HomeMatic Rauchmelder HM-SEC-SD Schnellreparatur


Auch dieses Mal wieder ein schneller Beitrag zum Thema "Alterung und Homematic Smart Home". Es geht um folgendes Gerät: Den Homematic Rauchmelder HM-SEC-SD, also die ältere Version der Rauchmelder aus dem Hause eq3.

Eines gleich vorweg: Dieser Beitrag zeigt lediglich, wie ich dieses Gerät wieder in Betrieb gesetzt habe. Da es sich um ein sicherheitsrelevantes Gerät handelt, müsste nach der Reparatur wieder eine Abnahme durch ein zertifiziertes Prüfunternehmen stattfinden um es weiter verwenden zu dürfen. Der Beitrag stellt also nur das, was in dem Gerät kaputt geworden ist.

Worum geht es also?  Der Funkrauchmelder HM-SEC-SD zeigte im Rahmen des monatlichen Tests (ja man sollte einmal im Monat die Prüftaste drücken) folgendes Symptom:

Ein kurzer Druck auf die Taste und es kam kein akustisches Signal - dafür blinkt die rote Signal-Led mehrfach im ca. 0.5s Takt. Ein Erneuern der Batterien ändert nichts, das Verhalten bleibt. Das Funkmodul des Melders verhält sich normal. Man kann es Rücksetzen und auch wieder anlernen. Ein Blick in die Bedienungsanleitung sagt in diesem Fall (unter Punkt 9.2 Seite 24)

- Beginnt nach dem Drücken der Taste nur die Leuchtdiode zu blinken, ist der Rauchmelder defekt und muss ausgetauscht werden
 
Also Zeit, den Melder zu öffnen und nachzusehen. Mein erster Verdacht fiel auf die Detektorkammer und dass hier eine Verunreinigung vorliegt oder sich ein Tierchen in der Kammer niedergelassen hat...
Rauchmelder geöffnet
 
Doch nach Entfernen des Deckels der Detektorkammer waren keine tierischen Eindringlinge zu entdecken. Jedoch an der Innenseite des Deckels war ein eigenartiges Muster zu erkennen:
Schlieren innen am Detektordeckel
 
Diese Schlieren, so dachte ich zuerst, sind im Rahmen des Spritzens des Kunststoffbauteils entstanden und müssen so sein. Doch bei näherer Betrachtung und einem "Darüberwischen" mit dem Finger ließen sie sich entfernen. Kurz gesagt, diese Schlieren sind Staubpartikel. Und wenn sie am Deckel sind, dann auch in der gesamten Messkammer. Also mit Druckluft ausgeblasen, Deckel wieder draufgesteckt und getestet. -> selber Fehler wie zuvor. Also nochmal Deckel runter und etwas genauer mit einer Lupe hingesehen. Der gröbere Staub, wenn man von "grob" sprechen kann war zwar weg, aber die Oberfläche der Photodioden hatte noch ganz feine und schwer erkennbare Schlieren. Also reinigte ich die Kammer und die Dioden mit ein wenig Alkohol an einem Wattestäbchen.
gründliche Reinigung erforderlich
 
Ein neuerlicher Funktionstest zeigte einen Erfolg - besser Teilerfolg. Nach Drücken des Prüftasters quäkte der Piezo - jedoch nur sehr sehr leise - und damit meine ich kaum hörbar und die LED blitzte neun Mal im Abstand einer Sekunde. Also eigentlich so wie es sein soll. Nur eben viel zu leise. Also musste noch etwas kaputt sein. So untersuchte ich die Schaltung beginnend beim Piezo und wurde schnell fündig. Der Piezo wird von einem 40106 eine 6fach Schmitt-Trigger angesteuert. Um satt Strom zu treiben sind je drei "Schmitts" parallelgeschaltet. Der Ausgang war niederohmig, was eigentlich nicht sein darf. Also den 40106 ausgelötet und noch einmal gemessen. Zwischen Pin 1,2 und 7 (Eingang und Ausgang des ersten Schmitt-Triggers und dem VSS-Pin) war ein satter Kurzschluss. Das bedeutet der IC-ist defekt.
6fach Schmitttrigger IC 40106
 
 
Nachdem der IC getauscht war, konnte der Rauchmelder endlich wieder wie gewohnt "schreien".
 
