Im ersten Teil reparierte ich das Mainboard eines Amiga CD³², der durch auslaufende Kondensatoren und einen vermurksten Restaurierungsversuch beschädigt wurde. In diesem Teil ersetze ich nun die Lasereinheit und kalibriere das CD-Laufwerk.
Die alte Lasereinheit der meisten CD³² dürfte aufgrund von Alter und Nutzung verschlissen sein. Ein häufiges Symptom ist, dass das CD³² keine CD-R-Medien mehr abspielt oder nur noch Musik-CDs erkennt. CD-RW-Medien erkennt das CD³² übrigens generell nicht, da diese einen Farbstoff anstelle von Pits verwenden, der zu wenig Licht reflektiert. Das lässt sich auch mit einer neuen Lasereinheit nicht beheben.
Bevor wir anfangen, vorab dies:
ACHTUNG: Die Lasereinheit ist sehr empfindlich gegenüber elektrostatischer Entladung. Treffe stets Schutzvorkehrungen, z. B. durch Tragen eines Antistatik-Armbands.
Stelle sicher, dass der Laser immer abgedeckt ist, wenn der Computer eingeschaltet ist (z. B. mit einer CD oder einem Blatt Papier). Schaue nicht in den Laserstrahl.
Ich möchte an dieser Stelle außerdem erwähnen, dass ich kein ausgebildeter Techniker bin. Ich habe Anleitungen zur Kalibrierung von CD-Laufwerken gelesen, und bei mir hat es funktioniert. Ich behaupte allerdings nicht, dass das hier die beste oder professionellste Art ist, eine Kalibrierung durchzuführen.
Für den Austausch des Pickups wird ein Lötkolben und definitiv auch ein Oszilloskop für die anschließende Kalibrierung benötigt. Möglicherweise geht es auch ohne Kalibrierung, aber das Ergebnis wird nicht optimal sein.
Austausch der Lasereinheit
Zuerst baute ich das CD-Laufwerk aus dem Gehäuse aus. Dann trennte ich vorsichtig die mechanische Einheit vom Controller, und entfernte die vier Schrauben, die den Rahmen der mechanischen Einheit halten. Die Metallabschirmung, die den Pick-Up abdeckt, muss ebenfalls entfernt werden.
Der Pick-Up ist eine Sony KSS210A. Er wird schon lange nicht mehr produziert, aber Nachbauten werden in Online-Märkten für ein paar Euro angeboten. Um die alte Einheit zu entfernen, habe ich zuerst das weiße Zahnrad abgenommen und dann die Metallstange herausgezogen (sie wird nur von einem Plastikclip gehalten, der zur Seite geschoben werden kann). Bei der Gelegenheit entfernte ich das alte Fett von der Stange und den Zahnrädern, und trug danach ein wenig Silikonfett auf. Danach habe ich die neue Einheit montiert und das CD-Laufwerk in umgekehrter Reihenfolge wieder zusammengebaut.
Wichtig: Gleich nachdem die neue Lasereinheit an den Controller angeschlossen wurde, muss ein Löttropfen auf der Lasereinheit entfernt werden! Er schützt den Laser vor Elektrostatik, würde aber den Laufwerks-Controller irreparabel beschädigen, wenn er beim Einschalten noch vorhanden ist.
Wenn du das originale Lasermodul behalten möchtest, solltest du dort auch einen Löttropfen auftragen, bevor du es abklemmst.
Vorbereitung
Ich entfernte die Metallabschirmung des Laufwerk-Controllers, um die Kalibrierung vorzunehmen. Dort fand ich eine Überraschung: Eine winzige Platine, die auf die Hauptplatine geklebt und mit sieben Drähten angeschlossen war.
Ich nahm zuerst an, dies könnte ein Mod sein, um Kopierschutzmaßnahmen zu umgehen. Das CD³² hatte allerdings kein ausgeklügeltes Kopierschutzsystem, das es zu umgehen galt. Später fand ich die Antwort in einem YouTube-Video: Diese Modifikation unterbricht die Stromzufuhr zum Laser und zum Spindelmotor, sobald der Deckel des CD-Laufwerks geöffnet wird. Ich konnte allerdings auch viele Fotos der Controller-Platine ohne die Modifikation finden. Ich nehme an, es war eine Anforderung zur Produktsicherheit, damit das CD³² auf dem deutschen oder europäischen Markt verkauft werden durfte.
