Sony CDP-101 - Projet de remplacement du clavier à effleurement

En page 59, je décrivais la panne récurrente de clavier du CDP-101 et la manière de réparer ce fragile élément. Dans certains cas, le clavier à effleurement est irrémédiablement HS. Aussi, j’ai décidé de tenter de refabriquer un clavier à commutateurs afin de régler définitivement ce problème qui peut rendre le CDP-101 totalement inutilisable, à part si l’on sait se contenter d’une utilisation par la télécommande.
Facile à dire, pas simple à réaliser ; le clavier d’origine est constitué de deux plaques superposées :
➔ Un circuit imprimé comportant les Leds (play, pause, repeat 1 - all - A-B et réception infrarouge)
➔ Le clavier en lui-même est un assemblage de deux feuilles souples superposées accueillant les pistes en graphite. Ces deux feuilles sont collées sur une plaque métallique elle même plaquée contre le circuit imprimé recevant les Leds.

L’épaisseur de l’ensemble (hors Leds) est d’environ 4 mm. D’un côté de cet ensemble sont plaquées les touches totalement fixes (clavier à effleurement avec touches sans mouvement) et de l’autre la carte afficheur dont les connecteurs destinés à recevoir les deux nappes du clavier sont plaqués contre le circuit imprimé à Leds. En résumé, le fabricant a optimisé l’espace au maximum et il n’est pas question de concevoir un nouveau clavier dont l’épaisseur serait supérieure à celle des deux plaques réunies.

En première conclusion, les commutateurs tactiles du clavier de remplacement doivent être aussi plats que possible et la longueur de la tige de ces commutateurs doit elle aussi être très faible puisque la course des touches doit demeurer quasi nulle.
En deuxième conclusion, le seul espace supplémentaire disponible pour permettre la mise en place des commutateurs et pour permettre le mouvement (même très faible) des touches correspond à l’espace gagné en remplaçant les deux plaques par un unique circuit imprimé sur lequel seront implantés les commutateurs et les Leds.

Les photos suivantes montrent les deux éléments du clavier d’origine du CDP-101 :

PHOTOS

Sony CDP-101 - Projet de remplacement du clavier
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Le clavier d’origine constitué de 2 plaques superposées


Les deux extraits de la documentation technique du CDP-101. Le schéma est indispensable pour le routage de la partie clavier :

Sony CDP-101 - Projet de remplacement du clavier
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Les photos suivantes montrent la réalisation d’un circuit imprimé prototype double face. L’emplacement des 17 commutateurs et les nombreux perçages de tailles variées sont mesurés très précisément. La précision est de l’ordre du 1/10ème de millimètre. Probablement la partie la plus délicate.

Sony CDP-101 - Projet de remplacement du clavier
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Le routage de la carte

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La carte après la pose des commutateurs (Alps) et des Leds CMS

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Ajout des Leds Play et Pause

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Positionnement des entretoises et du bloc de touches. Les commutateurs apparents sont ceux du bandeau supérieur des petites touches.


Le test manuel et visuel de l’ensemble (bloc de touches et circuit imprimé) révèle quelques défauts de centrage assez minimes puisque l’ensemble des commutateurs semble correctement activé. Le diamètre de certains perçages devra être modifié pour permettre une meilleure compatibilité avec les entretoises. Le point le plus important à revoir est le centrage des deux connecteurs qui devront accueillir les nappes FFC. J’ai positionné ceux-ci de manière identique à l’original, ce qui m’a permis de réaliser que le centrage d’origine était mauvais. La longueur confortable et la flexibilité des nappes d’origine permettaient d’absorber ce décalage de 3 mm exactement. Plus clairement, les deux nappes du clavier d’origine ne sont pas en face des deux connecteurs situés sur la carte afficheur. Ce décalage est inenvisageable sur le nouveau montage puisque les sorties du clavier et les connecteurs qui les reçoivent sont très proches.
Les photos suivantes montrent le montage de la carte prototype et les premiers essais :

Sony CDP-101 - Projet de remplacement du clavier
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Positionnement de la carte

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Très peu d’espace pour positionner les commutateurs

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A gauche, les câbles pour la partie Leds. Sous les touches, les liaisons pour le clavier

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Les connecteurs pour le clavier. Ceux-ci sont retirés pour la connexion de la carte prototype

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Carte prototype connectée à la carte afficheur

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Montage sur une face avant épave

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Les photos ne le montrent pas, mais le fonctionnement est très satisfaisant avec un débattement minime des touches.