 

Tabletop Spielekonsole Galaxy II

"ASTRO WARS" oder "GALAXY II" ist die Bezeichnung der Table Top Spielekonsole, die ich hier vorstelle. Es handelt um die Heimversion des Arcade-Spiels "Galaxian", die als kleines Tischgerät für jedermann zu Hause umgesetzt wurde. Hersteller war die Firma Epoch, die das Gerät im Jahr 1981 verkauft hat. Es gab davon auch einen Klon, den die Firma Grandstand unter Lizenz von Epoch hergestellt hat. Das Gerät trug den Namen "ASTRO WARS"

Vom technischen Aufbau handelt es sich wie damals bei vielen Spielekonsolen üblich um eine "stand-alone" Konsole. Das bedeutet, das Gerät konnte ohne weiteres Zubehör betrieben werden. Man benötigt lediglich vier Stück 1.5V Zellen oder ein 6V Steckernetzteil. Die Anzeige, also das Display wurde mittels VFD (Vakuum Fluoreszenz Display) realisiert, da die LCDs damals noch teuer waren und aufgrund der geringen Stromaufnahme erst als Uhrendisplays zum Einsatz kamen.



 

Der Bildschirm ist so gestaltet, dass eine gewölbte transparente Folie, bedruckt mit Weltraummotiven über der VFD-Röhre platziert ist. Eine Fresnelsche Stufenlinse, oder Fresnel-Linse stellt den Displayinhalt optisch vergrößert dar. Das Display scheint auch farbig, bzw. stellt die Spielsymbole in Farbe dar. Das wurde gelöst, indem über einzelne Bereiche der VFD-Röhre farbige Folie geklebt wurde. Die gesamte Gestaltung der Anzeige erhält so einen gewissen 3D-Effekt.

Aus dem originalen Werbetext der Verpackung:

"Ultra-modern arcade excitement is now yours, as you defend your earth ships against a fierce invasion. You must dodge the enemy missiles and fire back at the squadrons of attaching fightes, warships and enemy command ships. If you survive, you can attemt the sxiting DOCKING MANOUEVRE and earn extra points."

Die hochmoderne Arcade-Spannung liegt jetzt bei Ihnen, wenn Sie Ihre Erdschiffe gegen eine heftige Invasion verteidigen. Sie müssen den feindlichen Raketen ausweichen und auf die Staffeln zurückschießen, in denen Kämpfe, Kriegsschiffe und feindliche Kommandoschiffe angebracht sind. Wenn Sie überleben, können Sie mit dem aufregenden Docking Manöver zusätzliche Punkte verdienen.

Zum technischen Aufbau:

Wie schon erwähnt basiert der Aufbau auf einem Fluoreszenz Display, das wiederum von einem NEC D553C Microcontroller/- prozessor angesteuert wird. Dieser 4Bit 42PIN IC im DIP Gehäuse ist einer der damals sehr häufig in Spielekonsolen verwendete Chip, da er nicht nur den Spielealgorithmus beinhält, sondern auch imstande ist, das Display direkt anzusteuern. Es gibt auch Ton, der über einen Piezo ausgegeben wird.  Der Chip benötigt lediglich eine Spannungsversorgung. Der Takt wird mit einem externen Resonator erzeugt... eine ausführlichere Beschreibung ist in älteren Beiträgen zu finden.

  • Tabletop Spielkonsole
  • Hersteller EPOCH, Grandstand licensed
  • Vertrieben durch Schuco Tronic
  • Space Invaders / Galaxian Klon
  • Bildschirm: VFD Display
  • Drei Spielmodi
  • Herstellungsjahr 1981
  • Spannungsversorgung: 6V mit 4x1.5V Zellen oder Steckernetzteil
  • Größe ca. 22 x 17 x 16cm
  • Tonausgabe über Piezo
  • Altersempfehlung lt. Vertrieb: Ab 8 Jahren

Fotogalerie:






 

 











Konfigurierbare Steckernetzteile

Dieser kurze Beitrag soll nur als Hilfe dienen, um gegebenenfalls schnell nachsehen zu können. Im Laufe der Zeit sammeln sich bei vermutlich jedem von uns unzählige Steckernetzteile und Adapter an. Einige sind Festspannungsnetzteile, andere wiederum sind im Bereich der Ausgangsspannungen einstellbar. Einstellen lassen sich die Ausgangsspannungen dieser Netzteile mit Schiebe- oder Drehschaltern oder auch mit kleinen Steckern (Jumpern) in denen Widerstände verbaut sind.




