Article de test

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Cet article fait suite à un échange ayant eu lieu sur le forum, au sujet d’une panne sur un lecteur CD Technics SL-P1200 (échange consultable ici).
Il s’agit ici de proposer une solution technique à la panne récurrente de circuit de régénération d’horloge disque, circuit principalement intégré dans le module hybride encapsulé de référence schéma IC301, et de référence constructeur EHDGA1243 (ou GA1243).

Cette rubrique "Atelier" propose déjà quelques informations sur différentes pannes fréquentes rencontrées sur ce lecteur Technics SL-P1200 commercialisé en 1986. En voici les liens : page 73, page 20, page 49, fiche lecteur. En résumé, les principales fragilités de cet appareil sont : les condensateurs électrolytiques à l’aluminium CMS situés sur la carte du moteur disque, la rouille avec cloques sur le plateau du moteur disque qui apparaît inéluctablement, tôt ou tard, et le circuit de PLL mentionné plus haut.
Ce dernier lui aussi finit toujours par rendre l’âme. L’article pointé sur le forum montre quelques images éloquentes de la problématique rencontrée : le circuit hybride équipé d’un COB (Chip On Board) et recouvert de résine de phtalate ne peut à priori pas être dépanné.

Le symptôme perçu est généralement le suivant : le disque tourne mais la TOC n’est pas lue, et le disque s’arrête plus ou moins rapidement. La séquence de démarrage (voir cet article) est conforme (au préalable, les condensateurs du moteur disque susmentionnés auront été remplacés), mais la PLL ne se verrouille pas du fait de la défectuosité du module IC301.

Possédant beaucoup de lecteurs de cette famille (SL-P1200, SL-P1300, SL-P1200B, SL-P720, etc.), je me suis penché sur cette panne bien embêtante et je suis finalement parvenu à mettre au point un module de régénération d’horloge disque substituable.
Pour faciliter les manipulations, j’ai travaillé sur un lecteur CD Technics SL-PJ20, techniquement similaire au SL-P1200.

Montage et test de la carte prototype sur le lecteur CD Technics SL-P1200 :

La carte de remplacement est un peu plus longue que le module d’origine, ce qui nécessite le retrait de deux éléments (connecteur CN301 et point test TJ307) :

Un léger défaut de boucle de masse m’a obligé à re-router la carte. Les photos suivantes montrent la deuxième version de la carte, un poil moins grande et quasi intégralement équipée de composants montés en surface cette fois.

Une fois le module installé, il reste à régler la fréquence libre du VCO par l’ajustable VR301, soit à l’aide du disque test Technics en suivant la procédure du Service Manual, soit en appliquant en broche 10 la tension spécifique que je relève lors des essais, tension spécifique à chaque module. Le fonctionnement du lecteur ainsi équipé est 100% identique au fonctionnement avec le module d’origine, y compris en ce qui concerne le réglage de pitch.

Un deuxième problème fréquent — et je dirais même systématique — rencontré sur le lecteur Technics SL-P1200 est la rouille qui apparaît sous le pourtour en caoutchouc du plateau de moteur disque.

Vu du laser, ces aspérités formées par la rouille s’apparentent à des montagnes russes, et le suivi de piste s’en trouve fortement perturbé, du fait de l’effet de voilage de disque qui en résulte. Moyennant quelques modifications au niveau du support de presse disque, je suis parvenu à installer un ensemble plateau/presse disque provenant d’un autre matériel. La photo suivante montre ce nouvel ensemble installé :

À suivre et pour terminer, quelques photos du lecteur ainsi mis à niveau. Les pieds d’origine — qui selon mes goûts sont beaucoup trop petits et écrasés — ont été ici remplacés par des pieds plus adaptés aux volumes du SL-P1200 :

Voici une courte vidéo du lecteur ainsi remis à niveau :

Cet article traite du remplacement de la diode laser du lecteur CD JVC XL-V1, et plus généralement des lecteurs CD de type Hitachi DA-1000, opération rendue possible grâce à un lot de diodes laser neuves d’origine déniché il y a une dizaine d’années.