La prochaine étape consistera à faire fabriquer des nappes FFC au pas de 2.54mm et aux dimensions adaptées. Un deuxième prototype sera réalisé avant de lancer la fabrication de la carte finale.

Sony CDP-101 - Tutoriel pour le remplacement du clavier de commande

Sony CDP-101
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Un mois s’est écoulé depuis la mise en place du prototype de clavier pour le lecteur CD Sony CDP-101. Depuis, j’ai reçu les cartes définitives ainsi que les nappes FFC fabriquées spécialement pour ce projet.
Je propose à la suite un tutoriel de montage de cette carte clavier, montage un brin délicat et requérant quelques aptitudes manuelles pour un résultat parfait.

Voici une vue de la carte finale, sans les nappes FFC :

Sony CDP-101 - Clavier de remplacement
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  • Poser le lecteur à l’envers sur une surface propre et non rugueuse et retirer les 4 vis de fixation du capot situées sous le lecteur. En profiter pour retirer les 3 vis de fixation inférieure de face avant
  • Poser le lecteur sur ses pieds, ôter les 3 vis de fixation supérieure de la face avant et les deux vis (dorées) de fixation de la carte Servo (circuit imprimé articulé)

La suite en images :

PHOTOS

Tutoriel de montage - Étape 1 (Step 1)
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couper les deux serre-câbles

Tutoriel de montage - Étape 2 (Step 2)
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Déconnecter CNJ14

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Déconnecter CNJ13

Tutoriel de montage - Étape 3 (Step 3)
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Oter la vis de fixation des fils de masse (masse clavier et masse face avant). La vis est située sur le côté droit du lecteur

➔ Positionner le bouton "Timer " sur ON

Tutoriel de montage - Étape 4 (Step 4)
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Ecarter la face avant et repérer les deux connecteurs et les nappes souples du clavier

Tutoriel de montage - Étape 5 (Step 5)
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Avec l’ongle ou à l’aide d’un tournevis plat, ouvrir les deux connecteurs complètement et retirer les deux nappes

Tutoriel de montage - Étape 6 (Step 6)
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Extraire du lecteur le câble de masse précédemment détaché ainsi que les nappes filaires reliées à CNJ13 et CNJ14, puis écarter complètement la face avant

Tutoriel de montage - Étape 7 (Step 7)
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Mettre le lecteur à l’écart et ne conserver que la face avant soigneusement posée sur un tissu doux par exemple, afin d’éviter les rayures

➔ Extraire le bloc support de touches de la face avant :

Tutoriel de montage - Étape 8 (Step 8)
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Oter les 3 vis argentées de fixation du bloc de support de touches afin de permettre son extraction de la face avant

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L’ensemble berceau / touches / clavier / carte Leds est extrait

➔ Séparation des éléments du bloc support de touches :

Tutoriel de montage - Étape 9 (Step 9)
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Oter les 2 vis dorées de fixation de l’ensemble berceau / touches / clavier / carte Leds

Tutoriel de montage - Étape 10 (Step 10)
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Oter les 3 vis noires d’assemblage de l’ensemble clavier / carte Leds / touches

Tutoriel de montage - Étape 11 (Step 11)
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Retirer la carte Leds (circuit imprimé vert)

Tutoriel de montage - Étape 12 (Step 12)
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Extraire l’ensemble touche / clavier du berceau métallique et écarter le clavier (plaque métallique). Ne conserver que les touches