Okay, zurück zur Kalibrierung. Als Vorbereitung lötete ich Drähte an die Testpunkte VF, RFO, TEO-1 und FEO-1. Ich empfehle, dafür verschiedene Farben zu verwenden, das erleichtert die Kalibrierung. Leider hatte ich nur roten Draht zur Hand, also musste ich jedes Mal nachschauen, welcher Draht wohin führte.
Danach maß ich die aktuellen Einstellungen der vier Potis auf der Controller-Platine und des Potis auf dem Lasermodul mit einem Ohmmeter, und schrieb diese auf. Falls die Kalibrierung aus irgendeinem Grund schiefgehen sollte, könnte ich jederzeit diese Einstellungen wiederherstellen. Ein Foto der Poti-Positionen wäre übrigens viel zu ungenau, lieber messen!
Für die Kalibrierung muss das Laufwerk wieder an das Mainboard angeschlossen werden. Die Gehäuseoberseite (mit den LEDs, dem Reset-Knopf etc.) muss ebenfalls angeschlossen werden, da das CD³² nichts macht, solange der Laufwerksdeckel geöffnet ist. Die Lasereinheit bewegt sich während des Betriebs und sollte dafür ausreichend Platz haben.
Um die CD an der Spindel zu halten, habe ich die Spindelklemme von der Innenseite des Deckels entfernt und das lose Teil in der Mitte mit ein wenig Klebeband fixiert. Ein Magnet hält die Klemme an der Spindel fest und sorgt dafür, dass die CD nicht durchrutscht.
Kalibrierung
Der eigentliche Kalibrierungsprozess wird in diesem Blogartikel von TSB erklärt. Meine Versuche, ihn zu erklären, wären weitaus schlechter. 😉
Es stellte sich bei meinem Laufwerk heraus, dass der Prozess so nicht funktionierte. Nachdem ich die ersten Schritte der Kalibrierung durchgeführt hatte, streikte das Laufwerk plötzlich und las gar nichts mehr. Zum Glück hatte ich die Poti-Positionen notiert, ich konnte also die ursprünglichen Einstellungen wiederherstellen und von vorne beginnen.
Danach kalibrierte ich zuerst das TEB-Poti, bis zwischen TEO-1 und VF etwa 0 mV lagen. Das Laufwerk lief danach noch. Erst als ich FEB wie dokumentiert kalibrierte, streikte es wieder. Ich machte diese Änderung rückgängig und fuhr mit der Kalibrierung der Laserleistung fort.
ACHTUNG: Sei äußerst vorsichtig mit dem Poti auf dem Lasermodul und drehe es nur in sehr kleinen Schritten. Andernfalls kann der Laser dauerhaft beschädigt werden.
Auf dem Poti befindet sich möglicherweise ein Tropfen Lack. Es ist ratsam, das Poti zuerst im ausgeschalteten Zustand zu drehen, um den Lack aufzubrechen, und danach mit dem Ohmmeter auf die notierte Werkseinstellung zurückzustellen.
Um die Laserleistung zu kalibrieren, verband ich das Oszilloskop mit RFO und Masse. Danach legte ich eine Musik-CD auf die Spindel und startete Track 1. Das Oszilloskop sollte nun ein sogenanntes “Augenmuster” zeigen:
Der knifflige Teil ist, das Poti am Lasermodul zu verstellen, während die CD abgespielt wird. Ich verstellte es sehr vorsichtig, bis ich eine Spitze-Spitze-Spannung von etwa 900 mV erreichte. 1200 mV sollten niemals überschritten werden.
Danach habe ich das FEB-Poti auf der Controller-Platine so eingestellt, bis ich eine maximale Amplitude im Augenmuster erreichte.