Je vais évoquer les travaux réalisés sur un JVC XL-V1 au laser passablement fatigué et sur un Denon DCD2000 entièrement restauré pour l’occasion ; certaines photos proviennent de lecteurs cobayes préalablement non révisés et/ou à bloc optique fatigué, ainsi que de quelques mécaniques HS – complètes ou non – rebutées au cours des vingt dernières années. D’autres lecteurs en attente de greffe pourront faire l’objet d’ajouts à cet article ultérieurement. Pour les opérations de maintenance plus classiques du Hitachi DA-1000 et clones, consulter la page 60 de cette rubrique.

Concernant le Denon DCD2000 montré à la suite, il s’agit d’un exemplaire provenant du marché japonais, dans son jus, datant d’octobre 1982, non testé pour cause de levier à gorge d’ouverture/fermeture de trappe cassé.
Cette fragilité a déjà été évoquée plusieurs fois dans cette rubrique, comme par exemple en 2011 à cette page. L’impression 3D étant depuis passée par là, j’ai maintenant à disposition tout un petit lot de ces pièces en PLA sans lesquelles ce genre de lecteur est condamné à finir sur une étagère.

Trois évolutions de leviers à gorge ont équipé le DA-1000. Celui qui était installé sur les premiers exemplaires, dont le Denon DCD-2000 dont il est question ici, jusqu’en février 1983, pièce rapidement corrigée par le fabricant — à cause de la casse systématique — par un modèle renforcé mais guère plus solide, qui cassera finalement tout aussi fréquemment 5 mm plus loin. Un troisième modèle ne se montrera malheureusement pas plus résistant (quand ça ne veut pas…). La pièce fabriquée par imprimante 3D semble plus résistante. Les photos montrent l’axe métallique pour la rotation de la trappe qui a, lui aussi, été modifié (à partir de février 1983) afin de permettre la mise en place du nouveau levier. L’axe du début de production, avec la gorge pour circlip située au milieu, n’est compatible avec les leviers à gorge imprimés en 3D qu’à la condition d’usiner une nouvelle gorge à l’extrémité pour le placement du circlip.

Les 2 photos suivantes montrent le levier à gorge remplacé sur le Denon DCD2000 :

Pour bien faire, avant de passer aux choses sérieuses, il n’est pas inutile de remplacer la courroie de déplacement du bloc optique, bien que celle-ci soit plutôt résistante à l’épreuve du temps.

Le remplacement de la diode laser est une opération très délicate. Une telle décision ne devrait être prise sans avoir au préalable nettoyé au mieux le chemin optique. En ce qui concerne le DA-1000 (et clones), la tâche est assez complexe, puisque l’accès aux éléments optiques (prismes, grating, collimateur, lentilles, cible) nécessite le retrait de l’actuateur 2D.

Problème : cet objectif est fixé au moyen de 4 vis et 4 ressorts assurant les réglages d’inclinaison tangentielle et radiale, ainsi que la distance lentille/disque, réglages effectués en usine de façon « définitive ». De ce fait, le réglage de géométrie à reprendre aura pour effet de complexifier l’alignement global.

En revanche, ce modèle de lecteur est le seul, à ma connaissance, dont la diode laser est accessible sans démontage ou manipulation complexe. Ce détail est essentiel, puisqu’il permet un positionnement de la diode laser « à la volée » pendant la lecture de la TOC.
En pratique, les choses ne sont pas aussi simples : le positionnement adéquat de la diode laser par sa saisie entre le pouce et l’index relève quasiment du miracle. Plusieurs heures peuvent être nécessaires (la précision requise est de l’ordre du micromètre) pour un positionnement… approximatif.
C’est pour cela que j’ai opté pour une fabrication par impression 3D d’une sorte de pince de calage pour la diode laser, ainsi que d’un outil de déplacement de la cible photosensible.
Sans rendre la tâche réellement rapide et immédiate, ces outils facilitent grandement la préhension et le positionnement de la diode laser, ainsi que l’ajustement fin de la cible photosensible le cas échéant. L’impression 3D a également permis de fabriquer l’indispensable pige de réglage de la hauteur du plateau (la pièce bleue visible ci-dessous).

La séquence pour mener à bien l’opération de maintenance de la mécanique de lecture varie en fonction de l’état initial du lecteur (après nettoyage de la lentille externe, évidemment). Consulter la page 60 pour apprécier au mieux l’état du bloc optique.

Cas n°1 : le lecteur est encore capable de lire (le signal RF est peu net et/ou d’amplitude insuffisante).

