta.
Tulostuslaatu on varsin hyvää. Pienenä detaljina oikeinkirjoitustarkastus jätti joidenkin sanojen alle punaiset viivat, jotka päätyivät myös levyn pintaan.
24 vuoden jälkeen levy ’löysi’ kotelon.
Lopputulos
Tulostuslaatu on mielestäni vähintäänkin riittävä, ellei jopa todella hyvä. Tekniikan kehityksen loppuvaiheessa tulostuslaatu ehti parantua alkuaikoihin verrattuna ilmeisesti paljonkin. Käyttämäni asema on vuodelta 2009, firmware vuodelta 2011. Sitä en osaa sanoa onko firmwarella vaikutusta tulostuslaatuun.
Mikä Guppi?
Jos tänne asti luit, niin kuuntele samalla vaivalla minkälaista renkutuksesta on kyse. Alla koko levy + kaksi extra biisiä, jotka albumilta puuttuu. Tämmöistähän tämä 🙂
Muutamia vuosia sitten ostin Canon 80D kameran kaveriksi ulkoisen mikrofonin videokuvaamista varten. On vaikea arvioida monta nauhoitustuntia tai päälle kytkentä kertoja mikrofonilla on takana, mutta jos sanon 20 tuntia ja 150 kertaa, ei välttämättä olla kovin kaukana totuudesta.
Jo pidemmän aikaa mikrofonia on vaivannut punaisen valon ongelma. Eli täysi akku tai patteri saa mikrofonin näyttämään punaista valoa vähäisen varauksen merkiksi. Aluksi ongelma koski muistaakseni vain stereo -asentoa, mutta sittemmin myös mono -asentoa. Mikrofoni toimii, kunhan siinä palaa edes jokin valo, mutta ongelmaksi alkoi muodostua täysi pimeys. Ongelma voisi olla kylmäjuotos, tai viallinen kytkin. Alla video ongelmasta.
Koska olin menossa videokuvaamaan erästä keikkaa, oli jokseenkin tärkeää, että mikki toimii. Se toimi kuitenkin huonommin kuin kertaakaan aiemmin. Itseasiassa niin huonosti, että olisi yhdentekevää, mikäli korjausyritys jäisi ajan vähyyden myötä sellaiseksi.
Pikaisella googlauksella löytyi linkki YouTubeen, jossa varsinaisen vian korjaaminen käytiin läpi. Videosta jäi kuitenkin uupumaan tieto, miten mikin saa auki, ja miten piirilevyn saa vedettyä ulos. Videon loppupuolelta voi saada pieniä vihjeitä, miten tämä on mahdollisesti tehty.
Koska video on varsin hyvä, niin listaan alle tehtävät toimenpiteet, sekä myöhemmin käyn läpi muutaman huomioitavan kohdan.
Irrota runkovärinä vaimennuskumien alla olevat kaksi ruuvia mikin yläreunasta.
Asettele johdot mikrofonituubin sisällä mahdollisimman litteästi, ja lisää päälle pieni pala teippiä
Tee loput vaiheet päinvastaisessa järjestyksessä: 5 – 4 – 3 – 2 – 1
Tekeminen ei välttämättä ole ihan niin helppoa, kuin miltä videossa tai yllä olevassa listassa vaikuttaisi. Alaa muutama huomionarvoinen asia / vinkki:
Takapään korkkia avatessa, kannattaa käyttää jonkinlaista suojaa – esim. nippusidettä, papukaijapihtien välissä estämään naarmuuntumista
Piirilevyn johdoista kannattaa ottaa valokuva, jotta ne saa paikalleen oikeassa järjestyksessä.
Kytkimien vivut ovat hyvin tiukasti kiinni muovivalussa, sillä niiden varressa on karhennus. Otin papukaijapihdeillä vivun nupista varovasti kiinni ja vedin irti. Voimaa sai käyttää jonkin verran.
Piirilevyn ulosvetäminen tapahtuu suoraan taaksepäin vetämällä. Levyn takaosassa on vaahtomuovi, jonka myötä levy tuntuu olevan varsin jämäkästi paikallaan.
Kytkinrungot tulee avata hyvin varovasti, ettei suojapelti väänny. Samoin kytkimen sisäiset pienet liukupalat lentelevät ja katoavat helposti. Liukupalojen paikaltaan putoaminen on myös varma asia, joten pinsettien kanssa saa hetken taiteilla. Liukupaloja kannattaa myös hieman taittaa jyrkemmälle kulmalle, jotta ne saavat paremman kontaktin. Putsaa ja rasvaa osat, sekä kokoa lopuksi varovasti käänteisessä järjestyksessä.
Putkilon johdot kannattaa yrittää asetella mahdollisimman matalaksi, sekä teipata paikalleen. Pinseteillä johdoista kiinni pitäen, sekä piirilevyä putkiloon samalla työntäen, ujuta levy hiljalleen putkiloon. Todennäköisesti joudut työntämään akun vastanapaa syvemmälle, jotta se ei tartu kiinni johtojen läpivientikohtaan. Tämä on kaikkein kinkkisin kohta koko operaatiossa, sillä mikrofoni pitäisi saada samalla työnnetyksi vaakatasossa sisään, jotta ei se osu mihinkään.
Aikaa ihmettelyyn ja toimintatapojen oppimiseen meni enemmän kuin varsinaiseen korjaamiseen. Kun tietää mitä tekee, korjauksen saa tehtyä noin 30 minuutissa. Ehkä pidempikestoisen tuloksen saisi aikaan vaihtamalla kytkimet uusiin, mutta en lähtenyt selvittämään minkä tyyppisiä ne ovat tai mistä näitä saisi.
Onnistuneen korjauksen jälkeen, kytkin toimi jämäkästi, eikä virran pätkimisestä ollut enää tietoakaan.
Rigol on kiinalainen elektronisten testilaitteiden valmistaja. Repertuaarista löytyy oskilloskooppeja, funktiogeneraattoreita, spektrianalysaattoreita, RF generaattoreita, yleismittareita, teholähteitä, DC kuormia, sekä tiedonkeruulaitteita.
MSO5000-sarjan laitteet ovat sekasignaalioskilloskooppeja, tämä tarkoittaa, että yksiin kuoriin on pakattu seitsemän toimintoa: Oskilloskooppi, logiikka analysaattori, spektrianalysaattori, funktiogeneraattori (optio), jännitemittari, taajuuslaskuri, sekä protokolla analysaattorit (optio).
Eräänlaisena erikoisuutena voinee pitää sitä, että vaikka MSO5000 laitteita on tarjolla kuutta eri mallia, niissä kaikissa on täysin identtinen rauta. Hintahaitari on noin 1000-3000€. Ainoa fyysinen ero on 2 tai 4 mittapäätä (hintavaikutus laitetta hankittaessa noin 100€), muutoin erot ovat puhtaasti ohjelmallisia (2 tai 4 kanavaa, 70/100/250/350MHz kaistanleveys + muut softaoptiot). Rahalla halvimmasta mallista saa päivitettyä täysin kalleinta mallia vastaavan version. Lista kaikista optioista ja niiden verottomista hinnoista löytyy täältä.
