Lecteurs CD Philips / projet de remplacement de l’afficheur défectueux

Voici quelques mois, je me suis lancé dans le projet de création d’un module de remplacement pour l’afficheur des premiers lecteurs Philips.
Deux modèles différents d’afficheurs défectueux (parmi d’autres types de technologie différente) équipent les nombreux lecteurs produits par la marque Hollandaise entre 1983 et 1987.
Il s’agit du NSM4002 (ou NSM4202) et du NSM4202A. Ce dernier, monté sur des modèles plus récents (vers 1986), fera très prochainement l’objet d’une autre petite publication dans cette rubrique. Dans tous les cas, un ou plusieurs segments des chiffres (Digits) ne s’allument plus.

Lecteur CD avec l’afficheur en défaut
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Le Philips CD202 avec son afficheur d’origine (défectueux)


Cet article décrit le projet de remplacement du NSM4202, monté sur les Philips CD202, CD303, CD150 et 151, et d’autres modèles de lecteurs de marques différentes, mais de conception Philips.

Dans un premier temps, une observation attentive à la loupe binoculaire m’a révélé que la technologie employée pour ce module ne permettait pas d’envisager une réparation. Celui-ci est composé d’un petit circuit imprimé double-face, l’une accueillant un driver de type "chip on board" fixé de manière irréversible sur le circuit imprimé, l’autre accueillant l’ensemble des Leds dessinant la structure des 4 digits.
Au dessus de ces Leds est clipsé un masque en plastique blanc dont la partie supérieure laisse apparaître les "couloirs" transparents nécessaires à la canalisation de la lumière émise par les Leds pour un affichage net des données de temps.


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Éléments du module d’origine NSM4202


Désireux de connaître l’origine de ce défaut d’affichage constaté sur la majeure partie des lecteurs Philips de cette génération, j’ai entrepris le remplacement des Leds de type CMS BSOB par des Leds CMS miniatures "classiques" : après avoir délicatement ôté à l’aide d’un mini tournevis l’ensemble des Leds d’origine, j’ai patiemment installé les nouvelles Leds, celles ci devant former 4 chiffres de type 8.8.8.8.


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Essai de remplacement des Leds


A défaut d’obtenir un alignement parfait (le but étant simplement d’effectuer un test), j’ai pu constater que si certains segments s’allumaient à nouveau, d’autres restaient désespérément éteints. La réfection de tous les vias accessibles (certains sont situés sous le circuit intégré et sont donc inaccessibles) n’a pas d’avantage solutionné le problème.
On peut conclure que la défectuosité de ces segments est à la fois due à une panne du circuit intégré, et à la coupure des fils de liaison des Leds correspondant à ces segments. Le simple fait de passer un doigt sur la face sur laquelle sont soudées ces Leds à la technologie si fragile suffit à "arracher" le fil relié entre la partie supérieure de la Led et la plage d’accueil pour l’autre extrémité du fil.


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Les Leds d’origine du NSM4202 (grossissement). Entourées en rouge, les Leds coupées. En vert, les Leds fonctionnelles


Suite à ces constatations, j’ai entrepris la réalisation d’un module compatible.
La principale difficulté a été de rendre possible l’intégration de la nouvelle pièce dans la façade des lecteurs, et d’éviter l’implantation d’un circuit imprimé déporté dans l’appareil. Cette dernière éventualité s’est d’ailleurs révélée irréalisable, du fait de l’absence totale d’espace dans le CD202 : l’emboitement de la façade est ainsi fait qu’il est impossible d’adapter un connecteur ou simplement de faire sortir une nappe qui mènerait à un circuit imprimé fixé dans un autre endroit dans l’appareil.

L’équation est donc devenue simple, si l’on peut dire : le nouveau module devait faire 4 cm sur 2 cm au maximum. Il devait être en double-face (composants de chaque côté du mini circuit imprimé), et sa profondeur ne devait dépasser celle du mini logement qui accueille le module d’origine, soit moins d’un centimètre (épaisseur du circuit imprimé + épaisseur du circuit intégré driver situé sur la face inférieure) ; l’épaisseur des Digits (CMS) soudés sur la face supérieure étant identique à celle du masque d’origine.


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Le support blanc correspond à l’espace disponible pour loger le nouveau module sur le Philips CD202


Après une étude minutieuse de nombreux Datasheet, j’ai fini par trouver un modèle de chiffre aux dimensions (rapport hauteur / largeur du chiffre) assez proches de celles des chiffres d’origine.
Les photos suivantes sont un aperçu des brouillons réalisés pour parvenir au centrage parfait des composants sur le circuit imprimé, ainsi que de l’étude du schéma technique pour la récupération des données utiles d’affichage et les fichiers pour le routage et l’implantation des composants.


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L’étude


Ensuite est venue la réalisation d’un prototype avec des composants récupérés sur du matériel en panne. Ici, pas de contrainte de miniaturisation  :

Prototype
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Pour le modèle définitif, l’obligation de "miniaturisation" du montage m’a conduit à choisir des Digits montés en surface, et un driver en boitier PLCC :


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Les composants pour le nouveau module


Je publie à la suite une série de photos montrant le module afficheur de remplacement. Les trois dernières photos montrent le nouveau et l’ancien module côte à côte :

PHOTOS

Prototype
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La page suivante propose un tutoriel pour le remplacement de ce module. Le Philips CD202 est pris en exemple car son démontage est un peu plus complexe que celui des autres modèles (CD303, CD150..).

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