martes, 12 de agosto de 2014

Episodio 2: El ataque de los famiclones.

Hola ¿Cómo están?

Espero que estén bien y sean bienvenidos de nueva cuenta a nuestro blog. En esta ocasión, tal y como se ha anticipado en el título, la entrada carecerá de toda creatividad X_x.

En la entrada anterior conté que mi amigo Dash "Shingo" Bandit había comprado un lote de consolas viejas. Pues bien, como era de suponer, algunas de las consolas presentaban fallas (al igual que el Inteltron 7000). Y su servidor, fiel a su costumbre de entrometerse en dificultades ajenas decidió echarle un vistazo a un par de esas consolas.



Aquí tenemos a los pacientes, un par de famiclones Home Video Computer Game, que tienen una forma que recuerda al Famicom, cuentan con conectores frontales para controles y tienen unas de las combinaciones de colores mas extrañas que su servidor ha visto en una consola.

Pues bien, el síntoma que presentaba la consola blanco con dorado (combinación "iglesia" X_x) era que no detectaba ningún comando introducido por los controles. Por otra parte la consola verde con negro (combinación "pantano" X_x) definitivamente no hacía nada (sin video y sin audio). Dado que cada una de las consolas presentaba fallas distintas, mi amigo intentó combinar las partes funcionales de ambas. Sin embargo, la reparación no llegó a concretarse.

Viendo el estado de ambas consolas, mi nada agudo sentido común y el noblesse oblige me indicaron que debería intentar la reparación. El primer paso fue volver a colocar a cada consola sus respectivas piezas y comenzar con las pruebas. Ambas consolas son famiclones basados en NOAC (NES On A Chip). Para alimentar los famiclones debe utilizarse un "eliminador de corriente" que en el centro del conector tenga GND y en la parte externa tenga un voltaje mayor a 7[V] y menor a 25[V]. Hay que ser cuidadosos en este aspecto, ya que por lo general, la configuración en los cables de fuentes de alimentación comerciales es la opuesta, es decir, el voltaje está en la parte central del conector y GND se encuentra en la parte externa (ya que actúa como blindaje).

Para probar los famiclones adapté un viejo cargador de teléfono celular Motorola V200, que en su ficha técnica indica una salida de 4.8[V] a 350[mA] de corriente directa, cuando en realidad entrega 12.8[V] de corriente continua. Hay que tener la precaución de medir las fuentes de alimentación antes de conectarlas a cualquier circuito y no confiarse de los datos impresos en la ficha técnica, ya que en la mayoría de los casos (sobretodo en cargadores de teléfonos celulares) el voltaje de salida indicado no coincide con el real.

Empezando con "iglesia", aparentemente todo estaba en orden, tanto en las placas de circuito como en las conexiones entre ellas. Sin embargo, al probar la continuidad entre los conectores de los controles y las terminales del NOAC resultó que la placa de circuito impreso con los conectores  presentaba fisuras en las pistas. Esa es una falla común en placas de baja calidad, ya que la capa de cobre se desprende de la resina fenólica y con los cambios de temperatura se forman grietas. Las fisuras también pueden aparecer cuando se aplica una fuerza excesiva a la placa de circuito, al punto de doblarla. Lo anterior suele ocurrir cuando se aprietan en exceso los tornillos que fijan la placa de circuito en el aparato.


La solución fue sencilla, soldar cables en la placa de circuito para completar el trazado de las pistas. Las pruebas con ambos controles fueron satisfactorias, así que dimos (la voz dentro de mi cabeza y su servidor) el trabajo por terminado.

Ahora bien, pasamos a "pantano". La falla era evidente, había un problema con la alimentación. Sin embargo, diagnosticar el punto exacto de la falla requiere un poco de conocimiento previo.

En los famiclones de "primera generación" (como el Inteltron 7000 y mi famiclón de toda la vida) se emplea una fuente regulada basada en el circuito integrado 7805 para alimentar a la consola. Ese diseño obedece a dos características principales. Una es que en un principio los famiclones eran precisamente eso, clones del Famicom, por lo que los fabricantes no cambiaban la configuración del circuito, presumiblemente para garantizar la compatibilidad y no perder tiempo en probar diseños u optimizaciones. La segunda es que los famiclones "de primera generación" consumen mucha corriente debido a la cantidad de circuitos integrados que poseen.