Die letzten beiden Potis, FEG und TEG, werden kalibriert, indem die Testpunkte FEO-1 und TEO-1 jeweils gegen Masse gemessen werden. Das Laufwerk sollte Track 1 einer Audio-CD abspielen und sich während der Kalibrierung im Pause-Modus befinden.
Ich habe versucht, den idealen Punkt zu finden, an dem das Signal auf dem Oszilloskop möglichst gatt und die Korrekturgeräusche der Laseroptik möglichst leise sind. Es gilt, dabei einen möglichst guten Kompromiss zu finden. Das beste Ergebnisse bekommt man vermutlich, wenn man auf die Geräusche der Lasereinheit hört und seinem Bauchgefühl folgt.
Die Kalibrierung ist danach abgeschlossen und das CD³² kann wieder zusammengebaut werden.
Tipp: Brenne CD-Rs für das CD³² mit der niedrigsten Geschwindigkeit, die dein Brenner unterstützt. Das erhöht den Kontrast der Daten auf der CD. Bevorzuge außerdem CD-Rs, die nicht transparent sind, wenn man sie gegen das Licht hält.
Ich fand diesen CD³² zu einem fairen Preis. Die Maschine fehlt noch in meiner Sammlung, also schlug ich zu. Der optische Zustand des Gehäuses ist recht gut. Es gibt ein paar sichtbare Kratzer. Der Vorbesitzer versuchte, sie auszubessern, aber machte es damit nur noch schlimmer. Zu dem Zeitpunkt ahnte ich noch nicht, dass dies das Hauptthema der gesamten Restaurierung sein wird.
Zusammen mit der Spielkonsole bekam ich ein Netzteil und eine Edutainment-CD für Mathematik. Das Netzteil war nicht original, sondern so ein typischer “Ziegel” für externe Festplatten mit einem angelötetem CD³²-Stecker. Das Gamepad fehlte leider, aber ich fand etwas später zum Glück ein praktisch neuwertiges Honey Bee Joypad als Ersatz.
Werfen wir mal einen Blick in das Innere.
Der Zustand
Verkauft wurde der Amiga als defekt, weil er kein Bild anzeigte.
Die Platine erzählte mir eine völlig andere Geschichte. Es wurde bereits versucht, die Kondensatoren auszutauschen. Nach dem Austausch der TH- und 100µF-SMD-Kondensatoren wurde der Versuch dann abgebrochen. Vermutlich, weil danach das Bild weg war.
Ich fand außerdem etliche grüne Lackflecken, wahrscheinlich einfacher Nagellack. Er befand sich unter den ausgetauschten SMD-Kondensatoren, auf Lötstellen sowie einigen Durchkontaktierungen. Der Lack ergab an den Stellen bestenfalls kosmetischen Sinn.
Und dann fand ich noch das hier:
An der Stelle kann ich nur mutmaßen: Als mitten im Recapping plötzlich das Bild weg war, nahm der Vorbesitzer an, dass der Video-Encoder-Chip beschädigt wurde. Ein SMD-Chip lässt sich nur mit einem Heißluft-Rework-Gerät entfernen, das er wohl nicht zur Verfügung hatte. Also versuchte er stattdessen, den Chip Beinchen für Beinchen von der Platine zu schneiden. Zum Glück brach er den Versuch schon nach einem Bein ab.
Weitere Spuren der “Misshandlung” fand ich auf dem armen Board zum Glück nicht. Es wird schon genug Arbeit sein, das vorhandene Chaos zu beseitigen.
Um ehrlich zu sein, bin ich ziemlich verärgert darüber. Es macht ein Unterschied, ob die Maschine nach Jahrzehnten im Keller einfach kein Bild mehr anzeigt, oder weil jemand auf der Platine herumgepfuscht hat. Der Verkäufer hätte auf diesen Umstand hinweisen müssen, freilich mit entsprechend negativen Auswirkungen auf den Preis.