Koska kyse on ohjelmistosta, on joku tietysti keksinyt miten päivitykset saa käyttöön ilmaiseksi. Rigolilla on välillä kampanjoita, joissa mukana saa todella kattavan paketin (MSO5000-BND) optioita ilmaiseksi (arvo 743€). Itsesiassa ainoat optiot, jotka tästä paketista jäävät uupumaan, ovat muistin laajennus optio 2RL (hinta 420€), kanavamäärän kasvatus 2=>4 (hinta 420€), sekä kaistanleveys päivitys mallista riippuen (70=>100, 70=>200, 70=> 350, 100 =>200, 100=>350, 200=>350MHz), joiden hintahaarukka on 330-2730€.
Rigol on ollut tietoinen tästä ’ominaisuudesta’ ainakin vuodesta 2018 lähtien, ja koska asialle ei ole tehty mitään, herää epäilys onko aukko jätetty tarkoituksella harrastajien houkuttelemiseksi heidän tuotteidensa käyttäjiksi. Ja tämähän ei ole ainoa Rigolin laite, jolla ominaisuuksia saa näin lisättyä.
Tähän väliin on sanottava, että mikäli laite on yrityskäytössä tai teet skoopin avulla rahaa, siirry suoraan kauppaan ostamaan ne optiot, joita tarvitset. Mikäli taasen olet harrastelija, teet seuraavat toimenpiteet omalla vastuulla. Omalta osaltani voin sanoa, että päivitys onnistui ongelmitta – mutta tämä ei ole tae, etteikö jotain voisi mennä pieleen. Jos jotain menee pieleen, en osaa auttaa. Eli, omalla vastuulla.
Päivittäminen
Tarvitset päivityksen tekemiseen vähintään 2GB kokoisen USB muistitikun, joka on formatoitu FAT:ksi. Ilmeisesti skooppi on jonkin verran nirso muistien kanssa, eli mikäli yksi ei toimi, kokeile toista. Ilmeisesti iäkkäämmät (hitaammat) toimivat uusia paremmin.
Uutta skooppia suositellaan pidettäväksi päällä vähintään 30 min ennen päivityksen aloittamista. Tämä saattaa liittyä jollain tavalla trial lisensseihin ja niiden käyttöajan laskurien kuluttamiseen. Lisäksi ennen operaation aloittamista, skooppi on suositeltavaa palauttaa perusasetuksiinsa painamalla Default-painiketta.
Tietojen varmuuskopiointi ei ole pakollista, mutta siitä voi olla hyötyä, mikäli jokin menee pieleen. Varmuuskopiointi on kaksivaiheinen; FRAM muisti ja asetus dumppi, sekä täydellinen NAND backup.
Lataa foorumi-viestin lopusta molemmat bakcup scripti -tiedostot:
Kopioi ensimmäisen paketin DS5000Update.GEL tiedosto tyhjän muistitikun juureen. Tikku skooppiin kiinni ja valitse: Utility => System => Help => Local upgrade. Seuraa näytön ohjeita ja odota valmistumista.
Siirrä tämän jälkeen tikun sisältö (noin 450Mt) talteen, ja toista edellinen toisen paketin samannimisellä scriptillä. Tämä kestää hieman edellistä pidempää. Lopuksi siirrä tikun sisältö (1Gt) talteen.
Päivitä uusimpaan firmwareen mikäli tarve. Omassani on v00.01.03.02.02, joten päivitystarvetta ei ollut.
Lataa virallinen firmware valmistajan sivuilta. Huomaa, että lataat oikean version; MSO5000 ja MSO5000-E ovat eri laitteita!
Rigol sekoilee firmware nimeämisten kanssa, kun lataat 1.3.2.2 version, niin koneellesi latautuukin tiedostonimen mukaan 1.1.4.4. Release notesta selviää, että kyseessä on 1.3.2.2.
Siirrä lataamasi paketin DS5000Update.GEL tiedosto tyhjän muistitikun juureen, ja toimi kuten aiempina kertoina.
Päivityksen jälkeen, tarkista Utility => System => Help => About, että firmware on päivittynyt.
Optioiden lisääminen, eli Patchin asentaminen
Foorumiviestin linkistä löytyy firmware 1.3.2.2:lle tehty patch. Huomaa, että patchin ja firmwaren versioiden tulee täsmätä keskenään. Eri versiot eivät toimi keskenään ristiin.
Tämä paketti sisältää myös backup scriptin, että skoopin firmiksen. En kuitenkaan käyttänyt näitä, vaan käytin aiemmin mainitsemani lähteen tiedostoja.
Kyseisen foorumiviestin lähettäjä on lähettänyt ainoastaan yhden viestin, joka tietysti herättää kysymyksiä. Hänen linkkaamansa tiedosto kuitenkin toimii.
Kopioi files3-hakemiston sisällä olevat kaikki tiedostot tyhjän muistitikun juureen. Ja toimi samoin kuin aiempina kertoina. Tällä kertaa päivitysprosessi poikkeaa aiemmista, koska kyseessä on erävirallinen viritys. Seuraa näytön ohjeita ja odota päivityksen valmistumista.
Skoopin kalibrointi
Skoopin kalibrointiasetukset ilmeisesti nollautuvat patchin asentamisen seurauksena, jonka takia laite ei toimi enää optimaalisesti. On tehtävä sisäinen kalibrointi.
Irrota kaikki mittakaapelit
Valitse: Utility => System => SelfCal
Kalibrointi kestää yli 30min,
Lopuksi uudelleenkäynnistä skooppi
Lopuksi tarkista miten kävi, eli Utility => System => Help => About.
Mallinumero ei muutu, mutta Max BW on kasvanut aiemmasta 70 => 350M.
sekä Utility => System => Help => Option list.
Jokaisen option kohdalla näkyy Forever, eli optio on käytössä.
Näytön alalaitaan on ilmestynyt funktiogeneraattorin (GI ja GII) operointipainikkeet.
Ja käyttövalikon aiemmin harmaana näkynyt sähkönlaadun analyysi Power-painike on saanut värin ja sitä on nyt mahdollista operoida.
En ole kokeillut, mutta lukemani perusteella skooppi palaa alkuperäiseen tilaansa, kun sen päivittää valmistajan firmwarella. Eli patchin asennuksen saa aina peruttua, mikäli myöhemmin selviäisi, että se aiheuttaa ongelmia tai muutoin haluaa palauttaa laitteen alkuperäiseen tilaansa. Tämä palautuminen koskee luonnollisesti myös normaalia skoopin firmwaren päivittämistä uusimpaan versioon, eli patch on aina asennettava uusiksi. Ennen kuin teet päivityksen, varmista että uusimpaan versioon on tarjolla patch-tiedosto, ja että muilla on siitä positiivisia kokemuksia.
Vuonna 2011 ostin käytetyn Velodyne HGS-18 subwooferin. Kyseessä on 18″ elementillä varustettu 1250W jatkuvaa ja 3000W hetkellistä tehoa syöttävä tehokas ja aikakautensa laadukas subbari. Erikoisen tästä tekee kaiutinelementin liiketakaisinkytkentä, jonka tarkoituksena on vähentää signaalin säröä ja parantaa soinnin tarkkuutta. Tämä on toteutettu elementtiin kiinnitetyllä kiihtyvyysanturilla sekä ohjelmistolla. Toinen erikoisuus on puhdas sointi aina 10Hz asti, ja kovaa. Subbarin kyvyistä ja mittaustuloksia voi käydä lukemassa täältä. Vastaavaa tekniikkaa on tutkinut tamperelainen Jäykät Säätäjät ry:n Eki, joiden sivut olivat ainakin kirjoitushetkellä alhaalla.