➔ A cette étape, faire attention à ne pas égarer les mini-touches situées dans le berceau métallique restant. Attention également à ne pas décoller la barrette bleue en plastique.
Profiter du démontage pour nettoyer les touches (parties visibles)

Tutoriel de montage - Étape 13 (Step 13)
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Ordre des mini-touches à respecter au remontage

Tutoriel de montage - Étape 14 (Step 14)
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Dessouder les nappes filaires reliées à CNJ13 et CNJ14

Tutoriel de montage - Étape 15 (Step 15)
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Repérage de l’ordre des fils de CNJ13 et CNJ14

Tutoriel de montage - Étape 16 (Step 16)
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Les deux éléments qui doivent être refixés sur la nouvelle carte : le bloc de touches à visser et les nappes filaires à souder

L’étape suivante amorce le remontage : il s’agit de positionner le bloc de touches sur la carte neuve en la calant sur les deux encoches (comme pour le clavier d’origine) et en vissant les 3 vis noires d’origine et les deux vis supplémentaires fournies (5 vis au total au lieu de 3 d’origine).
Le positionnement "grossier" du bloc de touches sur la carte ne pose donc aucune difficulté.
En revanche, le calage fin demande un peu de patience puisqu’il s’agit de centrer parfaitement les micro-commutateurs de surface afin que leur action ne soit pas gênée par l’ossature du bloc de touche.

➔ Les 5 vis doivent êtres serrées progressivement dès que toutes les touches agissent normalement, le serrage de chaque vis devant être apprécié en fonction de la qualité du contact ressenti lors de la pression (clic ressenti à la pression des touches).

Les photos suivantes illustrent ce calage qui consiste en résumé à :

  • Monter les 5 vis
  • Desserer ces 5 vis de façon à donner du jeu à la carte
  • Positionner finement la carte
  • Serrer définitivement les 5 vis doucement et progressivement tout en testant la qualité des commutations
Tutoriel de montage - Étape 17 (Step 17)
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Fixation grossière de la carte sur le bloc de touches

Tutoriel de montage - Étape 18 (Step 18)
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Les touches sont levées. Le bloc de touches peut être déplacé de gauche à droite (amplitude inférieure au millimètre !). Les lignes en pointillés rouges montrent le repère visuel pour le centrage des commutateurs d’avance et retour rapides (4 commutateurs)

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Centrage des 4 commutateurs d’avance et retour rapides

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Centrage des 4 commutateurs. La tolérance est inférieure au milimètre

Tutoriel de montage - Étape 19 (Step 19)
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Lorsque l’ensemble des touches du bloc principal commute normalement (clic ressenti), les 5 vis doivent être serrées les unes après les autres tout en vérifiant continuellement l’action des commutateurs (particulièrement les 4 touches d’avance et retour rapides)

Arrivé à cette étape, le bloc des touches principales est fixé. Illustration :

Tutoriel de montage - Étape 20 (Step 20)
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Le bloc principal fixé sur la carte

L’étape suivant consiste à préparer les mico-touches du bandeau supérieur afin qu’elle puissent correctement activer les commutateurs.
De par la forme d’origine de deux de ces touches ("Time" et "Clear"), il n’est pas possible de les faire entrer en contact avec les micro-commutateurs de surface sans modifier légèrement la partie en contact de ces deux touches.

➔ L’arrière des deux touches "Time" et "Clear" doit être obstrué par deux tampons en caoutchouc (fournis) qui viendront appuyer sur leurs commutateurs respectifs.

Les autres touches du bandeau supérieur ont une forme différente et ne doivent pas poser de problème lors de la suite de l’assemblage, excepté la touche "Reset" (voir étape 24).