Reparatur des Mainboards
An der Stelle machte es für mich am meisten Sinn, erst einmal das Bild wiederherzustellen. Also tauschte ich den Video-Encoder aus, ebenso einen bereits getauschten Elektrolytkondensator gleich daneben, der verdächtig aussah. Damit waren alle sichtbaren Defekte beseitigt. Leider brachte es das Videosignal nicht zurück.
Warum blieb das Bild schwarz? Waren weitere Fehler im Videobereich, oder startete die Maschine eventuell gar nicht erst?
Um das herauszufinden, setzte ich ein DiagROM ein und schloss das CD³² an meinen PC an. Das DiagROM startete problemlos und protokollierte keine Fehler auf der Konsole. Eine gute Nachricht: Das Problem musste alleine im Videobereich liegen.
Also war aufräumen angesagt. Ich entfernte alle Elektrolytkondensatoren, auch die bereits getauschten. Danach kam der grüne Nagellack ab, mit Nagellackentferner und Isopropanol.
Auf der Unterseite fand ich einen seltsamen Lötklumpen, der von einer dicken Lackschicht bedeckt war. Als ich ihn entfernen wollte, stieg ein verräterisch fischiger Geruch von ausgelaufenem Elektrolyt auf. Kein gutes Zeichen. Es bedeutete, dass ein Elko auslief und die Stelle nicht ordentlich gereinigt wurde. Ich entfernte großzügig die SMD-Teile auf beiden Seiten in diesem Bereich, reinigte die Platine gründlich und überprüfte die Leiterbahnen und Vias.
Leider habe ich dabei ein paar Pads an den 100µF-Kondensatoren abgerissen. Ich vermute, das ausgelaufene Elektrolyt und die thermische Belastung von zwei Recappings waren einfach zu viel für sie. So etwas ist ärgerlich, aber kein Weltuntergang.
Danach lötete ich neue Bauteile ein und reparierte die abgerissenen Pads mit Fädeldraht. Für zwei SMD-Kondensatoren bot die Platine alternativ eine Verwendung von TH-Kondensatoren an, was mir sehr entgegenkam. Optisch macht diese Ecke jetzt nicht mehr viel her, aber sie müsste wieder funktionieren.
Als ich die Leiterbahnen und Vias an den anderen 100µF-SMD-Kondensatoren durchklingelte, fand ich weitere Unterbrechungen an C236 und C237. Sie führen das Luma- und Composite-Videosignal und wären eine Erklärung dafür, dass das Bild schwarz bleibt.
Ich fand außerdem ein kaputtes Via in der Nähe von C409, welches das CSYNC-Signal führt. Dadurch fehlt das Video-Sync-Signal an den Ausgängen. Ich reparierte es, indem ich das Via aufbohrte, die damit verbundenen Leiterbahnen auf beiden Seiten freilegte, dann einen dünnen Draht durch das Loch fädelte und an die Leiterbahnen anlötete. (Achtung: Das geht nur, wenn das Via keine Verbindung zu einem der inneren Layer der Platine hat, was hier der Fall war.)
Insgesamt gab es also gleich mehrere Gründe, warum die Maschine kein Videobild mehr zeigte.
Zwei TH-Kondensatoren auf dem Board haben übrigens eine Besonderheit. Bei C408 und C811 zeigt der Bestückungsdruck den Pluspol auf der falschen Seite an. Das führte dazu, dass sogar Commodore die Kondensatoren ab Werk falsch herum eingelötet hat, weshalb man etliche CD³² mit aufgeblähten Kondensatoren an dieser Stelle finden wird. Ich beschloss, auch dort SMD-Kondensatoren einzulöten, die wie auf dem Bestückungsdruck gezeigt eingelötet werden können.
So, Spannung drauf, und zu meiner Überraschung funktionierte der Amiga wieder.
Ich überprüfte alle Video- und Audioausgänge und fand überall ein Signal. Die Maschine lief auch stabil. Das Mainboard war damit repariert und überholt.
Auch wenn es eine unerwartet schwierige Angelegenheit war, bin ich froh, dass ich die Maschine reparieren konnte.
Im nächsten Teil werde ich das Lasermodul austauschen und das CD-Laufwerk kalibrieren.