Nykymittapuulla tarjolla lienee parempia ja edullisempia vaihtoehtoja. Uutena tämä köriläs maksoi 3000$, käytettynäkin maksoin sievoisen summan – 1175€. Tämä tuli aikanaan hankittua osaksi kotiteatteria, kunnes päivitin koko systeemin Geneleceillä. Vaikka Genelecin subbarissa on vain 8″ elementti, se kieltämättä tuntui pesevän Velodynen monella osa-alueella. Toki osasyynä voi olla kaiuttimien keskinen yhteensovitus, joka tapahtuu Genelec GLM:n avulla sormia napsauttamalla.
Surkeaa laatua
Mutta, HGS-sarjan vahvistimet ovat myös surullisen kuuluisia hajoamaan. Heti subin hankkimisen jälkeen kiinnitin huomiota aika kovaan taustahurinaan. Yritin etsiä huoltomanuaalia, siinä onnistumatta. Tiedustelin manuaalin perään vuonna 2011 yhdellä foorumilla, mutta siinäkin tuli vesiperä. Vuoteen 2023 mennessä en manuaalia ole löytänyt.
Suomessa olisi ollut ainakin yksi paikka joka olisi huoltanut näitä vahvistimia. Hän totesi, että suuntaa antavia sekalaisia valmistuskuvia löytyy, mutta siinäpä se. Samalla selvisi, että vahvistimen sarjanumeron puute indikoi sitä, että vahvistin on jo kertaalleen vaihdettu uuteen. Ostohetkellä subilla oli ikää noin 10 vuotta, nyt mittariin on kertynyt jo toinen mokoma.
Subbari toimi taustahurinoista huolimatta, kunnes se eläköityi kotiteatterikäytöstä ja pääsi osaksi tietokoneen äänentoistojärjestelmää – Genelec 8010A kaiuttimien kaveriksi. Ellet satu tietämään, on 8010 Genelecin pienin kaiutin – 3″ bassoelementillä ja 0,75″ diskantilla. Tehoa 25 + 25W 🙂 Joten 18″ Velodynen 1250W on ihan täydellinen kaveri täyttämään alarekisteriä.
Ongelmat alkavat
Aikansa tuo toimi, kunnes alkoi kaikenlainen temppuilu. Subi alkoi lähtemään itsekseen päälle, piti isomman poksahduksen käynnistyksessä, kaukosäädin lopetti reagoimasta… ja se taustahurinakin oli kasvanut. Loppu häämötti.
Vahvistin oli levällään pöydällä varmaan 2 vuotta. Sen purkaminen oli aikamoinen operaatio, koska vahvistin oli kasattu ahtaaseen metallikoteloon ja transistorien mutterit olivat siellä kotelon sisäpuolelle. Pientä sormitaiteilua sai harrastaa sen purkamiseksi.
Korjaamista helpottaa, jos on käsillä edes jonkinlaiset kuvat. Niitä ei edelleenkään ollut, enkä sitten ole ehtinyt / jaksanut alkaa paneutua sielunelämään sen tarkemmin. Myös vahvistimen rakenne oli sellainen, että sen korjaaminen ilman isoa pöytää – koko subbari pöydällä, olisi ollut hankalaa.
Jotain materiaalia lopulta löytyi
Huoltomanuaalia en edelleenkään ole löytänyt (sellaista ei ilmeisesti ole koskaan tehty), mutta löysin sentään jonkinlaisen vajavaisen kytkentäkuvan 1250W AMP VSS vahvistimesta, sekä melkein yhtenevän kytkentäkuvan HGS-15/18 ohjainyksiköstä – jossa kaikki äly ja signaalinkäsittely majailee.
Vahvistimen itsestään käynnistyminen ja kaukosäätimen toimintahäiriöt viittasivat vahvasti sähkönsyötön ongelmiin. Kuuman muuntajan ja regulaattoreiden viereen oli sijoitettu useampi kondensaattori – selvä suunnitteluvirhe. Myös kondensaattorien ikä saattaa olla syyllinen, vaikka päällisin puolin kaikki näytti hyvältä.
Kondensaattorivika on hyvin yleinen syy laitteiden toimimattomuuteen, kuten useammassa laitteessa, joita olenvuosienvarrellakorjaillut. On myös mahdollista, että regulaattori(t) ovat viallisia, tai että ne alkavat sekoilemaan jossain tietyssä toimintapisteessä, vaikka muutoin ne vaikuttaisivat toimivan ok. Tästä asiasta Youtubessa on puhunut mm. MrCarlsonsLab, mutta en tähän hätään löytänyt tuota regulaattori videota.
Kytkentäkuvia käytin lähinnä varmistaakseni, että jätän audiopuolen kondensaattorit rauhaan. Muutoin vaihdoin kaikki osat surutta uusiin, sen suurempia tutkimatta. Ja koska korjauksen lopputulos oli vähintäänkin riittävä, niin en ainakaan toistaiseksi ole kuvien kanssa lähtenyt selvittämään viimeisiä 50Hz hurinoita.
Vahvistin
Vahvistimessa on 8 pientä kondensaattoria, sekä 8 reilumman kokoista. Pienimmät ovat ohjainpuolen ja isommat vahvistimen tehoasteeseen liittyviä. Isompia konkkia en lähtenyt vaihtamaan, mutta kaikki pikkukonkat menivät vaihtoon. Regulaattoritkin meinasin vaihtaa, mutta jonkinlaisen ajatuskatkoksen myötä unohdin tilata ne.
Vaihdettavat osat tällä erää olivat: 2kpl C18, 22: 25V 47uF 6kpl C4, 23: 35V 33uF
Ohjainkortti
Ohjainkortilla on sitäkin enemmän kondensaattoreita, joista useimmat audio-linjassa. Audiolinjan konkkia en lähtenyt vaihtamaan, sillä siellä puolella olisi hyvä olla audio käyttöön tarkoitetut konkat. Poweri puolella kokkien (10 kpl) tyypillä ei ole ihan niin suurta väliä. Ohjainkorttiin sentään muistin tilata regulaattorit (5 kpl). Tosin yksi regulaattoreista on jälkitoimituksessa.
Vaihdetut regulaattorit ja kondensaattorit sijaitsevat kuvan vasemmalla reunalla, muuntajan ympäristössä
Ohjainkortin C64 konkan kanssa kävi sikäli köpelösti, että asensin sen väärin päin. Sähköt kun kytki päälle, niin ensin kuulu pieni rits. Katkaisin sähköt heti, mutta kun mitään ei löytänyt niin sähköt takaisin päälle. 1-2 min kuluttua alkoi kuulumaan pihinää, ja pieni savumerkki. Konkka keitti.
Olin toki tiedostunut, että kaikkien konkkien miinukset osoittavat ylöspäin… ja yhden pikkukonkan väärän suunnan huomasinkin ennen juottamista. Jotenkin tuo yksi jäi huomaamatta. Onneksi tämä ei hajottanut mitään, mutta on hyvä opetus tarkistaa osien orientaatio kahteen kertaan.
