De elektronica van een flipperkast uitgelegd: MPU, driver, voeding en geluidskaart

De elektronica van een flipperkast berust op vier hoofdkaarten: de MPU-kaart (de processor), de driverkaart (die spoelen en lampen aanstuurt), de voedingskaart (die de spanningen genereert) en de geluidskaart. De rol van elk begrijpen betekent een storing in enkele minuten kunnen diagnosticeren en de juiste reparatie kiezen. Deze volledige gids legt de elektronica van een solid state-flipperkast uit, kaart per kaart, met de storingssymptomen en de moderne plug-and-play-oplossingen.

Inhoud

• De 4 hoofdkaarten van een solid state-flipperkast
• De MPU-kaart: het brein van de flipperkast
• De driverkaart: de spier die spoelen en lampen aanstuurt
• De voedingskaart: de bron van alle spanningen
• De geluidskaart: de flipperkast een stem geven
• Een elektronische storing kaart per kaart diagnosticeren
• Repareren of vervangen: de FPGA-kaarten plug-and-play
• FAQ

De 4 hoofdkaarten van een solid state-flipperkast

Vanaf 1977 laten de flipperkasten de elektromechanische relais los voor de digitale elektronica (men spreekt van „solid state”-flipperkasten). Bij Gottlieb (System 1, dan System 80/80A/80B), Williams (System 3 t/m 7) of Bally (1977-1985) blijft de logica dezelfde: een geheel van kaarten verdeelt de taken. Sommige machines bundelen meerdere functies op één kaart, andere verdelen ze, maar men vindt altijd deze vier grote rollen terug.

Kaart	Hoofdrol	Typisch storingssymptoom
MPU (CPU)	Brein: voert de spelregels uit, leest de contacten, stuurt de uitgangen aan	De flipperkast start niet op, reset in een lus, grillig gedrag
Driver	Spier: activeert spoelen, aangestuurde lampen en flitsen op bevel van de MPU	Vastzittende spoel, dode lamp, target dat niet meer werkt
Voeding	Bron: zet de wisselspanning om in geregelde gelijkspanningen (+5 V, enz.)	Scherm uit, herstarts, de hele flipperkast blijft dood
Geluid	Stem: ontvangt een bevel van de MPU en speelt het gevraagde geluid of de stem	Geen geluid meer, permanent geruis, ontbrekende stem

Goed nieuws: in tegenstelling tot de mechaniek van het speelveld is de elektronica van een flipperkast vandaag volledig vervangbaar door moderne kaarten. Laten we elke kaart in detail bekijken.

De MPU-kaart: het brein van de flipperkast

De MPU (Main Processing Unit), ook CPU-kaart genoemd, is het brein van de machine. Eenmaal opgestart stuurt ze de lampen, de spoelen, de geluiden en de weergave van de scores aan, en reageert ze op de contacten (switches) van het speelveld en de kast door de bijbehorende uitgangen te genereren. Ze bevat de microprocessor, de ROM (EPROM) die de regels eigen aan elk spel opslaat, het werk-RAM en een resetcircuit dat de kaart bij het opstarten initialiseert.

De plaag van de MPU: de batterij. Op de Gottlieb System 80 net als op veel flipperkasten uit die tijd voedt een batterij het geheugen om instellingen en highscores te bewaren wanneer de machine uit staat. Met de tijd lekt die batterij en komt een corrosief elektrolyt vrij dat de kaart en haar componenten aantast — soms zonder zichtbaar lek. De corrosie vernietigt de sporen en het geheugen (de befaamde 5101-chips op de System 80), en een aangevreten MPU wordt onherstelbaar. Daarom is de lekkende batterij oorzaak nr. 1 van de dood van een CPU-kaart. We wijden er een aparte gids aan: de lekkende batterij in een flipperkast.

Symptomen van een defecte MPU: de flipperkast start niet op, herstart in een lus, toont een bevroren score, blokkeert midden in een partij of negeert bepaalde contacten. Op de eerste System 80's (van Spiderman tot Haunted House) kon een crash van de MPU een spoel of een display onder spanning laten en andere componenten beschadigen: vandaar het belang van een betrouwbaar resetcircuit.