1 - Optimiser l’alignement électrique complet du lecteur (avec la diode laser d’origine) avant le démontage complet de l’optique, afin de partir sur une base électronique saine.
2 - Retirer le moteur disque et le plateau, retirer l’ensemble optique, démonter l’objectif, nettoyer minutieusement le chemin optique à l’alcool isopropylique.
3 - Profiter du démontage pour marquer précisément le contour de la cible photosensible en cas de besoin ultérieur, et pour vérifier les 3 microrupteurs de fin de course situés sur le bâti mécanique : en cas de valeur ohmique élevée (très fréquent), injecter du nettoyant contact dans les microrupteurs ou les remplacer.
4 - Remonter le bloc mécanique dans le lecteur et régler finement la géométrie de l’actuateur 2D au moyen des 4 vis de fixation : pour ce faire, retirer la courroie de tracking, dessouder le moteur de tracking (afin d’éviter qu’il ne tourne à vide), lancer une lecture et ajuster les 4 vis en déplaçant le bloc optique manuellement à la position souhaitée tout en optimisant la netteté du signal HF, par action répétée et progressive sur les 4 vis de l’actuateur, l’une après l’autre, en prolongeant l’opération jusqu’à l’obtention d’un signal RF optimal sur toute la durée du disque. En cas de plantage pendant ce réglage de géométrie, appuyer une fois sur le microrupteur INIT afin de relancer la lecture.
5 - Procéder à de nouveaux essais de lecture après avoir réinstallé la courroie et ressoudé le moteur de tracking.
À ce stade, j’ai pu constater que sur les cinq ou six ensembles mécaniques ayant subi ce traitement, deux ont retrouvé une lecture suffisamment efficace, rendant de ce fait le remplacement de la diode laser dispensable.
6 - Si le résultat reste insatisfaisant, on se retrouve dans le Cas n°2, et il est nécessaire de passer à l’étape suivante (7).

Cas n°2 : la diode laser est HS (laser faible ou pas de lecture). Un nettoyage ne suffira pas. Procéder au remplacement de la diode laser avant le démontage/nettoyage de l’optique afin de conserver les réglages "usine" de géométrie. Dans ce cas, le nettoyage en profondeur sera effectué après le montage et le calage de la diode laser neuve.

7 - Diminuer le courant laser vers le minimum à l’aide de R021, et régler les trimmers R013, R152, R100, R102 en position médiane.
8 - Marquer le positionnement de la diode laser usée in situ à l’aide d’une pointe, par exemple, afin de faciliter le positionnement grossier de la diode laser neuve.
9 - Installer la diode laser neuve à l’aide des deux vis d’origine et souder sa liaison FPC, en prenant soin au préalable de se mettre au potentiel de la terre afin d’empêcher la destruction de la diode laser par décharge électrostatique.
10 - Retirer la courroie de tracking.
11 - Mettre l’appareil sous tension et ajuster le courant laser progressivement à l’aide de R021 jusqu’à mesurer environ 500 mV aux bornes de R033 (voir page 60).
12 - Insérer un disque de bonne qualité (pressage, réflectivité). Retirer cette vis située sur le rail de guidage supérieur du bloc optique, en face de la diode laser, afin de permettre le passage de l’outil de positionnement de la diode laser. Ajuster le placement de la diode laser neuve en monitorant le signal au point test RF dédié (TP11). L’interrupteur de mise sous tension aura été déplacé à portée de main au préalable, l’opération nécessitant un nombre très important de mises sous/hors tension avant d’obtenir un signal RF exploitable.
13 - Après apparition du signal RF, ajuster le courant laser pour obtenir un signal RF à 600 mV crête au minimum, puis réinstaller la courroie et commencer l’alignement jusqu’à parvenir à une lecture stable sur quelques disques au moins. Noter que les réglages de Focus Offset et de Tracking Offset sont très sensibles à cette étape.
14 - Procéder à l’alignement électrique afin d’obtenir un signal aussi stable que possible.
15 (Cas n°2 uniquement) - Procéder au démontage et au nettoyage du chemin optique (étape 2 à 5).