Toistaiseksi tilalle meni vanha kondensaattori, mutta pitää tilata uusi ja samalla ne puuttuvat vahvistimen regulaattorit. Jospa sitten muistaisin ottaa vahvistimen sisältä kuvia, nyt nekin pääsivät jotenkin unohtumaan.
Ja lopputulos?
Toimii. Vahvistimen humina on edelleen kuultavissa, myös etäältä hiljaisessa huoneessa. Tyypiltään ääni on varsin tasaisen rauhallinen, vaimeampi kuin aiemmin. Huminan taajuus on 50Hz, eli sähköverkon taajuus. Pitäisi mittailla mistä kohtaa tämä hurina tulee, ohjainyksiköstä vai vahvistimesta. Toisaalta sen yhden puuttuvan regulaattorin vaihtaminen ohjainkortilla voisi auttaa, tai niiden parin regun vahvistimessa, jotka unohdin tilata. Aiemmin osa hurinasta oli todennäköisesti lähtöisin servotakaisinkytkennän värähtelystä, joka on nyt korjaantunut kokonaan. Olen varsin tyytyväinen lopputulokseen, samalla sain pöytää tyhjemmäksi 🙂
Ääninäytteestä
Yllä oleva ääninäyte on tallennettu käyttäen Audio-Technica AT8024 mikrofonia (hieman alaviistoon suunnattuna kartion keskikohtaan, suojakankaassa melkein kiinni), sekä Tascam DR60DmkII tallenninta käyttäen.
Mikrofonissa asetuksina: stereo, 0dB vaimennusta ja tasainen profiili. Nauhurin asetukset: tulokanavan vahvistus hi-plus, sekä vahvistin namiska käännetty melkein tappiin – sen verran vajaaksi, ettei subin käynnistämisen alun naps-ääni saa signaalia leikkaamaan.
Ääninäyte on ainoastaan lyhennetty, muuta muokkausta sille ei ole tehty. Ääni on todellisuudessa lähempänä puhaltimen huminaa, mutta äänitallenteen suuresta vahvistuksesta johtuen kaikki mahdollinen rohina kuuluu varsin korostuneesti.
Kun kohinasta olen puhunut aiemmin, niin nauhoituksessa kuuluu Tascamin nauhurin / Audio Technican mikin vahvistimen kohina selvästi. Tämä johtuu siitä, että kaikki mahdolliset vahvistukset on käännetty maksimiin, jolloin piirien sisäinen kohina vahvistuu myös. Tein näin, jotta sain hurinan riittävän hyvin kuuluviin. Vähempikohinaisemman lopputuloksen olisi todennäköisesti saanut, jos olisi nauhoittanut pienemmällä vahvistuksella ja vahvistanut signaalia vasta audiokäsittelyohjelmassa.
Tämä on jatko-osa noin 15 vuotta sitten aloittamalleni PPA kuulokevahvistimen rakennusprojektille. Edellisessä bloggauksessa kirjoitin vahvistimen akkulaturin lataussäätimen korjaamisesta. Tuon korjaaminen osoittautuikin varsin kinkkiseksi, sillä kapasitiivisen kytkeytymisen aiheuttaman toimintahäiriön keksiminen otti aikansa.
Kuulokevahvistimen korjaus sitä vastoin ei vaatinut kuin kourallisen uusia osia, ja se lähti toimimaan ilman ongelmia. 15 vuotta kului muiden kiireiden parissa, ei korjauksen vaikeudesta vaan silkasta laiskuudesta. Korjausnäkökulmasta tästä jutusta tulee varsin kuiva, mutta kyllähän sitä aina jotain jutunjuurta saa aikaan – joten jatka lukemista.
Korjaaminen
Toimimattomuuden syytä en lähtenyt osa kerrallaan selvittämään, vaan irrotin kerralla kaikki fetit ja transistorit (uuden tinaimurin innoittamana). Tämän jälkeen osatyyppi kerrallaan laitoin osat paikalleen, lukuun ottamatta Q1 ja Q2, jotka lisäsin vasta toiminnan varmistamisen jälkeen.
Seuraavat osat kokivat muutoksia remontin yhteydessä: 3kpl Q4: 2N5486 (N) => PN4392 (N) 9kpl Q21-23: 2N3906 (PNP) => 2N5087 (PNP) 9kpl Q31-33: 2N3906 (PNP) => 2N5088 (NPN) 1kpl C6: Mitoitus sama (10pF), mutta laadukkaampi tilalle 2kpl C7: Mitoitus sama (0,05uF), mutta laadukkaampi tilalle 2kpl R7: 10 kohm => pois 1kpl ZNR: 11V => 9,1V (1N5239)
Korvatut / pois jääneet osat – kaksi kondensaattoreista ehti kadota ennen kuvan ottamista
Tarkkasilmäisimmät varmasti jo löysivätkin syyn toimimattomuudelle. Q31-33 olivat PNP tyyppiset, kun niiden olisi pitänyt olla NPN. Tämä luonnollisesti halvautti kaikkien kanavien toiminnan. Vaikka Q4 sekä Q21-23 olivatkin erimalliset, ne olisivat todennäköisesti toimineet hyvin (korvaava osa). Vaihdoin nämäkin osat suunnittelijan suosittelemiin malleihin, koska niiden pitäisi antaa paras äänenlaatu.
Kun luin ohjepumaskaa läpi, siellä mainittiin audiolinjan kondensaattorien laadussa. Tämän myötä hankin paremmat osat C6 ja C7 tilalle. Tosin C7 valinnassa kävi sikäli köpelösti, että fyysisesti tuo osa on ihan mahdottoman kokoinen. Alla kuva alkuperäisen ja uuden kondensaattorin kokoerosta (vanha uuden päällä). C7 mitoitus vaikuttaa bassovahvistuksen suuruuteen, puolivälin (0,05 uF) mitoitus (rajat 0,01-0,1 uF) tuntuu olevan varsin passeli. Kuulokkeisiin tulee bassoa täydessä potentiometrin asennossa vähintäänkin riittävästi. Pääasia, että säätöalue on järkevä.
Kannattaa tarkistaa datalehdestä komponentin mitat ennen tilaamista
Poistin vastuksen R7, sillä se on kiinteä vaihtoehto basson tasolle. Basson säätö potentiometrillä toimi rinnakkaisella vastuksellakin, mutta säädöstä tulee tällöin varsin epälineaarinen, jonka lisäksi potentiometrin alue rajautuu vain reiluun 8 kohm (vastusten rinnankytkentä 10 ja 50 kohm), jolloin vahvistus jää varsin olemattomaksi. Yllä olevassa kuvassa näkyvä oranssi/valkoinen johto on tärkeä, sillä tämä kytkee basso buusti potentiometrin oikeaan kanavaan. Alun perin kokoamassani ainoastaan vasemman kanavan säätö toimi tämän johdon puuttumisen seurauksena.
Laskin ZNR:n jännitettä, sillä alkuperäisellä versiolla vahvistimen LED sammui turhan aikaisin lataamistarpeen merkiksi. Nyt LED lähtee himmenemään, kun akkujen jännite navoilta mitattuna on noin 14V ja on täysin pimeänä jännitteen laskiessa 11,5V:iin (0,95V/kenno). NiMH akku on tyhjä, kun kennojännite on 0,9V.