Auf den Jumpern ist auch immer die Spannung aufgedruckt, die damit eingestellt wird. Es gibt jedoch einen kleinen Haken an der Sache. Wenn man mehrere unterschiedliche Netzteile (unterschiedlich im Bereich der Leistung und auch im Ausgangsspannungsbereich) hat, dann hat man schnell ein Sammelsurium unterschiedlicher Widerstandsjumper. Das Problem ist jetzt, dass die Jumper alle gleich aussehen und auch mit gleichen Spannungswerten bedruckt sind. Sortiert man die nicht ordentlich zu den jeweiligen Netzteilen, dann ist das Malheur schnell passiert. Ein Beispiel: Ein Netzteil der Type SPS24-24W hat einen Jumper mit Aufdruck 9V. Der Jumper hat einen Widerstand von ca. 9kOhm. Ein anderes Netzteil der Type SPS12-23W hat ebenfalls einen Jumper mit Aufdruck 9V - allerdings einen Widerstand von nur 1.5kOhm. Und so ist es schnell passiert, dass man (oder ich) den Jumper vom falschen Netzteil einsteckt. In meinem Beispiel habe ich den 9V Jumper mit 1.5kOhm in das SPS24-24W Netzteil gesteckt. Bevor ich noch mit den Messstrippen an der Kabelbuchse war, gab es einen dumpfen Knall, eine allzu bekannte Rauchschwade und den dazugehörigen Geruch eines geplatzten Kondensators (Elkos).

Was war passiert? Der Wert des falschen Jumperwiderstand war kleiner als der kleinste Wert des korrekten Jumpers (24V = 2.42kOhm). Also war die Ausgangsspannung deutlich höher als 24V und somit auch deutlich höher als die Spannungsfestigkeit des Sieb Elkos am Ausgang (der hatte bei 220µF eine Spannungsfestigkeit von 25V).

Um das zukünftig zu vermeiden, habe ich die Widerstandswerte passend zu den Netzteilmodellen der Reihe SPS herausgemessen.



Modell SPS12-12W-A (von dem Modell habe ich leider kein Expemplar zur Verfügung - falls jemand eines zur Hand hat, würde ich mich freuen die Widerstandwerte hier in die Liste aufnehmen zu können)
Spannungen:
3V .............  0.00k
4.5V...........  0.00k
5V............... 0.00k
6V..............  0.00k
7.5V..........  0.00k
9V ............  0.00k
12V...........  0.00k

Modell SPS12-24W-B
Spannungen:
3V ............. 373.0k
4.5V...........  6.01k
5V............... 4.51k
6V..............  3.08k
7.5V..........  2.04k
9V ............  1.54k
12V...........  1.02k

Modell SPS24-24W-A
Spannungen:
9V .............  9.09k
12V............  5.75k
13.5V........  4.97k
15V............  4.29k
18V............  3.39k
20V ...........  2.98k
24V...........   2.42k

Modell SPS24-48W-B
Spannungen:
9V .............  17.38k
12V............  8.27k
13.5V........  6.78k
15V............  5.48k
18V............  4.20k
20V ...........  3.60k
24V...........   2.78k


Restauration / Umbau eines Arcadeautomaten

Zuerst einmal die Frage - was bedeutet eigentlich "Arcade"?  In Wikipedia findet man dazu folgendes:

Arcade-Spiel ist eine Bezeichnung für Videospiele, die seit den 1970er Jahren in öffentlichen Spielhäusern in den USA, so genannten Penny Arcades, bzw. in Europa in Spielhallen kostenpflichtig angeboten werden. In den frühen 1980er Jahren wurden Arcade-Automaten in Deutschland außer in Spielhallen auch in vielen Imbissbuden, Kiosken und Supermarktvorräumen aufgestellt, bis dies gesetzlich verboten wurde. An Arcade-Automaten kann der Nutzer gegen Geldeinwurf spielen. Der Spielpreis betrug in Deutschland in der Regel eine D-Mark, während er im Ausland meist geringer war. Erfolgreiche Spiele wurden später häufig für den PC sowie für verschiedene Videospielkonsolen umgesetzt. (wikipedia)

Aber das erklärt mir noch nicht warum dafür das Wort "Arcade" verwendet wird. Als Begriffserklärung für "Arcade" oder "Arkade" ist zu finden:  die Arkade - der Säulengang oder "eine Arkade ist eine Abfolge von Bögen, von denen jeder gegen den nächsten stößt und der von Säulen oder Pfeilern oder einem überdachten Gang getragen wird." Darin würde sich für mich eher der Sinn der Wortwahl ergeben, da die Spielautomaten in den Hallen dicht an dicht aufgestellt wurden und so das Bild eines Ganges ergeben - und so nannte man dann die Spielautomaten einfach Arcade-Automaten... so meine Idee. Wenn jemand die Herkunft genauer oder richtig erklären kann - bitte darum.