Dans les deux cas, qu’il s’agisse d’un nettoyage du chemin optique ou d’un nettoyage du chemin optique + un remplacement de la diode laser, les réglages de géométrie de l’actuateur doivent être repris puisque l’objectif aura été extrait. Seul un serrage adapté et très précis de chaque vis pourra permettre d’obtenir un signal RF exploitable.
Noter que le réglage de 2 des 4 vis de l’actuateur n’est possible qu’en deuxième moitié de disque ; aussi, sans le retrait de la courroie ni le dessoudage du moteur de tracking à l’étape 4, le bloc optique revient en position initiale à chaque plantage de lecture, plantage plus fréquent en deuxième moitié de disque, précisément, tant que la géométrie n’est pas parfaite. En plus du réglage tangentiel et radial, les 4 vis permettent d’ajuster la hauteur de l’actuateur, et donc la distance disque/lentille de focalisation ; le réglage de géométrie (direction tangentielle et radiale) doit être effectué concomitamment au réglage de hauteur de l’actuateur, sans quoi des erreurs de lecture se produiront sur certains disques.
En outre, la qualité inégale (gravure et réflectivité) des CD existants oblige à rechercher un alignement très précis correspondant à un compromis – en termes de suivi de piste.
Après la (longue) séance d’alignement bloquer les 4 vis avec un vernis de blocage ou produit similaire.

La grande complexité de l’intervention réside dans le fait que tous les réglages sont interdépendants. Il est donc nécessaire de bien comprendre ce que l’on fait, sans quoi il y a peu de chances de parvenir à un résultat acceptable.

En aucun cas, au cours de l’opération, on ne doit modifier le positionnement du switch d’initialisation du bloc optique (Init/Limit Switch) ; ce réglage très sensible compliquerait encore la tâche.
La cible photosensible étant le composant maître dans le processus de fabrication et d’assemblage d’un bloc optique, celle-ci ne devrait être bougée de façon infime qu’en cas d’extrême nécessité, après le remplacement de la diode laser, le réglage de géométrie, et l’optimisation de l’alignement optique et électrique ; retenir que son positionnement devrait, en principe, ne pas être modifié.

L’optimisation de la netteté du signal RF sur un disque unique sélectionné ne garantit en rien que tous les disques seront lus sans drop ou plantage par la suite. Autrement dit, un taux de jitter minimal sur un disque donné ne garantit pas un suivi de piste efficace sur l’ensemble des disques. Dans l’idéal, l’utilisation d’un disque Test de type Sony YEDS doit permettre d’approcher plus rapidement un résultat moyen correct. Cela ne dispense pas d’affiner les réglages électriques/géométriques à partir de plusieurs dizaines de disques.

La série de photos suivante montre une mise en jambe avec un lecteur Continental Edison DAD9370 dont le bloc optique a été nettoyé en profondeur. Ensuite, j’ai retiré la diode laser fonctionnelle pour la repositionner afin de tester les outils de calage.

À la suite, le sauvetage d’une mécanique reléguée à l’état d’épave il y a de nombreuses années. Le démontage intégral et le nettoyage du chemin optique ont suffi à lui redonner un fonctionnement tout à fait satisfaisant (pas de photos des essais). En revanche, en raison d’un stockage « en vrac », les pistes de la nappe de liaison étaient arrachées au niveau des pins de la diode laser. Les photos montrent la réparation de ces liaisons électriques et la mécanique de nouveau assemblée.

La mécanique suivante provient aussi de mon rebut.
Le défi a consisté à essayer de la rendre de nouveau fonctionnelle, en la nettoyant intégralement et en remplaçant la diode laser. Le but est atteint, malgré un signal RF un peu moins propre que celui du JVC XL-V1 montré plus bas. Cette mécanique était stockée dans l’humidité et dans la poussière sans protection depuis de nombreuses années, comme en attestent les photos.

Pour en revenir au Denon DCD2000 déjà évoqué plus haut : l’appareil a bénéficié d’une restauration complète, électronique, mécanique (trappe) et esthétique. Les photos suivantes illustrent la phase de nettoyage optique qui m’a finalement conduit à décider de ne pas remplacer la diode laser pour le moment (pas de gaspillage).