De driverkaart: de spier die spoelen en lampen aanstuurt

De driverkaart (of stuurkaart) ontvangt de bevelen van de MPU en zet ze om in fysieke actie. Ze bestaat voornamelijk uit transistors, weerstanden en diodes, plus enkele geïntegreerde schakelingen die de signalen van de MPU interpreteren. Belangrijk punt dat vaak verkeerd wordt begrepen: op een elektronische flipperkast is de voeding altijd aanwezig aan de klemmen van de spoelen. De transistors van de driverkaart onderbreken de voeding van een spoel niet: ze sluiten het pad naar de massa om ze te activeren. Dat is een essentiële nuance voor elk storingzoeken.

De driverkaart beheert doorgaans een „hoogvermogen”-deel (sterke spoelen, tot 50-70 V) en een „laagvermogen”-deel. Ze stuurt ook vaak de aangestuurde lampen aan, bekabeld in een matrix om het aantal draden en transistors te beperken: enkele tientallen draden volstaan om tientallen lampjes aan te sturen.

Symptomen van een defecte driverkaart: een spoel blijft vastzitten (vaak een doorgebrande transistor), een target of een pop-bumper reageert niet meer, een aangestuurde lamp blijft dood. Op de Gottlieb System 80 zijn de klassieke problemen van de originele driver de gecorrodeerde verbindingen naar de MPU, de moeilijk vindbare MPS-U45-transistors en de 2N3055 die uiteindelijk door de printplaat heen slaan. Merk op: de afwezigheid van de –12 V-spanning is een veelvoorkomende oorzaak van vastzittende spoelen. Onderscheid altijd de elektronische van de mechanische storing: een geblokkeerd drop target of een uitwerpcontact dat gesloten is gebleven, is geen kaartdefect.

De voedingskaart: de bron van alle spanningen

De voedingskaart neemt de wisselspanning afkomstig van de transformator en zet ze om in bruikbare gelijkspanningen. Gelijkrichtbruggen zetten de wisselspanning om in gelijkspanning, condensatoren filteren en vlakken af, en regelaars leggen de exacte waarden vast. De +5 V gelijkspanning voedt de logische kaarten en moet perfect geregeld zijn: zakt de +5 V onder 4,8 V, dan krijgt de MPU vrijwel zeker problemen. De scoredisplays vragen dan weer hoge spanningen, en sommige geluidskaarten hebben 12 of 20 V nodig.

Symptomen van een defecte voeding: volledig uitgeschakelde flipperkast, ongewenste herstarts, displays die flikkeren. Op de Gottlieb System 80 staat de kleine +5 V-voeding bekend als kwetsbaar: haar afstelpotentiometer raakt vervuild en houdt de 5 V moeilijk vast, en de afwezigheid van een „crow bar”-circuit betekent dat een storing van de LM338K-regelaar een destructieve overspanning naar de andere kaarten kan sturen. Diagnosetip: zakken de spanningen met meer dan 15%, dan is er waarschijnlijk een display kortgesloten — koppel alle displays los (flipperkast uit), sluit ze dan één voor één weer aan om de boosdoener te lokaliseren.

De geluidskaart: de flipperkast een stem geven

De geluidskaart is een onafhankelijk circuit dat een beperkt bevel van de MPU ontvangt („speel geluid 1, 2, 3…”) en het uitvoert. Ze omvat een deel dat het signaal van de MPU verwerkt, een deel dat het geluid genereert (eenvoudige toongenerator op de eerste spellen, of EPROM met samples en spraaksynthese op de recentere modellen) en een versterker, met eigen spanningen, verbonden met de luidspreker. Op de Gottlieb System 80B maakt de spraaksynthese (speech) deel uit van de spelbeleving.

Symptomen van een defecte geluidskaart: geen enkel geluid meer, continu of krakend geluid, ontbrekende stem (speech) terwijl de effecten werken, of omgekeerd. Zoals de andere kaarten veroudert ze: vermoeide condensatoren, geoxideerde connectoren, defecte eigen voeding.