Nun aber zu meinem kleinen Projekt. Mein Kollege hat einen alten Scheunenfund - einen Arcade Spielautomaten - mit der Jamma - Spielplatine "COMBAT SCHOOL"  bei Räumungsarbeiten gefunden und vorbeigebracht. JAMMA (Japan Amusement Machinery Manufacturers Association) bezeichnet auch eine 56-polige Schnittstelle, die das Automatenkabinett mit der Spielplatine verbindet. Bevor mit mit der technischen Inspektion begonnen werden konnte, musste einmal reichlich Schmutz entfernt werden. Nach einigem Staubsaugen und Wischen im Inneren des Kabinetts kam die Elektronik wieder zum Vorschein.  Augenscheinlich sah auch alles sehr vollständig aus. Die Bildröhre war auch nicht gebrochen und es fehlten keine Kabel und es war auch nichts abgeschnitten worden. Also wurde die Kiste mutig ans Netz gesteckt und der Hauptschalter betätigt. Ich erwartete alles, vom Knall und Rauch, bis hin zum Zischen der überspringenden Anodenhochspannung der Bildröhre. Doch es verhielt sich ziemlich normal. Der Entmagnetisierungsvorgang der Röhre war kurz zu hören und wenige Augenblicke später war am Monitor ein komplett farbfleckiges, verzerrtes Bild zu sehen. Mit etwas Fantasie konnte man den Schriftzug "Combat School" erkennen. Und das Erfreuliche daran - trotz dass der Automat einige Minuten eingeschaltet ist, blieb der Zustand stabil. Es gab keine Rauchzeichen, noch irgendwelche Gerüche oder andere Veränderungen. Ausgenommen der modrige Geruch, alter in Kellern gelagerter Geräte. Also alles in allem, ein Projekt mit Erfolgsaussicht. Die folgende Aufzählung zeigt die Schritte, in denen ich die Reparatur bzw. Restaurierung durchführen möchte bzw.  auch durchgeführt habe:

(1) ... Gerät reinigen und auf Vollständigkeit prüfen
(2) ... kurzer Funktionstest
(3) ... Monitor reparieren
(4) ... kurzer Funktionstest um die Spielplatine zu testen
(5) ... parallel zur Spielplatine einen auf Raspberry PI basierenden Emulator einbauen. Der Emulator soll über ein kleine Jamma Platine wahlweise an das Kabinett angeschlossen werden können.
(5.1) ... Jamma Steckerplatine Ätzen
(5.2) ... RGB Videoplatine für Raspberry PI zeichnen und ätzen (auf Basis eines R2R Widerstandsnetzwerkes zur D-A-Wandlung)
(5.3) ... Raspberry Pi auf Trägerplatte montieren, mit Audioverstärker und Joystickinterface ausstatten und ein geeignetes Emulator-Image installieren
(6.0) ... Funktionstest mit dem Raspberry PI Emulator

Zur originalen Spieleplatine vorab: Diese funktioniert nur teilweise. Es wurden einige Sprites nicht korrekt dargestellt. Die Fehlersuche und Reparatur des "Gatterfriedhofs" habe ich bisher noch nicht durchgeführt. Der Schwerpunkt der Restauration lag vorerst auf der Raspberry Emulator Plattform, die anstelle der Originalplatine das Kabinett versorgen soll.

Monitor Platine mit 50Hz Videomonitor mit RGB Eingang

Im ersten Schritt wurde der Monitor, bzw. die Monitorplatine repariert. Hier waren in erster Linie im Bereich der Kissenentzerrung ein paar kleine Fehler durch defekte Kondensatoren und eine thermisch ausgelötete (kalte Lötstelle) Induktivität das Problem der fehlerhaften Bildgeometrie. Nach einer gründlichen Reinigung, und einem neu justieren der Bildgeometrie mit einem Bildmustergenerator konnte das Board dann wieder an seinen Platz.