Sopivaa rajaa etsiessä tulee huomioida, että akun jälkeen on yksi diodi, joka laskee lähtöjännitettä. Tämän takia vahvistimen akku liitännästä tehty valon tuunaustestit säädettävällä virtalähteellä eivät ole paikkansapitäviä, vaan vaikuttaa että akku menee liian tyhjäksi ennen valon sammumista. Vahvistimen poweri -liitännässä sitä vastoin on vastaava diodi, joten se on parempi paikka jänniterajojen etsimiseksi.
Viimeisenä asiana ennen säätöjen tekemistä oli hurinan poistaminen. Aina kun potentiometreihin tai koteloon koski, tuli kaikenlaisia häiriöääniä. Tämän saa korjattua ohjeessa kerrotun potentiometrien maadoittamisen avulla.
Potentiometrien maadoittaminen ruuvin kannasta
Potentiometrissä itsessään ei ole maadoituspistettä, vaan johto pitää juottaa yhteen potentiometrin kasassa pitävistä ruuveista. Ruuvi kannattaa irrottaa ja lisätä päähän juottotahnaa tinan tarttumisen parantamiseksi. Tämän jälkeen tein tinaan pienen viilloin, jotta sain ruuvin ruuvattua takaisin paikalleen. Lopuksi johdon tinaaminen kiinni ruuvin kantaan, sekä lähimpään maapisteeseen levyllä. Hurinat ja poksahtelut katosivat kuin taikaiskusta.
Muut huomiot ja viilailut
Kytkimen S2 olisi voinut jättää pois, sillä en havainnut korvin kuultavaa eroa bassovahvistuksessa, kun potentiometri on nollissa (resistanssi ~0 ohm) tai kun piiri on ohitettuna (0 ohm). Mutta koska kytkin on kotelossa, niin asialle ei voi mitään.
Toinen asia mikä jäi mietityttämään, oli virtakytkimen sijoittaminen laitteen taakse. Sen olisi voinut sijoittaa laitteen naamatauluun. Koska bassokytkin oli asennettuna, olisi kotelon sisälle tullut kasa ristiin rastiin risteileviä johtoja. Tämä oli syy, jonka takia jätin virtakytkimen taakse.
Mutta, ehkä se kaikkein järkevin toteutus olisi kuitenkin ollut sijoittaa kuulokeliitäntä etupaneeliin. Alumiinin värisiä päätylevyjä myydään ainoastaan 10-pakkauksia, eri sävyisiä (punainen, sininen, keltainen jne.) saa myös 2-pakettina. Ehkä laturinkin liittimien sijoittelua ja tarpeellisuutta voisi joskus tulevaisuudessa miettiä, tosin yli jäisi vielä 6 levyä…
Säädöt
Riippuen vahvistimen toteutustavasta, säätöjä on joko yksi tai kaksi (per kanava). Vaikka kyse on kaksikanavaisesta vahvistimesta, on kanavia todellisuudessa kolme. Kolmas on molemmille kanaville yhteinen maa -kanava. Kaikkiin kolmeen kanavaan säädetään samat asetukset.
Lähtöasteen bias-virran säätö
Lähtöasteen bias säädetään molemmissa toteutustavoissa (oli operaatiovahvistimen toiminta muutettu A-luokaksi tai ei). Oletusavo on 20mA, mutta sitä voi säätää 10-30mA välillä. Myös 40mA on mahdollinen, mutta mitä korkeampi virta, sitä suurempi tehonkulutus ja vahvistimen lämpeneminen. Toisaalta mittausten mukaan yli 30mA virta ei tuo hyötyjä.
Bias virran kasvattaminen pienentää signaalin säröä, mutta vastaavasti se kasvattaa tehonkulutusta ja lämmöntuottoa. Äänenlaadullisesti parhaan tuloksen saa tekijän mittausten perusteella 30mA virralla.
Bias asetuksella on vaikutusta tehonkulutukseen sekä lämpenemiseen. Alla oleva taulukko on tehty 14,5V akkujännitteellä. Virrankulutus ei muuttunut, vaikka tulojännite vaihteli 11-24V välillä. Mittaushetkellä huoneessa oli 27C. Lämpötila on mitattu pinta-anturilla transistorin metallipinnasta.
Bias
Lämpötila
Ottovirta
Akkukesto 2500mAh akustolla (arvio)
10 mA
32 C
60 mA
42,5 h
20 mA
40 C
100 mA
25,0 h
30 mA
48 C
150 mA
16,5 h
Listasin yllä olevaan taulukkoon myös laskennalliset akkukestot eri bias virroilla (2500mAh akuilla). Ei ole ihme, että suunnittelija suosittelee akkukäyttöiseen 10mA bias virtaa, sillä tällä saavuttaa varsin hyvät kuuntelutuntimäärät äänenlaadun suuremmin kärsimättä. Koska en huomannut mitään eroa 10mA ja 30mA välillä, päädyin akkukäyttöisessä kultaiseen keskitiehen, eli 20mA bias virtaan – joka on myös suunnittelijan lähtökohta asetus.
Bias virta mitataan vastuksen jännitehäviöstä, sekä säädetään halutuksi viereisellä trimmerillä
Täydellisyyteen bias virran säätämisessä ei kannata, sillä se on tekemätön tehtävä. Syynä tähän on transistorin lämpötilan vaikutus, transistorien keskinäiset erot (pitäisi parittaa) sekä vastusten resistanssierot. Tästä syystä, kun bias virtaa säätää, kannattaa se tehdä aina samoja vastuksia käyttäen (käytin säädössä transistorin Q24 puoleisia vastuksia, kuva yllä).
Alla säädön jälkeiset tulokset:
Vasen
Maa
Oikea
34 (vasen)
41,2 mV
44,3 mV
41,5 mV
24 (oikea)
44,0 mV
43,8 mV
44,0 mV
Kannattaa huomata, että päätevastusten mitoitus vaikuttaa virranlaskentaan. Toisin sanoen 2,2 ohm vastuksilla 22mV jännitepudotus vastaa 10mA bias virtaa, mutta jollain toisella vastuskoolla sama virta saadaan eri jännitteellä.
Operaatiovahvistimen bias-virran säätö
Mikäli vahvistimen operaatiovahvistimen rakensi toimimaan A-luokassa, lisättiin kytkentään fetit Q1 ja Q2, vastus sekä trimmeri. Samalla mukana tuli toinen säädettävä asia, operaatiovahvistimen bias-virta.
Tämän säätäminen on tavallaan helpompaa, koska säädön jälkeen se ei juoksentele minne sattuu. Jännite pysyy vakaana säädetyssä pisteessä. Ainoa hankaluus on varsin ahdas väli, josta mittaus pitää suorittaa, vastuksen R9 yli (kuva alla).
Varsin ahdas rako operaatiovahvistimen bias virran mittaamiseen. Säätö tehdään vastuksen viereisellä trimmerillä.
Jälleen kerran tämänkin säätöarvo riippuu valitusta vastuksesta. Mikäli R9 on jotain muuta kuin 1 kohm, on jännitekin jotain muuta kuin tässä esitetty. Suunnittelija suosittelee aloittamaan 1mA bias-virralla, joka saadaan aikaan 1V jännitteellä vastuksen R9 yli. Suunnittelija kannustaa kokeilemaan myös muita arvoja, mutta en huomannut eroa. En, vaikka ihan aluksi nuo säädöt olivat missä sattuu (2.5mA (vasen), 0.6mA (maa) ja 0.6mA (oikea)). Tästä huolimatta vahvistin toimi hyvin 🙂 Jätin asetuksen siis 1mA:iin, sen suurempia kokeilematta.