Voici quelques dessins pour illustrer la modification :

Tutoriel de montage - Étape 21 (Step 21)
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Ci-dessus à gauche, le montage impossible sans modification des 2 touches. A droite, les tampons (rouges sur le dessin) sont enfoncés de manière à dépasser très légèrement de l’arrière de la touche créant ainsi une surface de contact qui viendra en appui sur le commutateur. Ci-dessous, l’implantation des deux commutateurs SW6 et SW7 pour les fonctions Time et Clear

 

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➔ La mise en place des tampons :

Tutoriel de montage - Étape 22 (Step 22)
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➔ Pour l’assemblage du bloc de touches et du support métallique (berceau) procéder comme indiqué sur l’image suivante :

Tutoriel de montage - Étape 23 (Step 23)
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Positionner les deux parties comme indiqué : former un V et rabattre les deux parties l’une sur l’autre, ceci afin d’éviter que les mini-touches ne sortent de leur logement et que les touches du bloc principal ne se décalent

Note : l’assemblage de ces deux éléments peut être assez délicat si on l’effectue pour la première fois. Au besoin, poser une bande d’adhésif de peintre sur la rangée de mini-touches coté face avant afin d’empêcher celles-ci de tomber lors de l’assemblage.

➔ Avant de passer à l’étape suivante (étape 25), vérifier le bon positionnement de la touche "Reset" ; il s’agit de la plus large des mini-touches. Maintenir cette touche en position verticale lors de l’étape 23, jusqu’à l’emboitement des deux parties (berceau et bloc de touches). Les deux tétons doivent tomber exactement au milieu des switch, comme le montre le dessin ci-dessous :

Tutoriel de montage - Étape 24 (Step 24)
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Positionnement de la touche Reset

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Angle de vue pour la vérification du bon positionnement de la touche Reset

Tutoriel de montage - Étape 25 (Step 25)
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Bloquer l’ensemble à l’aide des deux vis dorées, sans oublier de remonter le fil de masse

➔ Vérifier le bon fonctionnement mécanique des touches.
➔ Les nappes filaires CNJ13 et CNJ14 doivent ensuite être soudées sur la nouvelle carte. La sérigraphie indique la première lettre de la couleur de chaque fil. Pas de difficulté particulière pour cette étape.

Tutoriel de montage - Étape 26 (Step 26)
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➔ Terminer le remontage de la face avant en repositionnant le bloc complet dans la façade. Au besoin, retirer le morceau de mousse (barrage lumineux du récepteur IR) :

Tutoriel de montage - Étape 27 (Step 27)
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Retirer le morceau de mousse pour faciliter l’insertion du bloc complet

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Fixer le bloc dans la façade plastique au moyen des 3 vis argentées

➔ Le branchement des nappes FFC et le remontage de la façade sur le lecteur nécessite de retourner le lecteur :

Tutoriel de montage - Étape 28 (Step 28)
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Maintenir les deux connecteur ouverts

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Couper les 2 ergots sur chaque connecteur à l’aide d’une pince coupante ou un cutter

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Approcher la face avant et passer les deux nappes CNJ13 et CNJ14 ainsi que le fil de masse par l’ouverture dans la face en tôle du lecteur

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Plier l’extrémité des nappes à 90° et les insérer dans les connecteurs, puis refermer les connecteurs. Emboiter la face avant

➔ Refixer les fils de masse et les connecteurs CNJ13 et CNJ14

Tutoriel de montage - Étape 29 (Step 29)
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Refixer les deux fils de masse sur le côté droit du lecteur. Ne pas oublier de reconnecter CNJ13 et CNJ14

Tutoriel de montage - Étape 30 (Step 30)
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Fixer la façade par le dessus et par le dessous au moyen des 6 vis

➔ Procéder aux essais

Sony CDP-101
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Pour toute remarque ou question ou si vous êtes intéressé par ce montage, n’hésitez pas à me contacter. Si malgré le soin apporté à la rédaction de ce tutoriel vous préférez ne pas effectuer vous-même l’intervention, ou tout simplement si vous ne disposez pas de l’outillage nécessaire, vous pouvez me faire parvenir votre ensemble touches / clavier HS afin que je procède au montage de la pièce et que je vous retourne l’ensemble après réglage et essais.
Des évolutions ou modifications pourront être apportées à ce tutoriel. Merci.

03/04/16 : Ajout Étape 24

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