Monitor Platine wieder an ihrem Platz

Ein weiteres Problem war die Bildröhre. Sie wies in den Ecken eine Falschfarbendarstellung auf. So wurde eine rote Farbfläche teilweise violett dargestellt. Dieser Effekt ist auf ein Problem mit der, in der Röhre vorhandenen Lochmaske zurückzuführen. Diese wurde entweder lange Zeit stark magnetisiert, oder noch schlimmer, durch eine raue Handhabe des Gerätes verbogen. Jedenfalls treffen die Elektronenstrahlen nicht an jeder Position auf die vorgesehene Leuchtschicht. Dieses Problem konnte ich zum größten Teil durch Entmagnetisieren mit einem mit Wechselstrom betriebenen Elektromagneten realisieren. (Ähnlich, wie es auch die ohnehin vorhandene Degausspule an der Röhre nach dem Einschaltvorgang macht - nur gezielter und wesentlich stärker)

Nachdem der Monitor wieder seinen Dienst verrichtet, ging es an den Bau eines Jamma - Steckverbinders. Dazu übernahm ich einfach die Abmessungen des originalen Steckverbinders in das Layout Tool und zeichnete ein neue Steckerplatine.


der originale Jamma Platinensteckverbinder mit 44 Polen

der gebastelte neue Steckverbinder

Jetzt ging es daran, auf einer kleinen, ca. 20 x 25cm grossen Trägerplatte die Komponenten für die neue Hardware aufzubauen. Das Herzstück ist der viel geliebte Raspberry Pi 3, den ich mit Abstandhaltern auf der Platte befestigte. Für die Eingabe, also alle Joysticks, Buttons, Münzzähler etc. kamen fertige USB-Joystickplatinen zum Einsatz. Diese wurden ebenfalls auf der Platte montiert.


Raspberry PI auf Trägerplatte mit Joystickinterface

Erweitert wurde das Arrangement um einen Audioverstärker, der ebenfalls auf der Platte seinen Platz fand. Alle Leitungen zum und vom Raspberry bzw. auch zu den Joystickinterfaces führen zur Jamma Steckerplatine. Diese wird dann einfach anstelle der originalen Platine angesteckt und der Automat soll dann zur Schonung der alten Hardware mit dem Raspberry Image laufen.

im Bild links, das Raspberry Board, rechts die originale Spieleplatine

Das Bild oben zeigt das Raspberry Board montiert neben der alten Spieleplatine. Die Joysticks sind bereits auch alle funktionstüchtig. Hier ist nur zu erwähnen, dass die originalen Joys und Buttons high-aktiv sind und das USB-Joystickboard low-aktiv. (oder war es umgekehrt?) Dieses Problem ließ sich einfach mit einem Potentialumschalter der Summenleitung der Bedienkonsole des Kabinetts lösen...

Was jetzt noch fehlt, ist die Videoausgabe des Raspberry auf dem originalen 50Hz Röhrenmonitor. Dies könnte man mit einem HDMI - CVBS Converter und einem CVBS - RGB Komponentenkonverter lösen. Aber es ist doch viel cooler, die Möglichkeiten des Raspberry zu nutzen.




Hierzu habe ich eine kleine Platine gebastelt, die über ein R2R Netzwerk aus fünf Widerständen je R G B Kanal aus den Raspberry GPIOs die analoge Ansteuerung des Monitors erzeugt.

Infos und Anregungen dazu findet man auch auf GitHub unter vga666. Um den Raspberry zu motivieren, den HDMI Ausgang abzuschalten um über die GPIOs das Videosignal zu senden, muss lediglich die config.txt im root Verzeichnis der SD-Karte angepasst werden.



Das "Hineinhorchen" mit der Osziprobe in einen der drei Kanäle zeigt ein sauberes Sync- und Videosignal. Also die drei Ausgänge und die Synchronisation über Elkos entkoppelt und über den Jamma Stecker an den originalen alten Monitor geschaltet:


Das Ergebnis ist doch ganz zufriedenstellend... Jetzt ist nur mehr der Fehler an der originalen Platine zu beheben und einige kleinere Schönheitsarbeiten am Holzgehäuse des Kabinetts durchzuführen. Aber das ist eine andere Geschichte...