Kustannukset
Vuodet ovat vierineet ja niin ovat hinnatkin. Minulla ei ole enää missään alkuperäisten osien hintoja tallella, mutta tein uuden listan osista vuoden 2023 hinnoilla – pääasiassa DigiKey.fi, sekä Mouser.fi hintoja käyttäen. Vahvistimelle koteloineen tulee hintaa noin 315e.
Mikäli satuit kiinnostumaan tällaisesta projektista, niin piirilevyn joudut teettämään tai tekemään itse, sillä niitä ei enää saa. Osat saa sentään ilman toimituskuluja, kun tilauserän suuruus on vähintään 50e. Mouserin hinnat sisältävät ALV:n, kun DigiKeyn hinnat taas eivät => laskin puuttuvan ALV:n mukaan.
Lopputulema
Eli noin 350e:llä saa rakenneltua kuulokevahvistimen, mutta onko se hyvä? Vertailukohtaa minulla ei ole, mutta ei tämä missään nimessä huono ole.
Toimii vahvistimena kuten pitää, ilman häiriöääniä tai muutenkaan sävyttämättä ääntä. Kun volumet kääntää maksimiin, en huomaa vahvistinkohinan kasvua – se puuttuu täysin. Tämä on ainakin yksi merkki vahvistimen laadusta.
Lisäksi nyt ei tule vastaan ongelmaksi kuulokkeiden impedanssi (Beyerdynamics DT 770 PRO 250 ohm) minkään laitteen kanssa. Jos jonkun laitteen pitäisi tulla päivittäiseen käyttöön, niin tämän ehdottomasti. Ja todennäköisesti vahvistinta tuleekin käytettyä jatkossa ahkerasti.
Jos 350e kuulostaa paljolta, niin onhan se paljon rahaa kasasta komponentteja, jotka pitää vielä itse kasata. Toisaalta voidaan ajatella, että rahat on panostettu laadukkaisiin osiin, toisin kuin valmiissa, jossa mukana on myyjän ja valmistajan katteet, sekä suunnittelu- ja kokoonpanokustannukset. Lisäksi jos pitää rakentelusta ja musiikin kuuntelusta, niin tämä on varsin mukava projekti. Jos osat laittaa oikeinpäin ja oikeisiin paikkoihin, niin vaikein vaihe juottamisessa on operaatiovahvistimien kolvaaminen adapterilevylle, jolla SOIC koteloinen pintaliitoskomponentti saadaan DIP-8 kantaan sopivaksi.
Pikaisella googletuksella kuulokevahvistimia saa alkaen 30e, kalleimmillaan hinnan noustessa 5900e:oon. Tokihan nuo ovat keskenään täysin eri laitteita, vaikka samaa asiaa toteuttavatkin. Itse koottu sijoittuu hinnaltaan korkeintaan keskikastiin. Itsetehdyn ulkonäöstä voi olla montaa mieltä, mutta ainakin se tällaisen harrastepöydän / elektroniikka korjauspisteen habitukseen sopii hyvin 🙂
Olen tyytyväinen lopputulokseen ja siihen, että sain vahvistimen valmiiksi näin 15 vuoden jälkeen. Nuo uudet Beyerdynamicsin kuulokkeet ovat olleet kovassa käytössä, joiden tyytyväinen uusi omistaja viimeiset 2 viikkoa olen ollut. Kuulokkeiden hankkiminen oli yksi syy saada vahvistin toimimaan – sillä pelkona oli, että jaksaisiko monikaan laite syöttää näitä. No jaksaa ne pääsääntöisesti varsin hyvin, vaikka volumen saakin monesti kääntää täysille tai melkein täysille sopivan kuunteluvoimakkuuden saavuttamiseksi.
Rakentaisinko kokemusten perusteella uudestaan? Ehdottomasti. Entä jos saisin koe kuunnella vahvistinta jonkin toisen vahvistimen rinnalla, jonka hinta olisi 100e ja ääni olisi yhtä hyvä. Todennäköisesti en. Mutta löytyykö yhtä hyvää 100e hintaista vahvistinta, tai ylipäätään samantasoita 350e hintaan? Olisi kiva tietää.
Ammattikorkeakoulun loppupuolella (kohta 15 vuotta sitten) tilasin luokkakaverin kanssa NiMH battery board + PPA v2 amplifier board -kitit. Kyseessä on kuulokevahvistin, jota voi käyttää muuntajalla, tai akulla häiriöttömämmän toiston aikaansaamiseksi.
Mistään täysin valmiista rakennussarjasta ei ollut kyse. Valmiit piirilevyt tilattiin suunnittelijalta USA:sta, komponentit Farnelilta ja lyötiin laitteet kasaan. Luokkakaverin setin tilanteesta en tiedä, mutta omani ei lähtenyt toimimaan. Tämän takia myös kaikki viimeistely jäi tekemättä.
Yhtenä haittatekijänä oli joidenkin osaluettelon mukaisten osien puute, jolloin turvauduttiin korvaaviin tai korvaavien korvaaviin osiin. Näissä taas pitää ottaa huomioon mahdollinen asennussuunnan vaihtumien. Myös se on tärkeää, että korvaavan osan laittaa oikean korvattavan osan tilalle, tai että korvaava osa ylipäätään on oikea.
Toisena syynä oli malttamattomuus/kiire, eli ohjeita sen syvällisemmin lukematta pistin laitteet kerralla nippuun. Ja kun yksinkertaiselta tuntunut projekti ei odotusten mukaan lähtenytkään laakista toimimaan, jätin ongelman selvittelyn myöhemmälle.
Kun lopulta päätin pistää laitteet kuntoon, täytyi ohjeita lueskella muistin virkistämiseksi. Vasta nyt ymmärsin, että kyseessä ei ollut täysin pistä kasaan ja kovaa ajoa paketti. Joitain asioita tarvitsi mm. mitoittaa ja tehdä valintoja.
Kaikki lähtee NiMH lataussäätimestä
Ainakin korjausprojekti. Tämä johtuu siitä, että lataussäädin on yksinkertaisempi näistä kahdesta. Toisaalta osien irrottaminen näiltä levyiltä ilman kunnollista tinaimuria oli täyttä tuskaa, joten vahvistimen korjaus alkaa vasta, kun uusi sähköinen tinaimuri saapuu.
Akkupaketin etupuoli …
… ja takapuoli
Lataussäädin on toteutettu MC33340P piirillä. Datalehden sivulta 10 löytyy esimerkkikytkentä, jota on käytetty muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta sellaisenaan lataussäätimen suunnittelussa. Yhdelle piirilevylle on suunniteltu kaksi erilaista lataussäädintä; hidas ja pikalaturi. Pikalaturi sisältää myös hidaslatauksen, joskin sen toteutus on hieman erilainen kuin pelkän hidaslatauksen omaava toteutus.
Erot esimerkin ja toteutuksen välillä johtuvat korkeammasta käyttöjännitteestä kuin mitä lataussäädinpiiri kestää. Korkeampi käyttöjännite on vuorostaan kiinni siitä, minkälaisen akkupaketin haluat kasata. Suunnittelijan mukaan koteloon mahtuu enintään 18 x AAA tai 10 x AA. Pienellä kennomäärällä jännite ei muodostu ongelmaksi, jolloin säätimestä voi jättää turhaksi jääviä osia pois.