Petit résumé de la situation : 3 mécaniques fonctionnelles, dont une seule équipée d’une diode laser neuve

Voici le tour du JVC XL-V1 évoqué en début d’article et qui a en grande partie motivé tout le bazar présenté ici. Cet appareil commençait à refuser de lire certains disques ; le signal RF faible (environ 350 mV c à c) et la puissance laser mesurée à 160 µW indiquaient clairement que le bloc optique était dans un état dégradé.
Le nettoyage du chemin optique et le remplacement de la diode laser ont été menés à bien et le lecteur a retrouvé un fonctionnement normal ; les photos parlent d’elles-mêmes :

Malheureusement, au bout de quelques jours ou peut-être une semaine d’utilisation quotidienne (sans son capot, détail qui a son importance), le lecteur s’est mis à dysfonctionner de façon aléatoire : de temps à autre, la lecture s’arrêtait d’un seul coup, en fin ou début de disque indifféremment. Le disque pouvait être relancé et lu entièrement ou bien être lu quelques minutes avant de planter à nouveau. Parfois, la lecture s’interrompait quelques secondes comme si le laser perdait la piste, puis reprenait sans erreur pendant une certaine période.

L’observation à l’oscilloscope a montré que le signal HF était parfaitement net (tel que sur la photo ci-dessus), les secondes avant que la lecture ne plante. Ce plantage se matérialisait par un brouillage complet soudain du signal RF avec diminution quasi-totale de son amplitude, avant de réapparaître tout aussi net, ou non. Je n’ai pas eu d’autre choix que de me lancer dans une recherche de panne, sur un lecteur qui avait pourtant été entièrement restauré voici quelques années ; au programme, stress thermique de l’électronique, démontage et vérification visuelle des cartes, recherche de mauvais contact, stress thermique de la mécanique de lecture en insistant sur la diode laser neuve, tout cela sans succès.

La panne demeurait incompréhensible, et finalement définitive puisqu’in fine, aucun disque n’était lu. Il m’est venu l’idée de mesurer la puissance laser, puisque le disque tournait quelques tours avant de s’arrêter net. Verdict : la puissance laser, mesurée en sortie d’objectif, était inférieure à 100 µW (0,08 mW exactement), au lieu de 0,30 à 0,35 mW, puissance beaucoup trop faible donc. Perplexe, je me suis résolu à extraire la diode laser (remplacée précédemment), très certainement HS et à en monter une neuve, ce qui fût fait en quelques minutes. Avant de reprendre à zéro l’alignement, j’ai – comme il se doit – ajusté la puissance de la diode laser neuve (la deuxième, donc) en agissant sur R021, préalablement réglé au minimum. De façon inattendue, la puissance laser ne dépassait pas non plus les 80 µW malgré la rotation de l’ajustable. La première diode laser n’était donc pas en cause. Il ne me restait plus qu’à redémonter entièrement la mécanique pour essayer de comprendre. Et j’ai compris :

Cela semble peu croyable, mais c’est pourtant vrai : une blatte avait élu domicile dans l’actuateur 2D de mon lecteur JVC, m’obligeant à reprendre depuis le commencement le travail effectué sur ce lecteur.

La suite du programme : remontage du bloc optique et de la diode laser neuve initiale, repositionnement de l’actuateur et reprise de la géométrie, etc.

Plusieurs heures sont nécessaires (de la logique, mais aussi du tâtonnement) pour parvenir à un résultat plutôt acceptable :

La meilleure compatibilité de lecture est finalement obtenue pour un réglage du courant laser à 54 mA, permettant d’obtenir un signal RF d’environ 800 mV d’amplitude.
Je propose à la suite une vidéo de ce JVC XL-V1, afin de mieux apprécier le résultat de cette opération de remplacement de la diode laser. Je précise que la piste audio est inintéressante du fait du bruit de ventilateur du Jitter-mètre notamment. Il est à noter que le deuxième disque utilisé pour le test (Transatlantic - The Whirlwind), d’une durée de 78 minutes et sans coupure audio entre les morceaux, est habituellement un disque « difficile » pour ce genre de lecteur ancien. La restitution des données inscrites sur le disque est ici très performante. L’augmentation de la base de temps de l’oscilloscope – comme on le voit dans la vidéo – permet de « dézoomer » pour observer l’enveloppe du signal RF. Des creux (dropouts) au niveau de la partie supérieure de l’enveloppe HF indiqueraient des défauts de disque (saleté, rayures, ou défaut de pressage) alors que des irrégularités au niveau de la partie inférieure de l’enveloppe HF indiqueraient plutôt un défaut de bloc optique et/ou d’alignement électrique. Ici, ces défauts sont absents, ce qui traduit un alignement correctement réalisé (et l’utilisation de disques en bon état) :