Een elektronische storing kaart per kaart diagnosticeren

De eerste reflex is te identificeren welke kaart in het geding is voordat u iets demonteert. Deze tabel koppelt het symptoom aan de meest waarschijnlijke kaart:

Waargenomen symptoom	Meest waarschijnlijke kaart
Flipperkast volledig dood, scherm uit	Voeding (dan MPU)
Reset in een lus, bevroren score, crashes	MPU (vaak batterijcorrosie)
Een spoel blijft vastzitten	Driver (transistor) of –12 V
Een aangestuurde lamp of een target reageert niet meer	Driver (matrix / transistor)
Display dat flikkert, onstabiele spanningen	Voeding of kortgesloten display
Geen geluid of geen stem meer	Geluidskaart

Een speciale diagnosetool levert kostbare tijd op. Op Gottlieb System 80/80A/80B komt de Lisy80-kaart op de plaats van de MPU en laat ze toe lampen, spoelen en contacten één voor één te testen, om het defecte onderdeel snel te isoleren. Om verder te gaan, raadpleeg onze gids van de kaarten voor Gottlieb System 80 en de gids System 80B.

Repareren of vervangen: de FPGA-kaarten plug-and-play

Tegenover een gecorrodeerde of instabiele originele kaart bestaan er twee wegen: reparatie component per component (tijdrovend, en onmogelijk als de sporen zijn aangevreten) of vervanging door een moderne kaart. Bij Pinballs Store beschikt elke elektronische functie over een FPGA-vervangingskaart die het originele gedrag getrouw reproduceert, zonder batterij (dus nooit meer corrosie) en in plug-and-play (dezelfde connectoren, geen soldeerwerk):

• Alles-in-één MPU: de GottFA80_Plus vervangt de MPU van de System 80/80A/80B en vernieuwt ook massa's en voeding.
• Driverkaart: de Godri80 vervangt de originele driverkaart van de System 80.
• Geluidskaart: de Gosof (met speech) herstelt geluid en stem.
• Pop-bumperdriver: de GoPOP80 vervangt de kaarten MA-922 / A-19741.
• Williams System 3-7: de WillFA7 — zie de gids Williams.
• Bally 1977-1985: de BallyFA — zie de BallyFA-productpagina.

Om reparatie tegen vervanging goed af te wegen naargelang de staat van uw machine, lees ons artikel: een elektronicakaart van een flipperkast repareren of vervangen.

FAQ: de elektronica van een flipperkast

Wat zijn de elektronicakaarten van een flipperkast?

Een solid state-flipperkast bevat vier grote kaarten: de MPU-kaart (CPU) die het spel uitvoert, de driverkaart die spoelen en lampen aanstuurt, de voedingskaart die de gelijkspanningen genereert, en de geluidskaart. Naargelang de machines kunnen deze functies gebundeld of over meerdere circuits verdeeld zijn.

Waarvoor dient de MPU-kaart van een flipperkast?

De MPU-kaart is het brein van de flipperkast. Ze voert de in EPROM opgeslagen spelregels uit, leest de contacten van het speelveld en stuurt lampen, spoelen, geluiden en displays aan. Is ze defect, dan start de flipperkast niet op of gedraagt hij zich grillig.

Waarom blijft mijn spoel vastzitten?

Een vastzittende spoel komt meestal van een doorgebrande transistor op de driverkaart, of van de afwezigheid van de –12 V-spanning. Let op het onderscheid: is het een mechanisch contact dat gesloten is gebleven (gevallen target, uitwerpgat), dan is het probleem niet elektronisch.

De batterij van mijn flipperkast is gelekt, is mijn kaart naar de knoppen?

Niet altijd, maar het elektrolyt corrodeert sporen en geheugen en kan de MPU onherstelbaar maken. Is de corrosie vergevorderd, dan is vervanging door een moderne kaart zonder batterij de meest betrouwbare oplossing. Reinig en beoordeel de schade voordat u beslist.

Kan men een flipperkastkaart vervangen zonder te kunnen solderen?

Ja. De FPGA-kaarten plug-and-play gebruiken precies dezelfde connectoren als de originele kaarten: u hoeft alleen de oude kaart los te koppelen en de nieuwe aan te sluiten, zonder enig soldeerwerk.

Lost een vervangingskaart alle problemen van de flipperkast op?

Nee. Een moderne kaart vervangt het elektronische deel (MPU, driver, voeding, geluid) maar verhelpt de mechanische storingen niet: rubbers, versleten contacten, defecte spoelen, targets of mechanismen. Een diagnose onderscheidt altijd de elektronica van de mechaniek.

Bronnen & om verder te gaan

• Flippers.be — How pinball machines work
• PinWiki — Gottlieb System 80
• PinWiki — Bally
• PinWiki — Williams System 3-7