Alun perin kasasin koteloon 4 kpl 3:n AAA patterin telineitä. Korjausoperaation yhteydessä päätin kasvattaa akkukapasiteettia 750mAh:sta 2500mAh:n, eli vaihdoin tilalle 6 kpl 2:n AA patterin telineet. Muutoksen myötä jännite ei muuttunut alkuperäisestä.
12kpl akkuja vaatii noin 18V latausjännitteen. Laturissa tapahtuvien jännitehäviöiden myötä ihanteellinen teholähteen jännite olisi reilu 22V, jolloin tehoa tarvitsee hukata lämmöksi mahdollisimman vähän. Teholähteeksi valikoitui 24V, sillä lämpöhukkaa lukuun ottamatta se ei muuttaisi laturin rakennetta yhtään edullisemmaksi (jonka lisäksi kaikki osat on ostettu vuosikymmen sitten).
Lataussäätimen komponenettipuoli
Kasaajan valinnat
Osittain sekavuutta saattaa aiheuttaa se, että käyttäjä saa valita minkälaisen laturin haluaa. Teetkö hitaan laturin, vai pikalaturin? Käytätkö yli vai alle 20V syöttöjännitettä laturille? Minkä latausnopeuden haluat? Käytätkö aikaan vai ylilämpöön perustuvaa latauksen katkaisua?
Suunnittelija on hienosti dokumentoinut ja käynyt läpi jokaisen komponentin käyttötarkoituksen ja osan valinnaisuuden. Toisaalta tiedon paljous ja kokonaisuuden hahmottaminen voivat hämmentää rakentelijaa.
Valintoja tehdään useammalle osalle, mutta käyn alla läpi merkittävimmät pikalaturin näkökulmasta:
Jännitteenalennus lataussäätimelle, mikäli käyttöjännite yli 20V (U2, U4)
Akkupaketin latausnopeus (akkukapasiteetti vs. latausvirta) (R1, R2)
Pikalatauksen aika- tai lämpötila katkaisun konfigurointi (R6-8)
Suunnittelijan sivuilta löytyy kätevä laskuri, joka auttaa osien (U1-4, R1, R2, R4, R5) valinnassa. Laskuri antaa myös aikakatkaisun konfiguraation, mutta ei lämpötilakatkaisulle – josta myöhemmin lisää.
Vianetsintä
Kuten alussa jo kerroin, lähti vianetsintä liikkeelle koko ohjeistuksen lukemisella. Tämän jälkeen tarkistin mitä osia aikanaan kortille tuli laitettua ja mitä siellä pitäisi olla.
Tarvittavat muutokset liittyivät latausnopeuden asetteluun (R1, R2) akkujen kapasiteetin muuttumisen takia. Pientä säätöä tarvitsi tehdä myös jännitejakajan mitoitukseen, joskaan en vieläkään ole täysin tyytyväinen latauksen päättymisjännitteeseen (17,1V => 1,425V/kenno). Toisaalta parempi pieni ali- kuin ylijännite. Nyt kuitenkin menin hieman asioiden edelle, sillä ennen kuin lataustasoa pääsin virittelemään, lataus piti ylipäätään saada toimimaan.
Laturi tekee yhden latauspulssin, jonka jälkeen se jäi aina hidaslataukselle. Tätä se on tehnyt alusta asti. Testasin NTC vastuksen mittausarvot vesilasissa 0 ja 45C lämpötiloissa, jotka vastasivat tekemiäni vastusvalintoja lämpötilarajojen asetteluun. Erikoinen havainto oli, että kun anturin laittoi 0C veteen, lataus lähti toimimaan jotenkuten. Tästä heräsi epäilys, josko ylä- ja alarajan vastukset olisi menneet ristiin. Ainoa asia, josta suunnittelijan dokumentista ei ollut tarkempia selityksiä, liittyi nimenomaan tuohon latauksen lämpötilakatkaisuun. Myöskään se laskuri ei ollut toiminnassa, edes näin 15 vuoden jälkeen.
Tutkin lataussäätimen datalehteä, mutta edes siellä ei ollut kunnolla selitetty tuota rajojen säätöä. Seuraava selostus datalehdessä löytyy rajojen säätöön liittyen:
The temperature limits are set by a resistor that connects from the t1/Tref High and the t3/Tref Low inputs to ground. Since all three inputs contain matched 30 uA current source pull−ups, the required programming resistor values are identical to that of the thermistor at the desired over and under trip temperature.
Siis kyllä, siinähän lukee, että vastusten asetusarvot lämpötiloille on sama kuin NTC vastuksen arvo vastaavissa lämpötiloissa. Nämä olivat 0C (34kohm) ja 45C (4,3kohm) arvoille ihan oikein, tämän varmistin dippaamalla anturin vastaavan lämpöiseen veteen. Eli tämä pitäisi olla niin suoraviivainen prosessi, että sitä ei ole tarvinnut rautalangasta vääntää ohjeissa. Mutta kun lataussäädin ei toiminut ollenkaan, niin tämä asia oli yksi sellaisista, joista olisi toivonut olevan enemmän tietoa tarjolla. Tokihan säätimen toimimattomuuden syy oli edelleen mysteeri, eikä edes tarkempi kuvaus olisi ongelmaa ratkaissut. Se olisi voinut kuitenkin vähentää pähkäilyä tämän asian ympärillä.
Vaihdoin vastusten järjestystä, mutta tällä ei ollut vaikutusta. Korvasin vastukset potentiometreillä, jotta pystyin helposti testaamaan eri asetusarvoja. Yritin myös poistaa käytöstä matalan lämpötilan suojan, koska laitetta käytetään ja ladataan vain sisätiloissa. Mutta edes tällä ei ollut vaikutusta.
Kokeilin säätää rajat mahdollisimman ylös ja alas, vaihtaa niitä ristiin, poistaa käytöstä, tehdä rajoista mahdollisimman pienet suhteessa lämpötilaan. Ei vaikutusta. Olin jo luovuttamassa koko asian suhteen, joten ehdin purkaa tekemäni kytkennät ja siivota paikkoja, kun huomasin että R8 vastuksen jalka on todella lähellä sulakkeen F1 jalkaa. Siinä oli myös pieniä määriä juottamisesta jäänyttä fluxia, joten pesin kaikki juotospisteet isopropanolilla. Mutta ei.
Juotin potentiometrit takaisin paikalleen rajojen säätämiseksi. Vaan ei. Aloin jo epäillä, onko manuaalissa mainittu NTC sittenkin vääräntyyppinen, eli pitäisikö sen ollakin PTC. Korvasin anturin potentiometrillä, jotta voin simuloida myös lämpötilaa. Mutta ei vieläkään.
Tämän jälkeen syynäsin kytkentäkuvan kauttaaltaan läpi, luin U1, U2 ja U3 datalehdet läpi, etsien syytä mikä voisi olla ongelma. Ainoa poikkeus valmistajan esittämään kytkentään oli nuo U2 ja U4 rail splitterit, jotka puolittavat käyttöjännitteen lataussäätimelle. Tutkin näiden piirien jalkajärjestyksen sekä pähkäilin kytkennän toimivuutta ja toteutustapaa. Ainoaksi vaihtoehdoksi alkoi jäämään se, että itse lataussäädin piiri on viallinen. Mutta kun poistin lämpötilaseurannan käytöstä, lataussäädin alkoi toimimaan. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun testasin laturin toimivuutta ilman lämpötilapysäytystä, ja ilo oli suuri, kun laturi lähti toimimaan. Olin jälleen aikeissa luovuttaa, aikakatkaisu saisi riittää ja piirin sielunelämä vei voiton.