Por otra parte, los famiclones basados en NOAC ya no son clones en el aspecto electrónico del Famicom, aunque tratan de serlo en el aspecto funcional. La propia implementación del NOAC es una optimización que reduce los costos y los requerimientos de potencia. La fuente de alimentación de los famiclones NOAC no utiliza un 7805, sino una fuente básica de diodo Zener. El circuito exacto se indica en el siguiente diagrama.


El voltaje de entrada VIN debe ser un voltaje de corriente continua en el rango de 7[V] a 25[V]. El diodo Zener en la base del transistor funciona como una referencia de voltaje, mientras que el transistor funciona como una fuente de corriente que mantiene estable al circuito ante los cambios de demanda en la carga. Los capacitores sirven para reducir las oscilaciones en los voltajes de entrada y de salida de la fuente. Este tipo de fuente regulada es muy conveniente para alimentar circuitos de baja potencia, ya que es muy compacta y económica.

Esta topología de fuente regulada es de mucha utilidad para los estudiantes de electrónica que tienen maestros algo "quisquillosos", que les piden como práctica una fuente regulada de 5[V] o de 12[V] a 5[A]. Debido a que los reguladores fijos de las familias 78XX o 79XX están limitados a 1[A] o 3[A], si se emplea este circuito y se ajustan los componentes a las exigencias de corriente, es posible construir una fuente regulada de alta potencia. También sirve en el caso contrario, cuando los maestros piden un circuito sumamente pequeño de muy bajo consumo, ya que esta topología se puede implementar con componentes de montaje superficial (SMD).

Los famiclones emplean este tipo de fuentes por una cuestión de costos, pues el transistor y el diodo Zener cuestan una fracción del costo de un regulador de voltaje 7805, además de que evitan el uso del disipador metálico de calor.

En estas fuentes las fallas se suelen centrar en dos componentes, en el diodo Zener o en el transistor. Es conveniente probar ambos componentes al dar mantenimiento a la fuente. En el caso de "pantano", el transistor 2SC8050 se encontraba abierto entre colector y emisor. Es una falla relativamente común, ya que toda la conducción de potencia en la vida útil del famiclón ocurre a través de la unión colector-emisor de ese transistor. En otras palabras, es el componente que más estrés sufre en todo el circuito. Para probar ambos componentes recomiendo que se retiren de la placa de circuito, ya que no es posible detectar a simple vista un diodo o transistor con falla sin la ayuda de un osciloscopio.
 


El transistor 2SC8050 se puede sustituir por cualquier transistor NPN que tenga una capacidad de corriente entre colector y emisor de por lo menos 1[A]. En un principio lo sustituí por un 2N2222, ya que no tenía a la mano un reemplazo más coherente. Sin embargo el 2N2222 se calienta demasiado, ya que admite corrientes de hasta 600[mA], mientras que el 2SC8050 admite corrientes de hasta 1.5[A]. A final de cuentas empleé un MPS8050, con una corriente máxima entre colector y emisor de 1[A]. El MPS8050 se calienta un poco, pero no alcanza temperaturas alarmantes o que pongan en riesgo la integridad del componente.

Una vez realizado el cambio de transistor, se ensambló la consola y se probó. Algo que me causó curiosidad es que "pantano" tiene dos circuitos integrados cubiertos en epóxico negro, por lo que intenté arrancar la consola sin cartucho y descubrí que tiene 5 juegos incluidos. Los juegos que tiene son Super Mario Bros, Track and Field, Duck Hunt, Soccer y un juego de destreza estilo "Quadra Pop". No son la octava maravilla, pero son un buen valor agregado en la consola.

En el mundo de las consolas retro, los famiclones basados en NOAC suelen ser considerados los "patitos feos", ya que tienen fama de ser frágiles, tener pésima construcción y no brindar la misma calidad audiovisual de un NES o un famiclón de primera generación. En el aspecto electrónico carecen de la conexión de audio del pin 46 del conector de cartuchos, por lo que Akumajo Densetsu no funcionaría al 100%. Hay reportes de ciertos títulos de NES y Famicom que no pueden ser  jugados con un famiclón NOAC. Sin embargo, tienen la ventaja de ser muy baratos, requerir menos potencia para funcionar y sobretodo son muy fiables, ya que tienen menos componentes que puedan provocar fallas.

Los famiclones NOAC tienen una notable capacidad para entretener, pues el catálogo de juegos es muy extenso, está repleto de juegos divertidos y de buena calidad. Además dada su amplia disponibilidad, son excelentes opciones para la diversión y la experimentación.

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