Mutta entä se todellinen syy?
Mutta! Jos kerran aikakatkaisu toimii, niin sehän tarkoittaa, että komparaattorit toimivat. Joten miksi lämpötilavalvonta ei voisi toimia?
Kytkin lämpötila-anturin takaisin paikalleen ja kas, sehän toimikin, mutta vain hetken – pidempään kuitenkin kuin koskaan aiemmin. Resetoin laturin katkaisemalla sähköt ja uusintayritys. Sama juttu. Useiden kokeilukertojen aikana välillä lataus toimi pidempään (max 1 min), välillä lyhyempään. Mittailin rajojen ja anturin tuottamia jännitteitä piirillä tarkastellessani, että ollaanhan rajojen sisällä. Usein lataus sattui katkeamaan mittausyrityksen hetkellä. Lataus katkesi myös yleensä välittömästi, kun koskin anturiin sormella hieman sitä lämmittääkseni. Mittasin anturilta tulevaa jännitettä, mutta sormenkosketus ei muuttanut sen jännitettä kuin 0,001V. Jopa on herkässä.
Aikani asioita mittaillessa alkoi alitajuinen tietoisuus heräämään ongelman todellisesta luonteesta. Ahaa-elämys oli jonkinlainen, kun huomasin että jo käsien liikuttelu anturin lähellä katkaisi latauksen. Kokeilin varmistaakseni asian muutaman otteeseen ja kyllä, pelkkä käsien läheisyys sai aikaan latauksen katkeamisen.
Mieleeni palasi kouluaikaiset opetukset häiriöistä, kapasitiivisestä kytkeytymistä… Koulussa oli esimerkki piirilevystä, jossa oli muistaakseni 7-segmentti näyttöjä, ja kun sitä nosteli pöydän pinnalla niin näytössä luki ihan mitä sattuu. Tuossa esimerkissä kyse oli kapasitiivisestä kytkeytymisestä, ja havainnot puhuvat puolestaan myös lämpötilalaukaisun käyttäytymisen osalta. Piirilevyltä puutuu kokonaan kouluaikoinakin suositellut tyhjien alueiden täyttö maatasolla (0V), joka vähentää kummasti kapasitiivistä kytkeytymistä. Alla kuva yhdestä kouluaikana tekemästäni levystä, jossa tällainen täyttö on (nuo isot tasaiset alueet).
Levyn täyttö maatasolla…
…molemmin puolin
Lisäsin anturin rinnalle miljoonalaatikosta löytyvän 4.7nF keraamisen kondensaattorin ja kas, ongelma poistui kuin taikaiskusta. Tämän muutoksen jälkeen lämpötilarajojen säädöt toimivat järjellisesti. Kun kylmän rajaa nosti yli anturin mittalämmön, laturi siirtyi hidas/ylläpitolataukseen odottamaan akkujen lämpenemistä. Rajan lasku vuorostaan vapautti pikalatauksen. Kun ylärajan lämpötilaa laski, siirtyi laturi pysyvästi hidaslataukseen – ihan kuten ylilämpötilanteessa pitääkin. Pikalataus oli mahdollista palauttaa laturin resetillä.
Tämä pieni kondensaattori ratkaisi kaikki ongelmat
Kaikki ongelmat ja sekoilut johtui vain ja ainoastaan kapasitiivisestä kytkeytymisestä. Laturi oli ollut kaiken aikaa kasattuna oikein, mutta kapasitiivinen kytkeytyminen sai laturin pysähtymään ylilämpöön. Ja koska toimintalogiikka ylilämpötilassa on, että normaaliin lataukseen ei palata ilman resettiä, vaikutti kuin laturi ei toimisi ollenkaan – ylläpitolataus on kuitenkin vain noin 60mA.
Pohdintaa
Väkisin herää ajatus syistä, miksi muuten kätevästä laskentatyökalusta puuttuu lämpötilaan liittyvät mitoituslaskelmat. Kyse tuskin on pelkästään siitä, että laskuria ei ole ehditty tekemään – sisältäähän laskuri kuitenkin jonkinlaista optimointihakulaskentaa, useampien yhtäaikaisten vastausten (R4, R5) muodossa.
Tokihan jokainen NTC on omanlaisensa, joten kahden erimallisen anturin antama tulos voi olla erilainen samassa lämpötilassa. Tähän vaikuttaa kalibrointiresistanssi (esim 10kohm), kalibrointilämpötila (esim 25C, jossa resistanssi on 10kohm) sekä termistorin beta-arvo (joka kuvaa lämpötila vs. resistanssi käyrämuotoa). Tämä täytyisi ottaa laskurin teossa huomioon, mutta sen toteutus tuskin olisi mikään kovin iso rasti. Kun käyrämuoto on tiedossa, halutut vastusarvot on helppoa laskea halutuilla lämpötilapisteillä.
Veikkaukseni onkin, että laskuria ei toteutettu, koska lämpötilakatkaisua ei oltu saatu toimimaan, samoista syistä johtuen, joihin törmäsin. Eikä syytä mahdollisesti koskaan saatu selvitettyä, jonka takia laskuriakaan ei päivitetty toimivaksi – koska tälle ei ollut mitään edellytyksiä.
Loppusanat
Hyvä muistutus on, että kun jotain rakennussarjaa lähtee tekemään, kannattaa ohjeet lukea huolellisesti läpi riittävän monta kertaa, että asia tulee ymmärretyksi. Tämän jälkeen tekee asiat askel askeleelta, tarkistaa tekemänsä ja mahdollisesti testaa toimivuutta. Tällöin ongelman löytäminen on paljon helpompaa.
Kotelon pohjalevyä vaille valmis, toimivalla lataussäätimellä varustettu akkupaketti
Vaikka tässä tapauksessa ohjeet olisi kunnolla lukenutkin, lopputulos olisi ollut toimimattomuus, mikäli sattui valitsemaan sen järkevimmän, eli ylilämpöön perustuvan latauksen pysäytyksen. Tällaiset suunnitteluvirheistä johtuvat toimimattomuudet ovat rakentelijan kannalta todella ikäviä, koska ongelman syyn löytäminen vaatii aikaa ja joskus hieman tuuriakin / ahaa-elämyksiä.
En tunteja syyn löytämiseen laskenut, mutta jos sanon 30 tuntia, niin ei se kaukana varmasti ole. Tämä aika sisältää dokumentoinnin ja datalehtien lukemisen, potikka- ja lämpötilatestailut, pähkäilyä ja pohdintaa, keskustelufoorumeiden lukemista, sekä kytkentäesimerkkien etsimistä kyseiselle piirille (en löytänyt). Vaikka minulla onkin pitkä pinna, niin jo kahteen kertaan meinasin luovuttaa, mutta lopulta sinnikkyys palkittiin. Toivottavasti vahvistimen korjaaminen sujuu helpommin, vaikka kyse onkin monimutkaisemmasta laitteesta.
